羅絲瓊，郭其強(qiáng)，盤金文，張亞琴，姚 珊

（貴州大學(xué)森林資源與環(huán)境研究中心/貴州大學(xué)林學(xué)院，貴州 貴陽(yáng) 550025）

0 引言

【研究意義】生態(tài)化學(xué)計(jì)量學(xué)是一門研究生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部能量與碳（C）、氮（N）、磷（P）等化學(xué)元素之間動(dòng)態(tài)平衡及元素平衡對(duì)生態(tài)交互作用影響的理論科學(xué)（程濱等，2010），其在土壤養(yǎng)分循環(huán)與限制作用研究中有著重要的應(yīng)用價(jià)值（張春來(lái)等，2020）。曾德慧和陳廣生（2005）最早提出生態(tài)化學(xué)計(jì)量學(xué)的基本理論及發(fā)展方向，隨后王紹強(qiáng)和于貴瑞（2008）提出了C、N和P元素及化學(xué)計(jì)量比在養(yǎng)分限制性、元素動(dòng)態(tài)平衡及森林生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定等方面的應(yīng)用。森林土壤是森林生態(tài)系統(tǒng)重要的組成部分和營(yíng)養(yǎng)元素儲(chǔ)庫(kù)，土壤C、N和P元素是植物生長(zhǎng)的主要營(yíng)養(yǎng)元素，其含量和化學(xué)計(jì)量特征反映土壤肥力和生產(chǎn)力（程瑞梅等，2018），其比值表征土壤養(yǎng)分循環(huán)和養(yǎng)分限制（?gren et al.，2012），其結(jié)果受氣候、地形及植被類型等因子的綜合影響（張亞冰等，2016；潘志華等，2019）。因此，研究森林土壤C、N和P含量分布及生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征，對(duì)于揭示森林生態(tài)系統(tǒng)土壤養(yǎng)分循環(huán)、養(yǎng)分限制狀況及其影響因素均具有重要的實(shí)踐意義。【前人研究進(jìn)展】近年來(lái)，國(guó)內(nèi)森林土壤生態(tài)化學(xué)計(jì)量學(xué)研究發(fā)展迅速，主要集中在不同海拔梯度、森林類型及其影響因素等方面。彭曉等（2016）對(duì)中亞熱帶4種森林土壤化學(xué)計(jì)量特征的垂直分布進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)不同森林及養(yǎng)分含量的差異均隨土壤深度的增加而減弱，且土壤C和N含量受森林類型的影響更大。張?zhí)〇|等（2017）發(fā)現(xiàn)帽兒山5種林型土壤C、N和P含量及化學(xué)計(jì)量比差異顯著，且土壤CN耦聯(lián)關(guān)系存在趨同性。張萍等（2018）研究不同森林類型葉片—凋落物—土壤生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征，結(jié)果表明刺槐和油松等人工林土壤C、N、P含量及化學(xué)計(jì)量比在表層土（0～10 cm）中有顯著差異，而麻櫟和白樺等天然次生林在表層土中均無(wú)顯著性差異，在10～50 cm土層中有顯著差異。張光德等（2019）研究發(fā)現(xiàn)祁連山中部不同植被類型土壤化學(xué)計(jì)量比主要受植被類型和土壤理化性質(zhì)的影響。張雨鑒等（2019）發(fā)現(xiàn)滇中亞高山不同森林類型土壤養(yǎng)分含量及化學(xué)計(jì)量特征均存在顯著差異，母巖、地形地貌及植被組成是其主要影響因子。李培璽等（2020）對(duì)巢湖湖濱帶不同植被類型土壤化學(xué)計(jì)量特征進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)不同植被類型及不同土層的C、N和P含量及其化學(xué)計(jì)量比差異顯著，且土壤pH是影響土壤生態(tài)化學(xué)計(jì)量學(xué)特征的主要環(huán)境因子。劉帥楠等（2021）通過(guò)研究植被類型對(duì)黃土丘陵區(qū)土壤C、N和P化學(xué)計(jì)量特征的影響，發(fā)現(xiàn)喬木林地土壤C、N和P含量顯著高于灌草地，且各植被類型土壤C和N含量均隨植被生長(zhǎng)而逐漸降低。由此可見(jiàn)，不同區(qū)域不同森林類型土壤養(yǎng)分及其化學(xué)計(jì)量比存在復(fù)雜的變異性，且影響因子也各有不同。黔東南森林資源是貴州省森林資源的重要組成部分，該地區(qū)也是主要木材產(chǎn)區(qū)，近年來(lái)開(kāi)展的大規(guī)模造林計(jì)劃使得轄區(qū)內(nèi)森林覆蓋率不斷提高（韓鄲等，2020）。然而，貴州省多山區(qū)，區(qū)域地形和土壤養(yǎng)分變異較大，林地立地條件質(zhì)量差，規(guī)劃設(shè)計(jì)與經(jīng)營(yíng)管理不當(dāng)，缺乏撫育管理，從而造成了部分區(qū)域林木生長(zhǎng)遲緩林地生產(chǎn)力不高、土壤肥力得不到有效發(fā)揮（秦曉膠和潘柳廷，2018）。林地質(zhì)量提高及林分改造措施等問(wèn)題已引起高度關(guān)注，并通過(guò)撫育間伐、施肥、補(bǔ)植補(bǔ)造、樹(shù)種替代及營(yíng)造針闊混交林等不同經(jīng)營(yíng)措施使林木的生長(zhǎng)發(fā)育得到了一定的改善（周運(yùn)超等，2001；丁波，2018）?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】目前，前人對(duì)黔東南木材產(chǎn)區(qū)林分的研究主要放在撫育管理及林分改造后的土壤養(yǎng)分方面，針對(duì)原林地土壤生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征及影響因素的研究鮮有報(bào)道?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】選取黔東南生境基本相同、林相單一、林齡相近的3種林型（馬尾松林、杉木林和灌叢林）為研究對(duì)象，通過(guò)測(cè)定和分析各林型不同土層深度土壤有機(jī)碳（SOC）、全氮（TN）、全磷（TP）含量及其化學(xué)計(jì)量比，闡明不同林型土壤養(yǎng)分的垂直變化規(guī)律及其影響因素，以期為黔東南森林林地土壤養(yǎng)分循環(huán)特征及養(yǎng)分管理提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于黔東南州從江縣和黎平縣。從江縣地處東經(jīng)108°05＇～109°12＇、北緯25°16＇～26°05＇，為云貴高原向廣西丘陵山地過(guò)渡地帶，海拔最高可達(dá)145～11670 m，母質(zhì)為砂頁(yè)巖和白云巖，屬中亞熱帶溫暖濕潤(rùn)季風(fēng)類型，年平均氣溫18.4 ℃，年均降雨量1050～11250 mm，無(wú)霜期310 d。黎平縣地處東經(jīng)108°31＇～109°31＇、北緯25°41＇～26°08＇，為云貴高原向江南丘陵過(guò)度地帶，海拔400～1800 m，母質(zhì)多為板巖和頁(yè)巖，屬于中亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候，年平均氣溫16 ℃左右，雨量充沛，分布不均，年平均降水量1302.2 mm，無(wú)霜期288 d。

1.2 林分選擇及樣品采集

通過(guò)走訪及查閱當(dāng)?shù)剜l(xiāng)鎮(zhèn)林業(yè)站和林場(chǎng)資料了解到，馬尾松林為16年生人工純林，自2003年造林以來(lái)，未進(jìn)行撫育管理，林下雜草瘋長(zhǎng)，導(dǎo)致林相不整齊、疏密不均、林分質(zhì)量差，整體綜合效益不高，林下灌草植被主要為長(zhǎng)葉凍綠（Rhamnus crenata）、楓樹(shù)（Acersp.）和芒萁（Dicranopteris pedata）。杉木林為14年生人工純林，自2005年造林以來(lái)，每年均進(jìn)行割灌、除草等撫育，但由于杉木為重茬栽植、林分稀疏，且萌孽個(gè)體較多，林木矮小，林分生產(chǎn)力及生態(tài)效益低，林下灌草植被主要為槲櫟（Quercus aliena）、柃木（Eurya japonica）和筒軸茅（Rottboellia exaltata）。灌叢林為2003年種植的油茶林，后因土壤條件不適應(yīng)，缺乏撫育管理，油茶發(fā)育不良或死亡，導(dǎo)致灌木叢生而形成，整體綜合效益低，主要灌草植被為檵木（Loropetalum chinense）、芒萁（Dicranopteris pedata）和筒軸茅（R.exaltata）。因此，選取馬尾松林、杉木林和灌叢林3種林型為研究對(duì)象，調(diào)查不同林型土壤養(yǎng)分變化特征，為黔東南森林土壤養(yǎng)分管理及改善林分質(zhì)量提供科學(xué)的理論依據(jù)。

通過(guò)實(shí)地勘察，于2019年7月在從江縣和黎平縣選取林相較單一、具有代表性的馬尾松林、杉木林和灌叢林為采樣樣地，在馬尾松林和杉木林中隨機(jī)設(shè)置3個(gè)20 m×20 m 樣地，并對(duì)每個(gè)樣地內(nèi)的喬木進(jìn)行每木檢尺，調(diào)查喬木胸徑、樹(shù)高及株數(shù)等指標(biāo)；在灌叢林中隨機(jī)設(shè)置3個(gè)5 m×5 m樣地，由于灌叢林無(wú)喬木，灌草叢生且矮小，因此不進(jìn)行每木檢尺，故不統(tǒng)計(jì)灌叢林的林木胸徑、樹(shù)高及林分密度。每個(gè)樣地內(nèi)沿對(duì)角線挖5個(gè)土壤剖面，按0～2 cm、20～40 cm和40～60 cm分層采集土壤樣品約500 g帶回實(shí)驗(yàn)室。將土壤樣品按同一土層土樣進(jìn)行混合并除去石塊及根系等雜質(zhì)，自然風(fēng)干后，磨碎先全部過(guò)2 mm篩，用于測(cè)定土壤pH，取部分再研磨過(guò)0.25 mm篩，用于測(cè)定土壤SOC、TN和TP含量。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1 土壤樣品測(cè)定 土壤SOC含量采用重鉻酸鉀—硫酸加熱氧化法測(cè)定，TN含量采用酸溶—水楊酸鈉比色法測(cè)定，TP含量采用酸溶—鉬銻抗比色法測(cè)定；容重采用環(huán)刀法，土壤pH采用電位法（水土比2.5∶1）（鮑士旦，2000），土壤含水量、溫度和電導(dǎo)率采用TDR-350土壤三參數(shù)速測(cè)儀測(cè)量。本研究中土壤化學(xué)計(jì)量比為SOC、TN和TP的含量比，用C∶N、C∶P和N∶P表示。樣地詳情及土壤物理性質(zhì)見(jiàn)表1。

表1 不同林型樣地基本概況Table 1 Basic situation of different forest type plots

1.3.2 變異系數(shù)（CV） CV表示不同林型土壤各指標(biāo)的空間變異程度，計(jì)算公式：

式中，SD表示不同林型土壤SOC、TN和TP含量及其化學(xué)計(jì)量比的標(biāo)準(zhǔn)差；X表示不同林型土壤SOC、TN和TP含量及其化學(xué)計(jì)量比的平均值。CV值為0～10%表示弱變異，10%～100%表示中等變異，大于100%表示強(qiáng)變異（Cambardella et al.，1994）。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

運(yùn)用Excel 2007、SPSS 22.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。采用單因素方差分析（One-way ANOVA）對(duì)不同林型不同土層深度土壤SOC、TN和TP含量及化學(xué)計(jì)量比進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用LSD多重比較進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，運(yùn)用Canoco 5.0對(duì)不同林型化學(xué)計(jì)量特征與土壤理化環(huán)境因子進(jìn)行冗余分析（RDA），用Origin 2018制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同林型土壤碳氮磷含量及其化學(xué)計(jì)量比

由表2可知，3種林型間的土壤TP含量和C∶P存在顯著差異（P＜0.05，下同），SOC和TN含量及C∶N、N∶P差異不顯著（P＞0.05，下同）。土壤SOC、TN和TP含量均表現(xiàn)為灌叢林＞馬尾松林＞杉木林，灌叢林土壤TP含量顯著高于其他2種林分，為其他2種林分的1.88～2.29倍。C∶N表現(xiàn)為杉木林＞灌叢林＞馬尾松林，而C∶P和N∶P均表現(xiàn)為馬尾松林＞杉木林＞灌叢林，且馬尾松林和杉木林的土壤C∶P顯著高于灌叢林，為灌叢林的1.85～1.88倍。3種林分土壤SOC含量均值為17.70 g/kg，CV為8.76%，屬于弱變異；TN和TP含量均值分別為0.76和0.21 g/kg，CV分別為22.03%和49.14%，均屬于中等變異，土壤C∶N、C∶P和N∶P均值分別為25.91、109.40和5.50，CV分別為18.69%、36.03%和84.12%，均屬于中等變異。由此可知，3種林型土壤SOC含量的空間變異較小，而土壤TN和TP含量及化學(xué)計(jì)量比的變異程度均較大。

表2 不同林型0～60 cm土層土壤養(yǎng)分元素含量及化學(xué)計(jì)量比Table 2 Contents of nutrient elements and stoichiometric ratio in soil layer of 0-60 cm of different forest types

2.2 不同林型土壤碳氮磷含量的垂直變化特征

3種林型土壤SOC、TN和TP含量在垂直分布上，整體變化規(guī)律為隨土層深度的增加而降低（圖1）。3種林分的土壤SOC和TN含量隨土層加深均呈顯著降低趨勢(shì)，其中，土壤SOC含量變化范圍為10.24～25.72 g/kg，在0～20 cm土層表現(xiàn)為馬尾松林＞灌叢林＞杉木林，在20～40 cm土層表現(xiàn)杉木林＞灌叢林＞馬尾松林，在40～60 cm土層表現(xiàn)為灌叢林＞杉木林＞馬尾松林；土壤TN含量在各土層間均無(wú)顯著差異，變化范圍為0.49～1.23 g/kg，0～40 cm均表現(xiàn)為灌叢林＞馬尾松林＞杉木林，40～60 cm表現(xiàn)為馬尾松林＞灌叢林＞杉木林，且表層土壤（0～20 cm）的TN含量顯著高于深層土壤（20～60 cm）。隨土層深度的增加，3種林分土壤TP含量均逐漸降低，但差異不顯著，變化范圍為0.10～0.40 g/kg，表現(xiàn)為灌叢林＞馬尾松林＞杉木林；各土層內(nèi)灌叢林的土壤TP含量均顯著高于馬尾松林和杉木林。

圖1 不同林型各土層土壤SOC、TN、TP變化特征Fig.1 Variation characteristics of different soil layers SOC，TN and TP in different forest types

2.3 不同林型土壤化學(xué)計(jì)量比的垂直變化特征

3種林型土壤C、N、P化學(xué)計(jì)量比在垂直分布上，整體變化規(guī)律各異（圖2）。3種林型土壤C∶N均表現(xiàn)為隨土層深度的增加呈先增后減趨勢(shì)，在各土層間均無(wú)顯著差異，變化范圍為21.94～30.16，其中，0～20 cm表現(xiàn)為杉木林＞馬尾松林＞灌叢林，20～40 cm為杉木林＞灌叢林＞馬尾松林，40～60 cm灌叢林＞杉木林＞馬尾松林。3種林型的土壤C∶P隨土層深度加深均呈先增后減的變化趨勢(shì)，其中，杉木林各土層間的土壤C∶P差異顯著。3種林分的土壤C∶P在0～40 cm有顯著差異，變化范圍為65.72～154.81，均表現(xiàn)為馬尾松林＞杉木林＞灌叢林；在40～60 cm差異不顯著，表現(xiàn)為杉木林＞馬尾松林＞灌叢林。隨土層深度的增加，馬尾松林和杉木林的土壤N∶P逐漸增加，而灌叢林的土壤N∶P則逐漸降低，均無(wú)顯著差異；不同林分土壤N∶P變化范圍為2.80～10.55，均表現(xiàn)為馬尾松林＞杉木林＞灌叢林。

圖2 不同林型各土層土壤C∶N、C∶P、N∶P變化特征Fig.2 Variation characteristics of different soil layers C∶N，C∶P and N∶P in different forest types

2.4 土壤理化性質(zhì)及環(huán)境因子對(duì)土壤碳氮磷含量及其化學(xué)計(jì)量比的影響

由圖3可知，不同林型第1、2排序軸解釋變異信息量分別為：研究區(qū)樣地為42.63%和11.82%，累積解釋變異數(shù)為54.45%；馬尾松林為81.18%和15.10%，累積解釋變異數(shù)達(dá)96.28%；杉木林為64.60%和28.16%，累積解釋變異數(shù)達(dá)92.77%；灌叢林為72.88%和18.93%，累積解釋變異數(shù)達(dá)91.81%，均可反映出土壤環(huán)境因子的基本信息?？傮w數(shù)據(jù)顯示，坡度與TN、C∶P和N∶P呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01，下同），與SOC、TP和C∶N呈極顯著負(fù)相關(guān)；林型和郁閉度與SOC、TP和C∶N呈顯著正相關(guān)，與TN、C∶P和N∶P呈顯著負(fù)相關(guān)。在馬尾松林中，電導(dǎo)率與SOC、TP和C∶N呈顯著正相關(guān)，與TN、C∶P和N∶P呈顯著負(fù)相關(guān)；坡度與TN、C∶P和N∶P呈顯著正相關(guān)，與SOC、TP和C∶N呈顯著負(fù)相關(guān)。在杉木林中，容重與C∶P和N∶P呈顯著正相關(guān)，與SOC、TN、TP和C∶N呈顯著負(fù)相關(guān)。在灌叢林中，坡度與SOC、TN、C∶P和N∶P呈顯著正相關(guān)，與TP和C∶N呈顯著負(fù)相關(guān)。

圖3 不同林型土壤—環(huán)境因子與土壤生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征的冗余分析Fig.3 Two dimensional sequence diagram of redundancy analysis between soil-environmental factors and soil ecological stoichiometry characteristics of different forest types

對(duì)土壤理化環(huán)境因子和土壤生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征進(jìn)行蒙特卡羅檢驗(yàn)，得到不同林型土壤理化環(huán)境因子對(duì)土壤C、N、P化學(xué)計(jì)量特征影響程度的排序（表3）。研究區(qū)樣地的綜合影響因子表現(xiàn)為坡度＞電導(dǎo)率＞土壤溫度，其中坡度和電導(dǎo)率對(duì)土壤生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征有顯著影響；馬尾松林的綜合影響因子表現(xiàn)為電導(dǎo)率＞坡向＞pH，其中電導(dǎo)率和pH對(duì)其土壤生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征有顯著影響；杉木林的綜合影響因子表現(xiàn)為土壤溫度＞容重＞土壤含水量，3個(gè)因子均對(duì)土壤生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征有顯著影響；灌叢林的綜合影響因子表現(xiàn)為坡度＞pH＞土壤含水量，3個(gè)因子均對(duì)土壤生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征有顯著影響。

表3 土壤—理化環(huán)境因子解釋量及顯著性檢驗(yàn)Table 3 Explanation rate and significance test of soil-environmental factors

3 討論

3.1 不同林型土壤碳氮磷含量及分布特征

研究區(qū)3種林型間土壤SOC和TN含量差異不大，TP含量差異顯著，整體上均表現(xiàn)為灌叢林高于針葉林（馬尾松林和杉木林），該結(jié)果與張光德等（2019）研究4種植被類型土壤C、N和P含量的結(jié)果不一致，可能是由不同森林的林齡、植被組成、林分密度、郁閉度、樹(shù)高、胸徑等差異導(dǎo)致林下凋落物的數(shù)量、組成成分及分解速率不同，進(jìn)而影響土壤C、N和P含量（張?zhí)〇|等，2017；張雨鑒等，2019）。另外，植物根系的分布狀況及其對(duì)土壤養(yǎng)分吸收的速率不同均能對(duì)土壤C、N和P含量產(chǎn)生影響（張光德等，2019）。除此之外，有機(jī)質(zhì)含量與土壤顏色和海拔等也密切相關(guān)，土壤顏色越深，有機(jī)質(zhì)含量越高（姚玉才等，2018）。研究區(qū)內(nèi)3種林分土壤類型相似，顏色和海拔相近，導(dǎo)致其土壤SOC含量相差不大。

本研究表明3種林分的土壤SOC、TN和TP含量隨土層的加深而降低，其中SOC和TN含量顯著降低，而TP含量降低幅度不大，與張亞冰等（2016）、張雨鑒等（2019）的研究結(jié)果一致。其中原因是土壤C、N元素主要來(lái)源于表層土的凋落物分解及養(yǎng)分歸還，由于雨水淋溶導(dǎo)致凋落物的分解產(chǎn)物隨土層的加深逐漸減少，同時(shí)由于土壤動(dòng)物和微生物的活動(dòng)及植物根系的吸收作用，從而導(dǎo)致進(jìn)入土壤的C和N含量逐漸減少（Yang and Luo，2011）。土壤TP含量除了凋落物分解隨介質(zhì)向下移動(dòng)外，還受巖石風(fēng)化作用，巖石風(fēng)化過(guò)程較為漫長(zhǎng)且穩(wěn)定，因而土壤TP含量在不同土層間變化較?。▌⑴d詔等，2010）。

相關(guān)研究得出，全國(guó)陸地土壤C、N和P含量分別為11.12、0.76和0.21 g/kg（Tian et al.，2010）。本研究中，土壤SOC含量平均值為17.70 g/kg，高于全國(guó)陸地土壤C含量，CV為8.76%，屬于弱變異，其原因是土壤C含量雖然主要來(lái)源于凋落物分解釋放的養(yǎng)分，但同時(shí)還受到林型、氣候及地形等環(huán)境條件的影響（張雨鑒等，2019），而本研究中3種林型的海拔和林齡等相差不大，因此土壤SOC受林型的影響較弱，存在較小的空間變異。本研究中，土壤TN和TP含量平均值低于全國(guó)陸地土壤N和P含量，表明研究區(qū)土壤N和P較為缺乏；而TN和TP的CV為22.03%和49.14%，均屬于中等變異，主要是土壤N和P除了受到土壤母質(zhì)的影響外，同時(shí)受到植物根系吸收利用的影響，因而存在較大的空間變異性（劉興詔等，2010）。

3.2 不同林型土壤化學(xué)計(jì)量比及分布特征

土壤生態(tài)化學(xué)計(jì)量比是評(píng)價(jià)土壤養(yǎng)分的重要指標(biāo)（曹娟等，2015），可反映土壤有機(jī)質(zhì)的分解狀況，當(dāng)土壤C∶N比低于25～30時(shí)可促進(jìn)土壤有機(jī)質(zhì)的礦化，加速有機(jī)質(zhì)的分解及釋放（Prescott et al.，2000）。本研究區(qū)C∶N平均值為25.91，趨于25，表明研究區(qū)土壤有機(jī)碳礦化速率較快，導(dǎo)致其C含量較大，主要受研究區(qū)水熱狀況、成土母質(zhì)、植被及地形的影響（Yang and Luo，2011）。全國(guó)陸地土壤C∶N、C∶P和N∶P分別為11.90、61.00和5.20（Tian et al.，2010），本研究區(qū)土壤C∶N高于全國(guó)陸地土壤C∶N，說(shuō)明土壤N分解緩慢，不利于N的釋放，林分生長(zhǎng)受到N的限制（何斌等，2019）。不同林型土壤C∶N在0～60 cm各土層間均無(wú)顯著差異，總體表現(xiàn)為杉木林＞灌叢林＞馬尾松林，表明3種林型土壤N釋放緩慢，均表現(xiàn)為N元素缺乏。土壤C∶P是土壤P素礦化能力的重要指標(biāo)，可衡量土壤有機(jī)質(zhì)礦化釋放P或吸收固持P的潛力（張萍等，2018）。本研究中，3種林分土壤C∶P平均值為109.40，高于全國(guó)陸地土壤C∶P，土壤C∶P較高，說(shuō)明土壤有機(jī)質(zhì)礦化快，土壤C含量較高，導(dǎo)致其比值較高，表明研究區(qū)土壤P較為缺乏，3種林型的植被生長(zhǎng)受P限制；馬尾松林和杉木林土壤C∶P在0～60 cm土層間均顯著大于灌叢林，總體表現(xiàn)為馬尾松林＞杉木林＞灌叢林，表明馬尾松林和杉木林林木生長(zhǎng)受P限制較輕，灌叢林林木生長(zhǎng)受P限制最嚴(yán)重。土壤N∶P可作為判斷限制生產(chǎn)力的養(yǎng)分因子指標(biāo)，當(dāng)N∶P＜10時(shí)受N限制，N∶P＞20時(shí)受P限制，N∶P在10～20時(shí)受N、P共同限制（Elisabeth and Brent，2013）。本研究中，3種林型土壤N∶P平均值為5.50，趨于全國(guó)陸地土壤N∶P，低于10，土壤N∶P偏低，表明研究區(qū)土壤受N限制，不同林型土壤N∶P在0～60 cm各土層間均無(wú)顯著差異，總體表現(xiàn)為馬尾松林＞杉木林＞灌叢林，表明3種林型土壤受N限制的程度一樣，無(wú)明顯差異。

本研究表明隨土層深度的增加，3種林型土壤的C∶N和C∶P均呈先增后減的變化趨勢(shì)，土壤N∶P在馬尾松林和杉木林中呈上升趨勢(shì)，而在灌叢林中呈下降趨勢(shì)。該結(jié)果與彭曉等（2016）研究4種森林土壤C、N、P化學(xué)計(jì)量特征發(fā)現(xiàn)，隨土層深度增加，土壤C∶N、C∶P和N∶P呈下降趨勢(shì)的結(jié)果不一致，主要是由于研究區(qū)林木種類、根系分布、成土母質(zhì)和土壤類型的不同而導(dǎo)致的差異。

3.3 土壤碳氮磷化學(xué)計(jì)量特征的影響因素

在自然與人為干擾下，土壤養(yǎng)分的分解及積累受土壤理化性質(zhì)、氣候、植被類型和地形等因素的共同影響（李海云等，2018；李路等，2018）。冗余分析結(jié)果表明，土壤理化性質(zhì)及環(huán)境因子對(duì)不同林分土壤C、N、P化學(xué)計(jì)量特征變異的影響各異，馬尾松林、杉木林和灌叢林土壤養(yǎng)分的主要影響因子分別為電導(dǎo)率、土壤溫度和坡度。坡度主要是反映水分和光照，從而影響土壤微生物及淋溶程度，間接影響土壤養(yǎng)分（原樹(shù)生，2019）。本研究中坡度差異較大，降雨后不同坡度的地下徑流程度不同，導(dǎo)致林下凋落物的分解及養(yǎng)分歸還不同，使土壤養(yǎng)分變化差異較大。電導(dǎo)率是土壤中可溶性離子和鹽分含量的直觀表征，在非鹽漬化地區(qū)，一定程度上能反映表層土壤養(yǎng)分含量（許逸林等，2016），而本研究中土壤類型均為黃壤，但其土壤粒度可能存在差異，導(dǎo)致其土壤電導(dǎo)率結(jié)果相差較大，使得鹽分的空間差異性大（朱丹和賈雙琳，2021），因此，電導(dǎo)率對(duì)土壤C、N、P化學(xué)計(jì)量比的影響較大。前人研究發(fā)現(xiàn)土壤溫度是影響土壤生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征的主導(dǎo)因子（李丹維等，2017），本研究結(jié)果表明土壤溫度對(duì)杉木林土壤化學(xué)計(jì)量特征有顯著影響，進(jìn)一步證實(shí)了這一結(jié)論。

4 結(jié)論

研究區(qū)3種林型土壤SOC、TN和TP含量在垂直分布上具有一致性，均隨土層深度增加而降低，其中坡度是影響土壤生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征的主導(dǎo)因子。此外，研究區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)礦化快，且受N和P元素限制，整體表現(xiàn)為高C、低N和P格局，因此在今后的撫育管理中可適當(dāng)增施氮肥和磷肥，以提高林分養(yǎng)分循環(huán)能力及維持林地長(zhǎng)期生產(chǎn)力。