董 茜，王根柱，龐丹波，董 亮，張 梅，

劉玉國(guó)6，萬(wàn) 龍1,2，周金星1,2＊

(1. 北京林業(yè)大學(xué)水土保持學(xué)院，林業(yè)生態(tài)工程教育部工程研究中心，水土保持國(guó)家林業(yè)和草原局重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100083；2. 北京林業(yè)大學(xué)云南建水荒漠生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家定位觀測(cè)研究站，北京 100083；3. 寧夏大學(xué)西北土地退化與生態(tài)恢復(fù)省部 共建國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地，寧夏 銀川 750021；4. 寧夏大學(xué)西北退化生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)與重建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，寧夏 銀川 750021；5. 云南省建水縣林業(yè)和草原科技推廣站，云南 建水 654300；6. 中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院荒漠化研究所，北京 100091)

人地矛盾沖突導(dǎo)致超量砍伐森林，使得生態(tài)系統(tǒng)退化、土地荒漠化速度加快、土壤肥力降低[1-2]。土壤質(zhì)量與植被類型密切相關(guān)，一方面，林木生長(zhǎng)吸收土壤中的養(yǎng)分，土壤理化性質(zhì)影響植物的生長(zhǎng)；另一方面，植物凋落物經(jīng)過(guò)分解將養(yǎng)分歸還土壤，改善土壤質(zhì)量[3]。不同植被恢復(fù)措施對(duì)土壤養(yǎng)分狀況的影響程度不同[4]，土壤質(zhì)量?jī)?yōu)劣綜合體現(xiàn)于土壤生產(chǎn)性能、持水保水性能等方面[5]。我國(guó)滇東南喀斯特類型主要為斷陷盆地，氣候季節(jié)性干旱嚴(yán)重，土壤瘠薄，石漠化現(xiàn)象嚴(yán)重，土壤具有低磷高鈣的特征。自2008 年以來(lái)，滇東南實(shí)施了大面積的石漠化綜合治理工程，探究不同恢復(fù)措施下的土壤質(zhì)量對(duì)評(píng)判植被恢復(fù)成功與否具有重要意義。

提取合適的評(píng)價(jià)指標(biāo)是土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)過(guò)程的重要環(huán)節(jié)[6]，最小數(shù)據(jù)集法被廣泛應(yīng)用于土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)與檢測(cè)工作[7-10]。楊文娜等[11]在貴州印江典型喀斯特區(qū)利用2 種方法對(duì)不同土地利用方式土壤進(jìn)行質(zhì)量評(píng)價(jià)，得出主成分分析法及模糊評(píng)價(jià)法均能較準(zhǔn)確評(píng)價(jià)土壤質(zhì)量。孫建等[12]探討石漠化區(qū)4 種生態(tài)恢復(fù)模式對(duì)土壤質(zhì)量的改善，表明金銀花（Lonicera japonicaThunb.） 和 花 椒（Zanthoxylum bungeanumMaxim.）對(duì)當(dāng)?shù)刂脖换謴?fù)有積極作用。盡管先前的研究探索了各種評(píng)估土壤質(zhì)量的指標(biāo)和方法，但在特殊地質(zhì)背景下的巖溶生態(tài)脆弱區(qū)土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)仍較薄弱。本文以滇東南喀斯特區(qū)石漠化治理工程中常用的5 種植被恢復(fù)措施為研究對(duì)象，深入了解不同植被恢復(fù)措施對(duì)土壤理化性質(zhì)、全鈣及全鎂的影響；建立最小數(shù)據(jù)集土壤質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)體系，并確定哪種植被恢復(fù)措施下土壤質(zhì)量效果最優(yōu)，為喀斯特區(qū)植被恢復(fù)提供理論指導(dǎo)。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于云南建水荒漠生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家定位觀測(cè)研究站（102°47′7″～102°57′18″ E，23°40′49″～23°44′9″ N），該地區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)氣候。年平均氣溫約19.8 ℃，年平均降水量約805 mm，有明顯的旱季（11 月至次年4 月）和雨季（5—10月）。該地區(qū)具有典型的喀斯特地貌特征，屬于喀斯特地塹盆地。土壤主要為石灰質(zhì)土壤，由石灰?guī)r基底發(fā)育而成，呈紅色[13]。由于嚴(yán)重的人為干擾，區(qū)內(nèi)土壤和植被退化，形成大面積荒地。自1996 年以來(lái)，由于退耕還林工程的實(shí)施，該地區(qū)大量的人工林用于恢復(fù)退化的生態(tài)系統(tǒng)。該地區(qū)亞熱帶原始森林大部分被人類破壞，出現(xiàn)了天然次生林。研究區(qū)主要造林樹種為云南松（PinusyunnanensisFranch.）、 車 桑 子（Dodonaea viscosa(L.) Jacq.）、女貞（Ligustrum lucidumAit.） 、 白 槍 桿 （Fraxinus malacophyllaHemsl.） 、 栓 皮 櫟 （Quercus variabilisBlume）、直桿藍(lán)桉（Eucalyptus globulussubsp.maidenii(F. Mueller) Kirkpatrick）、 馬 尾 松（Pinus massonianaLamb.）、清香木（Pistacia weinmannifoliaJ. Poisson ex Franchet）等[14]。

2 研究方法

2.1 樣品采集

于2016 年6 月，分別選取不同類型林分，包括天然闊葉次生林及人工林。人工林中喬木選取了云南松及馬尾松針葉林、直桿藍(lán)桉闊葉林，同時(shí)選取了車桑子灌木林，樣地基本情況見(jiàn)表1。根據(jù)對(duì)不同林分類型的樹種恢復(fù)效果進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果更具代表性。樣地大小為20 m × 20 m，每種植被類型3 個(gè)重復(fù)，共選取15 個(gè)樣地進(jìn)行每木檢尺并采樣。于2016 年8 月從每個(gè)樣地中隨機(jī)挖取3個(gè)土壤剖面，移除凋落物層，采集0～10、10～20、20～30 cm3層的土壤樣本。將3個(gè)剖面的同一土壤層中的樣品合并，并通過(guò)2 mm 與0.15 mm 孔徑網(wǎng)篩進(jìn)行篩分，進(jìn)行土壤化學(xué)性質(zhì)及金屬元素測(cè)定；同時(shí)分3層取土壤環(huán)刀并稱質(zhì)量，帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行物理性質(zhì)測(cè)定。

表1 不同恢復(fù)措施樣地基本情況Table 1 Basic information of different recovery measures

2.2 土壤理化性質(zhì)及金屬元素測(cè)定

測(cè)定指標(biāo)包括基礎(chǔ)理化性質(zhì)：土壤密度、總孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度、毛管持水量、飽和含水量、pH 值、有機(jī)碳、全氮、全磷、氨態(tài)氮、硝態(tài)氮、有效磷、速效鉀，其參照土壤農(nóng)化分析方法進(jìn)行測(cè)定[15]。研究區(qū)屬于巖溶區(qū)，母巖多為石灰?guī)r及白云巖，而石灰?guī)r主要由CaCO3組成，白云巖主要由方解石組成，富含鈣、鎂元素，全鈣、全鎂對(duì)于植物生長(zhǎng)發(fā)育有較大影響[16]。全鈣及全鎂采用HNO3-HF-HCl 微波消解法并采用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀測(cè)定[17]。

2.3 基于主成分分析法的最小數(shù)據(jù)集構(gòu)建

選取不同植被恢復(fù)措施0～20 cm 表層[18]土壤指標(biāo)，利用SPSS 對(duì)其理化性質(zhì)及全鈣、全鎂進(jìn)行因子分析并計(jì)算指標(biāo)Norm 值[6]。Norm 值（Nik）計(jì)算公式如下：

式中：Nik是第i個(gè)指標(biāo)在特征值≥1 的前k個(gè)主成分上的綜合載荷[6]；uik是第i個(gè)指標(biāo)在第k個(gè)主成分上的載荷[6]；λk是第k個(gè)主成分的特征值[6]。

2.4 基于聚類分析法的最小數(shù)據(jù)集構(gòu)建

在R 語(yǔ)言中采用Ward 法（歐氏距離）進(jìn)行聚類分析，將指標(biāo)分為表征不同土壤質(zhì)量特征的組別，組內(nèi)相關(guān)性較高的可代替，結(jié)合參考文獻(xiàn)[15]及野外調(diào)查數(shù)據(jù)，剔除冗余指標(biāo)。

2.5 土壤隸屬函數(shù)法評(píng)定土壤質(zhì)量

利用“S”型函數(shù)、反“S”型函數(shù)及拋物線函數(shù)，進(jìn)行土壤質(zhì)量指數(shù)計(jì)算。

土壤有機(jī)碳、全氮、氨態(tài)氮、硝態(tài)氮、全磷、有效磷、速效鉀、毛管孔隙度、總孔隙度、毛管持水量、飽和含水量在一定范圍內(nèi)與評(píng)價(jià)指標(biāo)及土壤質(zhì)量成正相關(guān)，采用“S”型函數(shù)進(jìn)行計(jì)算。

土壤全鈣、全鎂、非毛管孔隙度在一定范圍內(nèi)與評(píng)價(jià)指標(biāo)成負(fù)相關(guān)，采用反“S”型函數(shù)進(jìn)行計(jì)算。

土壤pH 值、密度的指標(biāo)值具有最佳適宜范圍，偏離程度越大則對(duì)土壤功能影響越小[6]，故采用拋物線函數(shù)進(jìn)行計(jì)算。

式中：u(x)為隸屬函數(shù)，x為指標(biāo)實(shí)際值，a為指標(biāo)閾值下限，b為指標(biāo)閾值上限[6]；a1指標(biāo)臨界值下限，a2指標(biāo)臨界值上限，b1最適宜值上界點(diǎn)，b2最適宜值下界點(diǎn)[6]。

采用主成分分析法中的權(quán)重進(jìn)行土壤質(zhì)量指數(shù)（SQI）計(jì)算：

式中：wi是第i個(gè)指標(biāo)的權(quán)重，Ni為第i個(gè)指標(biāo)的隸屬值[19]。

3 結(jié)果分析

3.1 不同植被恢復(fù)措施土壤質(zhì)量特征

圖1 表明：毛管持水量、飽和含水量排序?yàn)椋很嚿Ｗ庸嗄玖?馬尾松針葉林>天然次生林>直桿藍(lán)桉闊葉林>云南松針葉林。車桑子灌木林土壤飽和含水量顯著高于其他植被恢復(fù)模式，其保水持水效果最佳，云南松針葉林則較差（p<0.05）。除土壤密度外，其他指標(biāo)均隨土層深度增加呈降低趨勢(shì)。

注：不同大寫字母表示不同恢復(fù)措施同一土層間差異顯著（p＜0.05）；不同小寫字母表示同一恢復(fù)措施不同土層間差異顯著（p<0.05）。下同。Notes：Different capital letters indicate significant difference between different restoration measures and the same soil layer (p<0.05);Different lowercase letters indicate significant difference between different soil layers of the same restoration measures (p<0.05). The same below.

圖2 表明：pH 值在5.43～7.1 間浮動(dòng)，馬尾松針葉林及車桑子灌木林土壤偏酸性。土壤有機(jī)碳、全氮、氨態(tài)氮、硝態(tài)氮、全磷整體呈隨土壤深度增加而降低趨勢(shì)（車桑子灌木林氨態(tài)氮除外）；有效磷及速效鉀呈不規(guī)則浮動(dòng)，車桑子灌木林速效鉀顯著高于其他恢復(fù)措施（p<0.05）。圖3 表明，全鈣在不同恢復(fù)措施間無(wú)顯著差異，天然林及直干藍(lán)桉闊葉林全鎂含量顯著高于其他恢復(fù)措施（p<0.05）。

圖2 不同植被恢復(fù)措施土壤化學(xué)性質(zhì)Fig. 2 Chemical properties of different vegetation restoration measures

注：不同字母表示不同恢復(fù)措施間差異顯著（p＜0.05）。Notes: Different letters indicate significant difference between different recovery measures (p < 0.05).

3.2 全量數(shù)據(jù)集土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果

利用土壤理化性質(zhì)及全鈣、全鎂等16 個(gè)指標(biāo)對(duì)土壤質(zhì)量指數(shù)進(jìn)行計(jì)算，得出5 種植被恢復(fù)措施的土壤質(zhì)量指數(shù)順序?yàn)椋很嚿Ｗ庸嗄玖郑?.496）>馬尾松針葉林（0.475）>云南松針葉林（0.460）>然次生林（0.440）>直桿藍(lán)桉闊葉林（0.395）。

3.3 喀斯特區(qū)恢復(fù)林地最小數(shù)據(jù)集建立

3.3.1 基于主成分分析最小數(shù)據(jù)集建立 利用主成分分析法對(duì)全量數(shù)據(jù)集進(jìn)行因子分析，按照累積方差貢獻(xiàn)率≥80%的原則[20]，提取了前4 個(gè)公因子。根據(jù)因子載荷分為4 組（表2），其中，第1 組土壤有機(jī)碳與pH 值、硝態(tài)氮、有效磷、速效鉀、土壤密度及全鈣顯著相關(guān)（表3），選取土壤有機(jī)碳進(jìn)入最小數(shù)據(jù)集；總孔隙度與毛管孔隙度、毛管持水量、飽和含水量高度相關(guān)（表3），選取總孔隙度進(jìn)入最小數(shù)據(jù)集。第2 組氨態(tài)氮與全磷顯著相關(guān)，選取氨態(tài)氮進(jìn)入最小數(shù)據(jù)集；全鎂直接進(jìn)入最小數(shù)據(jù)集（表3）。第3 組全氮直接進(jìn)入最小數(shù)據(jù)集。第4 組非毛管孔隙度直接進(jìn)入最小數(shù)據(jù)集。基于主成分分析法提取的最小數(shù)據(jù)集包括土壤有機(jī)碳、氨態(tài)氮、全鎂、全氮、總孔隙度、非毛管孔隙度。根據(jù)選取出的6 個(gè)指標(biāo)計(jì)算土壤質(zhì)量指數(shù)，不同植被恢復(fù)措施排名為：馬尾松針葉林（0.202）>車桑子灌木林（0.199）>天然次生林（0.191）>直桿藍(lán)桉闊葉林（0.183）>云南松針葉林（0.149）。

表2 主成分因子載荷矩陣及因子權(quán)重Table 2 Principal Component Factor Load Matrix and Factor Weight of Soil Physicochemical Properties

3.3.2 基于聚類分析最小數(shù)據(jù)集建立 基于聚類分析法中Ward 法（歐氏距離）聚類，對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行分類。圖4 表明：在聚合水平0～3.5 之間，指標(biāo)可明顯劃分為4 類。第一類土壤密度與毛管孔隙度、總孔隙度、毛管持水量存在相關(guān)性，合適的土壤密度有助于植物生長(zhǎng)，是最常用的物理指標(biāo)[21]，選取土壤密度進(jìn)入最小數(shù)據(jù)集。全磷及有效磷中，對(duì)于短期土壤質(zhì)量有明顯變化的為有效磷[22]，且其屬于強(qiáng)變異，故選取有效磷進(jìn)入最小數(shù)據(jù)集。非毛管孔隙度、全鎂與組內(nèi)其他因子無(wú)明顯相關(guān)性，其中，非毛管孔隙度與土壤密度評(píng)價(jià)效果重疊，故將其剔除，全鎂進(jìn)入最小數(shù)據(jù)集。第二類速效鉀與全鈣均進(jìn)入最小數(shù)據(jù)集。第三類全氮與氨態(tài)氮存在相關(guān)性（表3），全氮、硝態(tài)氮及氨態(tài)氮在植物生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中，起作用較大的為硝態(tài)氮及氨態(tài)氮[23]，在pH 值較低和氮限制下，植物對(duì)于氨態(tài)氮吸收更好[20]，選取氨態(tài)氮、pH 值進(jìn)入最小數(shù)據(jù)集。第四類有機(jī)碳與飽和含水量高度相關(guān)（表3），碳含量處在合理范圍內(nèi)，可以對(duì)飽和含水量進(jìn)行有效調(diào)控[24]，選取有機(jī)碳進(jìn)入最小數(shù)據(jù)集?；诰垲惙治龇ㄌ崛〉淖钚?shù)據(jù)集包括土壤密度、有效磷、全鎂、速效鉀、全鈣、氨態(tài)氮、pH 值、有機(jī)碳。根據(jù)選取出的8 個(gè)指標(biāo)計(jì)算的土壤質(zhì)量指數(shù)排序?yàn)椋很嚿Ｗ庸嗄玖郑?.292）>直桿藍(lán)桉闊葉林（0.259）>馬尾松針葉林（0.226）>云南松針葉林（0.216）>天然次生林（0.211）。

3.3.3 最小數(shù)據(jù)集合理性驗(yàn)證 將全量數(shù)據(jù)集土壤質(zhì)量指數(shù)與最小數(shù)據(jù)集土壤質(zhì)量指數(shù)作散點(diǎn)圖進(jìn)行回歸分析，從擬合效果看（圖5），全量數(shù)據(jù)集-土壤質(zhì)量指數(shù)與主成分分析-土壤質(zhì)量指數(shù)的相關(guān)系數(shù)為0.843 5，全量數(shù)據(jù)集-土壤質(zhì)量指數(shù)與聚類分析-土壤質(zhì)量指數(shù)的相關(guān)系數(shù)為0.767 9。滇東南喀斯特區(qū)主成分分析法更適用于提取最小數(shù)據(jù)集指標(biāo)進(jìn)行土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)。

圖4 不同植被恢復(fù)措施土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)聚類分析Fig. 4 Cluster analysis of soil quality evaluation indicators for different vegetation restoration models

圖5 最小數(shù)據(jù)集與全量數(shù)據(jù)集的相關(guān)性Fig. 5 The correlation between the smallest data set and the full data set

表3 土壤理化性質(zhì)及全鈣全鎂相關(guān)性矩陣Table 3 Physical and chemical properties and correlation matrix of total calcium and total magnesium

4 討論

4.1 不同植被恢復(fù)措施土壤理化性質(zhì)

森林土壤是植被類型、氣候因子以及人為干擾等因素綜合作用的結(jié)果?？λ固?cái)嘞菖璧貐^(qū)由于季節(jié)性干旱的影響，樹種選擇不同造成了土壤理化性質(zhì)的差異。車桑子由于喜光、耐旱、耐瘠薄的特性，能在石灰?guī)r裸露的荒山生長(zhǎng)，是喀斯特區(qū)較干旱區(qū)域大面積恢復(fù)的植被樹種。車桑子灌木林土壤密度與其他恢復(fù)措施存在顯著差異，主要因?yàn)檐嚿Ｗ庸嗄玖指递^淺，對(duì)于淺層土壤物理性質(zhì)影響較大，表層土壤改良效果明顯，土壤密度比其他植被恢復(fù)措施有顯著降低[25]，但深層土壤受到根系擾動(dòng)較少，不易改變其物理性質(zhì)[26]，亟需發(fā)展改良深層土壤物理性質(zhì)的植被恢復(fù)措施。車桑子灌木林土壤有機(jī)碳、氨態(tài)氮、硝態(tài)氮、速效鉀等指標(biāo)均處于優(yōu)勢(shì)地位，其土壤短期恢復(fù)效果較佳，故車桑子作為先鋒恢復(fù)樹種，對(duì)土壤改良有良好作用，但是后期車桑子林恢復(fù)措施顯著降低生態(tài)系統(tǒng)植物多樣性，需進(jìn)行物種替代。化學(xué)性質(zhì)是反映不同植被恢復(fù)措施改良土壤狀態(tài)的重要因素[27]，分析土壤化學(xué)性質(zhì)有助于了解土壤因子與群落類型之間的關(guān)系[28]。喀斯特?cái)嘞菖璧夭煌脖换謴?fù)措施間化學(xué)性質(zhì)存在顯著性差異。馬尾松針葉林及車桑子灌木林偏酸性，同等環(huán)境條件下針葉林土壤酸性更強(qiáng)，將限制細(xì)菌活動(dòng)，分解緩慢，易形成粗腐殖質(zhì)。不同植被恢復(fù)措施因其群落結(jié)構(gòu)、凋落物種類及分解速率存在較大差異，從而導(dǎo)致有機(jī)質(zhì)含量不同[29]。土壤有機(jī)碳表現(xiàn)為車桑子灌木林>馬尾松針葉林>天然次生林>直桿藍(lán)桉闊葉林>云南松針葉林，闊葉林與針葉林間無(wú)明顯規(guī)律性，這與耿玉清等[30]研究不同類型對(duì)土壤有機(jī)碳影響的結(jié)果類似。從土壤全氮、全磷等養(yǎng)分含量看，直桿藍(lán)桉闊葉林全氮含量位居首位，硝態(tài)氮及氨態(tài)氮含量卻缺乏。不同植被恢復(fù)措施土壤化學(xué)性質(zhì)仍顯現(xiàn)出喀斯特區(qū)低磷高鈣的特點(diǎn)，全磷及有效磷整體處于較低狀態(tài)，且植被恢復(fù)后，磷元素變化幅度不大，這是因?yàn)閬啛釒嵝酝寥乐?，磷易于形成不溶性磷化合物[3]，因而，斷陷盆地喀斯特區(qū)磷限制性仍是植被恢復(fù)需解決的重要瓶頸問(wèn)題。森林土壤全鎂在不同植被恢復(fù)措施間存在顯著差異，說(shuō)明其含量與林分類型密切相關(guān)。全鎂在天然林及直干藍(lán)桉闊葉林中含量較高，闊葉林林下凋落物層豐富，有利于土壤陽(yáng)離子交換吸附，造成土壤堿性金屬相對(duì)累積[3]。

4.2 不同植被恢復(fù)措施土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)

采用全量數(shù)據(jù)集及最小數(shù)據(jù)集法，結(jié)合土壤質(zhì)量指數(shù)對(duì)云南省喀斯特區(qū)不同植被恢復(fù)措施下土壤質(zhì)量進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，最小數(shù)據(jù)集得出的評(píng)價(jià)指數(shù)與全量評(píng)價(jià)指數(shù)相關(guān)系數(shù)達(dá)顯著相關(guān)，且基于主成分分析法的最小數(shù)據(jù)集提取方法相關(guān)系性達(dá)0.843 5。說(shuō)明最小數(shù)據(jù)集評(píng)價(jià)指標(biāo)體系均有較好代表性，適宜于喀斯特巖溶區(qū)土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)?？λ固?cái)嘞菖璧剡M(jìn)行土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)時(shí)從16 個(gè)指標(biāo)減少為6 個(gè)指標(biāo)，分別為有機(jī)碳、全氮、氨態(tài)氮、總孔隙度、非毛管孔隙度、全鎂，大幅減少了工作量，省時(shí)省力。

評(píng)價(jià)結(jié)果表明：車桑子灌木林、馬尾松及云南松針葉林恢復(fù)效果較好。天然林氨態(tài)氮、全磷及有效磷含量占明顯優(yōu)勢(shì)，其群落功能復(fù)雜，凋落物分解加快，養(yǎng)分循環(huán)與富集功能更強(qiáng)[31]，根據(jù)全國(guó)第二次土壤普查養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[6]，天然林全磷含量為一級(jí)，有效磷含量雖位于幾種恢復(fù)措施首位，但仍處于第6 級(jí)，磷元素利用效率低，施用適量磷肥有助于植被更好的恢復(fù)；人工林中馬尾松針葉林土壤有效磷含量較高，可以嘗試與馬尾松林混交措施來(lái)達(dá)到更好的恢復(fù)效果。云南松林硝態(tài)氮及速效鉀含量較高，林內(nèi)枯枝落葉層能有效增加地表的粗糙度，凋落物腐爛可以增加土壤氮、鉀含量，起到保水保肥效果等，從而增強(qiáng)了植物群落改良土壤的能力[32]；但其有機(jī)碳含量處于較低水平，可能由于其枯落物含不易分解化合物，從而分解周期較長(zhǎng)，導(dǎo)致云南松針葉林土壤有機(jī)碳返還量減少[33]。車桑子對(duì)于土壤短期恢復(fù)效果較好，但葉超等[34]研究發(fā)現(xiàn)，車桑子密度較大時(shí)，本土植物物種豐富度和多樣性相對(duì)較低，群落結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且穩(wěn)定性較差，呈現(xiàn)退化趨勢(shì)，車桑子可作為當(dāng)?shù)鼗謴?fù)先鋒物種，長(zhǎng)期生態(tài)修復(fù)需考慮混交種植措施。直桿藍(lán)桉闊葉林對(duì)于土壤恢復(fù)效果較差，其氨態(tài)氮、硝態(tài)氮、速效鉀均處于最低水平。有研究發(fā)現(xiàn)，與鄰近群落相比，直桿藍(lán)桉闊葉林表現(xiàn)出對(duì)土壤養(yǎng)分的持續(xù)耗竭，易造成生態(tài)系統(tǒng)土壤養(yǎng)分貧瘠化[35]。侯曉龍等[36]發(fā)現(xiàn)，種植桉樹會(huì)導(dǎo)致土壤表層結(jié)皮、生境條件變差，群落層次單一致使物種多樣性下降。直桿藍(lán)桉闊葉林全鈣、全鎂含量較高，巖溶區(qū)鈣元素遷移及富集作用較強(qiáng)[37]，石灰?guī)r發(fā)育的土壤上進(jìn)行人工植被恢復(fù)過(guò)程中應(yīng)注意考慮母巖淋溶作用。在滇東南喀斯特區(qū)優(yōu)先選擇馬尾松針葉林進(jìn)行種植，避免直桿藍(lán)桉闊葉林單一種植。

5 結(jié)論

（1）研究區(qū)植被恢復(fù)對(duì)表層土壤改良作用較大，深層土壤受到擾動(dòng)較小。馬尾松針葉林及車桑子灌木林土壤偏酸性。車桑子灌木林土壤有機(jī)碳、速效鉀含量顯著高于其他措施，云南松針葉林土壤總孔隙度及速效鉀含量低于其他植被恢復(fù)措施。

（2）滇東南喀斯特巖溶區(qū)基于主成分分析提取的最小數(shù)據(jù)集由有機(jī)碳、全氮、氨態(tài)氮、總孔隙度、非毛管孔隙度、全鎂組成，與全量數(shù)據(jù)集得出的土壤質(zhì)量指數(shù)相關(guān)性達(dá)0.843 5，可反應(yīng)該區(qū)域土壤質(zhì)量狀況。

（3）根據(jù)選取出的6 個(gè)指標(biāo)計(jì)算土壤質(zhì)量指數(shù)，不同植被恢復(fù)措施排名為：馬尾松針葉林（0.202）>車桑子灌木林（0.199）>天然次生林（0.191）>直桿藍(lán)桉闊葉林（0.183）>云南松針葉林（0.149）?？λ固貛r溶區(qū)植被恢復(fù)措施中，馬尾松及車桑子恢復(fù)效果比天然林好；直桿藍(lán)桉及云南松恢復(fù)效果較差?？λ固貐^(qū)進(jìn)行人工林恢復(fù)時(shí)可優(yōu)先選擇馬尾松針葉林進(jìn)行種植；若采取車桑子長(zhǎng)期生態(tài)修復(fù)，宜采取混交種植方式。