不同海拔梯度对黄山松林土壤磷组分的影响

刘 雪

(甘肃农业大学,兰州 730000)

磷(P)在土壤中主要以两种形态存在,一种是无机磷,一种是有机磷。研究证实,在不同时间尺度上,易分解、中等易分解、难分解形态土壤磷对植物生长的有效性存在较大差异。另有研究表明,对于亚热带森林系统而言,磷组分对其植物生长有一定限制,难分解态磷主要通过生物、物理和化学过程被植物吸收,易分解和中等易分解磷组分则作为补充[1]。掌握森林生态系统土壤磷组分情况,是评价林地养分供应能力的关键。黄山松是我国重要的用材树种,在亚热带山区有广泛的分布,研究目的在于探讨亚热带山区不同海拔梯度下黄山松林地土壤状况,总结土壤磷空间分布特点,为此选取戴云山山脉两个海拔梯度黄山松林地进行测定。

1 研究区概况

将戴云山山脉作为研究对象,具体地点选在福建省德化县境内的戴云山国家级自然保护区,总面积达到13 472.4 hm2,位于118°05′22″～118°20′15″E,25°38′07″～25°43′40″N,是中亚热带和南亚热带的过渡区,降水主要集中在3～9月,年均降水达到1 700～2 000 mm,属海洋季风气候,保护区内分布我国面积最大的原生性黄山松林。

2 研究方法

2.1 试验设计

选择黄山松纯林,分别在保护区内海拔1 300 m和海拔1 600 m选取,确保立地条件、林下灌木优势树种、伴生植被相似。于2022年5月在两个海拔高度设置样地,样地规格20 m×20 m,每个样地随机设置5个样方(2.0 m×2.0 m),按照S形在每个样方内再设置混合取样点5个。将林地内土壤上层凋落物清理干净,并划分两个土层,分别为淋溶层和淀积层,取两个层土样带回实验室,迅速挑出杂质,并采用2 mm土筛过筛,自然风干后对土壤理化性质和土壤磷组分进行测定。不同海拔林地情况对比见表1。

表1 两个海拔高度黄山松林基本情况

2.2 测定方法

2.2.2 土壤磷组分。将土壤磷组分分为三类,分别为易分解态磷(容易获取的土壤磷组分)、中等易分解态磷(相对难溶性的土壤磷组分)、难分解态磷(很难被植物吸收以及利用的土壤磷组分)。易分解态磷包括Resin-Pi、NaHCO3-Pi、NaHCO3-Po,中等易分解态磷包括 NaOH-Pi、NaOH-Po,难分解态磷包括Residual-P、HCl-P。由于在试验条件下,HCl-P无法进行测定,因此总磷为上述6种组分之和。

2.2.3 测定方法。分别取两个样地两个土层样土500 mg,过筛后逐级加入阴离子树脂膜、碳酸氢钠(NaHCO3)0.5 mol/L、氢氧化钠(NaOH)0.1 mol/L、盐酸(HCl)1 mol/L ,各级土壤磷组分按照稳定性由弱到强进行提取,加入适量高氯酸、浓硫酸后进行高温消煮,对土壤中残留磷组分进行测定[2]。

2.3 统计学方法

3 结果

3.1 土壤基本理化性质的比较

表2 不同海拔梯度林地土壤基本理化性质相关指标的比较

3.2 土壤磷组分的对比

由表3及附表中数据可知,海拔1 300 m林地淋溶层Resin-P含量低于海拔1 600 m,NaHCO3-Pi、NaHCO3-Po、NaOH-Pi、NaOH-Po、Residual-P、TP含量高于海拔1 600 m林地(P<0.05);两个林地淀积层Resin-P比例对比差异无统计学意义(P>0.05),其余组分比例均为海拔1 300 m高于海拔1 600 m,P<0.05。

表3 不同海拔梯度林地淋溶层土壤磷组分比例的比较

4 讨论

我国亚热带地区分布大量山地,既往研究已经证实,不同海拔梯度内,不仅区域内小气候会有显著改变,土壤性质也会出现明显变化,其中海拔梯度变化影响比较显著的是土壤中磷的含量和有效性。例如,国外有报道认为,随着海拔高度的升高,意大利中部地区的毛榉林土壤中磷含量明显提高,但是在国内的毛竹林相关分析中则得到刚好相反的结论[3]。在土壤磷组分调控上,土壤中有机质和pH值含量以及植物生物量发挥明显驱动作用。除了上述因素外,林惠瑛等认为,亚热带山区土壤中,酸性磷酸酶也能对有机磷的分解产生驱动作用,从而为植物生长提供更多磷,满足植物对养分的需求,说明土壤微生物成分在亚热带森林系统中发挥重要作用[4]。当然,现有文献对于不同海拔梯度下土壤磷组分发生变化的驱动机制尚未完全阐述清楚,特别是微生物的驱动效应。

研究除了对比土壤理化性质外,也对两个海拔高度黄山松林不同土层的土壤磷组分进行比较,结果表明,除Resin-P外,海拔1 300 m林地淋溶层和淀积层其余5个土壤磷指标均高于海拔1 600 m林地。结合文献报道内容认为,在酸性土壤(发生高度风化)中,有机磷是易分解态磷的重要支撑,海拔越高,温度越低,使有机磷分解受到抑制[7]。对于海拔较高林地中等易分解态磷含量降低的原因,分析可能是因为海拔升高后,林地土壤中真菌和细菌的数量会明显下降,很大程度上减弱了有机磷自身的矿化作用,加之凋落物较少,土壤无法对磷组分进行有效保留。而难分解态磷组分差异的原因则在于两个海拔林地土壤风化强度不同,较高海拔林地土壤风化能力下降,导致Residual-P含量下降。有相关研究认为,植物很难直接吸收和利用难分解态磷组分,但是能够通过矿化、风化等作用转化为有效磷[8]。

综上所述,与海拔1 300 m黄山松林相比,海拔1 600 m林地土壤理化性质发生明显变化,且各土壤磷组分明显下降,对土壤磷循环、供应产生一定影响。