金沙江干热河谷典型灌木群落的土壤养分特征

岳学文，潘志贤，史亮涛，钱坤建，王春雪，闫帮国，纪中华

(1.云南省农业科学院热区生态农业研究所，云南 元谋 651300；2.云南省农业科学院农业环境资源研究所，云南 昆明 650205)



金沙江干热河谷典型灌木群落的土壤养分特征

岳学文1，潘志贤1，史亮涛1，钱坤建1，王春雪1，闫帮国1，纪中华2*

(1.云南省农业科学院热区生态农业研究所，云南 元谋 651300；2.云南省农业科学院农业环境资源研究所，云南 昆明 650205)

为了研究金沙江干热河谷区常见的2个植被类型的土壤养分状况，采用随机取样的方法，分别在2个群落的0～20 cm(表层)和20～40 cm(深层)取样，分析了全量养分和速效养分。结果表明：全氮、全钾、水解氮、速效磷、速效钾在2个群落内存在着显著差异，全磷和全钾随深度的变化不显著。在坡柳群落内，水解氮和速效钾随土壤深度的增加而减少。而在剑麻地内，水解氮和速效钾随土壤深度的增加而增加，土壤深度对坡柳的速效磷变化影响不显著，但对剑麻的速效磷变化却十分明显。

干热河谷；养分；Pearson指数

退化土地的养分改良对控制水土流失和生态重建具有重要意义。土壤性质的变化必然导致植被结构的变化[1-3]，而不同的植被类型的土壤养分和理化性质也存在很大差异。在桂西北，灌草地和次生林地比果园、牧草地和旱地的土壤有机质、全氮、水解氮都高[2]。人工针叶林更容易造成土壤肥力衰退，当前人工林的研究核心问题之一就是关于土壤演化[3-4]，华北落叶松人工林在接近成熟期时, 速效氮含量下降尤为明显，土壤质量退化[4]，但草原人工林中的杨树人工林和落叶松人工林内的土壤质量退化不明显[5]，土壤养分受诸多因素的影响[6]。

金沙江干热河谷是长江上游水土流失最为严重的区域。中度退化土地的土壤侵蚀≥8 000 t/(km2.a)，重度退化土地的土壤侵蚀≥10 000 t/(km2.a)[7]，剑麻和坡柳是金沙江干热河谷区水土流失和生态恢复的常用物种。坡柳群落是常见的乡土群落，而剑麻是20世纪50年代引进的龙舌兰科植物，具有良好的抗旱性，是该地区植被恢复的重要物种[8]。在人工恢复的坡柳和剑麻群落内的土壤养分状况和土壤肥力变化尚未见报道，土壤肥力的变化必然导致群落演替方向的变更和群落功能的改变[9]，因此，分析剑麻和坡柳人工林内的土壤养分循环和变化机制，特别是土壤养分对植被恢复的限制机理，对优化和调控退化土地的养分循环，揭示植被恢复、土壤退化、土壤侵蚀三者之间的关系具有重要意义。

表1 剑麻和坡柳的养分分级

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于金沙江干热河谷的典型地区——云南省元谋县，气候干燥炎热，多年平均气温21.7 ℃，≥10 ℃年积温7786 ℃，终年基本无霜[10]。稀树灌草丛是适应金沙江干热河谷自然环境的顶极植物群落[3]。试验地已经封育10年，土壤为燥红土，优势种为草本植物，其中以扭黄茅(Heteropogoncontortus)、龙须草(Enlariopsisbinata)、孔颖草(Bothrichloapertusa)、叶下珠(Phyllanthusurinaria)等为主；灌木为车桑子(Dodonaeaangustifolia)、余甘子(Phyllanthusemblice)；乔木较少，常见的是攀枝花(Gossampinusmalabarica)。

1.2 实验设计与方法

选择植被恢复10年的冲沟为研究对象，在冲沟的底部、中部和顶部3个位置的坡柳和剑麻群落内随机采样。并在2个群落的不同坡度分别布设5个采样点，采样时间为2013年4月，把在不同坡位上采集的土样采用四分法充分混合后风干，送农业部农产品质量监督检验测试中心(昆明)分析。试验数据采用Excel 2003对土壤样品进行单因素方差分析，采用Spss17.0进行Person指数分析。

2 结果与分析

2.1 全氮

全氮在剑麻和坡柳地内的变化比较复杂，没有体现出一定的规律性(表2)。坡柳和剑麻的全氮在0～20 cm(表层)和20～40 cm(深层)之间差异显著，坡柳土壤表层全氮比深层高0.13 g/kg，高22 %。剑麻表层土壤的全氮远低于深层0.6 g/kg，低193.5 %。坡柳表层土壤的全氮比剑麻高0.41 g/kg，高132.3 %，而在土壤深层，则是剑麻的全氮高于坡柳，平均高出0.32 g/kg。

2.2 全磷

全磷含量的变化在剑麻和坡柳群落内的变化相对简单(表2)，无论是在2个作物之间，还是在不同深度，全磷的变化均不显著，只是含量有所差异，剑麻20～40 cm的全磷含量最低，低于平均值0.4 g/kg左右。

2.3 全钾

全钾含量在坡柳和剑麻林地内随深度的变化并不显著(表2)，在2个群落内均是深层含量大于表层，分别多0.54 g/kg和0.51 g/kg。在土壤表层，坡柳地内的全钾比剑麻多2.57 g/kg，多34.4 %；在土壤深层，坡柳全钾比剑麻多2.6 g/kg，多32.6 %。坡柳的全钾均值比剑麻地内多2.84 g/kg。

2.4 水解氮

坡柳林内的水解氮平均比大于剑麻多9.77mg/kg(表2)。坡柳的水解氮是0～20 cm>20～40 cm，多8.17 mg/kg。而在剑麻地内是20～40 cm>0～20 cm，多10.73 mg/kg。水解氮在0～20 cm坡柳约是剑麻的2倍，而在20～40 cm坡柳显著低于剑麻。

表2 剑麻和坡柳的土壤养分

注：同列不同字母表示在0.05水平差异显著，下同。

Notes:Different letters in same colum meant significant difference at 0.05 level，the same as below.

表3 剑麻和坡柳的各养分相关分析

注：*表示在0.05水平上显著相关，**表示在0.01水平上显著相关。下同。

Notes:*, * * meant significant difference at the 0.05 and 0.01 probability levels, respectively. The same as below.

表4 坡柳养分的Pearson检验

2.5 速效钾

速效钾在坡柳和剑麻地的表层和深层变化均较大(表2)，且差异显著。坡柳表层的速效钾比深层多23.01 mg/kg，多66 %。剑麻深层的速效钾比表层多31.43 mg/kg，多136 %。表层土壤的速效钾坡柳比剑麻多34.74 mg/kg，多150 %，而深层土壤的速效钾则是剑麻比坡柳多19.7 mg/kg，多56.6 %。

2.6 相关分析

利用Spss软件对剑麻和坡柳的但个养分参数进行Pearson指数分析(表3)。剑麻与坡柳的全氮、水解氮均为显著负相关，这表明2个群落对氮素的利用策略和土壤中氮的合成差异较大。坡柳的水解氮与剑麻速效磷是极显著正相关，剑麻的速效钾与坡柳的速效钾是极显著负相关。坡柳的水解氮与剑麻的水解氮、速效钾之间是显著负相关，而与速效磷显著正相关，坡柳与剑麻的速效钾、全钾是显著正相关。

剑麻和坡柳地内的土壤养分状况均较差，除全磷含量达到全国第二次土壤普查养分分级标准1级之外，其他指标在3～6级，是典型的退化土地。全氮、全钾、水解氮的含量在2个灌木林内均较低，达到5级标准，这表明元谋干热河谷的土壤养分较为匮乏，坡柳地内的养分状况好于剑麻。

在金沙江干热河谷，分布着大量的紫色土，土壤中氮、磷低，锌、硼严重缺乏，土体浅薄，保水抗旱能力差(表4)。在坡柳群落内，全氮与水解氮、速效钾是显著正相关，群落全氮的提高将有助于氮素向水解性氮转变，进而促进土壤中速效钾的提高。而水解氮与速效钾之间是极显著正相关，两者之间相互促进。全磷与全钾也是显著正相关。而在剑麻群落内，全氮与水解氮、速效磷、速效钾之间是显著正相关(表5)。水解氮与速效磷则是显著负相关，与速效钾是显著正相关，速效磷与速效钾也是显著负相关。

3 讨 论

在剑麻群落内，全氮与水解氮，速效磷、速效钾三者之间均为极显著正相关。这表明，剑麻群落内全氮的增加，将促使其水解氮、速效磷和速效钾的增加。而水解氮与速效磷之间是极显著负相关关系，而水解氮与速效钾之间则为极显著的正相关，因此，在剑麻群落内，水解氮的增加将带来速效钾的增加和速效磷的降低。

在2个群落内，参试的各养分参数随土壤深度的变化以及在2个群落之间，并未呈现明显的增加或减少趋势，各养分参数的变化较为复杂。0～20和20～40 cm土壤的全氮、全钾、水解氮、速效磷、速效钾在2个群落内均存在着显著差异。坡柳表层的全氮大于剑麻，而深层则是剑麻大于坡柳，全磷和全钾随深度的变化不明显。在坡柳群落内，水解氮和速效钾是随着土壤深度的增加而减少。而在剑麻群落内，水解氮和速效钾均是随着深度的增加而增加，这表明剑麻和坡柳群落对水解氮和速效钾的养分利用策略的不同。

表5 剑麻养分的Pearson检验

在金沙江干热河谷地域，土壤全氮、全磷、全钾、速效钾的含量对土壤肥力影响最大，其次是水解氮和有效磷[7]。通过对2个群落的土壤养分对比分析发现，除全磷外，剑麻和坡柳群落内的土壤养分均较差。坡柳群落内的土壤养分状况比剑麻群落内好，这主要归因于坡柳群落内的植物多样性较高，乡土植物的周期性代谢，为坡柳群落的土壤养分改善提供了物源支持。而剑麻的叶片、根系更新周期长，其群落内物种数量较少，枯落物返还土壤的养分也相应的减少，其他物种剑麻群落的土壤养分的补充不如坡柳群落。

在坡柳群落内，全氮对水解氮和速效钾的影响显著，全氮的增加，有利于水解氮和速效钾的增加，而坡柳的水解氮对速效钾的影响也是正向相关。因而，提高坡柳的全氮，也有利于速效钾的提高。氮素是植物生长所需的大量元素，而坡柳群落内的氮含量显著偏低，不利于植物的生长，而提高土壤中的氮含量，不仅有利于土壤中水解氮、速效钾的提高，有利于该地区的植被恢复和水土流失控制。

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(责任编辑 王家银)

Characteristics of Soil Nutrients in Typical Shrub Communities in Arid-hot Valley of Jinsha River

YUE Xue-wen1， PAN Zhi-xian1，SHI Liang-tao1，QIAN Kun-jian1，WANG Chun-xue1，YAN Bang-guo1，JI Zhong-hua2*

(1．Institute of Tropical Eco-Agricultural Sciences，Yunnan Academy of Agricultural Sciences，Yunnan Yuanmou 651300，China；2．Institute of Agricultural Environment and Resouces，Yunnan Academy of Agricultural Sciences，Yunnan Kunming 650205，China)

The purpose of this study was to analyze two vegetation types of soil nutrient in the Arid-hot Valley of Jinsha river.We randomly selected the sample from two communities of the 0-20 cm (surface layer) and 20-40 cm(deep layer)inAgaveamericanaLinn andSalixmyrtillaceaAnderss communities. Soil samples from different profile depths were analyzed for soil total nutrients and readily available nutrients.The results showed that it was obvious difference of total nitrogen, total potassium, available N, available P, available K between two communities. The difference of total phosphorus and total potassium was not significant with the depth changes. Available N and available K were decreased with the increase of soil depth inSalixmyrtillaceaAnderss, but inAgaveamericanaLinn communities available N and available K were increased with the increase of soil depth. The changing of soil depth had significant influence on available P inAgaveamericanaLinn communities but there was no significan inSalixmyrtillaceaAnderss communities.

Arid-hot Valley；Nutrient analysis ；Pearson index

1001-4829(2016)11-2665-04

10.16213/j.cnki.scjas.2016.11.028

2015-12-29

中国科学院“西部之光”重点项目“金沙江干热河谷生态治理关键技术研究”(Y4R2060060)

岳学文(1983-)，男，硕士，研究方向为生态恢复,E-mail：xue3721wen@126.com，*为通讯作者，E-mail：rjsjzh@163.com。

S158.3

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