貴州脆弱生態(tài)區(qū)三種森林類(lèi)型土壤碳氮磷含量及儲(chǔ)量分布特征

黑龍江農(nóng)業(yè)科學(xué) 2024（6）：57-63Heilongjiang Agricultural Sciences

http：//hljnykx.haasep.cnDOI：10.11942/j.issn1002-2767.2024.06.0057

岑佳寶，武燕，徐艷梅，等.貴州脆弱生態(tài)區(qū)三種森林類(lèi)型土壤碳氮磷含量及儲(chǔ)量分布特征

［J］.黑龍江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2024（6）：57-63.

摘要：為探究不同森林類(lèi)型的土壤養(yǎng)分貯存能力，以貴州喀斯特脆弱生態(tài)區(qū)3種森林類(lèi)型（柳杉針葉林、楓香闊葉林及二者組成的針闊混交林）土壤為研究對(duì)象，分析不同森林類(lèi)型土壤有機(jī)碳、全氮、全磷含量及儲(chǔ)量的分布特征，并探討土壤碳、氮、磷含量及儲(chǔ)量與葉片、枯落物、腐殖質(zhì)碳、氮、磷之間的耦合關(guān)系。結(jié)果表明，

（1）針葉林土壤有機(jī)碳含量為26.51 g·kg-1、全氮含量為1.18 g·kg-1、全磷含量為0.44 g·kg-1；闊葉林土壤有機(jī)碳含量為22.95 g·kg-1、全氮含量為1.06 g·kg-1、全磷含量為0.39 g·kg-1；針闊混交林土壤有機(jī)碳含量為30.02 g·kg-1、全氮含量為1.17 g·kg-1、全磷含量為0.40 g·kg-1。針葉林土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量為48.62 t·hm-2、全氮儲(chǔ)量為2.16 t·hm-2、全磷儲(chǔ)量為0.81 t·hm-2；闊葉林土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量為48.13 t·hm-2、全氮儲(chǔ)量為2.21 t·hm-2、全磷儲(chǔ)量為0.84 t·hm-2；針闊混交林土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量為60.43 t·hm-2、全氮儲(chǔ)量為2.37 t·hm-2、全磷儲(chǔ)量為0.80 t·hm-2。（2）林型變化對(duì)土壤有機(jī)碳、全磷含量及有機(jī)碳儲(chǔ)量存在顯著影響，針闊混交林有機(jī)碳含量及儲(chǔ)量均顯著高于針葉林和闊葉林，而針葉林全磷含量顯著高于闊葉林。（3）林型變化對(duì)全氮含量、全氮儲(chǔ)量及全磷儲(chǔ)量均無(wú)顯著影響。（4）相關(guān)性分析結(jié)果表明，葉片、枯落物及腐殖質(zhì)碳、氮、磷含量與土壤碳、氮、磷含量及儲(chǔ)量之間均存在不同程度的相關(guān)關(guān)系。綜上所述，研究區(qū)針闊混交林中有機(jī)碳含量及儲(chǔ)量具有明顯優(yōu)勢(shì)，而針葉林中全磷含量具有明顯優(yōu)勢(shì)，葉片、枯落物及腐殖質(zhì)養(yǎng)分與土壤養(yǎng)分存在不同程度的相關(guān)性。

關(guān)鍵詞：森林類(lèi)型；碳氮磷含量；碳氮磷儲(chǔ)量；脆弱生態(tài)區(qū)

收稿日期：2024-03-20

基金項(xiàng)目：大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（202314223017）；貴州省科技計(jì)劃項(xiàng)目（黔科合基礎(chǔ)-ZK〔2023〕一般282）；貴州師范學(xué)院校級(jí)博士基金項(xiàng)目（2020BS026）；貴州省教育廳平臺(tái)項(xiàng)目（〔2022〕051號(hào)）。

第一作者：岑佳寶（2001-），男，本科生，專(zhuān)業(yè)方向?yàn)樯锟茖W(xué)。E-mail：1711469339@qq.com。

通信作者：武燕（1975-），女，博士，副教授，從事土壤生態(tài)學(xué)研究。E-mail：wuyan200081@163.com。

碳（C）、氮（N）、磷（P）元素是森林土壤養(yǎng)分中十分重要的組成部分，也是植物生長(zhǎng)發(fā)育所必需的營(yíng)養(yǎng)元素［1］，森林土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量約占全球土壤碳庫(kù)的73%［2］，是陸地生態(tài)系統(tǒng)最大的碳庫(kù)，其變化會(huì)影響溫室效應(yīng)與全球碳平衡。森林土壤固碳能力主要受樹(shù)種組成、林分類(lèi)型以及森林經(jīng)營(yíng)管理措施等因素的影響［3］。N與P元素是土壤肥力的重要指標(biāo)，也是限制植物生長(zhǎng)的重要元素，森林生產(chǎn)力受N、P含量和儲(chǔ)量變化的影響［3］，其含量的高低與植物的生長(zhǎng)速率密切相關(guān)［4］。植物生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中，經(jīng)光合作用合成有機(jī)物，同時(shí)將部分有機(jī)物轉(zhuǎn)移到土壤中，并將C、N、P等養(yǎng)分以枯落物的形式逐步歸還給土壤［5］；C、N、P等養(yǎng)分在葉片、枯落物、腐殖質(zhì)和土壤之間的轉(zhuǎn)化與吸收這一循環(huán)過(guò)程，促進(jìn)著生態(tài)系統(tǒng)的演替與恢復(fù)［6］。因此，探究植物葉片、枯落物和腐殖質(zhì)這3個(gè)組與土壤的相關(guān)關(guān)系，對(duì)于了解貴州喀斯特脆弱生態(tài)區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)的生長(zhǎng)發(fā)育及各組分之間養(yǎng)分的循環(huán)關(guān)系、調(diào)節(jié)不同森林類(lèi)型的土壤碳平衡、提高土壤肥力等方面具有重要意義。

西南喀斯特地區(qū)是中國(guó)非常重要的脆弱生態(tài)功能區(qū)，貴州省地處該區(qū)域的中心，其喀斯特面積占全省土地面積的62%［7］，由于喀斯特地貌水土流失嚴(yán)重、石漠化比例較高、地表土層淺薄、土壤總量少等生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，脆弱的生態(tài)環(huán)境已經(jīng)成為制約西南地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要問(wèn)題［8］。為了保護(hù)喀斯特脆弱生態(tài)區(qū)，貴州省近年來(lái)實(shí)施退耕還林工程。柳杉（Cryptomeria fortunei）、楓香（Liquidambar formosana Hance）是貴州省近年來(lái)實(shí)施退耕還林工程等各種林業(yè)建設(shè)工程中的主要造林樹(shù)種之一。目前，有關(guān)貴州喀斯特脆弱生態(tài)區(qū)土壤碳氮磷儲(chǔ)量形成的路徑以及各組分（葉片、枯落物、腐殖質(zhì)）作用貢獻(xiàn)尚未明確，脆弱生態(tài)區(qū)不同森林類(lèi)型土壤養(yǎng)分含量及儲(chǔ)量空間分布的研究鮮有報(bào)道?；诖?，本研究選取柳杉針葉林、楓香闊葉林及二者組成的針闊混交林共3種森林類(lèi)型為對(duì)象，研究不同森林類(lèi)型土壤C、N、P含量及儲(chǔ)量的分布特征以及葉片、枯落物及腐殖質(zhì)養(yǎng)分與土壤養(yǎng)分間的相關(guān)性。以期為我國(guó)西南喀斯特脆弱生態(tài)區(qū)森林恢復(fù)與可持續(xù)經(jīng)營(yíng)管理提供更充分的理論依據(jù)，為貴州脆弱生態(tài)區(qū)森林碳氮磷儲(chǔ)量估算提供科學(xué)參考。

1" 材料與方法

1.1" 研究區(qū)概況

本研究區(qū)位于貴州省貴陽(yáng)市修文縣扎佐林場(chǎng)（26°45′N(xiāo)～ 27°12′N(xiāo)，106°21′E～106°53′E），林場(chǎng)地處黔中腹地，是貴陽(yáng)市環(huán)城林帶的重要組成部分，林區(qū)分布于貴州省貴陽(yáng)市、黔南州所轄4縣2區(qū)，經(jīng)營(yíng)面積1 010.67 hm2，森林覆蓋率88.6%［9］。境內(nèi)海拔940～1 610 m，平均海拔1 290 m，屬于較典型的喀斯特高原區(qū)［10］。氣候類(lèi)型為亞熱帶 季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候，年均氣溫12.8～14.6 ℃，降雨量

8 77～1 121 mm，平均日照1 300 h，無(wú)霜期261 d［11］。

土壤類(lèi)型多為酸性或微酸性黃壤土［12］，林場(chǎng)植被類(lèi)型多為人工植被，樹(shù)種組成以馬尾松（Pinus massoniana Lamb）、柳杉（Cryptomeria fortunei）、華山松（Pinus armandii Franch）和樺（Betula L.）為主，其次還有黑松（Pinus thunbergii Parl）、檫木（Sassafras tzumu Hemsl）、樟樹(shù)（Cinnamomum bodinieri Nees ex Wall）、泡桐（Paulownia Sieb.et Zucc）、榆樹(shù)（Ulmus pumila L.）、楓香（Liquidambar formosana Hance）和櫟（Quercus fabri Hance）等［13］，森林類(lèi)型以針葉林、闊葉林及針闊混交林3種類(lèi)型為主。

1.2" 方法

1.2.1" 樣地設(shè)置

依據(jù)代表性和一致性原則，在貴州省扎佐林場(chǎng)選擇海拔、地形、坡向和坡度等條件基本相同的區(qū)域作為標(biāo)準(zhǔn)樣地，設(shè)置相同系列（近似相同林齡、林分密度）的針葉林、闊葉林和針闊混交林3種森林類(lèi)型樣地。不同森林類(lèi)型選擇3塊標(biāo)準(zhǔn)樣地作為重復(fù)，共9塊標(biāo)準(zhǔn)樣地，樣地按20 m×20 m（400 m2）方形設(shè)置，調(diào)查喬木層樹(shù)木的林齡、林分密度等。供試樣地基本信息見(jiàn)表1。

1.2.2" 樣品采集

野外調(diào)查與樣品采集于2021年10月進(jìn)行，通過(guò)每木檢尺在各樣地內(nèi)挑選 3 株標(biāo)準(zhǔn)木，使用高枝剪從樹(shù)冠的 3 個(gè)層次（上、中、下）4 個(gè)方向采集約 500 g生長(zhǎng)健康的成熟葉片，混合作為一份樣品。之后分別在樣地的西南、西北、東北、東南及中部5個(gè)方位收集1 m×1 m樣方內(nèi)的全部枯落物及表層腐殖質(zhì)，分別裝袋帶回實(shí)驗(yàn)室備用；采用“S”型選取 5 個(gè)點(diǎn)分別挖取 0～20 cm的土壤剖面，使用環(huán)刀采集土壤樣品，同一樣地的土樣混合后帶回實(shí)驗(yàn)室備用。

1.2.3" 樣品處理和碳、氮、磷的測(cè)定方法

樣品處理：葉片、枯落物和腐殖質(zhì)樣品于105 ℃下殺青2 h后轉(zhuǎn)烘箱80 ℃ 烘干至恒重，然后粉碎過(guò)0.25 mm孔徑篩，制成待測(cè)樣品。土壤樣品經(jīng)自然風(fēng)干后剔除石礫、根系和動(dòng)物殘?bào)w等雜物，研磨至95%樣品通過(guò)0.25 mm孔徑篩，裝袋標(biāo)記，并保存?zhèn)溆谩?/p>

養(yǎng)分含量測(cè)定：有機(jī)碳含量采用重鉻酸鉀-濃硫酸外加熱法測(cè)定；全氮含量采用凱氏定氮法測(cè)定；全磷含量采用鉬銻抗顯色-紫外分光光度法測(cè)定［14］，每一樣品測(cè)定4次取平均值。

土壤碳（氮，磷）儲(chǔ)量計(jì)算公式為：

SC（N，P）1=C1P1T1/10

式中，SC（N，P）1為土壤表層（0～20 cm）的土壤有機(jī)碳（全氮、全磷）儲(chǔ)量（t·hm-2），C1為第1層土壤有機(jī)碳全碳、全磷的含量（g·kg-1），P1為第1層土壤容重（g·cm-3），T1為第1層土層厚度（cm）。

1.2.4" 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2019進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，采用SPSS 22.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用Origin 2017軟件繪圖。利用單因素方差分析（One-way ANOVA）檢驗(yàn)不同林型之間土壤 C、N、P 含量及儲(chǔ)量的差異，然后用最小顯著差數(shù)法（LSD）檢驗(yàn)差異顯著性（Plt;0.05）。通過(guò)Pearson相關(guān)性分析探討葉片、枯落物和腐殖質(zhì)C、N、P含量分別與土壤C、N、P含量及儲(chǔ)量的相關(guān)性。

2" 結(jié)果與分析

2.1" 貴州脆弱生態(tài)區(qū)森林土壤碳、氮、磷含量及儲(chǔ)量特征

由表2可知，貴州脆弱生態(tài)區(qū)針葉林、闊葉林、

針闊混交林3種林型林地土壤有機(jī)碳含量介于14.65～36.72 g·kg-1、全氮含量介于0.80～1.47 g·kg-1、全磷含量介于0.31～0.48 g·kg-1之間。土壤碳、氮、磷平均含量分別為26.49，1.14和0.41 g·kg-1，有機(jī)碳儲(chǔ)量、全氮儲(chǔ)量及全磷儲(chǔ)量的平均值分別為52.40，2.24和0.81 t·hm-2。

土壤全磷儲(chǔ)量的變異系數(shù)最小（12.19％），其次是全磷含量（12.37％），土壤全氮含量、全氮儲(chǔ)量、土壤有機(jī)碳含量的變異系數(shù)分別為15.57％、18.64%和24.52%，均屬于弱變異（＜25％）。而有機(jī)碳儲(chǔ)量變異系數(shù)為26.68%，屬于中等以上變異，說(shuō)明在針葉林、闊葉林、針闊混交林3種林型間有機(jī)碳儲(chǔ)量變化幅度較大。

2.2" 3種林型土壤碳、氮、磷含量及儲(chǔ)量差異分析

2.2.1" 碳、氮、磷含量

由圖1A可知，針葉林、闊葉林、針闊混交林表層（0～20 cm）土壤有機(jī)碳、全氮、全磷含量平均值范圍分別為22.95～30.02 g·kg-1、1.06～1.18 g·kg-1和0.39～0.44 g·kg-1；有機(jī)碳含量在3種林型之間大小表現(xiàn)為針闊混交林gt;針葉林gt;闊葉林，且針闊混交林有機(jī)碳含量顯著高于闊葉林，而針葉林與闊葉林、針闊混交林之間無(wú)顯著差異（圖1A）；全氮含量在3種林型之間均無(wú)顯著差異（圖1C）；全磷含量大小表現(xiàn)為針葉林gt;針闊混交林gt;闊葉林，且針葉林和闊葉林之間存在顯著差異，而針闊混交林與針葉林、闊葉林之間無(wú)顯著差異（圖1E）。

2.2.2" 碳、氮、磷儲(chǔ)量

針葉林、闊葉林、針闊混交林表層（0～2 cm）土壤有機(jī)碳、全氮、全磷儲(chǔ)量平均值范圍分別為48.13～60.43 t·hm-2、2.16～2.37 t·hm-2和0.80～0.84 t·hm-2；有機(jī)碳儲(chǔ)量 在3種林型之間表現(xiàn)為針闊混交林gt;針葉林gt;闊葉林，且針闊混交林顯著高于針葉林和闊葉林，而針葉林與闊葉林之間無(wú)顯著差異（圖1B）；全氮儲(chǔ)量在3種林型之間表現(xiàn)為針闊混交林gt;闊葉林gt;針葉林，但3種林型之間均無(wú)顯著差異（圖1D）；全磷儲(chǔ)量在3種林型之間表現(xiàn)為闊葉林gt;針葉林gt;針闊混交林，但3種林型之間均無(wú)顯著差異（圖1F）。

2.3" 土壤碳、氮、磷含量及儲(chǔ)量與葉片、枯落物、腐殖質(zhì)碳、氮、磷含量的相關(guān)性分析

由表3可知，土壤（0～20 cm）有機(jī)碳含量與枯落物有機(jī)碳含量呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.510；與腐殖質(zhì)全氮含量呈顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.402。土壤全氮含量與枯落物全氮含量、葉片全氮含量呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.445和0.549，與腐殖質(zhì)有機(jī)碳含量呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.399，與腐殖質(zhì)全氮含量呈極顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.491。土壤全磷含量與腐殖質(zhì)全磷含量呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.562，與葉片有機(jī)碳含量呈極顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.549。土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量與枯落物有機(jī)碳含量呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.415；與葉片全磷含量呈顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.332。土壤全氮儲(chǔ)量與葉片全氮含量呈顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.364，而與其他組分的養(yǎng)分含量均無(wú)顯著的相關(guān)性。土壤全磷儲(chǔ)量與葉片有機(jī)碳含量呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.550；與枯落物全氮含量呈極顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.444。

3" 討論

3.1" 貴州脆弱生態(tài)區(qū)土壤碳、氮、磷養(yǎng)分含量及儲(chǔ)量特征

C、N、P元素作為土壤中最重要的有機(jī)組分，是鑒定土壤肥力的重要指標(biāo)。本研究中，貴州脆弱生態(tài)區(qū)表層土壤（0～20 cm）的有機(jī)碳、全氮、全磷平均含量分別為26.49，1.14和0.41 g·kg-1，有研究表明，全國(guó)森林0～10 cm土壤有機(jī)碳、全氮、全磷平均含量為11.2，1.06和0.65 g·kg-1［15］，本研究有機(jī)碳含量高于全國(guó)森林土壤，全氮含量與全國(guó)森林土壤相近，而全磷含量低于全國(guó)森林土壤。與喀斯特區(qū)不同退化程度植被群落植物［16］ 土壤（0～15 cm）相比，有機(jī)碳含量接近，而全氮、全磷含量相對(duì)較低；但與李明軍等［17］對(duì)不同林齡杉木人工林0～10 cm土壤研究結(jié)果（C：22.57 g·kg-1、N：1.33 g·kg-1、P：0.46 g·kg-1 ）相近；與陜西省、湖南會(huì)同、亞熱帶4種森林、桂西北喀斯特森林等地區(qū)（0～10 cm）土壤C（18.2～19.4 g·kg-1）［18-19］、N（1.20～6.35 g·kg-1）、P（0.41～1.5 g·kg-1）［20-21］相比，土壤C含量較高，N、P含量處于平均水平下限，可見(jiàn)，貴州脆弱生態(tài)區(qū)土壤C、N、P含量呈現(xiàn)高-低-低的元素格局；這可能與喀斯特地貌水土流失嚴(yán)重，養(yǎng)分隨水土流失嚴(yán)重，土壤N、P存留量少有關(guān)。

本研究中，3種森林生態(tài)系統(tǒng)表層土壤平均有機(jī)碳、全氮、全磷儲(chǔ)量分別為52.40，2.24和0.81 t·hm-2，土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量接近陶玉華等［22］對(duì)柳州市馬尾松、杉木和桉樹(shù)人工林土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量的研究、與蘭斯安等［23］研究的廣西北部中齡林杉木林表層土壤（0～10 cm）有機(jī)碳儲(chǔ)量相近。與我國(guó)森林表層土壤平均C、N儲(chǔ)量為193.55 t·hm-2［24］和34.64 t·hm-2［25］相比，土壤C、N儲(chǔ)量遠(yuǎn)低于全國(guó)平均水平，主要原因可能是本研究所選的3種林型地處黔中喀斯特地區(qū)，屬于亞熱帶區(qū)，溫度水分等條件較好，生產(chǎn)力較高，有利于植被生物量積累；此外，土壤的呼吸速率較高能夠加快枯落物的分解速率，加上植物對(duì)土壤C、N養(yǎng)分的大量吸收，造成C、N儲(chǔ)量相對(duì)較低［26］，同時(shí)土壤較高的呼吸速率導(dǎo)致釋放到大氣中的碳量（CO2形式）較多，因此土壤碳積累少［27］。另外，西南喀斯特山區(qū)易發(fā)生滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害，導(dǎo)致水土流失，造成土壤C、N大量流失。而土壤P儲(chǔ)量接近于滇中磨盤(pán)山（0.71～2.00 t·hm-2）［28］，與相同氣候和土壤類(lèi)型的貴州省鳳岡縣地區(qū)不同林齡馬尾松人工林相比（C儲(chǔ)量：26.42～38.65 t·hm-2、N儲(chǔ)量：1.30～2.34 t·hm-2、P儲(chǔ)量：0.69～0.80 t·hm-2），土壤N、P儲(chǔ)量接近［29］。

3.2" 3種林型土壤Ｃ、Ｎ、Ｐ含量及儲(chǔ)量變化特征

土壤是一個(gè)十分重要的碳庫(kù)，土壤碳儲(chǔ)量受土壤特性、森林管理政策、凋落物的輸入以及根系周轉(zhuǎn)率的影響［30］。本研究表明，林型間針闊混交林土壤有機(jī)碳含量顯著高于闊葉林，這與張亞冰等［31］對(duì)貴州月亮山5種森林類(lèi)型、張雨鑒等［32］對(duì)滇中亞高山地區(qū)5種森林類(lèi)型的研究結(jié)果相似。本研究還表明，針闊混交林土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量顯著高于闊葉林和針葉林，可見(jiàn)，土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量受林分類(lèi)型和森林起源的影響，這與何高迅等［33］、弓文艷等［34］研究的結(jié)果相似。森林土壤有機(jī)碳主要來(lái)源于植被地上的凋落物和根系分泌物，不同植被類(lèi)型會(huì)影響森林土壤有機(jī)碳的數(shù)量、質(zhì)量及循環(huán)［35］，不同樹(shù)種的枯落物差異也會(huì)在一定程度上影響土壤有機(jī)碳含量和儲(chǔ)量。與針葉林相比，混交林中由于落葉闊葉樹(shù)種楓香生長(zhǎng)快、樹(shù)冠大、落葉豐富，能為混交林地土壤提供更多的凋落物，凋落物數(shù)量增加，分解之后改善了林地土壤的物理特性，加速了養(yǎng)分循環(huán)，從而也提高了混交林地土壤的肥力［36］，因此針闊混交林有機(jī)碳儲(chǔ)量最高。研究表明，針闊混交林能夠改善森林植物的生態(tài)環(huán)境，這種改善有利于加速凋落物分解、緩解土壤酸性狀況，加速有機(jī)物的分解和養(yǎng)分累積，且能使林地土壤濕潤(rùn)，保水透氣性增強(qiáng)［31］；在提高土壤肥力、改善林地養(yǎng)分狀況、增加林地物種多樣性、提高林分結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和生產(chǎn)力等方面均發(fā)揮了重要作用［37］。

P是影響土壤肥力的重要元素，是植物生產(chǎn)力的限制性養(yǎng)分元素，土壤P含量主要受到海拔、經(jīng)緯度、植被特征和質(zhì)地等其他因子的影響［38］。針葉林P含量顯著高于闊葉林，何高迅等［33］對(duì)云南松林和次生常綠闊葉林研究發(fā)現(xiàn)，云南松林P含量高于次生常綠闊葉林，這與本研究結(jié)果一致；但與李青樺等［39］的研究結(jié)論不相符，這可能是由于不同林型林木種類(lèi)、林分郁閉度、林齡、樹(shù)高和胸徑等不同其林下凋落物的數(shù)量、組成成分及分解速率不同，進(jìn)而影響土壤表層養(yǎng)分含量［5，40］。加上針葉林成土母質(zhì)含有較高的鐵鋁氧化物，固定P能力較強(qiáng)所致［41］。本研究中土壤P儲(chǔ)量在各林分類(lèi)型間無(wú)顯著差異，這可能是因?yàn)榱自刂饕蕾?lài)于土壤母質(zhì)的分解，而土壤母質(zhì)的自然分解周期較為漫長(zhǎng)，影響因素較少，空間變異較小，故土壤各土層的磷含量分布較為均勻［3］。另外，針、闊葉林的林下凋落物量不同，闊葉林更豐富的凋落物量和更快的分解速率加速了凋落物中磷向土壤的輸入，但由于凋落物分解產(chǎn)生的有效磷會(huì)迅速被植物吸收［2］，因此這個(gè)因素對(duì)土壤P庫(kù)產(chǎn)生的影響相對(duì)較小。

3.3" 貴州脆弱生態(tài)區(qū)土壤碳氮磷含量及儲(chǔ)量與葉片、枯落物、腐殖質(zhì)碳氮磷的相關(guān)關(guān)系

土壤養(yǎng)分是植物養(yǎng)分主要來(lái)源，影響植物生長(zhǎng)［42］，同時(shí)受到枯落物、腐殖質(zhì)中養(yǎng)分歸還的影響。葉片、枯落物、腐殖質(zhì)組分C、N、P含量與土壤組分C、N、P含量及儲(chǔ)量的相關(guān)關(guān)系說(shuō)明，植物葉片、枯落物、腐殖質(zhì)中的C、N、P供應(yīng)量會(huì)影響到土壤C、N、P含量及儲(chǔ)量。本研究表明，土壤C、N、P含量及儲(chǔ)量與腐殖質(zhì)C、N、P含量、枯落物C、P含量、葉片C、N、P含量之間均存在顯著的相關(guān)關(guān)系。俞月鳳等［16］通過(guò)對(duì)喀斯特區(qū)不同退化程度植被群落植物-凋落物-土壤-微生物生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征的研究表明，土壤組分與葉片、枯落物、腐殖質(zhì)等都有不同程度的相關(guān)關(guān)系，這與本研究結(jié)果相似。土壤N含量與枯落物、葉片N含量之間均呈極顯著正相關(guān)，說(shuō)明葉片N含量對(duì)土壤N含量有較大的正面影響，土壤養(yǎng)分承自葉片和枯落物，可能是由于葉片、枯落物N含量能夠影響其分解速率［43］。而葉片、腐殖質(zhì)P含量與土壤中P含量相關(guān)性不顯著，這與聶蘭琴等［44］研究結(jié)果相似；研究發(fā)現(xiàn)，土壤中的P不僅來(lái)自于凋落物的輸入，還與土壤成土母質(zhì)中的礦物成分密切相關(guān)［44］，因而導(dǎo)致土壤P含量與葉片、腐殖質(zhì)等組分之間相關(guān)性不顯著。研究不同組分之間的相關(guān)性有助于揭示森林養(yǎng)分之間的耦合關(guān)系，在更大的尺度上和更多森林類(lèi)型中探究其相關(guān)性是非常重要的課題。

4" 結(jié)論

本研究以貴州脆弱生態(tài)區(qū)不同森林類(lèi)型（針葉林、落葉林、針闊混交林）土壤為研究對(duì)象，揭示了不同林型之間土壤有機(jī)碳、全氮、全磷含量及儲(chǔ)量的差異，并分析葉片、枯落物和腐殖質(zhì)養(yǎng)分分別與土壤有機(jī)碳、全氮、全磷含量及儲(chǔ)量之間的相關(guān)關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn)，森林類(lèi)型變化顯著影響土壤有機(jī)碳、全磷含量及有機(jī)碳儲(chǔ)量，有機(jī)碳含量及儲(chǔ)量均表現(xiàn)為針闊混交林（30.02 g·kg-1、60.43 t·hm-2）顯著高于闊葉林（22.95 g·kg-1、48.13 t·hm-2），全磷含量表現(xiàn)為針葉林（0.44 g·kg-1）顯著高于闊葉林（0.39 g·kg-1）；土壤有機(jī)碳、全氮、全磷含量及儲(chǔ)量與葉片、腐殖質(zhì)的有機(jī)碳、全氮、全磷含量、枯落物有機(jī)碳、全磷含量之間均存在顯著的相關(guān)關(guān)系。

不同森林類(lèi)型之間土壤的養(yǎng)分貯存能力存在差異，貴州脆弱生態(tài)區(qū)植被修復(fù)過(guò)程中，種植針闊混交林有利于土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量的積累，而種植針葉林有助于土壤全磷含量的恢復(fù)。這些研究結(jié)果可為脆弱生態(tài)區(qū)恢復(fù)土壤養(yǎng)分貯存能力提供數(shù)據(jù)參考和實(shí)踐指導(dǎo)。

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Soil Carbon， Nitrogen and Phosphorus Content and Storage Distribution Characteristics of Three Forest Types in Guizhou Fragile Ecological Area

CEN Jiabao1， WU Yan1， 2， XU Yanmei1， SONG Xuehong1， LIU Mei1， XIE Jingyi1， WANG Lang1， ZHANG Hongcheng1

（1.School of Biological Science， Guizhou Normal University， Guiyang 550018， China;" 2.Guizhou Provincial Key Laboratory of Forest Fire Ecology and Management， Guiyang 550018， China）

Abstract：In order to explore the soil nutrient storage capacity of different forest types， soil carbon （C）， nitrogen （N） and phosphorus （P） contents and storage distribution characteristics of soil of three forest types （cryptomeria conifer forest， maple broadleaf forest and needle and broad mixed forest composed of the two forest types） were analyzed in Kast Fragile Ecological Region of Guizhou Province. The coupling relationship between soil C， N， P content and storage with leaf， litter， humus C， N， P were also discussed. The results showed that，" （1） the soil C， N and P contents of the three forest types were as follows： organic carbon content of coniferous forest was 26.51 g·kg-1， total nitrogen content was 1.18 g·kg-1 and total phosphorus content was 0.44 g·kg-1; Broad-leaved forest： organic carbon content was 22.95 g·kg-1， total nitrogen content was 1.06 g·kg-1， total phosphorus content was 0.39 g·kg-1;needle and broad mixed forest： 30.02 g·kg-1， total nitrogen content was 1.17 g·kg-1， total phosphorus content was 0.40 g·kg-1. C， N and P reserves were as follws： organic carbon， total nitrogen and total phosphorus reserves of coniferous forest were 48.62， 2.16 and 0.81 t·ha-1， respectively. The organic carbon， total nitrogen and total phosphorus reserves of broad-leaved forest were 48.13， 2.21 and 0.84 t·ha-1respectively. The organic carbon， total nitrogen and total phosphorus reserves of needle and broad mixed forest were 60.43， 2.37 and 0.80 t·ha-1 respectively; （2） Forest type changes had significant effects on soil C and P contents and C reserves. The C content and C reserves of coniferous and broad-leaved mixed forests were significantly higher than those of coniferous and broad-leaved forests， while the P content of coniferous forests was significantly higher than that of broad-leaved forests. （3） Forest type changes had no significant effects on N content， N reserves and P reserves. （4） Correlation results showed that the contents of C， N and P in leaves， litter and humus were correlated with the contents and reserves of C， N and P in soil to varying degrees. To sum up， in the study area， there were obvious advantages in C content and storage in the mixed needle-wide forest， and obvious advantages in P content in the coniferous forest， and there were different degrees of correlation between leaf， litter and humus nutrients and soil nutrients.

Keywords：forest type; carbon， nitrogen and phosphorus content; carbon， nitrogen and phosphorus storage; fragile ecological region