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急尖長(zhǎng)苞冷杉4種林型土壤養(yǎng)分特征

2021-12-17 02:40李江榮鄭維列
關(guān)鍵詞:冷杉花楸速效

李江榮,高 郯,鄭維列,盧 杰

(西藏農(nóng)牧學(xué)院 a.高原生態(tài)研究所;b.西藏高原森林生態(tài)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;c.西藏林芝高山森林生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)研究站,西藏 林芝 860000)

森林區(qū)域重要生態(tài)功能如涵養(yǎng)水源、保育土壤、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)累積、氣候調(diào)節(jié)等具有重要作用。土壤是森林生長(zhǎng)發(fā)育的基質(zhì)[1],其養(yǎng)分特征影響并決定著林木的健康狀況[2]。土壤的空間分布具有異質(zhì)性,在長(zhǎng)期的形成和演化的過(guò)程中受多種時(shí)空尺度下的環(huán)境因子的影響,如氣候、海拔、地形等[3]。植被的組成亦是土壤養(yǎng)分差異的原因[4]。碳、氮、磷、鉀是植物體結(jié)構(gòu)和生長(zhǎng)發(fā)育所必需的元素[5],土壤化學(xué)計(jì)量比可反映土壤養(yǎng)分供應(yīng)狀況[6-11]。

急尖長(zhǎng)苞冷杉林Abies georgeivar.smithii是我國(guó)寒溫性針葉林重要群落類(lèi)型之一,主要分布在藏東南、滇西北、川西南的海拔為2 500~4 500 m的高山地帶,是西藏林芝市色季拉山主要的地帶性植被類(lèi)型,在水土保持、水源涵養(yǎng)、維持區(qū)域生態(tài)平衡等方面具有重要作用[12]。近年來(lái),該群落的建群種急尖長(zhǎng)苞冷杉種群有衰退的趨勢(shì),被列入中國(guó)物種紅色名錄,處于易危狀態(tài)[13]。當(dāng)前對(duì)急尖長(zhǎng)苞冷杉林的研究集中在其種群葉片光合特性、天然更新及粗木質(zhì)殘?bào)w[14-16]、土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量分布及土壤呼吸等方面[17-19],而對(duì)不同林型深層次土壤養(yǎng)分及化學(xué)計(jì)量比鮮有報(bào)道,不利于全面了解亞高山寒溫性針葉林土壤健康狀況和開(kāi)展森林生態(tài)系統(tǒng)功能評(píng)估與結(jié)構(gòu)優(yōu)化,因此有必要對(duì)其進(jìn)行研究。

本研究通過(guò)對(duì)藏東南色季拉山急尖長(zhǎng)苞冷杉林不同林型的土壤養(yǎng)分進(jìn)行測(cè)定,采用化學(xué)計(jì)量比、冗余分析并結(jié)合全國(guó)第二次土壤普查分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)研究其養(yǎng)分分布特征,旨在闡明不同林型土壤養(yǎng)分狀況,探究其養(yǎng)分循環(huán)機(jī)制,明確其限制性元素,以期為急尖長(zhǎng)苞冷杉林的經(jīng)營(yíng)管理和生態(tài)保護(hù)提供理論依據(jù),對(duì)構(gòu)建國(guó)家生態(tài)安全屏障具有重要意義。

1 研究區(qū)概況

西藏林芝市巴宜區(qū)境內(nèi)的色季拉山屬于念青唐古拉山向南延伸的余脈,處于94°28′~94°51′E,29°21′~29°50′N(xiāo)。海拔為2 100~5 300 m,水平走向大致呈西北向東南,為藏東南保存較為完好的原生林區(qū)之一,植被屬于亞高山寒溫帶森林,以原始暗針葉林急尖長(zhǎng)苞冷杉為主要建群種。屬于濕潤(rùn)山地暖溫帶和半濕潤(rùn)山地溫帶氣候,干濕季分明。年平均氣溫-0.73℃,最高月(7月)平均氣溫9.23℃,最低月(1月)平均氣溫-13.98℃。年均降水量1 134 mm,6~9月為雨季,占全年降水的80%左右,年均相對(duì)濕度78.8%,全年日照時(shí)數(shù)為1 151 h[14]。成土母質(zhì)為花崗巖,土壤類(lèi)型為山地酸性棕壤[20]。

2 研究方法

2.1 土壤樣品的采集、處理與測(cè)定

2017年11月,在色季拉山東坡急尖長(zhǎng)苞冷杉林(以下簡(jiǎn)稱(chēng)冷杉林)選擇花楸+忍冬-冷杉林、苔癬-冷杉林、杜鵑-冷杉林和方枝柏+冷杉混交林4 種林型,分別設(shè)置3 個(gè)30 m×30 m 的固定標(biāo)準(zhǔn)樣地,每個(gè)樣地隨機(jī)挖取3 個(gè)1 m 深的土壤剖面,共36 個(gè)土壤剖面,按照陸地生態(tài)系統(tǒng)土壤觀測(cè)規(guī)范 采 集0~10、10~20、20~40、40~60、60~100 cm 5 個(gè)土層的土壤樣品。同時(shí)進(jìn)行樣地立地條件、林分特征調(diào)查,調(diào)查結(jié)果如表1所示。并于采伐跡地中間位置隨機(jī)挖取6 個(gè)1 m 深的土壤剖面,以對(duì)比林地和非林地土壤養(yǎng)分特征。該采伐跡地為1985年前后皆伐的冷杉林樣地,植被以草甸為主,有零星灌木和草本。

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在實(shí)驗(yàn)室去除動(dòng)植物殘?bào)w(如根系、枯枝落葉等)以及石塊,室內(nèi)自然風(fēng)干、研磨,過(guò)1 mm 孔徑的尼龍篩后裝入塑封袋待測(cè)。土壤pH值及養(yǎng)分(有機(jī)碳、全氮、全磷、有效磷、水解氮、全鉀、速效鉀)的測(cè)定參照國(guó)家林業(yè)局行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(LY/T 1210~1275-1999)進(jìn)行測(cè)試分析[21]。

2.2 土壤養(yǎng)分的豐瘠評(píng)價(jià)

參照全國(guó)第二次土壤普查分級(jí)標(biāo)準(zhǔn),評(píng)價(jià)色季拉山急尖長(zhǎng)苞冷杉林的土壤養(yǎng)分(有機(jī)質(zhì)、全氮、水解氮、全磷、速效磷、全鉀、速效鉀等指標(biāo))的豐瘠程度[22]。

2.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與處理方法

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及處理采用SPSS 17.0 和Excel 2013軟件來(lái)完成。

通過(guò)單因素方差分析(One-way ANOVA)和多重比較分析不同林型冷杉林及其各土層養(yǎng)分含量的差異性。土壤C∶N∶P∶K 比均采用元素質(zhì)量比進(jìn)行化學(xué)計(jì)量分析,并結(jié)合全國(guó)第二次土壤普查標(biāo)準(zhǔn)分析土壤中的限制性元素。采用CANOCO(Version 4.5)軟件對(duì)土壤養(yǎng)分及環(huán)境因子進(jìn)行冗余分析(RDA)排序,并繪制二維排序圖。

3 結(jié)果與分析

3.1 急尖長(zhǎng)苞冷杉林4 種林型土壤養(yǎng)分的統(tǒng)計(jì)學(xué)特征及豐瘠程度評(píng)價(jià)

4 種林型土壤pH 值及養(yǎng)分含量如表2所示。4 種林型土壤pH 值平均值均<7.0,屬于酸性土壤,花楸+忍冬-冷杉林顯著高于其它3 種林型(P<0.05)。4 種林型土壤有機(jī)質(zhì)含量為32.87~72.02 g/kg,花楸+忍冬-冷杉林的土壤有機(jī)質(zhì)顯著低于其它3 種林型(P<0.05),杜鵑-冷杉林的土壤有機(jī)質(zhì)含量最高(72.02 g/kg),是花楸+忍冬-冷杉林的2.19 倍。

鉀效12.72 c 8.21c速Available potassium/(mg·kg-1)97.15±100.57 246.27±11.01a 24.48 155.71±17.60b 81.52 59.23±70.68鉀全Total potassium/(g·kg-1)1.50±0.08 a 39.54 1.18±0.12 bc 53.50 0.92±0.08 c 65.00 1.35±0.12 ab 42.78磷效1.29a Available phosphorus /(mg·kg-1)1.78b 2.02b 22.18±速44.15 6.56±1.01 c 83.95 17.17±74.88 16.11±63.77?100 cm)全磷(g·kg-1)0.47±0.02 c 34.81 0.96±0.04 a 20.68 0.55±0.03 bc 43.19 0.62±0.04 b 34.30(0~Total phosphorus /征特氮計(jì)解統(tǒng)水73.58 38.45 61.67 60.71性Hydrolyzable述nitrogen/(mg·kg-1)375.23±35.65c 814.23±58.13a 644.65±55.13b 610.19±72.65b描分養(yǎng)0.05).Thesame below.壤氮土全74.04 38.44 61.68 60.90林(g·kg-1)杉Total nitrogen /1.12±0.11 c 2.44±0.17 a 1.93±0.17 b 1.83±0.22 b冷苞長(zhǎng)尖質(zhì)2.77b 5.15a 5.14a 8.47a 2 急機(jī)有(g·kg-1)32.87±65.21 58.04±47.79 57.72±64.18 72.02±57.58表Table 2Descriptivestatisticalcharacteristicsof soil nutrientsin Abies georgei var.smithii forest (0-100 cm)Organic matter /。同下pH 值pHvalue 5.57±0.06 a 8.51 4.97±0.05 bc 5.36 5.17±0.09 b 12.54 4.88±0.10 c 10.32 0.05)。(P <著顯統(tǒng)Statistical誤誤誤誤數(shù)準(zhǔn)數(shù)準(zhǔn)數(shù)準(zhǔn)/%準(zhǔn)/%異參標(biāo)系標(biāo)系標(biāo)數(shù)標(biāo)數(shù)差間計(jì)parameter±異±異±系±系之值變值變值異值異型均均均變均變林同不標(biāo)指林一Sabina 林杉同-冷Sorbus L.+Lonicera japonica-A.林georgei forest林示杉杉表Stand type冬型交混母林+忍杉-冷-冷字+冷鵑寫(xiě)癬小楸杜苔同花枝saltuaria-A.georgei forest柏Differentlowercase lettersrepresentsignificantdifferences betweendifferent forest typesin thesame indicator(P <方Bryophyta-A.georgei forest Rhododendron-A.georgei forest? 不

4 種林型土壤全氮、水解氮含量分別為:1.12~2.44 g/kg、375.23~814.23 mg/kg,大小順序均為:方枝柏+冷杉混交林>苔癬-冷杉林>杜鵑-冷杉林>花楸+忍冬-冷杉林,方枝柏+冷杉混交林與其它3 種林型差異顯著(P<0.05)。4 種林型土壤全磷、速效磷含量依次為0.47~0.96 g/kg、6.56~22.18 mg/kg,全磷平均最大值出現(xiàn)在方枝柏+冷杉混交林中(0.96 g/kg),是平均最小值的2.04 倍;速效磷平均最大值出現(xiàn)在花楸+忍冬-冷杉林中(22.18 mg/kg),而方枝柏+冷杉混交林中出現(xiàn)平均最小值(6.56 mg/kg),平均最大值是平均最小值的3.38 倍。4 種林型土壤全鉀、速效鉀含量依次為0.92~1.50 g/kg、59.23~246.27 mg/kg,花楸+忍冬-冷杉林顯著高于方枝柏+冷杉混交林、苔癬-冷杉林(P<0.05),與杜鵑-冷杉林差異不顯著(P>0.05);方枝柏+冷杉混交林中土壤速效鉀含量顯著高于其它3 種林型(P<0.05)。

總體上,方枝柏+冷杉混交林各土壤養(yǎng)分含量較高,苔癬-冷杉林、杜鵑-冷杉林各土壤養(yǎng)分含量次之,花楸+忍冬-冷杉林各土壤養(yǎng)分含量最低。除花楸+忍冬-冷杉林和方枝柏+冷杉混交林土壤pH 值屬于弱變異外,其它各土壤養(yǎng)分含量在各林型中均表現(xiàn)為中等變異。

根據(jù)全國(guó)第二次土壤普查標(biāo)準(zhǔn),色季拉山急尖長(zhǎng)苞冷杉林4 種林型土壤養(yǎng)分豐瘠度存在差異(見(jiàn)表3)。4 種林型土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、水解氮含量豐富,屬于“豐富”“較豐富”水平,而土壤全磷、速效磷、速效鉀含量較低,屬于“中等”“缺”“較缺”水平。土壤全鉀含量均<5 g/kg,屬于“極缺”水平。

鉀富效等等豐13.65 c缺速Available potassium/(mg·kg-1)122.63±21.25bc中251.08±15.53a中168.32±25.03b較72.67±較鉀缺缺缺缺全Total potassium/(g·kg-1)1.32±0.09 a極1.08±0.14 a極0.98±0.13 a極1.39±0.22 a極磷1.84a(mg·kg-1)效Available phosphorus /21.34±富豐缺2.05b 7.29±1.73 c等2.80b等較速較14.25±中14.25±中20cm)Total phosphorus /磷(g·kg-1)富0.51±0.03 b缺缺缺0.93±0.08 a全較豐較較較(0~0.60±0.05 b 0.49±0.03 b價(jià)評(píng)度瘠氮99.55 a豐解富富富富豐水Hydrolyzable豐564.15±66.42b分壤1027.56±844.84±84.56a豐豐養(yǎng)753.92±123.08 ab nitrogen/(mg·kg-1)土林杉冷苞氮富富富富長(zhǎng)全(g·kg-1)豐較豐豐豐尖1.69±0.20 b 3.08±0.30 a 2.53±0.25 a 3 急Total nitrogen /2.26±0.37 ab表Table 3Evaluation of soil nutrient abundanceandfinenessin Abies georgei var.smithii forest (0-20cm)質(zhì)機(jī)富7.54a富7.01a富15.77 ab富有Organic matter /(g·kg-1)52±3.45 b豐78.55±豐81.51±豐70.59±豐誤誤誤誤數(shù)準(zhǔn)準(zhǔn)準(zhǔn)準(zhǔn)參標(biāo)度標(biāo)度標(biāo)度標(biāo)度計(jì)±瘠±瘠±瘠±瘠統(tǒng)Statistical parameter值豐值豐值豐值豐均均均均林林Stand type杉交混林林型-冷杉杉杉林冬+忍+冷-冷-冷Sorbus L.+Lonicera japonica-A.georgei forest柏Sabina saltuaria-A.georgei forest癬鵑楸苔杜花枝方Bryophyta-A.georgei forest Rhododendron-A.georgei forest

3.2 急尖長(zhǎng)苞冷杉林4 種林型土壤養(yǎng)分的空間分布特征

急尖長(zhǎng)苞冷杉林4 種林型土壤pH 值和養(yǎng)分空間分布如圖1所示。4 種林型土壤pH 值均表現(xiàn)為隨土壤深度的增加而增加,0~10 cm 與60~100 cm 差異顯著(P<0.05)。不同土層,各林型間土壤pH 值差異不同,0~10 cm 土層中,各林型土壤pH 值差異不顯著(P>0.05),10~100 cm 各土層中,花楸+忍冬-冷杉林土壤pH 值顯著高于方枝柏+冷杉混交林和杜鵑-冷杉林。

圖1 急尖長(zhǎng)苞冷杉林4 種林型土壤養(yǎng)分垂直分布Fig.1 Spatial distribution of Abies georgei var.smithii soil nutrients in four forest types

4 種林型土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、水解氮空間分布特征較為相似,總體上表現(xiàn)為隨土壤深度的加深而減小。除杜鵑-冷杉林外,其它3 種林型0~10 cm 與60~100 cm 土層差異顯著(P<0.05)。表層土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、水解氮在各林型間無(wú)明顯差異性(P>0.05),20~100 cm 各土層中,各林型土壤有機(jī)質(zhì)含量大小為:杜鵑-冷杉林>方枝柏+冷杉混交林>苔癬-冷杉林>花楸+忍冬-冷杉林;10~100 cm 各土層中,各林型土壤全氮、水解氮含量大小為:方枝柏+冷杉混交林>苔癬-冷杉林>杜鵑-冷杉林>花楸+忍冬-冷杉林。

4 種林型土壤全磷、速效磷、全鉀、速效鉀含量隨土壤深度的增加而呈現(xiàn)不同的垂直分布特征,但總體上各土層間差異不顯著(P>0.05)。0~100 cm 各土層中,方枝柏+冷杉混交林土壤全磷含量顯著高于其它3 種林型(P>0.05);花楸+忍冬-冷杉林土壤速效磷含量最高,方枝柏+冷杉混交林土壤速效磷含量最低,且兩者差異顯著(P<0.05)。0~100 cm 各土層中,4 種林型間土壤全鉀含量差異均不顯著;方枝柏+冷杉混交林土壤速效鉀含量最高,杜鵑-冷杉林土壤速效鉀含量最低,且兩者差異顯著(P<0.05)。

3.3 急尖長(zhǎng)苞冷杉林4 種林型營(yíng)養(yǎng)元素的生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征

4 種林型土壤有機(jī)碳、全氮、全磷、全鉀的生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征如表4所示。4 種林型土壤C∶N隨土壤深度的增加無(wú)一致規(guī)律。除方枝柏+冷杉混交林60~100 cm 土層顯著高于其它土層外,其它3 種林型各土層間C∶N 差異均不顯著(P>0.05)。除10~20 cm 和20~40 cm 土層外,其它土層均表現(xiàn)為杜鵑-冷杉林的C∶N 最大,且各土層間C∶N 無(wú)顯著差異(P>0.05)。

表4 急尖長(zhǎng)苞冷杉林土壤有機(jī)C、全N、全P、全K 的生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征Table 4 Ecological stoichiometric characteristics of SOC,TN,TP,and TK in Abies georgei var.smithii forest

續(xù)表4Continuation of table 4

花楸+忍冬-冷杉林和方枝柏+冷杉混交林土壤C∶P 隨著土壤深度的增加而遞減,且0~10 cm 與60~100 cm 土層間差異顯著(P<0.05)。苔癬-冷杉林和杜鵑-冷杉林土壤C∶P 隨土層的加深先增加,至10~20 cm 土層達(dá)到最大值,之后又降低,且各土層間差異不顯著(P>0.05)。除40~60 cm 土層杜鵑-冷杉林顯著>花楸+忍冬-冷杉林和方枝柏+冷杉混交林外,其它土層各林型間差異均不顯著(P>0.05)。

4 種林型土壤C∶K 隨著土壤深度的增加變化不同?;ㄩ?忍冬-冷杉林和方枝柏+冷杉混交林均表現(xiàn)為0~10 cm 與60~100 cm 土層間差異顯著(P<0.05)。0~100 cm 土層中,苔癬-冷杉林土壤C∶K>花楸+忍冬-冷杉林。

4 種林型土壤N∶P 隨著土壤深度的增加而減小?;ㄩ?忍冬-冷杉林和杜鵑-冷杉林在0~10 cm 與60~100 cm 土層間差異顯著(P<0.05)。在0~100 cm 各土層中,均為苔癬-冷杉林土壤N∶P 最高,但各林型間差異均不顯著(P>0.05)。

除苔癬-冷杉林外,其它3 種林型土壤N∶K隨土壤深度的增加而降低。除花楸+忍冬-冷杉林外,其它3 種林型不同土層間差異均不顯著(P>0.05)。在0~100 cm 各土層中,花楸+忍冬-冷杉林土壤N∶K 均為最小。

隨土壤深度的增加,4 種林型土壤P∶K 無(wú)一致規(guī)律。除杜鵑-冷杉林外,其它3 種林型各土層間無(wú)顯著差異(P>0.05)。10~20 cm 土層除外,其它各土層花楸+忍冬-冷杉林土壤P∶K 均為最小。

總體上,在0~100 cm 各土層中,花楸+忍冬-冷杉林土壤C∶K、N∶P、N∶K、P∶K 均為最小。

3.4 急尖長(zhǎng)苞冷杉林土壤養(yǎng)分及生態(tài)化學(xué)計(jì)量比與環(huán)境因子的關(guān)系

急尖長(zhǎng)苞冷杉林土壤養(yǎng)分及生態(tài)化學(xué)計(jì)量比與環(huán)境因子(海拔、坡度、坡向、坡位、林分類(lèi)型)冗余分析結(jié)果如圖2所示。土壤養(yǎng)分及化學(xué)計(jì)量特征在第Ⅰ、Ⅱ排序軸上解釋系統(tǒng)的變異信息量分別為54.9%和24.5%,累計(jì)解釋量為79.4%,表明海拔、坡度、坡向、林分等環(huán)境因子對(duì)急尖長(zhǎng)苞冷杉林的土壤養(yǎng)分及化學(xué)計(jì)量特征影響較大,有密切的相關(guān)性。其中,海拔與全磷、有機(jī)質(zhì)、全氮、水解氮、全鉀、速效鉀、P∶K、C∶N、pH值呈正相關(guān)。林分、坡度與全磷、有機(jī)質(zhì)、全氮、水解氮、速效鉀、P∶K、C∶K、N∶K、N∶P、C∶P呈正相關(guān)。坡向與有機(jī)質(zhì)、全氮、水解氮、速效鉀、速效磷、P∶K、C∶K、N∶K、N∶P、C∶P 呈正相關(guān)。坡位與速效磷、N∶P、C∶P 呈正相關(guān)。

4 討 論

4.1 土壤養(yǎng)分對(duì)環(huán)境因子的響應(yīng)

地形是一些重要生態(tài)過(guò)程形成的基礎(chǔ),同時(shí)亦是環(huán)境時(shí)空異質(zhì)性的主要來(lái)源,包括坡向、坡度、坡位在內(nèi)的地形因素主要通過(guò)影響非生物資源的空間分布,進(jìn)而影響植物群落的組成和分布,最終通過(guò)凋落物分解特性影響土壤養(yǎng)分的分布[23]。海拔和林分類(lèi)型是綜合環(huán)境影響因子。海拔改變,水熱梯度隨之改變,植物的組成及分布隨之發(fā)生變化,凋落物的分解特性亦表現(xiàn)出差異性,從而影響?zhàn)B分循環(huán),是山地生境差異性的主導(dǎo)因子[24]。本研究中4 種林型土壤養(yǎng)分總體表現(xiàn)為方枝柏+冷杉混交林>苔癬-冷杉林、杜鵑-冷杉林>花楸+忍冬-冷杉林。對(duì)于低海拔而言,除土壤全鉀、速效磷外,其它養(yǎng)分均表現(xiàn)為陽(yáng)坡(苔癬-冷杉林)<陰坡(花楸+忍冬-冷杉林),這與翟朝陽(yáng)等的研究結(jié)果一致[25]。而在高海拔處,各養(yǎng)分間關(guān)系與低海拔相反。坡向主要通過(guò)影響光輻射、溫濕度、降水等的空間分布,對(duì)土壤微生物活性、凋落物的分解與積累及土壤養(yǎng)分的分布特征產(chǎn)生影響[26]。一般情況下,陰坡土壤的通透性、持水性好于陽(yáng)坡,養(yǎng)分亦高于陽(yáng)坡[23]。而在高海拔林線(xiàn)處,溫度降低,陽(yáng)坡的溫度略高,酶活性及微生物活性更強(qiáng),養(yǎng)分分解循環(huán)更快,陰坡(杜鵑-冷杉林)<陽(yáng)坡(方枝柏+冷杉混交林)。同時(shí)林分類(lèi)型也是影響土壤養(yǎng)分的主要影響因子,林下植被木質(zhì)素含量低,蛋白質(zhì)等不穩(wěn)定化合物含量較高,凋落物的分解速率高于林冠層[27-28]。林下植被多樣性對(duì)土壤養(yǎng)分的影響有待于進(jìn)一步研究。

土壤養(yǎng)分的循環(huán)特征亦是影響?zhàn)B分分布的因素之一。土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、水解氮隨土壤深度的增加遞減,杜鵑-冷杉林除外,其它林型0~10 cm與60~100 cm 土層之間差異顯著,表明土壤養(yǎng)分具有表聚性,這與曹麗花等的研究結(jié)果一致[29],可能是受地表枯枝落葉的分解及養(yǎng)分遷移的影響,表層養(yǎng)分含量較高[30]。土壤全磷、速效磷、全鉀、速效鉀含量隨土壤深度的增加而呈現(xiàn)不同的垂直分布特征,但總體上各土層間差異不顯著(P>0.05),可能與磷、鉀主要來(lái)源于母質(zhì)有關(guān)。本研究中土壤養(yǎng)分除水解氮、全鉀含量外,其它養(yǎng)分與陳歆對(duì)色季拉山土壤養(yǎng)分的研究結(jié)果一致[31],而與馬丹等對(duì)岷江冷杉林的研究結(jié)果不同[32],這可能與樹(shù)種有關(guān)。

4.2 土壤C、N、P 生態(tài)化學(xué)計(jì)量比的指示作用

土壤生態(tài)化學(xué)計(jì)量比具有良好的指示作用,可了解土壤內(nèi)部養(yǎng)分元素的循環(huán)特征[33],已有較多研究者證實(shí)了土壤生態(tài)化學(xué)計(jì)量比可用于限制性元素的判斷[34-35]。土壤C∶N 影響土壤中有機(jī)碳和氮的循環(huán),是土壤質(zhì)量的敏感指標(biāo)[7]。本研究中,4 種林型土壤C∶N 均高于中國(guó)濕潤(rùn)溫帶土壤C∶N和中國(guó)陸地土壤平均值(10~12),其中杜鵑-冷杉林的土壤C∶N 最大。有研究表明[7],土壤C∶N與有機(jī)質(zhì)分解速度呈反比。杜鵑-冷杉林位于陰坡4 300~4 400 m 林線(xiàn)處,溫度較低,土壤微生物活性較低,不利于土壤有機(jī)質(zhì)的分解,從而其有機(jī)質(zhì)含量較高。結(jié)合全國(guó)第二次土壤普查標(biāo)準(zhǔn),各林分土壤有機(jī)質(zhì)和土壤全氮含量較豐富。

土壤C∶P 是指示土壤磷素礦化能力的重要指標(biāo)[35]。本研究中,花楸+忍冬-冷杉林和方枝柏+冷杉混交林土壤C∶P 隨著土壤深度的增加而遞減,這主要是有機(jī)碳隨土壤深度的下降幅度較大造成的。4 種林型土壤C∶P 高于中國(guó)陸地土壤平均值(52.7),表明其磷的釋放能力較差。對(duì)照全國(guó)第二次土壤普查標(biāo)準(zhǔn)屬于“較缺”水平,表明磷是土壤養(yǎng)分限制性因素,這與南方土壤磷受限的結(jié)果一致[36]。

N ∶P 可用作氮飽和的診斷指標(biāo),并被用于養(yǎng)分限制閾值的確定[37]。4 種林型土壤N∶P 均隨土壤深度的增加而減小,這主要是因?yàn)橥寥廊侩S土層的加深而降低。苔癬-冷杉林的土壤N∶P 高于中國(guó)陸地土壤(3.9),結(jié)合較少的土壤全磷含量可知,磷是其限制因素,這與楊曉霞等對(duì)高海拔地區(qū)低溫缺氧造成的土壤中磷含量較低結(jié)果一致[38]。

本研究對(duì)不同林型的土壤養(yǎng)分及影響因素進(jìn)行研究,初步了解到急尖長(zhǎng)苞冷杉林土壤養(yǎng)分及化學(xué)計(jì)量比的分布特征,對(duì)于全面評(píng)價(jià)急尖長(zhǎng)苞冷杉林土壤養(yǎng)分狀況,還需考慮酶活性,結(jié)合凋落物,增設(shè)地形因子,系統(tǒng)的將植被-凋落物-土壤有機(jī)的聯(lián)系在一起,揭示其間關(guān)系,為森林管理、森林可持續(xù)發(fā)展提供扎實(shí)的理論依據(jù)和數(shù)據(jù)支撐。

5 結(jié) 論

受海拔、林分類(lèi)型、坡向、坡度及坡位等環(huán)境因子的影響,急尖長(zhǎng)苞冷杉林不同林型土壤養(yǎng)分含量不同。在低海拔處,陰坡土壤養(yǎng)分含量高于陽(yáng)坡,在高海拔處相反。不同林型中,土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、水解氮含量均隨土壤深度的增加而降低。由于母質(zhì)的原因,土壤中磷、鉀含量在各土層中較為接近,且養(yǎng)分含量隨土層的變化規(guī)律不一致。4 種林型土壤C∶N、C∶P、N∶P 均高于中國(guó)陸地土壤平均值,結(jié)合全國(guó)第二次土壤普查標(biāo)準(zhǔn),土壤磷、鉀是急尖長(zhǎng)苞冷杉林的限制性元素。

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