坡位和坡度對(duì)黑木相思人工林土壤養(yǎng)分空間分布的影響1)

趙文東 李凱 沈健 朱傳晟 林熙 何宗明 丁國(guó)昌

(福建農(nóng)林大學(xué)，福州，350002)

土壤養(yǎng)分在自然界中是分布不均勻的，在不同的空間其含量往往差異較大，而在自然環(huán)境中直接影響土壤養(yǎng)分分布的則是地形因子[1-2]。地形因子不僅影響著土壤養(yǎng)分的分布，而且還對(duì)土壤母質(zhì)的礦化分解過(guò)程產(chǎn)生重要影響[3]。因此，不同地形條件，土壤養(yǎng)分的空間分布特征具有極高的變異性和復(fù)雜性[4-6]。坡位和坡度作為微地形內(nèi)的主要地形因子，通過(guò)對(duì)局部空間的光、熱、水、氣等資源的再分配，實(shí)現(xiàn)對(duì)土壤養(yǎng)分空間分布的控制[7]，使土壤養(yǎng)分在不同的空間呈現(xiàn)多種多樣的變化特征[8-10]。此外，土壤的侵蝕過(guò)程[11-13]，地表土壤顆粒的分布、養(yǎng)分的沉積、凋落物的分解，均受到坡位和坡度的極大影響[14-15]。因此，探明坡位和坡度對(duì)于土壤養(yǎng)分空間分布的影響，對(duì)于森林可持續(xù)經(jīng)營(yíng)具有重要意義。

黑木相思(AcaciamelanoxylonR. Br.)是一種經(jīng)濟(jì)效益優(yōu)良的亞熱帶速生樹種，在我國(guó)廣東、福建、廣西及海南等地廣泛栽培；因其具有根瘤菌，故可以改良土壤、提高肥力[15-16]。但由于長(zhǎng)期單一樹種純林經(jīng)營(yíng)，造成林分質(zhì)量下降、生長(zhǎng)遲緩、生產(chǎn)力下降。為了提高黑木相思人工林生產(chǎn)力，一些研究者對(duì)黑木相思生長(zhǎng)習(xí)性、選育工作、生態(tài)結(jié)構(gòu)、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)、生產(chǎn)力分布格局等基本規(guī)律，做了許多研究[17-19]。而有關(guān)黑木相思林地土壤空間分布特征及其影響因子的研究較少。土壤作為與黑木相思人工經(jīng)營(yíng)直接相關(guān)的重要影響條件，其養(yǎng)分在不同空間的分布特征對(duì)黑木相思人工林的栽培和經(jīng)營(yíng)產(chǎn)生極大的影響[20-21]。

鑒于此，本研究以福建省福清靈石國(guó)有林場(chǎng)朱山工區(qū)黑木相思人工林的土壤為研究對(duì)象，于2020年12月份選擇具有代表性的地段采用典型抽樣的方法，按照坡位分別在上坡、中坡、下坡設(shè)置20 m×30 m的樣地；按采樣時(shí)坡度的調(diào)查結(jié)果，劃分3個(gè)坡度(α)梯度(12°<α≤18°、18°<α≤24°、24°<α≤31°)；按照S形隨機(jī)布置樣點(diǎn)，3塊樣地共計(jì)27個(gè)樣點(diǎn)；每個(gè)樣點(diǎn)按3個(gè)土層(h)0

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于福建省福清靈石國(guó)有林場(chǎng)朱山工區(qū)(地理中心坐標(biāo)119°27′E、25°67′N)，海拔230 m左右，地形主要以山地丘陵為主。主要?dú)夂蝾愋蜑閬啛釒Ъ撅L(fēng)氣候，屬于南亞熱帶氣候帶閩東南沿海海洋性季風(fēng)氣候。全年平均氣溫19.7 ℃，夏季無(wú)酷暑，冬季少嚴(yán)寒，年均日照時(shí)間2 000 h左右，無(wú)霜期340～360 d，年均降水量1 780 mm。土壤為花崗巖發(fā)育的酸性土壤，地帶性土壤為紅壤，土層深厚。

試驗(yàn)地前茬為26年生杉木林，2007年砍伐后營(yíng)造2代黑木相思人工林[22]。林下植被分布有鵝掌柴(Scheffleraheptaphylla(L.) Frodin)、九節(jié)(PsychotriaasiaticaL.)、香樟(Cinnamomumcamphora(Linn) Presl)、千年桐(VerniciamontanaLour.)、格藥柃(EuryamuricataDunn)、粗葉榕(FicushirtaVahl)、猴耳環(huán)(Archidendronclypearia(Jack) I. C. Nielsen)、朱砂根(ArdisiacrenataSims)、石斑木(Rhaphiolepisindica(L.) Lindl.)、毛冬青(IlexpubescensHook. & Arn.)、毛果算盤子(GlochidioneriocarpumChamp. ex Benth.)、兩面針(Zanthoxylumnitidum(Roxb.) DC.)、鐵線蕨(Adiantumcapillus-venerisL.)、狗脊(Woodwardiajaponica(L. f.) Smith)、黑莎草(GahniatristisNees in Hooker & Arnott)、玉葉金花(MussaendapubescensW. T. Aiton)、烏毛蕨(BlechnumorientaleL.)、淡竹葉(LophatherumgracileBrongn.)、毛蕨(Cyclosorusinterruptus(Willd.) H. It)、黃端木(Adinandramillettii(Hook. & Arn.) Benth. & Hook. f. ex Hance)、海金沙(Lygodiumjaponicum(Thunb.) Sw.)、土茯苓(SmilaxglabraRoxb.)等。

2 材料與方法

土壤樣品的采集：于2020年12月份，根據(jù)研究區(qū)黑木相思人工林的生長(zhǎng)狀況及地形地勢(shì)情況，選擇具有代表性的地段，采用典型抽樣的方法，按照坡位分別在上坡、中坡、下坡設(shè)置20 m×30 m的樣地，共計(jì)3塊。調(diào)查過(guò)程中，采用便攜式手持GPS和羅盤儀測(cè)量記錄每個(gè)采樣點(diǎn)的坡度、坡向、海拔。樣地坡向?yàn)闁|，位于45°～110°之間，屬于半陰坡。樣地海拔變化范圍在218.3～257.3 m之間，變化范圍較小，故不將海拔作為影響因子。按采樣時(shí)坡度的調(diào)查結(jié)果，劃分3個(gè)坡度(α)梯度：12°<α≤18°、18°<α≤24°、24°<α≤31°。按照S形隨機(jī)布置樣點(diǎn)，3塊樣地共計(jì)27個(gè)樣點(diǎn)(見表1)。用工具打好土壤剖面后，每個(gè)樣點(diǎn)按3個(gè)土層深度(h)0

土壤養(yǎng)分，按照中華人民共和國(guó)林業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《森林土壤分析法》測(cè)定。pH采用電位法測(cè)定(土水比為m(土)∶V(水)=1.0 g∶2.5 mL)；土壤全碳(TN)、全氮(TC)，采用碳氮分析儀(Elementar ELVario Max，德國(guó))測(cè)定；全磷(TP)采用硝酸-高氯酸-氫氟酸消煮+鉬銻抗比色法測(cè)定；全鉀(TK)采用硝酸-高氯酸-氫氟酸消煮+火焰光度法測(cè)定；水解氮(AN)采用堿解擴(kuò)散法測(cè)定；速效鉀(AK)采用乙酸銨浸提液+火焰光度計(jì)法測(cè)定；有效磷(AP)采用“濃度為0.03 mol/L的氟化銨+濃度為0.025 mol/L的鹽酸”浸提，鉬銻抗比色法測(cè)定。

地形因子的處理：為了便于分析，分別對(duì)坡位和坡度進(jìn)行賦值處理和標(biāo)準(zhǔn)化[23]，上坡賦值為1、中坡賦值為2、下坡賦值為3。坡度標(biāo)準(zhǔn)化公式：SP=(S/90)×200%。式中SP為百分比坡度；S為坡度。

數(shù)據(jù)的處理：采用Excel 2010對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行平均值和標(biāo)準(zhǔn)差等相關(guān)計(jì)算，采用IBM SPSS statistics 23對(duì)不同坡位、不同坡度、不同土層間的土壤養(yǎng)分進(jìn)行單因素方差分析(P<0.05)、雙因素方差分析(P<0.01)及K-S檢驗(yàn)，不同處理間差異采用最小顯著性差異法(LSD)進(jìn)行多重比較，不同指標(biāo)間的相關(guān)性采用皮爾遜(Pearson)相關(guān)分析法。

3 結(jié)果與分析

3.1 黑木相思人工林土壤養(yǎng)分基本特征

樣地土壤的全氮、全鉀較為豐富，而全碳、全磷較為匱乏，土壤pH平均值為4.47，為典型的酸性土壤(見表2)。由表3可見，各項(xiàng)指標(biāo)變異系數(shù)(Cv)，由大到小依次為Cv(有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù))、Cv(速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù))、Cv(水解氮質(zhì)量分?jǐn)?shù))、Cv(全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù))、Cv(全磷質(zhì)量分?jǐn)?shù))=Cv(全碳質(zhì)量分?jǐn)?shù))、Cv(碳氮比(w(C)∶w(N))、Cv(全鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù))、Cv(pH)；其中全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)、全碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)、碳氮比(w(C)∶w(N))、全磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)、水解氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)、速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)、有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變異系數(shù)，均處于中等變異水平(10%≤Cv≤100%)。土壤pH、全鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變異水平較低，分別為5%、9%，表明這2個(gè)指標(biāo)比較穩(wěn)定，不易受環(huán)境影響。在顯著水平P=0.05的單樣本K-S檢驗(yàn)水平，只有全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)為非對(duì)數(shù)正態(tài)分布，經(jīng)轉(zhuǎn)化后服從自然對(duì)數(shù)正態(tài)分布。

表2 試驗(yàn)地土壤養(yǎng)分基本特征

表3 試驗(yàn)地土壤養(yǎng)分基本特征的變異系數(shù)及K-S檢驗(yàn)結(jié)果

3.2 黑木相思人工林地不同坡位、坡度的土壤養(yǎng)分差異性

樣地土壤的pH，在不同坡位間、不同坡度間差異均不顯著。樣地土壤的全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)、全碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)，在不同坡位間、不同坡度間均差異顯著(P<0.05)；下坡位的全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)、全碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)，均顯著大于上坡位的、中坡位的，而在上坡位與中坡位間差異均不顯著；土壤全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)由大到小依次為下坡位、中坡位、上坡位，土壤全碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)由大到小依次為下坡位、上坡位、中坡位。在不同坡度間，全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)、全碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)均差異顯著(P<0.05)。單因素方差分析結(jié)果表明，坡度(α)在12°<α≤18°的土壤全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)，顯著大于坡度在18°<α≤24°、24°<α≤31°的土壤全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)，分別高出0.04、0.25g/kg；坡度在12°<α≤18°、18°<α≤24°的全碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)，顯著大于坡度在24°<α≤31°的全碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)，分別高出1.06、1.79 g/kg；坡度在12°<α≤18°、18°<α≤24°的全碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異較小，其差值僅為1.06 g/kg。

樣地土壤的w(C)∶w(N)在不同坡位差異不顯著；但w(C)∶w(N)在不同坡度間差異顯著(P<0.05)，坡度在24°<α≤31°的w(C)∶w(N)顯著大于坡度在12°<α≤18°、18°<α≤24°的w(C)∶w(N)，分別高出1.55、2.16。

全鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)、全磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)，在不同坡位、不同坡度間差異均不顯著，但其均為下坡位的大于上坡位的、坡度12°<α≤18°的大于坡度24°<α≤31°的。土壤水解氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)、有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)，均為下坡位的大于中坡位的、上坡位的；土壤速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)，在上、中、下3個(gè)坡位間均存在顯著差異；坡度12°<α≤18°、18°<α≤24°的土壤水解氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)和速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)，均顯著大于坡度24°<α≤31°的土壤水解氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)和速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)；有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)，在不同坡度間差異不顯著。說(shuō)明隨著地勢(shì)的變化土壤養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈現(xiàn)較為規(guī)律的變化，其表現(xiàn)為地勢(shì)越平緩?fù)寥鲤B(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，而地勢(shì)越陡峭其養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)越低。

表4 試驗(yàn)地不同坡位、坡度間土壤養(yǎng)分差異性比較結(jié)果

地形因子全磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)/g·kg-1水解氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)/mg·kg-1速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)/mg·kg-1有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)/mg·kg-1坡位上坡位(0.28±0.06)a(109.48±32.85)a(108.99±37.85)a(4.67±0.65)a中坡位(0.31±0.05)a(116.88±36.42)a(122.53±38.52)b(5.23±0.96)a下坡位(0.30±0.05)a(126.55±40.75)b(141.47±45.85)c(6.12±0.35)b坡度(α)12°<α≤18°(0.30±0.05)a(120.31±40.35)b(130.63±45.58)b(5.61±0.63)a18°<α≤24°(0.30±0.05)a(123.26±38.39)b(129.21±40.63)b(5.43±0.36)a24°<α≤31°(0.29±0.06)a(109.34±31.68)a(113.15±36.82)a(4.85±0.84)a

3.3 坡位對(duì)土壤養(yǎng)分分布的影響

單因素方差分析結(jié)果表明，同一坡位不同土層(h)間土壤養(yǎng)分存在較大差異(見表5)。土壤全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)，在下坡位整體高于上坡位、中坡位，其中，下坡位0

表5 試驗(yàn)地各坡位不同土層的土壤養(yǎng)分測(cè)定結(jié)果

坡位土層(h)/cm全磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)/g·kg-1水解氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)/mg·kg-1速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)/mg·kg-1有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)/mg·kg-1上坡位0

續(xù)(表5)

3.4 坡度對(duì)土壤養(yǎng)分分布的影響

由表6可見：坡度(α)為12°<α≤18°時(shí)，0

表6 各坡度不同土層的土壤養(yǎng)分測(cè)定結(jié)果

坡度(α)/(°)土層(h)/cm全磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)/g·kg-1水解氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)/mg·kg-1速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)/mg·kg-1有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)/mg·kg-112<α≤180

3.5 坡位、坡度及土壤養(yǎng)分間的相關(guān)性

由表7可見：坡位，與土壤全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)、全鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)、速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)，與土壤全碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈顯著正相關(guān)(P<0.05)；坡位與土壤養(yǎng)分具有較強(qiáng)的相關(guān)性。坡度與土壤養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈不同程度的負(fù)相關(guān)，其中，坡度與全碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)、全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)。土壤全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)，與土壤全碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)、全鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)、全磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)、水解氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)、速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)、有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)均呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)；土壤全碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)與全磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)；土壤全鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)，與土壤全磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)、水解氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)、速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)、有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)。

表7 坡位、坡度及土壤養(yǎng)分間的相關(guān)系數(shù)

3.6 坡位與坡度及其交互作用對(duì)土壤養(yǎng)分的影響

由表8可見：坡位、坡度單一因素對(duì)土壤養(yǎng)分均產(chǎn)生顯著影響；土壤全碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)、全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)受坡位與坡度交互作用的影響；全鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)受坡位和坡度的影響顯著，但坡位與坡度的交互作用對(duì)全鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)影響不顯著；碳氮比(w(C)∶w(N))受坡位與坡度的交互作用影響顯著。

表8 坡位、坡度及其交互作用對(duì)土壤養(yǎng)分影響的方差分析結(jié)果

4 討論與結(jié)論

4.1 黑木相思人工林土壤養(yǎng)分現(xiàn)存狀況

土壤的肥力條件決定了森林植被的長(zhǎng)勢(shì)，土壤中的各種元素不僅是組成植物的重要組分，而且參與著植被各種各樣的生命活動(dòng)[24]。本研究表明，研究區(qū)黑木相思人工林土壤中，pH、全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)、全碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)、碳氮比(w(C)∶w(N))、全鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)、全磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)及3種有效養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變異系數(shù)在0～60%之間，由變異系數(shù)強(qiáng)度劃分等級(jí)可知，試驗(yàn)地土壤的pH、全鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)處于弱變異程度，其他指標(biāo)均為中等變異程度。根據(jù)全國(guó)第二次土壤普查標(biāo)準(zhǔn)[9]，全碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)在10～20 g/kg處于較缺乏狀態(tài)，而本研究中全碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)最大值僅為15.11 g/kg，說(shuō)明本研究區(qū)碳素較為缺乏，土壤全磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)比全國(guó)中等水平(1.0～1.5 g/kg)相差較大，處于缺乏狀態(tài)；而全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)、全鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)均處于普查標(biāo)準(zhǔn)的中等水平。植物缺碳會(huì)導(dǎo)致植物根系衰弱、早衰、葉片發(fā)黃失綠、抗病抗蟲性降低等諸多不利影響[25]；磷元素直接參與植物的光合作用[7]，糖和淀粉的利用、能量的傳遞，對(duì)植物也是不可或缺的。本研究中，碳磷兩種元素的匱乏勢(shì)必會(huì)影響到黑木相思人工林的健康生長(zhǎng)，而土壤中的碳元素又主要來(lái)自于地上植被的輸入，從而間接說(shuō)明地上植被生長(zhǎng)不佳。土壤養(yǎng)分的全量變化較慢，并不能較好地反映當(dāng)下林地土壤的養(yǎng)分供應(yīng)狀況，而土壤的有效養(yǎng)分對(duì)于指導(dǎo)施肥及反映植物對(duì)養(yǎng)分的吸收狀況具有指導(dǎo)性作用[6]。本研究區(qū)土壤水解氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)、速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)的均值，分別為117.64、124.33 mg/kg，處于全國(guó)普查標(biāo)準(zhǔn)的中等水平[23]，而有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)處于較差的水平。結(jié)合相關(guān)性分析可知，有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)與全磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)間存在極顯著正相關(guān)，當(dāng)土壤全磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低時(shí)勢(shì)必影響到土壤有效磷的轉(zhuǎn)換，導(dǎo)致有效磷供應(yīng)不足。土壤有效養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的高低是土壤養(yǎng)分供給的強(qiáng)度指標(biāo)，有效養(yǎng)分能夠被植被直接吸收利用，但土壤中的有效養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般都較低，且有效養(yǎng)分在土壤中易發(fā)生變化，轉(zhuǎn)變?yōu)橹参锊豢芍苯游绽玫男螒B(tài)。而本研究中，3中有效養(yǎng)分的變異系數(shù)比其他全量養(yǎng)分明顯高，說(shuō)明有效養(yǎng)分具有易變性。

4.2 坡位和坡度及其交互作用對(duì)黑木相思人工林土壤養(yǎng)分空間分布的影響

試驗(yàn)地受坡位的影響，各項(xiàng)養(yǎng)分指標(biāo)具有較強(qiáng)的空間異質(zhì)性，由下坡位到上坡位各項(xiàng)養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)整體降低。不同的坡位代表著微地形水平方向的環(huán)境差異，環(huán)境的改變會(huì)較大地影響?zhàn)B分的分布狀況。本研究中，全碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)、全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)受到坡位的影響顯著；而坡位對(duì)全鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)、全磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)雖然沒有達(dá)到顯著水平，但仍表現(xiàn)為隨著坡位上升遞減。孫莉英等[15]研究認(rèn)為，在南方果園丘陵坡地，土壤碳氮受坡位影響不顯著；本研究表明，在本研究區(qū)內(nèi)，從下坡位到上坡位，土壤全碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)、全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)逐漸降低，發(fā)生顯著的變化；這是因?yàn)?，前者的研究樣地是果園地形，人為施肥量較大，減弱了坡位的影響，而本研究區(qū)受自然因素影響較大。本研究表明，受坡位的影響，3種有效養(yǎng)分在坡位的影響下表現(xiàn)出更強(qiáng)的空間異質(zhì)性，上坡位速效養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)整體顯著偏低于下坡位和中坡位。分析可知，一方面，坡位會(huì)影響土壤養(yǎng)分在土壤表層和不同土層間的養(yǎng)分循環(huán)、水資源分配、微生物活性、礦物質(zhì)分解等[26]；另一方面，隨著坡位的上升，上坡位受到更多的光照，其土壤中含水量必然下降，林下植被的豐富度和覆蓋率勢(shì)必降低。

本研究區(qū)樣地，隨著坡度的增加，土壤養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)整體具有明顯的下降趨勢(shì)，全碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)、全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)、碳氮比(w(C)∶w(N))、水解氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)、速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)、有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)受坡度的影響顯著。坡位、坡度與土壤養(yǎng)分的相關(guān)性分析結(jié)果表明，除碳氮比(w(C)∶w(N))之外，坡度與各項(xiàng)養(yǎng)分指標(biāo)均呈不同程度的負(fù)相關(guān)；但單因素方差分析結(jié)果表明，全磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)、有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)受坡度影響較小。分析可知，坡度對(duì)土壤養(yǎng)分的分布及水源涵養(yǎng)能力具有重要影響，在植被相同的情況下，坡度越大的地區(qū)，涵養(yǎng)水源的能力就越差，水土流失就越嚴(yán)重；在其它因素相同的條件下，地表植被對(duì)水土流失的影響是地表植被越多，水土流失越輕，地表植被越少，水土流失越嚴(yán)重[27]。此外坡度與土壤養(yǎng)分的相關(guān)性分析表明，坡度與全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)、全碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)分?jǐn)?shù)均呈極顯著負(fù)相關(guān)，說(shuō)明坡度的增加對(duì)土壤的養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)具有反作用，坡度增加不僅不利于土壤養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的保持，而且會(huì)使養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)明顯下降。

本研究中，在同一坡位、同一坡度時(shí)各土層間土壤養(yǎng)分具有較大的差異性，但總體趨勢(shì)為隨著土層的加深，土壤中的養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)逐漸減少。在同一坡位，全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)、全碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)、全鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)、水解氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)、速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)、有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)均隨土層加深顯著減少；在同一坡度，全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)、全碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)、全鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)、全磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)、水解氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)、速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)、有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)均隨土層加深逐漸降低。森林土壤中的各種金屬元素主要來(lái)源于礦物質(zhì)的分解，磷元素主要來(lái)源于土壤母質(zhì)的分解，而土壤中的碳元素則主要依賴植被的養(yǎng)分歸還過(guò)程[28]。因此，土壤微生物和土壤動(dòng)物作為連接該養(yǎng)分歸還過(guò)程的媒介具有極其重要的作用。地表光照、水分和溫度較為充足，微生物及土壤生物在該層較為活躍，有利于加快凋落物的分解及礦質(zhì)養(yǎng)分的分解，因此通常在表層土壤的各種養(yǎng)分含量相對(duì)較高[29]。本研究中，0

本研究中，坡位和坡度具有相當(dāng)密切的聯(lián)動(dòng)關(guān)系，不僅對(duì)不同土壤層的養(yǎng)分產(chǎn)生單一影響，而且2個(gè)地形因子交互作用共同影響土壤養(yǎng)分分布狀況。本研究中，坡位和坡度交互作用，對(duì)全碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)、全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)、碳氮比(w(C)∶w(N)影響顯著，說(shuō)明坡位和坡度及二者的交互作用影響著本研究區(qū)土壤碳氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)的分布。在同一坡位，坡度的改變會(huì)影響微環(huán)境光熱條件的分配，進(jìn)而間接影響土壤中養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的分布[31-32]；在同一坡度，改變坡位會(huì)導(dǎo)致養(yǎng)分再循環(huán)及養(yǎng)分積累狀況的改變[33]；從而使土壤中碳元素和氮元素空間分布的差異性具有較高的變異性。結(jié)合前述討論部分，坡位與坡度具有較高的協(xié)同性，說(shuō)明二者間存在較高的聯(lián)合協(xié)同機(jī)制，坡位和坡度的交互作用對(duì)全碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)、全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)、碳氮比(w(C)∶w(N)具有相同的影響機(jī)制，即處于下坡位時(shí)，較高坡度的養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)仍高于處于其他坡位較低坡度的養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)，隨著坡位和坡度的增加碳氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)整體呈減少趨勢(shì)。