滇中地區(qū)典型公益林林分土壤養(yǎng)分及肥力研究*

秦文靜，李小英，許彥紅，王躍超，楊奔

(1.西南林業(yè)大學(xué) 生態(tài)與環(huán)境學(xué)院,云南 昆明 650224；2.西南林業(yè)大學(xué) 林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院,云南 昆明 650224)

公益林是指為維護(hù)和改善生態(tài)環(huán)境、保持生態(tài)平衡、保護(hù)生物多樣性等滿足人類社會(huì)生態(tài)、社會(huì)需求和可持續(xù)發(fā)展為主體功能，主要提供公益性、社會(huì)性產(chǎn)品或服務(wù)的森林[1]。公益林是20世紀(jì)90年代以來(lái)我國(guó)新興的森林種類，它的生態(tài)效益極其廣泛，不僅具有涵養(yǎng)水源、保持水土、防風(fēng)固沙的作用，還具有調(diào)節(jié)氣候、保持生物多樣性、衛(wèi)生保健、旅游休憩的功能。

我國(guó)滇中地區(qū)地處長(zhǎng)江上游的金沙江流域，是中國(guó)南方水土保持和生態(tài)恢復(fù)的關(guān)鍵區(qū)域，研究區(qū)域位于滇中腹地，森林面積為9.09×105hm2，森林覆蓋率為60.74%，森林蓄積量為5.95×107m3。生態(tài)公益林面積5.71×105hm2，占林地總面積1.04×106hm2的55.06%。其生態(tài)公益林占林地總面積的一半以上，在滇中地區(qū)占有重要地位，對(duì)該地區(qū)生態(tài)環(huán)境具有重要作用[2]。

土壤養(yǎng)分是林木生長(zhǎng)發(fā)育所必需的物質(zhì)基礎(chǔ)，同時(shí)也是土壤因子中易于被控制和調(diào)節(jié)的因子[3]。不同林分由于葉片凋落物量、化學(xué)成分、分解速率和根系養(yǎng)分含量、根系周轉(zhuǎn)速率以及根系分解速率等的不同導(dǎo)致不同林分的養(yǎng)分含量不同[4]。通過(guò)研究土壤養(yǎng)分變化，對(duì)于了解各林分土壤肥力和營(yíng)養(yǎng)元素循環(huán)機(jī)制有重要意義[5]。土壤肥力是各因素的綜合作用與綜合反映，是土壤的本質(zhì)特征和基本屬性，也是衡量土壤質(zhì)量的有效手段，主要體現(xiàn)在SOM(土壤有機(jī)質(zhì))、N(氮)、P(磷)、K(鉀)等指標(biāo)[6]。土壤肥力受到內(nèi)在和外在很多因素的影響且肥力質(zhì)量狀況有很大差異，要對(duì)其進(jìn)行客觀地評(píng)價(jià)極為困難。目前，土壤肥力質(zhì)量評(píng)價(jià)的方法較多，如Fuzzv綜合分析法、多元統(tǒng)計(jì)分析、主成分分析法、內(nèi)梅羅指數(shù)法、聚類分析法等[7-10]。修正的內(nèi)梅羅指數(shù)法因其在計(jì)算綜合肥力系數(shù)時(shí)，不僅可以消除量綱的影響，還強(qiáng)調(diào)最小值的影響，能更加客觀地評(píng)價(jià)土壤質(zhì)量，還能反映生態(tài)學(xué)中限制植物生長(zhǎng)最小因子定律、綜合考慮各指標(biāo)[11-13]。碳(C)、N、P是土壤中重要的組成元素，是構(gòu)成植物體的重要養(yǎng)分原料。研究土壤C、N、P的生態(tài)化學(xué)計(jì)量學(xué)特征，對(duì)研究植被演變動(dòng)態(tài)、揭示土壤養(yǎng)分的限制情況、揭示土壤養(yǎng)分的可獲得性以及C、N、P循環(huán)和平衡機(jī)制具有重要意義[14-15]。

目前對(duì)人工林土壤養(yǎng)分與肥力的研究較為常見[16-17]，對(duì)公益林土壤養(yǎng)分與肥力的研究較少，而對(duì)滇中地區(qū)公益林土壤養(yǎng)分與肥力的系統(tǒng)研究則更少，且將內(nèi)梅羅指數(shù)與C、N、P生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征相結(jié)合來(lái)探究土壤限制情況的研究，探討其對(duì)土壤養(yǎng)分的影響涉及林分、坡向、土層三者交互作用的研究亦未見報(bào)道。本文以滇中地區(qū)典型的旱冬瓜(Alnusnepalensis)、云南松(Pinusyunnanensis)、元江栲(Castanopsisorthacantha)、錐連櫟(Quercusfranchetii)4種公益林林分為研究對(duì)象，對(duì)其土壤養(yǎng)分與肥力狀況進(jìn)行綜合分析，并將土壤肥力(內(nèi)梅羅指數(shù))與土壤C、N、P生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征相結(jié)合，分析各林分的限制因素。旨在揭示該區(qū)域不同林分、不同坡向、不同土層土壤養(yǎng)分與肥力的差異及限制因子，進(jìn)而為該地區(qū)公益林的保育提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于滇中腹地，地處23°19′～24°53′N、101°16′～103°09′E之間。位于低緯度高原區(qū)，屬亞熱帶季風(fēng)氣候，氣候立體多樣，冬無(wú)嚴(yán)寒，夏無(wú)酷暑，四季如春，干濕分明。年平均氣溫15.4～24.2 ℃，年平均降水量為787.8～1 000 mm，地勢(shì)西北高、東南低，山地、峽谷、高原、盆地交錯(cuò)分布，大部分地區(qū)海拔1 500～1 800 m。土壤以紅壤為主。主要喬木樹種有旱冬瓜、云南松、元江栲、錐連櫟、華山松(Pinusarmandii)、滇潤(rùn)楠(Machilusyunnanensis)、石楠(Photiniaserratifolia)等；灌木樹種主要有云南山茶(Camelliareticulata)、烏飯樹(Vacciniumbracteatum)、南燭(Lyoniaovalifolia)、莢蒾(Vacciniumfoetidum)、亮毛杜鵑(Rhododendronmicrophyto)、小鐵仔(Myrsineafricana)、云南含笑(Micheliayunnanensis)等；草本主要植物有紫莖澤蘭(Eupatoriumadenophorum)、火把花(Colquhouniacoccinea)、云南兔兒風(fēng)(Ainsliaeayunnanensis)等。

1.2 樣地設(shè)置

2020年11月—2021年2月，在玉溪市林業(yè)局資源清查數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，對(duì)滇中地區(qū)4個(gè)縣(峨山、易門、澄江、新平)進(jìn)行綜合考察，在野外調(diào)查的基礎(chǔ)上，選擇成土母質(zhì)相同、坡向坡度相近、海拔基本一致且具有典型代表性的旱冬瓜、云南松、元江栲、錐連櫟4種公益林林分作為研究對(duì)象，每種林分取陰坡、陽(yáng)坡各3塊(上坡、中坡、下坡)樣地。針葉樹種郁閉度均為0.7～0.8，闊葉樹種郁閉度均為0.8～0.9，坡度均為18°～23°，樹高均為16～21 m。

1.3 土壤樣品采集、測(cè)定以及評(píng)價(jià)

1.3.1 樣品采集

在每個(gè)林地內(nèi)設(shè)置3個(gè)30 m×30 m的標(biāo)準(zhǔn)樣方，每個(gè)樣方沿“S”型路線選擇5個(gè)采樣點(diǎn)，取樣時(shí)先鏟除土壤表層的枯枝落葉，從表層向下按照0～20、20～40及40～60 cm土層采集原狀土樣，將采集的土壤分層混合共9個(gè)土樣(每個(gè)土樣約1 kg)，4種林分共72個(gè)土樣(3個(gè)樣方×3個(gè)土層×4種林分×2個(gè)坡向)，將每個(gè)混合土樣沿其自然結(jié)理分開，過(guò)5 mm篩除去小石塊和動(dòng)植物殘?bào)w等，置于室內(nèi)陰涼通風(fēng)處風(fēng)干，用于測(cè)定土壤理化性質(zhì)。

1.3.2 樣品測(cè)定

將風(fēng)干后的土樣分別過(guò)1.00 mm和0.25 mm篩后待用。土壤pH值用pH計(jì)按土液比1∶2.5進(jìn)行測(cè)定；SOM用油浴加熱-重鉻酸鉀氧化容量法進(jìn)行測(cè)定；土壤TP用高氯酸消解-鉬銻抗比色法測(cè)定；土壤AP用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法進(jìn)行測(cè)定；土壤TK用氫氧化鈉熔融-火焰光度計(jì)法測(cè)定；土壤AK用醋酸銨-火焰光度計(jì)法測(cè)定；土壤TN用凱氏定氮法測(cè)定；土壤AN用擴(kuò)散吸收法測(cè)定，每個(gè)樣品重復(fù)三次。

1.3.3 土壤肥力評(píng)價(jià)方法(內(nèi)梅羅指數(shù)法)

根據(jù)全國(guó)土壤第二次普查養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[6]對(duì)各林分土壤豐瘠狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)。由于內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法已被廣泛用于土壤肥力評(píng)價(jià)研究中，因此本研究采用修正的內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法[6]對(duì)旱冬瓜、云南松、元江栲和錐連櫟的林下土壤肥力進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。根據(jù)全國(guó)土壤第二次普查養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)及研究區(qū)土壤狀況劃定內(nèi)梅羅評(píng)定方法中土壤養(yǎng)分指標(biāo)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(表1～表2)，為消除土壤養(yǎng)分各指標(biāo)之間單位和量綱的影響，對(duì)其進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，公式如下：

表1 土壤各屬性分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值(Xa、Xc、Xp)

表2 土壤肥力評(píng)價(jià)等級(jí)劃分

當(dāng)Ci≤Xa時(shí)，Pi=Ci/Xa(Pi≤1)；

當(dāng)Xa

當(dāng)Xc

當(dāng)Ci>Xp時(shí)，Pi=3。

最終內(nèi)梅羅公式如下。

1.4 數(shù)據(jù)分析

用Execl進(jìn)行數(shù)據(jù)整理且用SPSS 25.0軟件進(jìn)行分析；采用單因素方差分析(One-way ANOVA)和Duncan檢驗(yàn)分析同一土層不同林分、同一林分不同土層的差異顯著性；采用三因素方差分析和LSD多重比較評(píng)估林分、坡向、土層及其交互作用對(duì)土壤養(yǎng)分的影響；采用修正的內(nèi)梅羅指數(shù)分析不同林分及坡向土壤肥力差異，并結(jié)合土壤C、N、P化學(xué)計(jì)量特征確定其限制因素；采用Origin 2018作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤pH和有機(jī)質(zhì)

對(duì)土壤pH與SOM進(jìn)行方差分析，結(jié)果(圖1)表明，土壤pH值與SOM在不同土層、不同林分間均差異顯著(P<0.05)。各樣地pH均表現(xiàn)為隨土層深度的增加而增大且各樣地各土層均表現(xiàn)為云南松最大。其中，云南松陰坡土壤pH為6.49～7.52，其余各林分均為酸性土壤，pH變化范圍為3.81～5.45且4種林分土壤pH均表現(xiàn)為陽(yáng)坡>陰坡。4種林分土壤有機(jī)質(zhì)含量均較為豐富且表現(xiàn)為隨土層深度的增大而減小且各土層間差異顯著(P<0.05)，陰坡各土層土壤SOM含量均表現(xiàn)為元江栲、錐連櫟、云南松顯著高于旱冬瓜(20.48～82.18 g/kg)，均值分別為其2.83、2.35、1.19倍，陽(yáng)坡與陰坡規(guī)律一致表現(xiàn)為旱冬瓜最小(12.35～67.89 g/kg)，元江栲、錐連櫟、云南松均值分別為旱冬瓜的3.24，2.97，2.11倍；土壤SOM云南松表現(xiàn)為陽(yáng)坡>陰坡，另3種林分均表現(xiàn)為陰坡>陽(yáng)坡。

2.2 土壤全量養(yǎng)分

從土壤TN、TP、TK方差分析結(jié)果(圖1)整體來(lái)看，土壤TN、TP、TK在不同土層、不同林分間均差異顯著(P<0.05)。各樣地土壤TN、TP含量均隨土層的加深而減小，錐連櫟林的土壤TK含量在不同土層間差異不顯著，其余各樣地土壤TK含量大體表現(xiàn)為隨土層的加深而增大。4種林分土壤TN、TP含量均表現(xiàn)為陰坡>陽(yáng)坡，而TK在各林分不同坡向間規(guī)律不一致，旱冬瓜與錐連櫟樣地表現(xiàn)為陰坡>陽(yáng)坡，而云南松表現(xiàn)為陽(yáng)坡>陰坡，元江栲則差異不顯著。其中，就土壤TN而言，旱冬瓜樣地陰坡和陽(yáng)坡均最大，分別為1.97～5.21 g/kg和0.93～1.77 g/kg，元江栲最小，范圍分別為為0.35～1.61 g/kg、0.34～1.25 g/kg，而云南松和錐連櫟林地土壤TN含量相近；土壤TP含量也表現(xiàn)為旱冬瓜林最大，陰坡陽(yáng)坡分別為0.90～2.03 g/kg和0.24～1.65 g/kg，云南松、元江栲無(wú)顯著差異(P>0.05)，錐連櫟林最??；無(wú)論陰坡陽(yáng)坡，土壤TK均表現(xiàn)為元江栲最小，分別為5.39～7.03 g/kg和5.60～7.59 g/kg，陰坡土壤TK表現(xiàn)為旱冬瓜林(12.65～22.50 g/kg)含量最高，陽(yáng)坡表現(xiàn)為旱冬瓜林(14.58～19.04 g/kg)與云南松林(12.35～20.67 g/kg)均較高且兩者含量相近。

2.3 土壤速效養(yǎng)分

對(duì)土壤AN、AP、AK進(jìn)行方差分析結(jié)果見圖1，總體上，土壤AN、AP、AK在不同林分、不同土層間均差異顯著(P<0.05)。各樣地土壤AN、AP、AK均隨土層的加深而減小，且0～20 cm土層顯著高于其余土層。云南松林土壤AN、AK在不同坡向間差異不顯著，AP表現(xiàn)為陽(yáng)坡>陰坡；其余林分土壤AN、AP表現(xiàn)為陰坡>陽(yáng)坡，而AK則表現(xiàn)為陽(yáng)坡>陰坡。就土壤AN而言，陰坡各土層土壤AN表現(xiàn)為元江栲林(77.47～247.60 mg/kg)最大，陽(yáng)坡0～20 cm土層中旱冬瓜林(189.00 mg/kg)最大，在20～40 cm和40～60 cm土層均值則表現(xiàn)為元江栲林(85.64 mg/kg)最大。錐連櫟林陰坡、陽(yáng)坡土壤AP均不在可檢測(cè)范圍內(nèi)，處于“極缺”水平；元江栲林均小于10 mg/kg，處于“較缺”水平；云南松陽(yáng)坡0～20 cm土層土壤AP含量最大，為25.72 mg/kg，其余各林分各土層均表現(xiàn)為旱冬瓜林最高。無(wú)論陰坡陽(yáng)坡，土壤AK含量表現(xiàn)為錐連櫟林與旱冬瓜林較大且無(wú)顯著差異(P>0.05)，云南松林(131.1、132.26 mg/kg)次之，元江栲(59.27、94.08 mg/kg)最小。

2.4 土壤碳、氮、磷生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征

土壤C∶N、C∶P、N∶P在不同林分間具有顯著差異(P<0.05，圖2)。土壤C∶N在同一土層不同林分間變化規(guī)律基本一致，即元江栲>錐連櫟>云南松>旱冬瓜，陰坡變化范圍依次為59.27～143.86、39.3～43.07、13.43～18.98、6.03～11.19，陽(yáng)坡依次為60.67～104.19、55.83～72.53、42.74～59.83、7.7～22.27。其中，元江栲與錐連櫟林地的土壤C∶N顯著高于中國(guó)土壤平均水平(10～12)。土壤C∶P在陰坡20～40 cm、陽(yáng)坡40～60 cm土層表現(xiàn)為元江栲林最高，云南松與錐連櫟林次之，旱冬瓜最?。黄溆喔魍翆幼兓?guī)律一致，均表現(xiàn)為錐連櫟>元江栲>云南松>旱冬瓜，其中旱冬瓜陰坡和陽(yáng)坡范圍僅為1.5～4.61、12.59～30.91，而錐連櫟林高達(dá)52.33～116.19、83.44～151.17，顯著高于中國(guó)土壤平均水平(61)。4種林分土壤N∶P整體范圍為0.25～3.81，均低于中國(guó)土壤平均水平(5.2)，陰坡各土層土壤均表現(xiàn)為云南松林最高、元江栲和錐連櫟次之，旱冬瓜最小，而陽(yáng)坡同一土層不同林分規(guī)律不一致，旱冬瓜林在40～60 cm土層N∶P最高，為3.81。

2.5 土壤肥力評(píng)價(jià)

用各林分0～60 cm的土壤養(yǎng)分指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)計(jì)算各林分土壤肥力綜合指數(shù)，得到反映土壤肥力的評(píng)價(jià)等級(jí)(表3)。

由表3可知，陰坡旱冬瓜、云南松、元江栲、錐連櫟林地的綜合土壤肥力指數(shù)分別為1.80、1.78、1.24、1.40，陽(yáng)坡旱冬瓜、云南松、元江栲、錐連櫟的綜合土壤肥力指數(shù)分別為1.48、1.67、1.10、0.87；4種林分土壤肥力均表現(xiàn)為陰坡>陽(yáng)坡；旱冬瓜林陰坡土壤肥力狀況為“良”，錐連櫟陽(yáng)坡土壤肥力狀況為“差”，其他樣地土壤肥力狀況均為“一般”；元江栲林陰坡AK標(biāo)準(zhǔn)化值僅為0.59，表明AK為該樣地的限制性指標(biāo)；元江栲林陽(yáng)坡的TK、AK、AN標(biāo)準(zhǔn)化值分別為0.98、0.94、0.88，表明TK、AK、AN均為其限制性指標(biāo)；錐連櫟林無(wú)論陰坡還是陽(yáng)坡其AP標(biāo)準(zhǔn)化值均為0，錐連櫟林陰坡pH標(biāo)準(zhǔn)化值為0.90，陽(yáng)坡TP標(biāo)準(zhǔn)化值為0.88，表明錐連櫟陰坡pH值、AP為其限制性指標(biāo)，TP、AP為其陽(yáng)坡限制性指標(biāo)。

表3 滇中4種典型林分土壤內(nèi)梅羅肥力指數(shù)評(píng)價(jià)

2.6 林分類型、土層深度、坡向?qū)ν寥览砘再|(zhì)的綜合影響

三因素方差分析顯示，林分類型、土層類型、坡向及其二者或三者交互作用對(duì)土壤理化性質(zhì)(pH、SOM、TN、AN、TP、AP、TK、AK)的影響均達(dá)顯著水平(P<0.01)，但影響程度有所不同。林分類型對(duì)土壤pH、SOM、AP、TK的影響大于坡向和土層對(duì)其的影響且土層深度對(duì)AP、TK的影響遠(yuǎn)小于林分類型、坡向；坡向?qū)ν寥繟N、TP、AK的影響大于林分類型與土層深度；而土層深度對(duì)土壤TN的影響大于林分類型與坡向；林分類型、土層深度、坡向?qū)ν寥纏H、SOM、TN、AN、TP的影響大于其兩兩交互作用及三者交互作用；林分類型和土層深度對(duì)土壤pH、SOM、TN、TP、TK的影響大于其他交互作用，而林分類型和坡向?qū)N、AP、AK的影響大于其他交互作用。

3 討論與結(jié)論

3.1 土壤養(yǎng)分與肥力差異

三因素方差分析表明不同林分、不同坡向、不同土層土壤pH和SOM均存在顯著差異，且不同林分、不同坡向、不同土層間交互作用也具有顯著差異(P<0.01)。這說(shuō)明林分類型、坡向、土層深度均會(huì)對(duì)林下土壤pH和SOM產(chǎn)生一定的影響。pH是土壤化學(xué)性質(zhì)的綜合體現(xiàn)，對(duì)土壤養(yǎng)分的存在形態(tài)有直接影響[9]。云南松林陽(yáng)坡土壤pH最大，為6.49～7.52，另3種林分土壤pH表現(xiàn)為整體偏酸(3.81～5.45)，這與南方紅壤地區(qū)酸性土壤的總體規(guī)律一致[18]。SOM是土壤中的各營(yíng)養(yǎng)元素的主要來(lái)源,是影響林分土壤養(yǎng)分與肥力的關(guān)鍵因子[19]。而SOM主要來(lái)源是凋落物，在氣候環(huán)境基本一致的情況下，植被類型、林下枯落物成為SOM的重要控制因子[20]。研究區(qū)的公益林均為天然林且人為干擾小，林下枯落物均較為豐富，為SOM提供了充足的來(lái)源，使得土壤表層SOM含量明顯高于中下層且隨土層的增加而減小[21]。林分類型和坡向通過(guò)影響林下枯落物的產(chǎn)量和分解速率來(lái)影響SOM含量，元江栲林的林下枯落物層厚度最高，高達(dá)20 cm及以上，故SOM含量也顯著高于另3種林分。坡向通過(guò)溫度差異來(lái)影響枯落物分解速率的快慢，陰坡地表接收太陽(yáng)輻射少，土壤溫度低、晝夜溫差小、SOM分解較慢，積累較多[6]，導(dǎo)致旱冬瓜、元江栲、錐連櫟等3種林分的SOM均為陰坡>陽(yáng)坡，而元江栲林陰坡的土壤SOM含量也是各樣地中最高。三因素方差分析的結(jié)果也表明林分類型、坡向、土層深度及其交互作用對(duì)SOM有顯著影響且林分類型對(duì)SOM的影響大于坡向和土層深度(表4)。

表4 林分類型、坡向、土層深度對(duì)土壤性質(zhì)影響的方差分析

不同林分、不同坡向、不同土層土壤養(yǎng)分(N、P、K)含量均存在顯著差異(P<0.01)。各樣地土壤TN、TP、AN、AP、AK均隨土層的增加而遞減，且表層含量顯著高于深層，有可能是由于樣地植被、枯落物豐富致使微生物的分解轉(zhuǎn)化效率高，養(yǎng)分元素在土壤表面富集，而植物吸收的N、P、K等養(yǎng)分又以凋落物的形式歸還土壤，也會(huì)造成表層土壤具有更高的養(yǎng)分含量，這與陸湘云等[22]的研究結(jié)果一致。不同林分類型會(huì)造成森林溫度、土壤密度、含水量、酶活性等方面的不同，進(jìn)而造成枯落物分解速率的差異，從而導(dǎo)致土壤各養(yǎng)分含量在不同林分間呈現(xiàn)出不同的規(guī)律[23-24]。多數(shù)研究[25-27]表明，闊葉林土壤養(yǎng)分含量高于針葉林，落葉闊葉林的養(yǎng)分含量高于常綠闊葉林，這是由于闊葉林的林下枯落物產(chǎn)量較針葉林多且易于分解，而針葉林枯落物中所含有的單寧蠟質(zhì)、樹脂等有機(jī)質(zhì)不易分解，常綠闊葉林由于常年遮蔽，林下枯落物層分解速率較慢。這與本研究結(jié)果中旱冬瓜(落葉闊葉林)的土壤TN、TP、TK、AP均顯著高于云南松(針葉林)、元江栲(常綠闊葉林)與錐連櫟(常綠闊葉林)類似。云南松作為針葉樹種，陰坡TN含量、陽(yáng)坡TK含量高于錐連櫟與元江栲，云南松陰坡與陽(yáng)坡AP含量高于元江栲與錐連櫟，這可能與研究區(qū)云南松林下物種豐富、林窗大、光照條件好有關(guān)。其中元江栲林土壤TK、AK含量顯著低于其余林分，可能與土壤母質(zhì)有關(guān)，也可能是因?yàn)樵嗔钟糸]度高，常年郁蔽，林下植物量少、枯落物層厚、土壤容重小且濕潤(rùn)，在土壤強(qiáng)烈淋溶作用下造成K+等大量礦質(zhì)養(yǎng)分離子的大量淋失[28]之故。錐連櫟林的土壤TP、AP顯著低于其余林分，可能是由于錐連櫟林土層薄加之其土壤pH為3.81～5.07，土壤較酸不能為土壤微生物的生長(zhǎng)提供良好的環(huán)境，也不利于土壤難溶性磷的釋放[29]所致。

關(guān)于不同坡向土壤養(yǎng)分的多數(shù)研究[30-31]表明：坡向作為環(huán)境因子，通過(guò)太陽(yáng)輻射差異化土壤溫度、蒸發(fā)量、濕度、晝夜溫差來(lái)影響SOM的分解速率，導(dǎo)致不同坡向土壤養(yǎng)分的異質(zhì)性，一般而言，陰坡土壤養(yǎng)分高于陽(yáng)坡。本研究結(jié)果中旱冬瓜、錐連櫟、元江栲3種林分土壤養(yǎng)分指標(biāo)(TN、TP、TK、AN、AP)基本表現(xiàn)為陰坡>陽(yáng)坡，結(jié)果與之類似。而云南松林土壤TK、SOM、AP在不同坡向間表現(xiàn)為陽(yáng)坡>陰坡，AN、AK在不同坡向間差異不顯著，這可能與該地區(qū)云南松林齡較大，pH接近中性且為喜陽(yáng)樹種有關(guān)。三因素方差分析還表明林分類型和土層深度對(duì)pH、SOM、TN、TP、TK的影響大于其他交互作用，而林分類型和坡向?qū)N、AP、AK的影響大于其他交互作用，這表明坡向?qū)λ傩юB(yǎng)分(AN、AP、AK)的影響較大，這可能與速效養(yǎng)分受土壤有機(jī)質(zhì)、水分、土壤結(jié)構(gòu)的影響和速效養(yǎng)分易受外界影響而改變有關(guān)[29]。

土壤肥力是反映養(yǎng)分效應(yīng)及森林系統(tǒng)生產(chǎn)力的綜合指標(biāo)，與土壤養(yǎng)分因子密切相關(guān)[18]。研究表明，整體而言，典型公益林土壤肥力一般。具體表現(xiàn)為旱冬瓜林陰坡土壤肥力表現(xiàn)為“良”，錐連櫟林陽(yáng)坡表現(xiàn)為“差”，另外6塊樣地土壤肥力均表現(xiàn)為“一般”，同時(shí)4種林分均表現(xiàn)為陰坡>陽(yáng)坡，這與高郯等[6]的研究結(jié)果一致。4種典型林分的肥力大小陰坡表現(xiàn)為旱冬瓜>云南松>錐連櫟>元江栲，陽(yáng)坡表現(xiàn)為云南松>旱冬瓜>元江栲>錐連櫟，且元江栲與錐連櫟林土壤存在小于1的養(yǎng)分指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化值，因此探究錐連櫟與元江栲林的限制因子具有重要意義。

3.2 不同林分土壤限制性因子分析

土壤C∶P、C∶N、N∶P是表征C、N、P總質(zhì)量比值的指標(biāo)，能夠直接反映土壤的限制情況。土壤C∶P作為P素礦化能力的標(biāo)志，是衡量土壤礦化作用釋放P素或微生物從環(huán)境中吸收和固持P素潛力的一個(gè)指標(biāo)，反映了土壤P的有效性[32]。錐連櫟林的土壤C∶P較大，陰陽(yáng)坡均值分別為76.99、107.88，這顯著高于全國(guó)土壤C∶P的平均水平(61)[31]，土壤C∶P越大，表明有機(jī)碳不斷增加，土壤P的有效性在降低，而錐連櫟林的有機(jī)碳含量(64.12 g/kg)較高，表明土壤P含量低。高洋等[32]的研究表明，土壤中的P多是來(lái)自母巖礦物，土壤AP含量受TP含量約束，且TP含量與AP含量變化特征趨同。結(jié)合內(nèi)梅羅肥力指數(shù)分析結(jié)果可知AP的標(biāo)準(zhǔn)化指標(biāo)為0，可見，P素為其生長(zhǎng)的限制因子，這與亞熱帶地區(qū)P缺乏的規(guī)律一致[33]。

土壤C∶N是土壤質(zhì)量的敏感性指標(biāo)，與SOM的分解速率密切相關(guān)[34]，一般有機(jī)質(zhì)分解速率越快則C∶N越小，元江栲林土壤的C∶N最大，均大于60，遠(yuǎn)超中國(guó)土壤C∶N的平均水平(10～12)[35]，而元江栲林的SOM含量較高，均大于80 g/kg，可能由于元江栲為常綠闊葉樹種且其林下藤本、灌木纏繞，林下常年陰蔽，溫度較低致使SOM分解較慢，雖SOM含量高，但氮礦化速度慢，導(dǎo)致土壤N含量較低；同時(shí)，土壤N∶P可用作N養(yǎng)分限制、飽和的診斷指標(biāo)，指示植物生長(zhǎng)過(guò)程中土壤營(yíng)養(yǎng)成分的供應(yīng)情況[6]。本研究中4種林分土壤N∶P比值范圍為0.50～3.81，其中元江栲林土壤N∶P均小于2.0，遠(yuǎn)低于中國(guó)陸地土壤平均值5.2，而在元江栲林土壤P相對(duì)豐富的前提下，土壤N含量越低，其比值越小，再結(jié)合內(nèi)梅羅標(biāo)準(zhǔn)化值元江栲林(陽(yáng)坡)AN為0.88可知，N為其生長(zhǎng)的限制因子。元江栲林土壤AK標(biāo)準(zhǔn)化值分別為0.59、0.94均小與1，可知，K也為其生長(zhǎng)的限制因子。

3.3 結(jié)論

本文通過(guò)對(duì)滇中地區(qū)4種典型公益林土壤養(yǎng)分與肥力的研究，結(jié)果表明：不同林分、不同坡向、不同土層的土壤養(yǎng)分含量均存在顯著差異(P<0.01)。在4種林分中，旱冬瓜林土壤養(yǎng)分及肥力均較高，故在鄉(xiāng)土樹種選擇與公益林補(bǔ)植時(shí)可優(yōu)選旱冬瓜；在不同坡向間，陰坡的土壤養(yǎng)分與肥力較高，在公益林保育工作與種子庫(kù)建設(shè)中，可注重小地形的選擇；P為錐連櫟林的限制因子，N和K為元江栲林的限制因子，在今后森林培育保護(hù)過(guò)程中，可相應(yīng)為其補(bǔ)充肥料以促進(jìn)其生長(zhǎng)發(fā)育。