土壤温度和含水量变化对南亚热带常绿阔叶林土壤性质的影响1)

2024-05-11付志高肖以华许涵史欣余海波贲春丽杨紫浓李明

东北林业大学学报 2024年5期

付志高肖以华许涵史欣余海波贲春丽杨紫浓李明

(中国林业科学研究院热带林业研究所,广州,510520) (广东新丰云髻山省级自然保护区管理处) (中国林业科学研究院热带林业研究所)

1 研究区概况

研究区位于广东省广州市帽峰山森林公园(东经112.95°～114.05°,北纬22.43°～23.93°),帽峰山森林公园是国家林业和草原局广东珠江三角洲森林生态系统国家定位观测研究站的主站点。属南亚热带季风气候,年平均气温20.8 ℃,年降水量1 860 mm,年相对湿度76%[16]。有明显的湿季(4～9月)和干季(10月～翌年3月)之分。据定位站2008—2017年监测数据,湿季月降水量为175～321 mm、相对湿度为74.5%～83.9%、气温为26.2～27.3 ℃;干季月降水量为31～159 mm、相对湿度为67.3%～78.5%、气温为16.5～20.0 ℃。本研究以南亚热带常绿阔叶林近熟林土壤为研究对象,林地乔木树种的平均胸径为31.3 cm,平均树高为18.6 m,郁闭度0.83。土壤为花岗岩发育而来的黄红壤。林分上层优势树种以华润楠(Machiluspingii)、锥(Castanopsischinensis)、木荷(Schimasuperba)、黄樟(Cinnamomumporrectum)、山乌桕(Sapiumdiscolor)、黧蒴锥(Castanopsisfissa)、银柴(Aporosadioica)为主;灌木层优势种为九节(Psychotriarubra)、潺槁木姜子(Litseaglutinosa)、猪肚木(Canthiumhorridum)等;地被层有草本、藤本和蕨类。

2 研究方法

2007年6月在帽峰山森林公园选择林型相同、树种组成(木荷、中华锥、黄杞、华润楠、山油柑、银柴和黄樟等)基本一致天然近成熟林,建立了5个20 m×20 m样地,每个样地包括4个10 m×10 m小区(见表1)。每年湿季的8月份和干季12月份进行土壤采样。为减少土壤空间差异带来的误差,在每个小区用内径5.5 cm土钻随机采集8个样点(深度0～20 cm),取样后充分混合。土样低温贮藏带回实验室,除去石块、碎屑、细根等杂质,过2 mm筛,然后分成2份,1份自然风干保存,1份在温度-4 ℃保存,用于测量土壤的物理化学特性。

表1 样地信息

气象数据、土壤含水率和土壤温度数据来自广东珠江三角洲森林生态系统国家定位观测研究站2008—2017年的自动监测数据。应用四分位间距法将月降水量、湿度和气温度分为4个组(见表2),第1组为P25,第2组为P25～50,第3组为P50～75,第4组为P75～100[21]。

表2 南亚热带常绿阔叶林气象因子分组

3 结果与分析

3.1 气象因子对和质量分数动态的影响

表3 2008—2017年土壤和质量分数的年季动态变化

表4 不同气象因子梯度时干湿季土壤和质量分数

3.2 降水和气温对土壤因子的影响

由表5可知,在湿季,随着大气降水量增加,ROC、AN和TP质量分数分别于7.81～10.95 g·kg-1、178.25～212.41 mg·kg-1和0.17～0.21 g·kg-1区间内显著变化(P<0.05);大气湿度不同梯度的ROC、TN、AN和pH值均呈现显著差异(P<0.05),各指标的质量分数分别为7.78～10.95 g·kg-1、1.89～2.16 g·kg-1、178.25～208.87 mg·kg-1和4.06～4.26;大气温度不同梯度主要影响ROC(7.89～9.88 g·kg-1)、TN(1.89～2.22 g·kg-1)、SMC(404.44～499.08 mg·kg-1)和pH(4.08～4.21)的变化(P<0.05)。

表5 湿季不同梯度气象因子对土壤因子影响的测定结果

由表6可知,在干季,ROC、AN和SMC质量分数分别达4.67～6.26 g·kg-1、129.26～163.23 mg·kg-1和186.24～291.62 mg·kg-1。且均随着降水输入量增加而显著变化(P<0.01);大气湿度梯度增加导致SOC(15.94～20.66 g·kg-1)、TN(1.45～1.76 g·kg-1)、AN(125.85～168.44 mg·kg-1)、SMC(200.58～311.99 mg·kg-1)、SMN(27.29～45.12 mg·kg-1)、TP(0.08～0.12 g·kg-1)的显著变化(P<0.05);大气温度梯度间SOC、ROC、AN、SMC、SMN质量分数均呈现显著差异(P<0.05),各指标的质量分数分别为15.94～19.96 g·kg-1、4.56～6.07 g·kg-1、125.85～154.21 mg·kg-1、200.58～282.36 mg·kg-1和27.29～45.89 mg·kg-1。