何卓剛，李小龍

(馬邊彝族自治縣林業(yè)局，四川 馬邊 614600)

四川盆地西南緣山地黃壤在不同植被恢復(fù)模式下的養(yǎng)分特征

何卓剛，李小龍

(馬邊彝族自治縣林業(yè)局，四川 馬邊 614600)

森林植被是影響土壤理化性質(zhì)的重要因素，充分了解植被與土壤性質(zhì)之間的相互關(guān)系，是森林經(jīng)營的基礎(chǔ)[1]。以四川盆地西南緣馬邊縣低山區(qū)山地黃壤為研究對(duì)象，對(duì)比了柳杉(CryptomeriafortuneiHooibrenk)純林、榿木(AlnuscremastogyneBurk)純林、灌木林、柳杉榿木混交林(簡(jiǎn)稱混交林)和跡地的土壤堿解氮、全磷、全鉀、有效磷、速效鉀等土壤養(yǎng)分隨土壤深度變化情況。結(jié)果表明：土壤養(yǎng)分含量在5種恢復(fù)模式下，大小關(guān)系為灌木林>榿木>混交林>柳杉>跡地，且林分土壤養(yǎng)分含量0～15 cm 層>15 cm～30 cm層，各土壤養(yǎng)分之間呈現(xiàn)出顯著相關(guān)性。因此，森林植被恢復(fù)造林時(shí)，以喬灌結(jié)合、混交造林、適地固氮樹種造林，能起到更好的改善土壤理化性質(zhì)、增加土壤養(yǎng)分，促進(jìn)森林植被生長(zhǎng)、有利生態(tài)循環(huán)的作用。

四川盆地；森林植被恢復(fù)；土壤養(yǎng)分

森林植被恢復(fù)是一項(xiàng)重要、長(zhǎng)期和復(fù)雜的生態(tài)工程，其目的就是為了改善和保持生態(tài)環(huán)境，防止水土流失。作為林業(yè)的基礎(chǔ)，土壤是陸地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，合理利用土壤資源是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵，通過對(duì)土壤資源的合理利用，讓農(nóng)、林、牧的生產(chǎn)達(dá)到高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)，獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益，并能防止水土流失、保持和可持續(xù)利用生態(tài)環(huán)境[2]。由于土壤的氮、磷、鉀3大礦質(zhì)元素對(duì)植物的生長(zhǎng)起著決定性作用[3]，同時(shí)植物對(duì)土壤的營養(yǎng)成分有著重大的影響，如森林植物的根系對(duì)成土母質(zhì)的影響和枯落物對(duì)土壤營養(yǎng)成分的影響等，都可以增加土壤肥力。因此，本研究對(duì)四川盆地西南緣馬邊縣的低山區(qū)山地黃壤在不同森林植被恢復(fù)模式下土壤養(yǎng)分特征進(jìn)行研究，以期為該區(qū)域退耕還林模式的選擇提供理論依據(jù)，進(jìn)一步為林業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供支撐。

1 研究區(qū)概況

馬邊彝族自治縣位于東經(jīng)103°14′40″～103°49′40″， 北緯28°25′30″～29°04′14″之間，屬四川省盆地邊緣與云貴高原過渡地帶。縣境內(nèi)氣候溫和、雨量充沛，亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候特征明顯，全縣多年平均氣溫16.9℃，年降雨量 1 093 mm，馬邊屬亞熱帶常綠闊葉林帶，由于受地形、氣候影響，森林植被具有典型的垂直分布帶譜，海拔由低至高，植被類型有低山常綠闊葉林、針闊混交林、陰暗針葉林、亞高山灌叢林。馬邊縣現(xiàn)有林業(yè)用地面積16.37萬hm2(其中：有林地11.91萬hm2，疏林地0.03萬hm2，灌木林地3.33萬hm2，未成林造林地0.63萬hm2，宜林地0.23萬hm2以及無立木林地0.24萬hm2)，占全縣面積的71.06%。全縣現(xiàn)有森林覆蓋率達(dá)到55%，森林蓄積達(dá)到 1 582.6萬m3。

2 材料與方法

2.1 試驗(yàn)地設(shè)置與采樣

本研究選擇了海拔在800 m～1 000 m低山區(qū)的不同試驗(yàn)地，土壤類型為山地黃壤，以5種不同的植被恢復(fù)模式為研究對(duì)象，采用典型抽樣法設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)地，在選定的柳杉(CryptomeriafortuneiHooibrenk)、榿木(AlnuscremastogyneBurk)、灌木林以及柳杉與榿木(簡(jiǎn)稱混交林)和無林地(跡地)的10 m×10 m標(biāo)準(zhǔn)樣方地。樣地間地形、坡度、坡向、母巖等生態(tài)因素基本保持一致。在土壤樣品的采集中，在標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)呈對(duì)角線設(shè)置5個(gè)取土點(diǎn)，并分為兩層：0 cm～15 cm和15 cm～30 cm，土樣采集帶回實(shí)驗(yàn)室后自然風(fēng)干制樣，用于各種土壤養(yǎng)份和物理性質(zhì)的測(cè)定。

表1 樣地基本情況

2.2 土壤理化指標(biāo)的測(cè)定

在四川農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)系實(shí)驗(yàn)室的土壤測(cè)定分析中，此次實(shí)驗(yàn)分析如下，具體參照以下方法進(jìn)行：

土壤堿解氮的測(cè)定采用堿解——擴(kuò)散法；土壤全磷的測(cè)定采用NaOH熔融——鉬銻抗比色法；土壤有效磷的測(cè)定采用雙酸浸提——鉬銻抗比色法；土壤全鉀的測(cè)定采用NaOH熔融——火焰光度法；土壤速效鉀的測(cè)定采用醋酸銨浸提——火焰光度法[4]。

3 結(jié)果與分析

林地土壤中的養(yǎng)分變化會(huì)根據(jù)不同的植被類型，在自然狀態(tài)下隨著林分的生長(zhǎng)與土壤養(yǎng)分的相互作用，使土壤養(yǎng)分在不同的外界條件和森林植被下的含量不同，因?yàn)椴煌闹脖粡耐寥乐形盏V物質(zhì)和養(yǎng)分，部分又以枯落物的形式歸還給土壤。枯落物的數(shù)量和質(zhì)量以及土壤的酸堿性直接影響著土壤酶活性和土壤微生物數(shù)量，從而影響土壤腐殖質(zhì)的形成與分解，以及養(yǎng)分礦質(zhì)化和土壤養(yǎng)分的積累。

3.1 不同恢復(fù)模式土壤堿解氮含量特征

土壤N是土壤3大養(yǎng)分之一，堿解氮是反映土壤的供氮能力的一個(gè)非常重要的指標(biāo)，能夠較靈敏地反映土壤氮素動(dòng)態(tài)和供氮水平[5]。許多研究表明，農(nóng)田土壤表層有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮均存在極顯著的相關(guān)性。因此，土壤堿解氮可在一定程度反映土壤肥力狀況，通過對(duì)土壤堿解氮的分析和評(píng)估，可以判斷出不同林分和土壤養(yǎng)分之間存在的關(guān)系，以不同的植被恢復(fù)模式營造較好的水土保持效益、經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益。不同的恢復(fù)模式下的堿解氮的不同含量如圖1所示。

圖1 不同恢復(fù)模式下堿解氮的含量

由圖1可以看出，在0～30 cm的土層中，上層(0～15 cm)的堿解氮含量高于下層(15 cm～30 cm)的堿解氮含量，在有林地的各土層的堿解氮得平均含量中以灌木林最高，其次是榿木林的堿解氮含量，混交林的含量和柳杉最后，但含量相差不大，但是柳杉含量最低。跡地(對(duì)照)因?yàn)槿鄙僦脖坏母采w，土壤缺少枯落物和植被的生物影響，堿解氮得含量最低。在4種恢復(fù)模式和跡地(對(duì)照)中，堿解氮的含量的大小順序表現(xiàn)為：灌木>榿木>混交林>柳杉>跡地(對(duì)照)。

3.2 不同恢復(fù)模式土壤全磷和有效磷的含量特征

在土壤的營養(yǎng)成分中，磷是植物生長(zhǎng)必不可少的營養(yǎng)元素。植物生長(zhǎng)中所必需的磷，幾乎全部來自土壤中磷的供給。土壤全磷量即磷的總貯量，包括有機(jī)磷和無機(jī)磷兩大類，土壤中的磷素大部分是以遲效性狀態(tài)存在，因此土壤全磷含量并不能作為土壤磷素供應(yīng)的指標(biāo)，全磷含量高時(shí)并不意味著磷素供應(yīng)充足，但是全磷含量低于某一水平時(shí)，卻可能意味著磷素供應(yīng)不足[6]。不同的恢復(fù)模式對(duì)土壤的影響不同，土壤所含全磷的含量也有所不同。在4種不同的恢復(fù)模式和跡地(對(duì)照)中，不同土層和不同林地的全磷含量如圖2所示。

圖2 不同恢復(fù)模式下全磷的含量

由圖2得出，在0～30 cm的土層中，上層(0～15 cm)的全磷含量高于下層(15 cm～30 cm)的全磷含量。在有林地的各土層全磷平均含量中：灌木林地最高，其次是榿木林地，柳杉最低。同理，跡地(對(duì)照)因缺少植被枯落物及自身的生物影響，全磷含量均低于所有的有林地，在五種模式中的全磷含量排列順序?yàn)椋汗嗄玖?榿木>混交林>柳杉>跡地(對(duì)照)。

圖2顯示的是土壤全磷的含量，土壤全磷的含量低于某一水平時(shí)，也會(huì)影響到植物的磷營養(yǎng)成分的供應(yīng)。土壤中的磷素大部分是以固定態(tài)存在，而速效磷才是土壤磷素供應(yīng)能力的表征[7]。土壤速效磷又稱為有效磷，其含量高低和地面植被對(duì)土壤磷元素的供應(yīng)程正比關(guān)系。

由圖3可以看出，在0～30 cm的土層中，有林地上層(0～15 cm)土壤的有效磷含量高于下層(15 cm～30 cm)土壤的有效磷含量。跡地(對(duì)照)的上下兩層的有效磷含量幾乎處在同一個(gè)水平上。在有林地四種恢復(fù)模式下，灌木林地的土壤有效磷含量最高，柳杉林地的土壤有效磷含量最低，榿木林地和混交林地的有效磷含量居中，二者之間的有效磷含量幾乎沒什么差別，榿木林地略微高于混交林。同樣，跡地(對(duì)照)在無植被影響的情況下，有效磷含量最低。最終的四種恢復(fù)模式和一個(gè)跡地(對(duì)照)模式的比較下，有效磷含量大小次序是：灌木>榿木>混交林>柳杉>跡地(對(duì)照)。

圖3 不同恢復(fù)模式下有效磷的含量

3.3不同恢復(fù)模式下土壤全鉀和速效鉀的含量特征

鉀元素是植物生長(zhǎng)所必須的3大礦質(zhì)元素之一，植物所需的鉀元素全部來自土壤，全鉀即鉀素的總量，而只有速效鉀才是土壤鉀元素供應(yīng)的表征，只是全鉀低于某一個(gè)水平時(shí)，土壤的鉀供應(yīng)和植物的鉀元素的吸收會(huì)受到制約。

由圖4可以看出，在0～30 cm的土層中，有林地上層(0～15 cm)的全鉀含量高于下層(15 cm～30 cm)的全鉀含量。跡地(對(duì)照)上層全鉀含量高于下層全鉀含量。有林地的四種恢復(fù)模式下，灌木林地土壤全鉀含量最高，其次是榿木林地，最后是柳杉林地的全鉀含量最低。同理，跡地(對(duì)照)的全鉀含量也低于有林地的四種恢復(fù)模式，這四種不同模式的土壤全鉀含量和跡地(對(duì)照)全鉀含量的高低依次為：灌木>榿木>混交林>柳杉>跡地(對(duì)照)，且差別不大。

圖4 不同恢復(fù)模式下全鉀的含量

土壤中鉀素含量必須保持在適當(dāng)?shù)乃讲拍軡M足作物生長(zhǎng)的需要[8]。速效鉀作為植物能迅速吸收的水溶性鉀，植物對(duì)土壤中速效鉀的影響以及土壤對(duì)植物速效鉀的供給，二者之間相互的影響是顯而易見的。

由圖5可以看出，4種有林地配置在0～30 cm的土層中以及無植被對(duì)照地在0～30 cm的土層中，上層(0～15 cm)的速效鉀含量高于下層(15 cm～30 cm)的速效鉀含量。在土層中由土表向地下，速效鉀的含量依次遞減。在有林地的4種配置中，仍然是灌木林地的速效鉀含量最高，柳杉林地速效鉀含量最低，榿木和混交林地速效鉀含量基本持平并位于前兩者之間。同樣，缺少植被腐殖質(zhì)和生物影響的跡地(對(duì)照)的速效鉀含量最低。四種不同配置的有林地速效鉀含量和對(duì)照地速效鉀含量的高低關(guān)系為：灌木>榿木>混交林>柳杉>跡地(對(duì)照)。

圖5 不同恢復(fù)模式下速效鉀的含量

3.4 各養(yǎng)分之間的相關(guān)性分析

從土壤養(yǎng)分之間的相關(guān)性分析可以看出(表2)，各營養(yǎng)成分之間都有很強(qiáng)的相關(guān)性。堿解氮和全磷、有效磷、全鉀、速效鉀之間呈現(xiàn)出極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為：0.888、0.783、0.922和0.906。全磷和有效磷、全鉀和速效鉀之間也呈現(xiàn)出極顯著正相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)為0.863、0.852和0.944。有效磷和全鉀之間呈現(xiàn)顯著相關(guān)性，與速效鉀之間呈現(xiàn)極顯著相關(guān)性，兩個(gè)相關(guān)系數(shù)分別為0.745和0.941。全鉀和速效鉀呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.899。

表2 各養(yǎng)分之間的相關(guān)系數(shù)

*p<0.05，**p<0.01。

4 結(jié)論與討論

從上述結(jié)果分析可以發(fā)現(xiàn)，在4種不同恢復(fù)模式和跡地(對(duì)照)中，各種土壤養(yǎng)分的含量有比較顯著的差異，總體的養(yǎng)分高低趨勢(shì)表明，灌木>榿木>混交林>柳杉>跡地(對(duì)照)，0～15 cm>15 cm～30 cm。Titus[9]等的研究表明：灌叢植被群落下的土壤養(yǎng)分含量比其它群落下高。因?yàn)楣鄥仓脖槐容^矮小，生長(zhǎng)比較密集，林下的枯落物相對(duì)其他的植被類型較多，有利于有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分的積累，同時(shí)動(dòng)物的地下活動(dòng)對(duì)灌叢群落下土壤養(yǎng)分的富集也有顯著的影響。由于灌叢的生物量比較大，成為灌叢周圍食物鏈的中心，使生物循環(huán)加快，促進(jìn)了養(yǎng)分的積累和有機(jī)質(zhì)的形成[10]。這就說明了在幾種模式下，灌木林的土壤養(yǎng)分最高。

榿木林枯落物含有豐富的磷素，且它比柳杉林容易礦化，所以枯落物層的磷素積累量也遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于柳杉林等林地。侵蝕環(huán)境下坡耕地退耕營造人工榿木林后，隨著林木枯落物對(duì)林地土壤氮、磷、鉀等營養(yǎng)成分的供給，與堿解氮、全磷、全鉀、有效磷、速效鉀等幾種土壤營養(yǎng)成分之間存在著極顯著正相關(guān)關(guān)系，磷和氮的高含量影響其他幾種土壤營養(yǎng)的升高。

混交林其生物多樣性高于柳杉純林，其各種林下生物活動(dòng)和微生物的活動(dòng)對(duì)土壤產(chǎn)生腐殖質(zhì)，更有利于改善土壤營養(yǎng)成分，所以混交林土壤的各種營養(yǎng)成分和有機(jī)質(zhì)也就高于柳杉林。

4種不同的恢復(fù)模式和跡地(對(duì)照)的土壤養(yǎng)分含量有如此的差異，經(jīng)分析，主要是由于不同配置下，林下枯落物儲(chǔ)量不同，以及林下生物和微生物所造成的影響形成的腐殖質(zhì)差異所形成的[11]。參考宮淵波[12]等結(jié)果，其研究中刺槐林作為固氮樹種，其枯落物氮含量要比其他一般樹種高，與榿木對(duì)土壤的作用類似，且研究中5種植被模式下土壤養(yǎng)分儲(chǔ)量順序可被參考用于本文研究的土壤養(yǎng)分高低順序，這就從側(cè)面在一定程度上說明了土壤養(yǎng)分的差異主要原因是林下枯落物儲(chǔ)量大小形成的。

對(duì)4種不同配置模式和跡地(對(duì)照)的土壤養(yǎng)分：堿解氮、全鉀、全磷、有效磷、速效鉀等幾種指標(biāo)間相關(guān)性研究發(fā)現(xiàn)，其之間關(guān)系密切，相互之間都具有顯著的相關(guān)性。在這幾種配置模式下，不同的土壤養(yǎng)分共同發(fā)揮土壤的肥力效應(yīng)，當(dāng)其中一種養(yǎng)分最低時(shí)，其他土壤養(yǎng)分發(fā)揮的效力就以最低的土壤養(yǎng)分為標(biāo)準(zhǔn)。所以這幾種配置下，不同的土壤養(yǎng)分之間都有極限著的相關(guān)性。

由此可見，不同森林植被配置模式對(duì)于森林土壤養(yǎng)分含量變化有著顯著的特征。在進(jìn)行退耕還林等植被恢復(fù)造林時(shí)，以適地適樹為原則，采取喬灌木相結(jié)合、混交造林以及瘠薄地帶輔以固氮能力強(qiáng)的樹種造林的方式，在提升土壤養(yǎng)分改善理化性質(zhì)的同時(shí)，森林植被又能更多地獲得生長(zhǎng)所需營養(yǎng)，形成一個(gè)良好的生態(tài)循環(huán)。由于不同森林植被模式對(duì)于土壤的影響機(jī)制也較復(fù)雜，要全面地研究森林植被對(duì)土壤的影響，還需進(jìn)一步深入地研究。

[1] 高國雄，李得慶，等.退耕還林不同配置模式對(duì)土壤養(yǎng)分的影響[J].干旱區(qū)資與環(huán)境，2007，21(5)：104～107.

[2] 武偉，唐明華，劉洪斌.土壤養(yǎng)分的模糊綜合評(píng)價(jià)[J].西南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2000，22(3)：270～272.

[3] 黃紹文，金繼運(yùn)，等.農(nóng)田土壤養(yǎng)分平衡狀況及其評(píng)價(jià)的試點(diǎn)研究[J].土壤肥料,2000,(6)：14～19.

[4] 中國標(biāo)準(zhǔn)出版社.中國林業(yè)標(biāo)準(zhǔn)匯編(營造林卷).北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,1998.

[5] 張興義,王樹奎,隋躍宇.東北農(nóng)田黑土堿解氮現(xiàn)狀評(píng)價(jià)[J].農(nóng)業(yè)系統(tǒng)科學(xué)與綜合研究，2005，21(4)：305～309.

[6] 呂貽忠，李保國，崔燕.不同植被群落下土壤有機(jī)質(zhì)和速效磷的小尺度空間變異[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2006，39(8)：1581～1588.

[7] 薛立，鄺立剛，陳紅躍，等.不同林分土壤養(yǎng)分、微生物與酶活性的研究[J].土壤學(xué)報(bào)，2003，40(2)：280～285.

[8] Huggett R J.Soil chronosequences,soil development，and soil evolution：a critical review [J].Catena，1998，32：155～172.

[9] Titus J H，Nowak R S，Smith S D．Soil resource heterogeneity in the Mojave desert．Journal of Arid Environments,2002，52：269～292．

[10] Allen M E MacMahon J A．Impact of disturbance on cold desertfungi：comparative microscale dispersion patterns Pedobiologia，1985，28(4)：215～224．

[11] 王海英，宮淵波，陳林武.嘉陵江上游不同植被恢復(fù)模式土壤微生物及土壤酶活性的研究[J].水土保持學(xué)報(bào)，2008，22(3)：172～177.

[12] 宮淵波，陳林武，羅承德，等.嘉陵江上游嚴(yán)重退化地5 種森林植被類型枯落物的持水功能比較[J].林業(yè)科學(xué)，2007，43(1)：12～16.

SoilNutrientCharacteristicsinDifferentVegetationRestorationPatternsofMountainYellowSoilintheSouthwestMarginofSichuanBasin

HE Zhuo-gang LI Xiao-long

(Mabian County Forestry Bureau，Mabian 614600,Sichuan)

Forest Vegetation is the important factor on effect of soil physicochemical properties.Therefore,the basis of forest operation is fully to understand the mutual relations between vegetation and soil property.The mountain yellow soil of low mountainous regions was taken as the object in Mabian County,southwest of Sichuan basin margin,compating theCryptomeriafortuneiforest,Alnuscremastogyneforest,bush wood,mixed forest (Cryptomeriafortunei×Alnuscremastogyne) forests and slush’s soil nutrient changes with the depth of soil including soil alkali-hydrolysable nitrogen,full phosphorus,full potassium,effective phosphorus,and available potassium.The results showed that the soil nutrient content decreased under the five models of shrub,alder,mixed forest,Cryptomeriafortuneiand slush,forest soil nutrient content of 0～15 cm layer was hlgher than that of 15 cm ～30 cm,which presented a significant correlation.Therefore,integrated shrubbery,mixed planting and optimum afforestation of nitrogen fixation tree in afforestation will improve soil physical and chemical properties,increase soil nutrient,accelerate the growth of forest vegetation,which is good for ecological circulation.

Southwest margin of Sichuan Basin,Conversion of forestland from farmland,Soil nutrients

2017-09-08

何卓剛(1985-)，男，漢族，大學(xué)本科，工程師，主要從事林業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，生態(tài)保護(hù)研究及管理工作。

10.16779/j.cnki.1003-5508.2017.05.016

S724

A

1003-5508(2017)05-0068-05