庐山土壤有机质垂直分布特征及其与氮、磷、钾含量的关系

金君瑶

摘要：测定了江西省庐山不同海拔的3种土壤（山地红壤、山地黄壤、山地棕壤）不同层次的有机质、全氮、速效磷、速效钾含量，旨在了解影响各养分含量的因素。结果表明，庐山土壤养分含量主要受气候、水分、温度及植被的影响，具有明显的垂直地带性，有机质含量随海拔的升高而增加;土壤有机质含量与全氮和速效钾含量呈正相关，与速效磷含量无明显相关性;土壤各养分除速效磷外整体含量较高。

关键词：土壤类型;有机质;养分含量;庐山

中图分类号：S158         文献标识码：A

文章编号：0439-8114（2019）11-0044-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2019.11.011           开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Vertical distribution of soil organic matter and its relationship with nitrogen，

phosphorus and potassium content in Mountain Lu

JIN Jun-yao

（College of Resources and Environmental Sciences，Nanjing Agricultural University，Nanjing 210095，China）

Abstract： Samples of three types soil （mountain red soil， mountain yellow soil， mountain brown soil） at different altitude in Mountain Lu was collected， and organic matter， total N， available P and available K of different levels soil were analyzed in order to understand the factors affecting soil nutrient content. The results show that the soil nutrient content in Mountain Lu is mainly affected by climate， water， temperature and vegetation， and has obvious vertical distribution. As the altitude rose， organic matter content increased. The content of soil organic matter was positively correlated with the contents of total nitrogen and available potassium， but had no significant correlation with the content of available phosphorus. The total contents of soil nutrients except available phosphorus were high.

Key words： soil type; soil organic content; nutrient content; Mountain Lu

土壤有机质是土壤的重要组成部分，是植物的养分来源和土壤微生物生命活动的能量来源[1]，是土壤肥力的重要标志之一[2]。而土壤肥力是土地生产力的基础，常用氮、磷、钾含量来衡量[3]，而氮、磷、钾是植物生长的重要限制性营养元素[4]，因此测定土壤养分，进行土壤综合肥力评价对植物生长有着重要意义。本研究对庐山不同海拔高度的土壤养分含量进行了测定，分析了有机质垂直分布特征及与氮、磷、钾含量之间的关系，并对土壤进行了综合评价，以期为以后的研究和土壤资源的利用提供理論基础。

1  材料与方法

1.1  研究区概况

庐山位于江西省北部九江市郊，东临鄱阳湖，北濒长江，位于东经115°5′—116°10′，北纬29°28′—29°45′。主峰大汉阳峰海拔1 473.8 m，属于中山类型，总面积302 km2。年平均气温11.4 ℃，年平均降水量1 917 mm，比山下多 500 mm，年平均相对湿度78%，年平均云雾时间191 d，终年云雾弥漫。庐山地处中国中亚热带北缘，属亚热带季风湿润气候，海拔较高，具有鲜明的季风气候和山地气候的特点。庐山气候呈从亚热带—暖温带—温带的垂直变化。由于气候的垂直变化，生物、土壤的分布也呈现有规律的变化，从下到上依次为红壤、山地红壤、山地黄红壤、山地黄壤、山地黄棕壤等[5]。此外，受地貌和水文条件的影响，庐山局部地区也形成非地带性土壤，如草甸土、石缝土等。

1.2  样品的采集与制备

1.2.1  土壤样品的采集  试验中所用的土壤样品于2018年7月12—16日采集，为庐山地区的山地红壤、山地黄壤和山地棕壤，根据不同高度的典型土壤分别采集。其中，山地红壤采集自九江市赛阳镇凤凰村，海拔70 m，植被为常绿阔叶林及灌丛草木;山地黄壤采集自仙人洞附近，海拔900 m左右，植被为常绿、落叶阔叶混交林;山地棕壤采集自大月山附近，海拔800～1 000 m，植被为落叶阔叶林。

在采样点挖2 m深1 m宽的剖面，划分土壤层次，自下而上在每个层次中取土样约1 kg，放入塑料袋，并标明采样时间、地点、样品类型、采样人及土壤类型。

1.2.2  土壤样品的制备  将各土样置于塑料布上放于室内通风处，自然风干。风干后拣去动植物残体、石块等杂物，磨土过20目和100目筛子，将磨好的土样分别放入不同袋中做好标记，放于阴凉处待测定使用。

1.3  测定方法

土壤有机质含量测定采用重铬酸钾容量-外加热法;全氮含量测定采用半微量凯氏法;速效磷含量测定采用0.5 mol/L NaHCO3浸提-钼锑抗比色法;速效钾含量测定采用1.0 mol/L NH4OAc浸提-火焰光度法。

2  结果与分析

2.1  土壤有机质含量的垂直分布特征

土壤有机质含量在庐山的垂直分布上主要受气候的影响，随着海拔升高气温会逐渐降低，气候会呈现从亚热带—暖温带—温带的垂直变化。由表1可知，不同类型的土壤平均有机质含量随海拔的升高逐渐呈上升趋势，表现为山地红壤<山地黄壤<山地棕壤。一般海拔每升高100 m，温度降低0.6 ℃，所以产生土壤垂直分布的原因是随着海拔的升高，气温逐渐降低，微生物的活动降低，矿化作用减弱，有机质逐渐积累。山地红壤所处区域温度高，有机质分解速率快;山地棕壤区域，因为海拔升高，气温降低，有机质分解速率慢，则该土壤有机质含量最高。

从表1还可以看出，不同类型的土壤有机质含量都为A层>B层>C层，这是因为庐山地区植被较多，土壤表面的枯枝落叶堆积形成枯枝落叶层，微生物分解会形成大量的腐殖质使得A层的有机质含量较高。山地黄壤A层有机质含量比山地棕壤A层有机质含量高但相差不大，这可能是山地黄壤和棕壤在海拔上较接近，所处环境也比较类似，则形成的土壤有机质含量也会出现相差不大的情况。

2.2  土壤有机质含量与全氮含量的关系

将各种类型的土壤有机质含量与全氮含量进行线性回归分析，发现土壤样品的全氮含量与有机质含量呈正相关（R2=0.773 9），随着海拔的升高，土壤有机质含量增大，全氮含量也增大（图1）。土壤有机质直接影响氮素供应，其他因素对全氮含量的影响是通过影响有机质累积和分解造成的[6]。随着海拔的降低，温度的升高，土壤有机碳含量降低，土壤全氮含量会因此降低[7]。

2.3  土壤有机质含量与速效磷含量的关系

将各种类型的土壤有机质含量与速效磷含量进行线性回归分析，发现土壤样品的速效磷含量与有机质含量无显著的相关性（R2=0.032 2）（图2），结合表1可知，速效磷平均含量山地红壤>山地棕壤>山地黄壤，并未表现出明显的线性关系。这是由于土壤中大多数磷都是以难溶的矿质形态存在，能影响磷素转化的因素也就是影响土壤速效磷含量的因素[8]。影响因素主要有低温降低微生物活性，从而降低磷的有效性[9];在酸性土壤中，磷元素易与土壤中的Fe、Al 等金属离子发生共价吸附，使其有效性降低[10];高海拔时，由于降雨量增大，雨水的冲刷造成磷的流失[11]。所以山地黄壤、棕壤所在区域气温低、降雨量大，且土壤呈酸性，而造成了速效磷含量较低。

由表1可知，各种土壤速效磷含量表现为A层>C层>B层。可能是因为表层多为枯枝落叶堆积，使土壤受到影响富集磷的能力较强;而在B层中由于微生物的活动作用增强了磷的移动性，使磷向下移动到C层。总体来看，速效磷含量也不是很高。

2.4  土壤有机质含量与速效钾含量的关系

将各种类型的土壤有机质含量与速效钾含量进行线性回归分析，发现土壤样品的速效钾含量与有机质含量呈正相关（R2=0.503 6），即随着海拔的升高，土壤有机质含量增大，速效钾含量也增大（图3）。土壤速效钾的含量受很多因素的影响，如土壤水分、pH、温度、黏土矿物含量等。土壤中黏粒含量越多， 吸附钾的能力越强;对含速效钾丰富的土壤而言， 频繁的干湿交替会促进钾的固定;增温使交换性的钾离子减少， 并使溶液钾离子浓度相应增加;提高土壤pH可以使土壤固钾能力提高[12]。所以可能由于在山地红壤地区，海拔较低，土壤干湿交替频繁，促进了钾的固定，使速效钾含量较低;同时山地棕壤pH较低，气温也较低，交换性钾离子较多，固鉀能力没有很高，速效钾含量比山地红壤高。所以总体来看，土壤有机质含量与速效钾含量呈正相关。

由表1可知，各种类型的土壤速效钾含量都表现为A层>B层>C层，表明土壤中的速效钾受到淋溶作用和生物富集作用的影响。但总体来看，各种类型土壤的速效钾含量虽有差异，但都较高，证明庐山地区的土壤含钾量较丰富。

3  小结与讨论

3.1  讨论

本试验研究了庐山不同土壤养分含量之间的关系，并对土壤进行了综合评价，以期为以后更深入地研究和利用土壤提供理论基础。试验结果表明，土壤有机质含量随海拔的升高而逐渐增大，土壤全氮含量与有机质含量呈正相关，因此山地红壤有机质含量和全氮含量是3种土壤中最低的。且山地红壤中速效磷与速效钾含量也较低，则总体来看山地红壤养分含量是较低的。山地黄壤成土过程发生黄化作用，盐基淋溶强度比红壤弱，有机质累积比较明显，除速效磷含量是3种土壤中最低的，其他含量都处于中等，整体养分含量较好。山地棕壤所处区域海拔高，气温低，有机质和速效钾含量较高，全氮与速效磷含量虽然不高，但整体来看仍是3种土壤中养分状况最好的。

从有机质含量与各养分含量的相关性分析结果可以看出，有机质含量和速效钾含量相关性不大，与速效磷无相关性。这主要是由庐山特定的气候所导致的，再加上近年来庐山整体的生态系统受大气酸沉降的影响，最终对土壤养分的影响比较大。所以在之后的研究中需要考虑到这些影响因素，以得到更好的结果。另外就是采样点不够全面，同一类型的土壤应该在多个点采样进行综合分析，之后的研究应该考虑到这一点，进行更全面的分析。

3.2  小结

庐山土壤的垂直性分布主要表现在气候、水分、温度及植被对土壤成土过程产生的影响，所以土壤中的养分含量也会有所不同。试验结果显示，总体养分含量表现为山地棕壤>山地黄壤>山地红壤。其中土壤有機质含量随海拔的升高而增加;全氮含量与有机质含量呈正相关，但含量整体不高;速效钾与有机质含量呈正相关，但相关性不够明显，整体含量较高;速效磷含量与有机质含量无明显相关性，因为磷含量主要来源于难溶性磷的转化，且含量整体很低。庐山土壤整体养分含量较好，但含氮量和含磷量较低。实际运用与研究庐山地区土壤时可以通过提高有机质含量来提高全氮含量，并且应注意提高土壤速效磷含量。

参考文献：

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