红河谷不同林分土壤养分状况研究

2015-12-16岳亚军

水土保持研究 2015年1期

耿波，岳亚军

（1.准格尔水土保持局，内蒙古准格尔旗010399；2.马头滩林业局，陕西宝鸡721006）

秦岭是我国的南北分界线，由于边缘效应，秦岭植物多样性非常丰富［1］。秦岭北麓的红河谷森林公园具有多彩的森林景观，覆盖率高，垂直分布明显，优势树种分别为槲栎（Quercus alienaB L.）、橿子栎（Quercus baronii）、鹅耳栎（Carpinus turczaninowii）、辽东栎（Quercus liaotungensisKoidz）。不同林种下由于凋落物理化性质不同和林下土壤中微生物对物质的分解速率不等导致了林下土壤的理化性质不同［2－3］。森林把大量的有机物归还林地，使其腐殖质含量比无林地高2%～3%，成为土壤矿物元素的主要源泉［4］，此外，森林凋落物中含有较多的不易分解的木质素、树脂和单宁等物质，因而可以在表层累积成层，改善土壤通气状况［3］。不同的林型，土壤养分含量不同［5－6］，而同一林型下的土壤有效养分含量随时间而变化［7］，且变化趋势在不同林型下都不相同［8］。对于人工林、混交林等不同植被对土壤的理化性质和肥力的研究很多［9－11］，但红河谷森林公园不同林分林下土壤剖面不同层次的肥力状况的研究未见报道。笔者对红河谷森林公园不同林分林下土壤的肥力状况进行研究，旨在为该区森林土壤资源的科学管理与评价以及森林植被的更新、恢复与重建提供参考。

1 研究区概况与研究方法

1.1 研究区概况

红河谷森林公园位于秦岭中段太白山主峰北麓，陕西省眉县营头镇境内，海拔800～3 667m，本文研究地点位于海拔1 400～1 720m，属温带气候，气候温和，雨量充足，年平均气温13℃，年降水量710～1 000mm，主要集中在夏季。土壤母质为黄土母质。

1.2 研究方法

1.2.1 土壤采集按不同优势树种的自然分布设定采样区，采样区大小为25m×25m（625m2），每一采样区选取十个剖面点，每个剖面点分别采集0—20 cm，20—30cm，30—50cm三层剖面土样并将相应土层的10个剖面点的土样混合，再用四分法缩分成为该层的混合土壤样品，土样经风干去杂后过筛备用。采样地基本情况见表1。

表1 采样地基本情况

1.2.2 测定方法有机质用重铬酸钾容量法，碱解氮用碱解扩散法，速效磷用0.5mol／L碳酸氢钠浸提，钼锑抗比色法，速效钾用1.0mol／L醋酸铵浸提，火焰光度法，阳离子交换量用乙酸铵交换法。采用Excel和DPS进行数据处理，用Duncan新复极差法（SSR法）进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同林分土壤有机质的剖面分异特征

土壤有机质是土壤固相组成的重要成分，是土壤中各种营养元素，特别是N和P的重要来源，它能促进土壤疏松和形成团粒结构，从而改善土壤的物理性质，同时它也是土壤微生物不可缺少的碳源。由于各树种凋落物的组成成分、数量及各土层植物根系分布状况、数量不同，各林种间及同一林种各土层间的有机质含量也有差异［2－3］。从表2可以看出，土壤上层有机质含量鹅耳栎＞橿子栎＞槲栎＞辽东栎，中层槲栎＞橿子栎＞鹅耳栎＞辽东栎，下层鹅耳栎＞橿子栎＞槲栎＞辽东栎。枯落物是森林生态系统最主要的碳源，所以土壤上层是微生物活动的主要区域，枯枝落叶的分解主要在这里，因此森林土壤表层有机质含量远远高于下两层，有机质具有表聚性。

从表2中可以得出，橿子栎、辽东栎和槲栎林下土壤0—20cm土层有机质含量没有显著差异，鹅耳栎林下土壤有机质含量最高达到97.45g／kg；20—30cm土层4种林种林下土壤有机质含量差异显著；30—50cm土层鹅耳栎林下土壤的有机质含量最大，橿子栎和槲栎林下土壤无显著性差异。在4种林种林下土壤中，辽东栎林下各土层的有机质含量最小，这可能与辽东栎枯枝落叶的特性及林下土壤微生物的活性有关。

表2 不同林分土壤不同剖面层次有机质含量及差异显著性

2.2 不同林分土壤速效养分（碱解氮、速效磷、速效钾）的剖面分异特征

从表3可以看出，4种林分下土壤碱解氮含量大小顺序为：上层橿子栎＞槲栎＞辽东栎＞鹅耳栎；中层橿子栎＞鹅耳栎＞辽东栎＞槲栎；下层鹅耳栎＞橿子栎＞槲栎＞辽东栎。鹅耳栎、辽东栎及槲栎林下土壤中随土层的加深，碱解氮含量递减，而橿子栎林下土壤则是第二层远远高于上层，碱解氮含量高达204.92mg／kg，这可能是受一些自然过程如降雨、淋溶的影响。

4种林分下各土层速效磷含量大小顺序为：上层鹅耳栎＞橿子栎＞辽东栎＞槲栎；中层辽东栎＞槲栎＞鹅耳栎＞橿子栎；下层鹅耳栎＞橿子栎＞辽东栎＞槲栎。

4种林分下各土层速效钾含量大小顺序为：上层鹅耳栎＞橿子栎＞槲栎＞辽东栎；中层橿子栎＞鹅耳栎＞辽东栎＞槲栎；下层鹅耳栎＞橿子栎＞辽东栎＞槲栎。

从表3可以看出，辽东栎与槲栎林下0—20cm土层的土壤碱解氮含量差异不显著，而橿子栎和鹅耳栎差异显著，橿子栎林下土壤的碱解氮含量最高；在20—30cm土层辽东栎与槲栎林下土壤碱解氮含量差异不显著且较低，橿子栎林下土壤碱解氮含量最高，鹅耳栎林次之；30—50cm土层，鹅耳栎林下土壤碱解氮含量最高，辽东栎和槲栎林下土壤碱解氮含量差异不显著，均较低。综合来看，4种林分中，橿子栎林下土壤碱解氮储量最为丰富；表层土壤中，橿子栎与其他3种树林下土壤的速效磷含量无显著差异，20—30cm以及30—50cm土层4种林分下速效磷含量均无显著差异，说明4种林分下速效磷的分解、消耗、流失规律一致；表层土壤速效钾含量有显著差异，鹅耳栎林下土壤速效钾含量最高；20—30cm土层，橿子栎和鹅耳栎林下土壤速效钾含量无显著差异，槲栎林下土壤速效钾最低；30—50cm土层，橿子栎和鹅耳栎林下土壤速效钾含量无显著差异，槲栎林下土壤速效钾含量最低。橿子栎林和鹅耳栎林下土壤相比檞栎林和辽东栎林更有利于速效钾的固定。

表3 不同林分下土壤不同剖面层次土壤碱解氮、速效磷和速效钾含量及差异显著性比较

2.3 不同林分土壤阳离子交换量（CEC）的剖面分异特征

土壤阳离子交换量（CEC）是衡量土壤肥力的重要指标，能直接反映土壤保肥、供肥性能和缓冲能力［12］。CEC的大小主要决定于土壤有机质和土壤中黏土矿物的类型与数量。从表4可以看出，4种林分下随土层加深CEC含量有很大变化。辽东栎、橿子栎林下随着土层加深，CEC不断增大；而鹅耳栎和槲栎则不同，鹅耳栎林下30—50cm层CEC最大，中层最小，槲栎上层最大，中层最小。上层CEC含量槲栎＞橿子栎＞辽东栎＞鹅耳栎；中层辽东栎＞橿子栎＞槲栎＞鹅耳栎；下层橿子栎＞辽东栎＞鹅耳栎＞槲栎。不同树种林下土壤0—20cm土层CEC差异显著，槲栎林下土壤CEC最高，鹅耳栎林下土壤CEC最低；20—30cm土层4种林分下土壤CEC无显著差异。30—50cm土层，不同林分下土壤CEC差异显著，但是鹅耳栎与槲栎林下土壤间无显著差异，橿子栎林下土壤CEC最高，鹅耳栎次之。