4个尾巨桉幼林林地土壤生态化学计量特征

张治军，李 慧，王志超，竹万宽，陈少雄，杜阿朋＊

(1.国家林业局昆明勘察设计院，云南 昆明 650216；2.国家林业局桉树研究开发中心，广东 湛江 524022)

4个尾巨桉幼林林地土壤生态化学计量特征

张治军1，李 慧2，王志超2，竹万宽2，陈少雄2，杜阿朋2＊

(1.国家林业局昆明勘察设计院，云南 昆明 650216；2.国家林业局桉树研究开发中心，广东 湛江 524022)

以4个尾巨桉幼林林地土壤为研究对象，对土壤有机C、全N、全P、全K含量及其化学计量特征进行了研究。结果表明：土壤养分随着土层的加深而降低，土壤有机C和全N降幅较大，全P和全K降幅较小。4个林地土壤C/N比变化范围为7.95 ~ 21.78，平均值为12.36；土壤C/P比变化范围为23.85 ~ 57.52，平均值为40.85；土壤C/K比变化范围为3.61 ~ 13.09，平均值为9.05；土壤N/P比变化范围为1.24 ~ 7.36，平均值为4.30；土壤N/K比变化范围为0.18 ~ 2.37，平均值为1.05；土壤N/P比变化范围为0.16 ~ 0.35，平均值为0.25；土壤有机C与养分全量的N、P、K均呈正相关关系，其与全K呈现极显著正相关关系。

尾巨桉；林地；化学计量特征

随着现代生态学的快速发展，生态化学计量学已成为生态学研究的热点问题[1]。国内外对生态化学计量学的研究很多，主要集中于对植物组织的元素生态化学计量学特征研究[2-3]，而对土壤养分的生态化学计量学研究则相对较少[4-5]，尤其是针对速生人工林地土壤的生态化学计量学研究则更少。速丰林林地土壤变化备受关注[6]，研究其生态化学计量学特征，揭示其养分的可获得性，对于深入理解人工林地土壤肥力动态具有重要意义[7]。

本研究以4个尾巨桉(Eucalyptus urophylla × E. grandis)幼林为研究对象，对不同林地的土壤进行研究，测定其林地的土壤有机C、全N、全P和全K含量，分析其养分特征和化学计量特征，以期从生态化学计量角度为桉树人工林地土壤养分管理和可持续经营提供理论依据和数据支持。

1 试验地概况

试验地分别位于雷州林业局的纪家林场(北纬20° 54′，东经109°52′)和北坡林场(北纬21°13′，东经 109°52′)、广东化州那务镇的那务林队(北纬21°59′，东经110°35′)和广西山口林场(北纬21°35′，东经 109°43′)，纪家点土壤类型为玄武岩发育的粘红壤；北坡点为浅海沉积物发育的砂红壤；那务点为山地红壤，山口点为砖红壤。其中纪家林场、北坡林场均为2013年10月的新造林，山口林场的为2014年4月新造林，化州那务林队的为2013年11月皆伐后的萌芽林，4处桉树品种均为尾巨桉无性系DH32-29，林分特征如下表1：

表1 林分生长特征

2 研究方法

2.1 样品采集方法

供试土壤样品采集于2014年7月，每个试验地均设20 m × 20 m的调查样方，每个样方内按对角线取6个点，去除土层上枯落物，用土钻按0 ~ 20 cm和20 ~ 60 cm分层采集土壤样品，将采集的土样混合，密封后带回实验室内，仔细去除其中可见植物残体及土壤动物，风干，过筛，供室内分析使用，野外设置3个重复。土壤有机C采用重铬酸钾容量法—外加热法测定；全N采用不包含硝态氮和亚硝态氮的半微量凯式法硝化，再用全自动凯氏定氮仪进行测定，全P采用钼锑抗比色法测定，全K采用氢氧化钠熔融—火焰光度法测定。

2.2 数据处理

数据采用Excel软件和SPSS 13.0软件对各试验数据进行方差分析、多重比较。

3 结果与分析

3.1 不同林地土壤有机C、全N、全P、全K 含量

土壤有机C、全N、全P、全K在不同桉树林地的含量如图1所示，0 ~ 20 cm 土壤基本显著高于20 ~ 60 cm土壤。0 ~ 20 cm土层的土壤有机C含量介于6.05 ~ 11.40 g·kg-1之间，那务林队林地与山口林场的差异不显著，但二者均极显著大于纪家和北坡林场(P<0.01)，北坡林场显著大于纪家林场(P<0.05)； 20 ~ 60 cm土层的土壤有机C含量介于3.92 ~ 5.46 g·kg-1之间，4个林地差异显著，其大小排序为：那务林队>北坡林场>纪家林场>山口林场。

4个林地中0 ~ 20 cm土层的土壤全N含量介于631.25 ~ 1 226.76 mg·kg-1之间，彼此间差异不显著，但20 ~ 60 cm土层差异显著(P<0.05)，其排序为：北坡林场(600.38 mg·kg-1)>纪家林场(551.76 mg·kg-1)>山口林场(476.56 mg·kg-1)>那务林队(267.85 mg·kg-1)。4个林地中0 ~ 20 cm土层的土壤全P含量介于129.99 ~ 386.73 mg·kg-1之间，20 ~ 60 cm土层介于108.95 ~ 386.73 mg·kg-1之间，两个土层的土壤全P含量均显著大于其余三者(P<0.05)，而后三者之间差异不显著。4个林地中0 ~ 20 cm土层的土壤全K含量介于554.68 ~ 2 395.83 mg·kg-1之间，20 ~ 60 cm土层介于435.95 ~ 1 519.83 mg·kg-1之间，两个土层的差异都显著，其大小排序均为：那务林队>山口林场>纪家林场>北坡林场。

3.2 各林地土壤有机C、全N、全P、全K 的生态化学计量特征

由表2可知，4个林地0 ~ 20 cm和20 ~ 60 cm土层的C/N比变化范围分别为8.30 ~ 18.33和7.95 ~ 21.78，那务林队两个土层的C/N比均显著大于其他三者，而后三者彼此差异均不显著。4个林地0 ~ 20 cm和 20 ~ 60 cm土层的C/P比变化范围分别为41.37 ~ 57.52和23.85 ~ 40.42，彼此差异均不显著。4个林地0 ~ 20 cm土层的C/K比变化范围为4.76 ~ 13.09，北坡林场和山口林场差异不显著，但二者均显著大于纪家林场和那务林队(P<0.05)，而纪家林场又显著大于那务林队(P<0.05)；20 ~ 60 cm的变化范围为3.61 ~ 11.58，彼此差异极显著(P<0.01)，其排序为：北坡林场>纪家林场>山口林场>那务林队。

4个林地0 ~ 20 cm和20 ~ 60 cm土层的N/P比变化范围分别为2.37 ~ 7.36和1.24 ~ 5.05，其中20 ~ 60 cm土层的N/P比差异极显著(P<0.01)，纪家林场和北坡林场之间无显著差异，二者极显著大于那务林队和山口林场，而山口林场也极显著大于那务林队。4个林地0 ~ 20 cm土层的N/K比无显著差异，20 ~ 60 cm土层的差异极显著(P<0.01)，其排序为：北坡林场(1.38)>纪家林场(1.15)>山口林场(0.82)>化州林场(0.18)。4个林地0 ~ 20 cm土层的P/K比变化范围为0.16 ~ 0.0.35，北坡林场的最大，与其他的差异极显著，其余三者彼此无显著差异。

图1 不同林地土壤有机C、全N、全P、全K含量

表2 土壤化学计量特征

3.3 各林地土壤有机C、全N、全P、全K的生态化学计量比的相关性

对土壤全N、有机C、全P、全K及全N、有机C、全P、全K化学计量比之间的相关性进行分析后得出(表3)：土壤有机C与养分全量的N、P、K均呈正相关关系，其与全K呈现极显著正相关关系(P<0.01)，相关系数为0.580，土壤有机C与N/P、N/K和P/K均呈负相关关系，但相关系数相对较小。

土壤全N与土壤全P、全K均呈负相关关系，但相关系数很小；土壤全N与C/P和C/K均呈正相关关系，其中与C/K的相关系数为0.356，达到显著相关(P<0.01)。土壤全P与全K呈极显著正相关，相关系数为0.583，其与C/K呈极显著负相关，相关系数为−0.401。土壤全K与C/N呈极显著正相关，与N/P呈显著负相关，相关系数分别为0.642和0.304。

表3 土壤养分含量与化学计量比之间的相关性分析

4 结论与讨论

4个林地0 ~ 20 cm土层的土壤有机C、全N、全P、全K含量基本都显著高于20 ~ 60 cm土层，表明土壤养分随着土层的加深而降低，两层相比较，土壤有机 C、全 N、全 P、全 K含量降幅分别为47.02%、44.82%、7.50%和31.51%，这与朱秋莲等[8]在黄土高原区的研究规律一致。另外，4个林地两个土层的土壤有机C、全P、全K含量均为那务林队的最大，而土壤全N含量最小的为那务林队。这主要是由于此林分为新皆伐后的萌芽林，未进行造林前的施基肥及其采伐剩余物(树兜及枯枝落叶)得以保留尚未腐烂还土造成的结果。

本研究中4个林地0 ~ 20 cm和20 ~ 60 cm土层的C/N比平均值分别为12.97和11.75，与我国土壤的C/N比平均值(10 ~ 12)基本相当[9]。4个林地土壤的C/P比变化范围为23.85 ~ 57.52，两土层之间差异均不显著；土壤 C/K比变化范围为 3.61 ~ 13.09，均为北坡林场的最大，那务林队的最小。4个林地0 ~ 20 cm的N/P比和N/K比彼此差异均不显著，20 ~ 60 cm的彼此差异均显著且都为那务林队的最小。土壤P/K比变化范围为0.16 ~ 0.35，0 ~ 20 cm北坡林场的最大(P<0.01)，20 ~ 60 cm的彼此差异不显著。

土壤有机C与养分全量的N、P、K均呈正相关关系，其与全K呈现极显著正相关关系，与N/P、 N/K和P/K均呈负相关关系，但相关系数相对较小。

[1] 曾冬萍,蒋利玲,曾从盛,等.生态化学计量学特征及其应用研究进展[J].生态学报,2013,33(18):5484-5492.

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[9] 黄昌勇.土壤学[M].北京:中国农业出版社,2000.

Soil Ecological Stoichiometry Under Young Eucalyptus urophylla × E. grandis Plantations

ZHANG Zhi-jun1, LI Hui2, WANG Zhi-chao2, ZHU Wan-kuan2, CHEN Shao-xiong2, DU A-peng2
(1. China Forest Exploration & Design Institute of Kunming, Kunming 650216, Yunnan, China; 2. China Eucalypt Research Centre, Zhanjiang 524022, Guangdong, China)

The soil organic C, total N, total P, total K content and stoichiometry in four Eucalyptus urophylla × grandis plantations were studied. The results showed that w ith increasing soil depth the soil nutrients decreased including significant decreases in soil organic C and N whilst total P and total K decreased by smaller margins than C and N. The C/ N ratio ranged from 7.95 to 21.78, and the mean value was 12.36; the C/ P ratio ranged from 23.85 to 57.52, and the mean value was 40.85; the C/ K ratio ranged from 3.61 to 13.09 and the mean value was 9.05; the N/ P ratio ranged from 1.24 to 7.36, and the mean value was 4.30; the N/ K ratio ranged from 0.18 to 2.37, and the mean value was 1.05; and, the P/ K ratio ranged from 0.16 to 0.35, and the mean value was 0.25. Soil organic C and the total amount of the nutrients N, P and K were positively correlated w ith K.

Eucalyptus urophylla × E. grandis; forest land; soil ecological stoichiometry

S718.51+6

A

2014-11-14

林业科技创新平台运行补助项目——广东湛江桉树生态系统定位观测研究站(2014-LYPT-DW-027)

张治军(1979— )，男，博士，高级工程师，主要从事林业规划设计

＊通讯作者：杜阿朋(1979— )，男，博士，助理研究员，主要从事森林生态等研究.E-mail:dapzj@163.com