吕梁山南部高天山典型林分土壤化学性质分析及养分分级

赵育鹏 奥小平 武秀娟

摘 要 为后期平衡施肥、改善土壤质量提供有针对性的参考，以吕梁山南部高天山地区分布的典型林分土壤为研究对象，通过测定土壤主要化学性质，对其养分状况进行分析，并对土壤养分含量进行分级。结果显示：该区域内土壤呈弱碱性或碱性;有机质含量较高，能够满足植物生长所需;整体缺乏磷肥，油松林地普遍缺乏氮肥，部分林地缺乏速效钾。

关键词 吕梁山南部;土壤化学性质;养分分级

中图分类号：S714.8       文献标识码：A   doi：10.13601/j.issn.1005-5215.2021.02.002

Abstract To provide a targeted reference for balanced fertilization and improvement of soil quality in the later stage，taking the typical forest stand soil distributed in the Gaotian Mountain area in the southern of Lyuliang Mountain as the research object，by determining the main chemical properties of the soil，its nutrient status were analyzed，and the soil nutrients were analyzed. The content was classified. Result shows that the soil in this area is weakly alkaline or alkaline;the organic matter content is high，which can meet the needs of plant growth;the overall lack of phosphate fertilizer，Pinus tabulaeformis forest land generally lacks nitrogen fertilizer，and some forest land lacks available potassium.

Key words southern Lyuliang Mountain;soil chemical properties;nutrient classification

土壤是森林生长发育的重要载体，供给林木生长所需的各种养分，同时森林对土壤也有着重要影响，森林以凋落物的形式向土壤归还大量的有机质，从而影响土壤的肥力。土壤质量直接影响林木生长状况及森林质量[1]。反映土壤质量的化学指标主要有pH，有机质和氮、磷、钾含量等，这些指标能很好地反映土壤的肥沃程度，且容易调查和测定[2]。本研究在野外调查的基础上，以吕梁山南部高天山地区分布的典型林分为研究对象，测定土壤主要化学性质，分析该区域土壤养分状况，并对土壤养分含量进行分级，旨在为后期平衡施肥、改善土壤质量提供有针对性的参考。

1 研究区概况

研究区位于吕梁山南部的高天山，属于吕梁山国有林管理局台头林场管辖范围，地理位置110°48′—111°18′ E，35°52′—36°09′ N，南北长32 km，东西宽22.5 km。境内地势北高南低，东高西低，海拔631～1 702 m，土壤主要为褐土。境内年均降水量550 mm，年均气温8～10 ℃，日均温≥10 ℃的年积温为3 000～3 500 ℃，年日照约2 700 h，无霜期150 d。冬季少雪多风，春季十年九旱。该区域乔木类型主要有辽东栎（Quercus wutaishansea）、油松（Pinus tabuliformis）、白皮松（Pinus bungeana）、刺槐（Robinia pseudoacacia）、侧柏（Platycladus orientalis）、山杨（Populus davidiana）、白桦（Betula platyphylla）、华北落叶松（Larix principis-rupprechtii）等，灌木有沙棘（Hippophae rhamnoides）、胡枝子（Lespedeza bicolor）、黄刺玫（Rosa xanthina）、绣线菊（Spiraea salicifolia）、虎榛子（Ostryopsis davidiana）、连翘（Forsythia suspensa）等，草本有薹草（Carex spp.）、羊胡子草（Carex rigescens）、白草（Pennisetum centrasiaticum）、铁杆蒿（Artemisia gmelinii）等。

2 材料与方法

2.1 样地选取与土样采集

在对研究区植被分布情况充分踏查的基础上，选取8个典型林分，包括油松天然林、油松人工林、辽东栎天然林、油松+辽东栎混交林、天然落叶阔叶混交林和灌木林地，林地概况见表1。在不同林分内设置规格为20 m×20 m的调查样地，在每个样地对角线位置挖土壤剖面，按照土壤的腐殖质层、淋溶层、母质层和淀积层进行取样，同地点多点取样混合后作为该点样品，带回实验室测定其pH、有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、有效磷、速效钾等指标。

2.2 测定方法

土壤pH采用电位法测定，有机质采用重铬酸钾氧化-外加热法测定，全氮采用半微量凯氏法测定，全磷采用钼锑抗比色法测定，全钾采用火焰光度法测定，堿解氮采用碱解-扩散法测定，有效磷采用0.5 mol L-1碳酸氢钠浸提法测定，速效钾采用1 mol L-1乙酸铵浸提-火焰光度法测定[3]。数据使用SPSS 23.0和Excel 2007软件进行分析。

3 结果与分析

不同林分的土壤pH、有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、有效磷、速效钾等指标的测定结果详见表2。

3.1 土壤pH

土壤pH是表征土壤酸碱性强弱的指标，影响土壤中养分的存在形态、转化和有效性[4]，对土壤中微生物的活动及对植物本身有显著影响。研究区土壤pH7.05～8.30，土壤均呈弱碱性或碱性，碱性土壤会降低养分的有效性，导致微生物无法正常转化和供应养分，甚至产生有害物质[5]。从测定结果可看出，有林地的pH略低于灌木林地，说明林木对碱性土壤有一定的改良作用。

3.2 土壤有机质

土壤有机质是指各种形态存在于土壤中的所有含碳的有机物质，包括土壤中的各种动植物残体、微生物及其分解和合成的各种有机物质[6]，含有植物生长所需要的各种营养元素[7]，能直接影响和改变土壤物理、化学和生物学特性，也是衡量土壤健康的重要指标之一[8，9]，通常作为表征土壤肥力高低的重要指标[10]。

研究区内土壤有机质平均含量24.68～52.94 g  kg-1。总体来看，在林分组成相似的条件下，松栎天然混交林的土壤有机质平均含量要高于松栎人工林和灌木林地，混交林中随着辽东栎数量比例的增加，土壤有机质含量有增大的趋势，但是天然辽东栎纯林的土壤有机质含量处于较低水平，低于松栎混交林，说明混交林更有利于土壤有机质的形成。天然落叶阔叶混交林的有机质含量比同海拔的松栎针阔混交林高，可能是因为其林下枯落物较为丰富，能够为有机质的形成提供来源。

3.3 土壤氮、磷、钾

研究区土壤全氮平均含量1.25～2.48 g  kg-1，碱解氮平均含量51.77～185.20 mg kg-1。不同林分间，天然林的全氮和碱解氮平均含量要高于人工林。天然落叶阔叶混交林和天然松栎混交林（辽东栎为主）的全氮含量和碱解氮含量高于其余林分，这可能是因为土壤氮素大部分来自于有机质[11]，而上述两种林分较高的土壤有机质含量能够为土壤氮素提供较丰富的来源。松栎混交林中，总体来看，天然林和人工林的全氮含量无明显的差异，但碱解氮含量天然林高于人工林，即天然林中氮素的有效性高于人工林，更有利于林木根系的吸收。

研究区土壤全磷平均含量0.20～0.52 g  kg-1，有效磷平均含量6.17～18.59 mg  kg-1。不同林分间，混交林的全磷和有效磷含量普遍高于纯林，天然林的全磷和有效磷平均含量要高于人工林。天然落叶混交林的全磷含量和有效磷含量处于较高水平，可能也是由于有机质含量较高所导致。辽东栎林的土壤全磷含量明显低于其余林分，有效磷含量也处于较低水平，一方面可能是因为林分组成不同所致，有研究表明，磷对树木的有效性因树种而异[12];另一方面可能与其土壤有机质含量较低有关，因为土壤有机质可以成为丰富的磷库，还可以通过减少土壤对磷的固定、促进土壤沉淀态磷的溶解等机制提高土壤磷的有效性[13]。

研究区土壤全钾平均含量21.17～24.31 g  kg-1，速效钾平均含量83.73～134.33 mg  kg-1。不同林分间，土壤全钾平均含量差别大不，这是因为土壤全钾指标相对较独立，主要受母质和成土作用的影响，其含量不易发生变化，而其他养分含量之间会相互影响和作用[5]。土壤速效钾平均含量灌木林地明显高于其余林分，这可能是由于林木对钾的消耗所致。

3.4 土壤养分含量分级

按照《全国第二次土壤普查土壤养分分级标准》对各林分的养分含量进行分级，结果见表3。研究区有机质含量在三级及以上，含量中等偏上，适合植物生长;土壤全氮含量在三级及以上，碱解氮含量多在四级及以下，天然落叶阔叶林和天然辽东栎混交林的碱解氮含量较高;土壤全磷和有效磷含量多在四级及以下，通常土壤有效磷小于15 mg  kg-1为很低[14]，研究地大部分林地的土壤有效磷均小于15 mg  kg-1，整体较缺乏磷肥，但天然落叶阔叶林的有效磷含量较高，达到三级标准，含量中等;土壤全钾含量较高，速效钾含量在三级和四级标准，含量中等。

总体来看，研究区内有机质含量较高，能够满足植物生长所需;整体缺磷肥，油松林地普遍缺氮肥，部分林地缺速效钾。还可看出，林地内各项养分指标对比灌木林地均有不同程度改善。

4 结论与讨论

4.1 研究区土壤pH为7.05～8.30，土壤均呈弱碱性或碱性;土壤有机质平均含量24.68～71.07 g  kg-1;土壤全氮平均含量1.25～2.48 g  kg-1，碱解氮平均含量51.77～185.20 mg  kg-1;土壤全磷平均含量0.20～0.52 g  kg-1，有效磷平均含量6.17～18.59 mg  kg-1;土壤全钾平均含量21.17～24.31 g  kg-1，速效钾平均含量83.73～134.33 mg  kg-1。

4.2 研究区内有机质含量较高，能够满足植物生长所需;整体缺乏磷肥，油松林地普遍缺乏氮肥，部分林地缺乏速效钾，下一步可有针对性的进行追肥。

4.3 油松+辽东栎混交林中，随着辽东栎数量比例的增加，土壤有机质含量有增大的趋势，但辽东栎纯林的土壤有机质含量反而较低，说明混交林的混交比在一定范围内有助于土壤有机质含量的增加，但具体何种比例配置更利于土壤肥力的改善有待进一步研究。

4.4 辽东栎林的磷含量明显低于其他林分，可能是辽东栎对磷的消耗比其他林分要高。不同树种对土壤不同养分的消耗机制有待进一步研究。

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