大崗山天然常綠闊葉次生林土壤養分分析

植被和土壤是生態系統相互作用和相互作用的重要組成部分。土壤不僅是植物生長繁育的基底,提供植物必需的水、肥、氣、熱等生活條件,同時也是物質循環和能量流動的三庫之一(植物庫-動物庫-土壤庫),是動植物殘體分解和微生物生命活動的基礎條件。森林植被是影響土壤理化性質的重要因素,充分了解植被與土壤性質之間的相互關系,是森林經營的基礎。因此,筆者對江西大崗山省級自然保護區常綠闊葉林下不同林分類型的土壤養分狀況進行了比較分析,旨在為今后科學營林、合理利用土壤資源及其森林生態系統的更新、恢復提供參考。1蘇集山低山丘陵植被分布特點江西大崗山自然保護區位于江西中偏西的分宜縣內,試驗地位于年珠林場,地理坐標為27°30′~27°50′N,114°30′~114°45′E;溫暖濕潤,屬亞熱帶季風濕潤類型。太陽總輻射年平均為486.9kJ/cm2;年平均氣溫15.8~17.7℃,1月平均最低氣溫為-5.3℃,日最低氣溫為-5.0℃;7月份平均最高氣溫為26.5℃,日最高氣溫為39.0℃;年平均降水量為1591mm,降水主要集中在4~6月,年平均蒸發量為1503mm。本區屬地帶性低山丘陵紅壤、黃壤類型及其亞類的分布區,黃壤分布最廣,分布海拔為300~700m,紅壤多分布于海拔200m以下的低山丘陵。天然常綠闊葉林是中亞熱帶的地帶性植被,也是本地區天然林演替系列的頂級群落。但由于長期嚴重的人為干擾,地帶性植被已破壞貽盡,現有的植被類型主要是:天然次生常綠闊葉林、落葉闊葉林、各類針闊混交林、毛竹林以及大面積杉木人工林。2研究分析2.1土壤剖面的采集與裝復在對群落作全面踏勘的基礎上,根據海拔變化、植被類型及分布選定25個具代表性樣地。在每個樣地內,按對角線方法選5個點(盡量選擇遠離樹木根系的地方),分別挖取土壤剖面,每個土壤剖面按20~40cm(下層)、0~20cm(上層),分別采集約1kg土壤,同一樣地同一層次土樣混合均勻后留取約1kg,裝于采集袋中,分出雜物,風干,磨碎,過1mm篩,分別裝廣口瓶中,供室內測試。2.2磷、鉀-方式的比色法有機質用K2CrO7氧化還原滴定外加熱法;全氮用凱氏半微量—擴散法;全磷用NaOH熔融-鉬藍比色法;全鉀用NaOH熔融-火焰分光光度法;速效磷用0.5mol/LNaHCO3浸提-鉬銻抗比色法;有效鉀用冷的2mol/LHNO3浸提-火焰分光光度法。測定方法主要依照《土壤農化分析》。2.3不同植被類型、不同土壤層次的差異顯著性對25個樣地,兩個層次土壤的有機質及土壤養分含量,分別進行兩因素方差分析及多重比較(LSD),以檢驗它們在不同植被類型、不同土壤層次的差異顯著性。所有數據均通過ExceL、SPSS軟件進行統計分析。所有分析及假設均采用α=0.05為顯著性水平進行檢驗。3結果與分析3.1土層內不同林分類型群落組成土壤有機質是土壤中各種營養元素,特別是N和P的重要來源,它能促進土壤疏松和形成團粒結構,從而改善土壤的物理性質。從圖1可知,不同林分土壤有機質含量在地表40cm的土層內,自上而下逐漸減小,不同土層間差異顯著(P=0.007)。常綠闊葉林變幅為52.03~33.87g/kg,半落葉闊葉林49.43~25.19g/kg,針闊混交林為40.34~25.48g/kg,毛竹林為51.83~22.34g/kg,不同林分間差異不甚顯著。從不同土層深度來看,在0~20cm土層內,針闊混交林土壤有機質含量最低,其它林分差異不大,在20~40cm土層內,常綠闊葉林土壤有機質含量最高,其它林分差異不大。3.2土壤全n含量的變化全氮量是土壤氮素養分的儲備指標,在一定程度上說明土壤氮的供應能力,較高的含氮量常標志著較高的氮素供應水平,森林土壤全氮量主要來自于土壤有機質中的含氮有機物的分解。從圖2可知,土壤全N含量的變化規律與土壤有機質變化規律一致。不同林分土壤有機質含量在地表40cm的土層內,自上而下逐漸減小。常綠闊葉林變幅為1.91~1.17g/kg,半落葉闊葉林1.85~1.02g/kg,針闊混交林為1.55~1.00g/kg,毛竹林為1.84~0.94g/kg,不同林分間差異不顯著。從不同土層深度來看,在0~20cm土層內,針闊混交林有機質含量顯著低于其它林分,在20~40cm土層內,常綠闊葉林顯著高于其它3類林分。3.3層間全磷含量從圖3可看出,不同林分土壤全磷含量隨著土壤深度的增加呈遞減的趨勢,但在半落葉闊葉林中不甚明顯,不同土層間全磷含量差異不明顯(P=0.102)。針闊混交林土壤全磷含量最高,常綠闊葉林高于半落葉闊葉林,毛竹林最低,不同林分間差異顯著(P=0.033)。從圖4可看出,不同林分中土壤速效磷含量隨著土壤深度的增加而減小,不同土層間差異明顯(P=0.004)。方差分析結果顯示,不同林分間土壤速效磷含量差異不甚明顯。3.4土層深度對土壤全鉀含量的影響從圖5可以看出,不同林分土壤全鉀含量隨著土層深度的變化規律不明顯,半落葉闊葉林、針闊混交林全鉀含量隨土層深度的增加而增加,毛竹林土壤全鉀含量隨土層深度的增加明顯降低,而常綠闊葉林中土壤全鉀含量在不同土層中則變化不大(15.24~14.92g/kg)。不同林分之間全鉀含量差異不明顯。從圖6可以看出,不同林分中土壤有效鉀含量隨著土壤深度的增加而減小,不同土層間差異顯著(P=0.036)。方差分析結果顯示,不同林分間土壤有效鉀含量差異較明顯,其中常綠闊葉林和針闊混交林含量較高,半落葉闊葉林其次,毛竹林含量最低。3.5土壤養分含量從表1可以看出,江西大崗山常綠闊葉林土壤有機質含量及全氮含量比福建明溪甜櫧林低,但比福建武夷山常綠闊葉林、江西德興常綠闊葉林、浙江安吉天然櫟林等高0.26~3.4倍;土壤全磷含量略低于浙江安吉,比江西德興常綠闊葉林、福建武夷山常綠闊葉林高0.85~2.2倍;全鉀含量低于其它地區(比浙江安吉低15%,比福建明溪低37%);速效磷、有效鉀含量顯著高于其它地區,有利于土壤自肥。總的來看,大崗山常綠闊葉林土壤養分較豐富,但鉀素養分比較貧乏。(1)表中土壤養分均為0~20cm和20~40cm土層的加權平均值;(2)表中浙江安吉天然櫟林、江西德興常綠闊葉林、福建武夷山常綠闊葉林、福建明溪甜櫧林等土壤養分數據分別來源于參考文獻;(3)O.M:有機質Organicmatter,R.A.P:速效性磷Rapidlyavailablephosphorous,A.K:有效性鉀Availablepotassium。4林分土壤養分分布情況該研究所調查的林分均為天然次生林,由該地區的地帶性植被——常綠闊葉林經采伐破壞后恢復形成的。研究結果表明:(1)盡管成土母質基本相同,但不同林分土壤養分含量存在一定差異,特別是土壤全磷和有效鉀含量,不同林分差異顯著。針闊混交林全磷含量最高,毛竹林最低;而土壤有效鉀含量則是常綠闊葉林最高,毛竹林最低。這主要是由于土壤受不同森林類型及環境因子的影響所致。土壤全磷含量的高低受土壤母質和成土作用的影響很大,也與土壤質地和有機質含量有關(土壤中的磷素是有機質的重要組成部分),而森林土壤中的有機質主要來源于枯枝落葉及動物、微生物的分解,凋落物的分解是森林土壤養分(尤其是有效養分)的重要來源,不同林分類型凋落物的化學組成及分解速度有較大差異。大崗山地處中亞熱帶,水熱條件優越,土壤分化強烈,不同林分因樹種組成不同,對磷、鉀的利用及循環周轉相異,從而導致了不同林分土壤磷、鉀的狀況差異顯著。另外,環境因子對土壤養分也有著重要影響,主要環境因子包括海拔、坡向、坡度、坡位等。調查林分所處的立地條件差異不大,但由于不同林分樹種組成不同,形成的林分結構就不同,這樣會導致不同的森林微環境,包括不同林分土壤溫度、水分等的差異,間接地引發了土壤微生物等的變化。在這些因素的綜合影響下,土壤養分元素的主要生物地球化學過程受到影響,最終導致土壤養分狀況不同。充分了解植被一土壤一環境之間的作用規律,可為常綠闊葉林生態系統的恢復與重建提供參考依據。(2)土壤有機質、全氮、全磷、速效磷、有效鉀含量均隨土壤深度增加而降低,全鉀含量隨土壤深度變化不明顯。土壤有機質是土壤中各種營養元素,特別是氮和磷的重要來源。森林土壤中的有機質主要來源于枯枝落葉及動物、微生物的分解。由于地表凋落物堆積、腐解,導致上層常常含有豐富的有機酸、糖類及各種有機物質,因而所測有機質含量高,下層雖然可以發生淋溶,但隨土壤深度增加,淋溶作用逐漸減小,而且隨著土壤微生物的不斷分解,能夠停留在下層的有機質也會逐漸減少,所以土壤有機質含量隨深度增加而降低。土壤中的全鉀主要來源于成土母質,土壤剖面從上至下,植物根系分布由多到少,植物吸收利用的鉀也依次減少,造成土壤全鉀含量下層高于上層。通過對江西大崗山自然保護區常綠闊葉林中不同林分土壤養分的調查分析,可得出如下結論:(1)不同林分土壤有機質、全氮、全鉀、有效磷含量差異不大,但不同林分土壤全磷、有效鉀含量差異顯著,均為針闊混交林>常綠闊葉林>常綠落葉闊葉混交林>毛竹林。(2)土壤有機質、全氮、速效磷、有效鉀含量隨著土壤深度的增加顯著遞減;全磷含量隨著土壤深度的增加呈遞減的趨