黄山市屯溪区马尾松林土壤养分的异质性

宋曰钦，乔春华，刘丹丹，何玉佩，王立超

（1.黄山学院 生命与环境科学学院，安徽 黄山245041；2.南京森林公安学院，江苏 南京210023）

土壤资源的空间异质性是生态系统的基本特征，这种异质性对群落结构和生态过程都具有重要影响[1]，因而成为生态学研究的热点。这种属性不仅在空间上是连续变化的，也随时间的变化而变化[2]，从而表现出空间维度和时间维度[3]。研究认为，形成土壤养分异质性的原因在于其自然的形成过程，包括环境的物理和化学特征、生物系统的相互作用，如植被组成的变化[4]，以及植物凋落物和动物排泄物的分布、不同凋落物理化性质的差异、微生物的活动、不同离子的扩散速度不同等[5]。此外，土壤的经营措施也是形成土壤养分异质性不可忽视的因素，研究发现，土地利用方式和土壤有机质含量之间具有非常显著的关系，是导致土壤有机质空间分异的关键因素[6]。放牧也可以引起植被斑块状分布和沙化裸斑的出现从而引起土壤碳、氮的空间变异，土壤异质性尺度的改变又可能影响着植被的恢复演替和分布格局[7]。研究和掌握土壤性质结构空间异质性的规律，可以帮助定义模型模拟的可靠程度或范围，显著降低野外研究的费用[8]，也是土地利用规划、生态环境研究中所关注的重要指标[9]。

土壤养分异质性在自然界广泛存在[10]，在荒漠生态系统中表现尤为明显[11]。目前，国内有关土壤养分异质性的研究主要集中在西北地区的荒漠生态系统[4，7，9，12－13]，而 在 东 部 地 区 的 研 究 较 少[6，8，14]，事实上，我国东部地区，人口密度大，人为干扰明显，区域内的人口、资源、环境之间的矛盾日趋突出，如何合理开发利用土地资源是当前和今后相当长时期内需要面临的课题，研究和掌握土壤的异质性规律对制定科学合理的土地利用规划十分必要[9]。对此，笔者以黄山市政府所在的屯溪区为例，研究该区4个不同地点马尾松林土壤pH、速效氮、速效磷和速效钾的季节变化，目的在于了解不同人为干扰下相同林分土壤性质的异质程度和变化规律，为今后土地规划、林分改造提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 研究地概况

黄山市屯溪区地处皖、浙、赣三省交界处，地理位置为E117°12′～118°55′，N29°24′～30°31′，属于湿润性季风气候，具有温和多雨、四季分明的特征。多年平均气温15.5℃，平均年降水量1 670mm，最高可达2 708mm。降水多集中于5—8月，水热资源十分丰富，日照充足，太阳辐射量大，年日照时数1 700～2 000h，日照百分率40%～44%，年辐射总量约46.5×108J／m2[15]。

1.2 样点设置

分别在黄山市屯溪区的东、西、南、北方向设置取样点，分别命名为A、B、C、D，各点情况如下：

1）A 点。位于黄山学院校园内，土壤为黄壤，地势平缓，坡度为20°，为马尾松纯林，林分郁闭度为0.8，林木平均直径12.4cm，平均树高9.1m，林下植被主要有算盘子、乌饭树、蕨类等，地面枯枝落叶层厚度平均为2.1cm，上坡的厚度大于下坡，人类活动较为频繁。

2）B点。距离市区1.2km，土壤为黄壤，坡度为26.7°，为马尾松纯林，林分郁闭度为0.5，稀疏，林木平均直径10.3cm，平均树高7.3m，林下主要植被为柃木、乌饭树等，地表枯枝落叶层厚度平均为2.3cm。

3）C 点。距离市区0.7km，土壤为黄壤，坡度为29°，为马尾松林分，零星掺杂有阔叶树和杉木，林下灌木稀少，郁闭度为0.6，林木平均直径为14.2cm，树高平均11.5m，地表枯枝落叶层厚度为2.7cm，人为活动较频繁。

4）D 点。距离市区1.9km，土壤为黄壤，坡度为26°，为马尾松林，林木平均直径16.7cm，平均树高12.8m，枯枝落叶层为3.7cm，人为活动极少。

1.3 样品处理

分别 于2013年 的3月、6月 、9月、12月 的10日（分别代表春、夏、秋、冬），在以上地点选择3个代表性的样点挖取深30cm 的土壤剖面，分0～10cm、10～20cm、20～30cm 取样，每个地点每次共取9个样品，带回实验室自然风干，将各点3个层次的样品进行充分混匀，粗磨过2 mm 筛，用四分法弃取、称重保留2份样品。其中，1份样品置于棕色磨口玻璃瓶中，贴上标签，直接用于土壤理化性质等项目的分析；1份用手工研磨，土样全部通过孔径为100目的尼龙筛，四分法弃取、保留足够量的土样、称重、装瓶备用。

1.4 测定指标及方法

以PHS—3C酸度计测定样品的pH 值，以碱解扩散法测定碱解氮的含量，以NH4F－HCl法测定速效磷的含量，以火焰光度计法测定速效钾的含量。各指标测定的具体操作过程按中国科学院南京土壤研究所编著的《土壤理化分析》（1978）进行。

1.5 数据分析

采用SPSS16.0进行双因素方差分析（two way ANNOA），用EXCEL 2003进行作图。

2 结果与分析

从图示可知，不同地点土壤pH、速效氮、速效磷和速效钾的季节变化。

1）土壤pH。调查地点的pH 值除B 点属于强酸性外（pH ＝4.6），其余各点均属于极强酸性（pH＜4.5），反映了本地区土壤的基本属性。方差分析显示，不同地点的土壤pH 值之间差异达到显著水平（p＝0）。各点pH 值差异随季节不同而不同，以夏季差异最大，为14.44%，春季差异最小，为8.86%。

不同季节土壤pH 值以夏季最高，春季最低，然而不同地点的表现不同。A 点为冬季最高，夏季最低；B点为冬季最高，春季最低；C 点为夏季最高，冬季最低；D 点以冬季最高，夏季最低。不同地点的pH季节变化幅度在5.04%～6.75%，方差分析显示，不同季节的土壤pH 值差异未达到显著性水平（p＝0.571）。

图示 不同地点土壤pH、速效氮、速效磷和速效钾的季节变化Fig.Seasonal change of soil pH，available N，available P and available K in different sites

2）速效氮。不同地点速效氮含量以D 点含量最高，达到高水平；其次是A、B点，含量达到中等水平；C点含量最低，为低水平[16]。各点之间的差异因季节不同而异，以夏季的差异最大，冬季的差异最小，范围在317.41%～633.33%。方差分析表明，不同地点有机质含量差异显著（p＝0）。不同季节速效氮含量以冬季最高，春季含量最低。变化范围因地点不同而异，以A 点的差异最小，C 点的差异最大，差异范围在100.79%～420.60%。方差分析显示，不同季节有机质含量差异显著（p＝0）。

3）速效磷。不同地点速效磷的含量不同，以D点最高，达到中等水平；其余各点均属于低水平[16]，特别是B点最低。其差异随季节变化而不同，夏季差异最小，秋季差异最大，相差范围在435.20%～1201.12%。方差分析显示，不同地点速效磷的含量差异达到显著性水平（p＝0）。不同季节速效磷含量除C点以冬季含量最高外，其余各地均以夏季含量最高，A 点和B 点以秋季含量最低，而C 点和D点则以冬季最低。不同季节的差异随地点不同而异，以秋季差异最大，冬季差异最小，相差范围在189.91%～504.14%。方差分析表明，不同季节速效磷的含量差异达显著水平（p＝0）。

4）速效钾。不同地点速效钾的含量存在差异，以D 点含量最高，C 点为中等水平，而A、B 点均为低水平[16]。各点之间的差异随季节不同而不同，夏季差异最小，秋季差异最大，变化范围在114.26%～204.91%。方差分析表明，不同地点的速效钾含量差异达到显著性差异水平（p＝0）。不同季节速效钾的含量不同，没有明显的规律性，A 点以秋季最高，B点以冬季最高，C 点和D 点则均以春季最高。不同季节之间的差异随地点不同而异，以秋季差异最大，春季差异最小，范围在16.51%～103.43%。方差分析表明，不同季节速效钾含量差异并没有达到显著水平（p＝0.081）。

3 小结

皖南马尾松林的林地养分异质性特征明显，从不同地点来看，林分土壤的pH 值、有机质含量、速效氮、速效磷和速效钾的含量均存在显著差异，从不同季节来看，林分土壤的pH 值差异未达到显著性，但有机质含量、速效氮、速效磷和速效钾的含量达到显著性差异。说明，林分的土壤异质性不仅表现在空间上，而且还表现在时间上，今后在制定林分管理措施中应考虑到土壤的这种时空异质性，以采取合理措施，提高林分质量。

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