摘要：【目的】了解西南喀斯特地區(qū)不同齡組馬尾松（Pinus massoniana）人工林土壤理化性質(zhì)變化，綜合分析地形因子、林分特征及植物多樣性指標(biāo)對土壤性質(zhì)的影響，為退化喀斯特地區(qū)環(huán)境治理提供參考?！痉椒ā吭谫F州省遵義市鳳岡縣，選取中齡林、近熟林和過成熟林3個齡組系列共11個馬尾松人工林樣地，樣地按25.82 m×25.82 m方形設(shè)置，調(diào)查喬木層植物種名、高度及胸徑，同時記錄樣地海拔、坡位、坡度及各樣地主要物種組成，在每個樣地的西南、西北、東北、東南、中共5個方位設(shè)置5個2 m×2 m的灌木樣方，調(diào)查灌木層植物種名及株數(shù)，在每個灌木樣方內(nèi)設(shè)置1 m×1 m的草本樣方，調(diào)查草本層植物種名和蓋度，量化馬尾松人工林土壤理化性質(zhì)變化并分析其影響因子?！窘Y(jié)果】不同齡組之間馬尾松人工林土壤容重、孔隙度、含水量、有機碳含量、全磷含量均無顯著差異（Pgt;0.05），而全氮含量在[0，20）cm土層隨林齡的增長呈先升高后降低，堿解氮含量在[20，40）cm土層隨林齡的增長逐步降低，速效磷含量在[0，20）cm和[20，40）cm土層隨林齡的增長呈先降低后升高的趨勢（Plt;0.05）；馬尾松人工林土壤容重、孔隙度和含水量在同一齡組[0，20）cm和[20，40）cm的兩土層之間均無顯著差異（Pgt;0.05），中齡林、近熟林和過成熟林的土壤有機碳含量、近熟林和過成熟林的全氮含量和堿解氮含量、過成熟林的全磷含量和速效磷含量在[0，20）cm和[20，40）cm兩土層之間均有顯著差異（Plt;0.05），均隨土層的加深而降低；相關(guān)性分析表明，地形因子、林分特征和植物多樣性指標(biāo)均是影響馬尾松人工林土壤物理性質(zhì)和養(yǎng)分變化的因素，逐步回歸分析顯示影響土壤物理性質(zhì)變化的因素主要是林分密度和植物多樣性指標(biāo)，而地形因子、林分特征和植物多樣性均是影響土壤養(yǎng)分的因素。RDA分析表明林分特征解釋馬尾松人工林土壤理化性質(zhì)變異的36.60%，植物多樣性解釋土壤理化性質(zhì)變異的27.00%，地形因子解釋土壤理化性質(zhì)變異的10.30%?！窘Y(jié)論】齡組變化對馬尾松人工林土壤氮磷含量產(chǎn)生了顯著影響，馬尾松人工林的經(jīng)營管理過程中應(yīng)隨著馬尾松的生長發(fā)育適當(dāng)添加氮肥和磷肥以維持馬尾松人工林的生產(chǎn)力和可持續(xù)發(fā)展，而齡組變化對土壤物理性質(zhì)沒有顯著影響，林分密度和樹高是影響土壤理化性質(zhì)變化的主要因子。

關(guān)鍵詞：喀斯特；馬尾松人工林；土壤理化性質(zhì)；土壤養(yǎng)分；地形因子；林分特征；植物多樣性

中圖分類號：S718.5；S714 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

文章編號：1000-2006（2024）03-0099-09

Effects of Pinus massoniana plantation age on soil physical and chemical properties in Karst areas in southwest China

WU Yan， HUANG Qing， LIU Xun^*， ZHENG Rui， CEN Jiabao， DING Bo， ZHANG Yunlin， FU Yuhong

（School of Biological Sciences， Guizhou Normal University， Key Laboratory of Ecology and Management on Forest Fire in Higher Education Institutions of Guizhou Province，Guiyang 550018， China）

Abstract：【Objective】The aim of the present study was to investigate the changes of soil physical and chemical properties of Pinus massoniana plantations of different ages in Karst areas in southwest China， as well as comprehensively analyze the effects of topographic factors， stand characteristics and plant diversity on soil properties to provide reference for environmental management in degraded Karst areas.【Method】 In the present study， 11 P. massoniana plantations at three different ages， namely， middle-aged plantation， near-mature plantation， and over-aged plantation， were selected in Fenggang County， Zunyi City， Guizhou Province. The area of the plots was 25.82 m × 25.82 m. The species name， height and diameter at breast height （DBH） of the tree layer were investigated， and the altitude， position， slope and species composition of each plot were recorded. Five 2 m × 2 m shrub quadrats were set up in the southwest， northwest， northeast， southeast and middle areas of each plot to investigate the species name and number of plants in the shrub layer. A 1 m × 1 m herb quadrat was set up in each shrub quadrat to investigate the species name and coverage of herbs. The changes of soil physical and chemical properties were quantified， and the influencing factors were analyzed.【Result】 There were no significant differences in soil bulk density， porosity， water content， organic carbon content and total phosphorus content among the different age groups of the P. massoniana plantations （Pgt;0.05）. The total nitrogen content increased initially and then decreased with the increase in plantation age in the 0-20 cm soil layer， and the alkali-hydrolyzable nitrogen content decreased gradually with the increase of plantation age in the 20-40 cm soil layer. Moreover， the available phosphorus content decreased initially and then increased with the increase in plantation age in the 0-20 cm and 20-40 cm soil layers （Plt;0.05）. No significant differences were found in the soil bulk density， porosity， and water content between the 0-20 cm and 20-40 cm soil layers within the same age group （Pgt;0.05）. The soil organic carbon content of the three age groups， the total nitrogen content and alkali-hydrolyzable nitrogen content of the near-mature and over-aged plantations， and the total phosphorus and available phosphorus content of the over-aged plantation were significantly different between the 0-20 cm and 20-40 cm soil layers （Plt;0.05）. These contents decreased with the deepening of soil layer. Correlation analysis showed that topographic factors， stand characteristics， and plant diversity were the factors affecting soil physical properties and nutrient changes in the P. massoniana plantations. Stepwise regression analysis showed that stand density and plant diversity were the main factors affecting soil physical properties， while topographic factors， stand characteristics， and plant diversity were the factors affecting soil nutrients. Redundancy analysis （RDA） showed that stand characteristics， plant diversity， and topographic factors explained 36.60%， 27.00% and 10.30% of the variation in the soil physicochemical properties， respectively.【Conclusion】The plantation age has a significant impact on the soil nitrogen and phosphorus contents of P. massoniana plantations， suggesting that nitrogen fertilizer and phosphorus fertilizer should be added appropriately with the growth and development to maintain the productivity and sustainable development of P. massoniana plantations. Changes in the plantation age has no significant effect on soil physical properties， while the stand density and tree height are the main factors affecting the soil physical and chemical properties in P. massoniana plantations.

Keywords：Karst；Pinus massoniana plantation； soil physical and chemical properties； soil nutrient； topographic factors； stand characteristics； plant diversity

我國石漠化（喀斯特）現(xiàn)象最突出的黔、滇、桂西南三?。▍^(qū)），裸露和覆蓋的喀斯特總面積為33.6萬km²，其中以我國貴州省為中心的西南地區(qū)是世界上三大喀斯特集中分布區(qū)之一，面積約5.4×10⁵ km^2[1]，成為西南地區(qū)最為嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境問題之一。通過不同的植被恢復(fù)模式在西南喀斯特地區(qū)對石漠化問題進行綜合治理，截至2018年，貴州省的森林面積已達(dá)到1 037.2萬hm²，森林蓄積量4.7億m³，森林覆蓋率達(dá)到了58.9%。人工林面積237.3萬hm²，占森林總面積的22.9%，其中馬尾松人工林造林面積達(dá)69.71萬hm²， 合計約占全省喬木林地面積的1/3， 是貴州省人工林面積較大的樹種之一^[2]。

目前，學(xué)者們針對喀斯特地區(qū)人工林土壤研究領(lǐng)域積累了相關(guān)成果，有研究發(fā)現(xiàn)植被恢復(fù)可以有效地提升喀斯特地區(qū)土壤有機碳含量和全氮含量儲量^[3]；吳平等^[4]研究發(fā)現(xiàn)，不同類型人工林的土壤理化特性存在一定差異；曹洋等^[5]研究發(fā)現(xiàn)，貴州喀斯特地區(qū)不同土壤類型養(yǎng)分存在明顯的差異，其中地帶性黃壤的土壤養(yǎng)分含量整體偏低；李鵬等^[6]研究發(fā)現(xiàn)馬尾松人工林林齡對土壤養(yǎng)分具有顯著影響；同時也有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)林分密度和枯落物與土壤理化性質(zhì)有顯著相關(guān)關(guān)系^[7-9]；孫莉英等^[10]研究發(fā)現(xiàn)，土壤總氮和有機質(zhì)含量隨坡位的下降而增加；李鵬飛等^[11]研究發(fā)現(xiàn)，土壤含水量、有機質(zhì)以及速效磷含量在不同植被恢復(fù)類型下差異顯著。徐雪蕾等^[12]研究發(fā)現(xiàn)林下植被與土壤養(yǎng)分具有顯著相關(guān)關(guān)系。綜上，眾多學(xué)者在西南喀斯特地區(qū)，從枯落物的輸入、地形因子、林分密度及林下植被等視角探究了影響人工林土壤性質(zhì)變化的原因，但不同齡組馬尾松人工林土壤理化性質(zhì)的變化及其影響因素問題還需要進一步明晰。為此，本研究在貴州省遵義市鳳岡縣喀斯特區(qū)域，采用空間序列代替時間序列的方法，分析不同林齡馬尾松人工林生態(tài)恢復(fù)樣地土壤理化性質(zhì)變化，并運用相關(guān)分析、逐步回歸分析和冗余分析，綜合分析馬尾松人工林地形因子、林分特征以及植物多樣性影響土壤性質(zhì)變化的狀況，為退化喀斯特地區(qū)環(huán)境治理及生態(tài)評估提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究地位于貴州省遵義市鳳岡縣（107°43′12″E，27°58′12″N），是典型的喀斯特巖溶低山丘陵區(qū)，平均海拔720 m。氣候類型為中亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，年均氣溫15.2 ℃，無霜期270 d，年均降雨日180 d，年均降水量1 200 mm，年平均日照時數(shù)1 139 h，土壤類型以黃壤為主^[13]。森林覆蓋率達(dá)60.58%，森林植被主要有銀杏（Ginkgo biloba）、馬尾松（Pinus massoniana）、杉木（Cunninghamia lanceolata）、鹽麩木（Rhus chinensis）等。

1.2 樣地設(shè)置及樣品采集

在研究區(qū)設(shè)置3個齡組馬尾松人工林樣地11個，其中，中林齡（≥10～20 a）3個、近熟林（≥20～30 a）5個、過成熟林（≥30 a）3個。樣地按25.82 m×25.82 m方形設(shè)置，調(diào)查喬木層植物種名、高度及胸徑，同時記錄樣地海拔、坡位、坡度及各樣地主要物種組成（表1）。各樣地喬木層主要由馬尾松和杉木等物種組成，灌木層主要由蝴蝶戲珠花（Viburnum thunbergianum）、鐵仔（Myrsine africana）、莢蒾（Viburnum dilatatum）、白櫟（Quercus fabri）、青岡（Quercus glauca）等物種組成，草本層主要由沿階草（Ophiopogon bodinieri）、芒（Miscanthus sinensis）、芒萁（Dicranopteris pedata）等物種組成，草本層植物蓋度在10%～40%。

在西南、西北、東北、東南、中5個方位設(shè)置5個2 m×2 m的灌木樣方，調(diào)查灌木層植物種名、株數(shù)及地徑，在每個灌木樣方內(nèi)設(shè)置1 m×1 m的草本樣方，調(diào)查草本層植物種名和蓋度。

在樣地西南、西北、東北、東南、中5個方位選取5塊土地，清除土壤表面雜質(zhì)；用鐵鍬挖1個深度為40～50 cm的土坑；用100 cm³的環(huán)刀在[0，20）cm、[20，40）cm的土層分別取樣；將5個土坑同一土層的土壤混勻，稱鮮質(zhì)量，裝袋；放在A3紙上自然風(fēng)干至質(zhì)量恒定，其間不斷翻看土壤樣品，使其均勻；自然風(fēng)干后，采用四分法處理土樣，粉碎后分別過孔徑0.25和0.149 mm的篩，用于土壤養(yǎng)分含量的測定^[14]。

1.3 實驗方法

土壤容重及孔隙度采用環(huán)刀法測定^[15]，土壤含水量用風(fēng)干土進行計算。計算公式分別如下：

式中：S_BD為土壤容重，g/cm³；S_WC為土壤含水量，%；S_P為土壤孔隙度，%；M為風(fēng)干土樣質(zhì)量，g；M₁為石頭質(zhì)量，g；M₂為土壤鮮質(zhì)量，g；V為環(huán)刀容積，cm³；V₁為石頭容積，cm³；ρ為土壤密度，2.65 g/cm^3[16]。

參照文獻(xiàn)[17]進行以下指標(biāo)的測定：有機碳含量采用重鉻酸鉀外加熱法測定；堿解氮含量采用堿解擴散法測定；全氮含量采用半微量開氏法測定；全磷含量采用 HClO₄-H₂SO₄法測定；速效磷含量采用碳酸氫鈉提取-鉬銻抗比色法測定。每樣品重復(fù)3次。

1.4 數(shù)據(jù)處理

根據(jù)野外調(diào)查數(shù)據(jù)，分別計算喬木層和灌木層植物的Margalef豐富度指數(shù)、Simpson 優(yōu)勢度指數(shù)、Shannon物種多樣性指數(shù)和Pielou均勻度指數(shù)^[18]，計算公式如下：

（1）Shannon 多樣性指數(shù)（H）：

（2）Simpson優(yōu)勢度指數(shù)（D）：

（3）Margalef豐富度指數(shù)（D′）：

（4）Pielou 均勻度指數(shù)（J′_H）：

式中：P_i為第i物種的重要值；N_i為第i物種的個體數(shù)；N為所有物種的個體總數(shù)；S為物種數(shù)；H_max為最大的物種多樣性指數(shù)。

運用 Excel 2010 進行數(shù)據(jù)整理和作圖，運用 SPSS 18.0軟件進行單因素方差分析、相關(guān)性分析和逐步回歸分析（顯著性水平為0.05），并用Canoco 5軟件進行冗余分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 齡組變化對馬尾松人工林土壤物理性質(zhì)的影響

由分析結(jié)果（表2）可知，不同齡組之間馬尾松人工林土壤容重、孔隙度和含水量在[0，20）cm和[20，40）cm土層上均無顯著差異（Pgt;0.05）。其中，土壤容重在[0，20）cm和[20，40）cm土層的變化規(guī)律均為近熟林gt;中齡林gt;過成熟林，土壤孔隙度為過成熟林gt;中齡林gt;近熟林，土壤含水量為中齡林gt;過成熟林gt;近熟林。

土壤容重、孔隙度和含水量在同一齡組[0，20）cm和[20，40）cm兩土層之間無顯著差異（Pgt;0.05）。其中土壤容重在中齡林和過成熟林中兩土層的變化規(guī)律均為[0，20）cm的小于[20，40）cm，在近熟林中為[0，20）cm的大于[20，40）cm，土壤孔隙度和含水量在中齡林和過成熟林中兩土層的變化規(guī)律均為[0，20）cm的大于[20，40）cm，在近熟林中為[0，20）cm的小于[20，40）cm（表2）。

2.2 齡組變化對馬尾松人工林土壤養(yǎng)分含量的影響

由分析結(jié)果（圖1）可知，不同齡組間馬尾松人工林土壤全氮含量在[0，20）cm土層上的變化規(guī)律為近熟林gt;過成熟林gt;中齡林，且近熟林全氮含量與中齡林之間差異顯著（Plt;0.05）。土壤堿解氮含量在[20，40）cm土層上的變化規(guī)律為中齡林gt;近熟林gt;過成熟林，且中齡林土壤堿解氮含量與過成熟林之間差異顯著（Plt;0.05）。土壤速效磷含量在[0，20）cm和[20，40）cm土層上隨齡組的增長呈先降低后升高的趨勢，其含量的變化規(guī)律均為中齡林gt;過成熟林gt;近熟林，且[0，20）cm土層中齡林、過成熟林土壤速效磷含量與近熟林之間差異顯著（Plt;0.05）；而不同齡組之間馬尾松人工林土壤有機碳含量在[0，20）cm和[20，40）cm土層上均無顯著差異（Pgt;0.05）。

馬尾松中齡林、近熟林和過成熟林的[0，20）cm土層土壤有機碳含量均顯著高于[20，40）cm（Plt;0.05）；馬尾松近熟林和過成熟林的[0，20）cm土層土壤全氮含量和堿解氮含量均顯著高于[20，40）cm（Plt;0.05）；馬尾松過成熟林的[0，20）cm土層土壤全磷含量和速效磷含量均顯著高于[20，40）cm（Plt;0.05）（圖1）。

2.3 馬尾松人工林土壤理化性質(zhì)影響因子相關(guān)性分析

土壤養(yǎng)分特征與影響因子的 Pearson 相關(guān)性分析（表3）表明，土壤容重與海拔、郁閉度、灌木層Shannon多樣性指數(shù)（H₂）及灌木層 Pielou 均勻度指數(shù)（J₂）呈顯著（Plt;0.05）或極顯著（Plt;0.01）負(fù)相關(guān)，與灌木層 Simpson優(yōu)勢度指數(shù)（D₂）呈顯著正相關(guān)（Plt;0.05）。土壤孔隙度與海拔、郁閉度、灌木層 Shannon多樣性指數(shù)（H₂）以及灌木層Pielou均勻度指數(shù)（J₂）呈顯著（Plt;0.05）或極顯著（Plt;0.01）正相關(guān)，與灌木層 Simpson優(yōu)勢度指數(shù)（D₂）呈顯著負(fù)相關(guān)（Plt;0.05）。土壤含水量與海拔、林分密度以及灌木層 Pielou均勻度指數(shù)（J₂）呈顯著（Plt;0.05）或極顯著（Plt;0.01）正相關(guān)。土壤有機碳含量與坡度及林分密度呈顯著（Plt;0.05）或極顯著（Plt;0.01）負(fù)相關(guān)，與胸徑呈極顯著正相關(guān)（Plt;0.01）。土壤全氮含量與坡度、林分密度以及灌木層 Pielou均勻度指數(shù)（J₂）呈顯著（Plt;0.05）或極顯著（Plt;0.01）負(fù)相關(guān)，與胸徑呈極顯著正相關(guān)（Plt;0.01）。土壤堿解氮含量與坡度、郁閉度以及林分密度呈顯著（Plt;0.05）或極顯著（Plt;0.01）負(fù)相關(guān)，與胸徑呈極顯著正相關(guān)（Plt;0.01）。土壤全磷含量與郁閉度、林分密度、喬木層 Margalef豐富度指數(shù)（S₁）、灌木層 Shannon多樣性指數(shù)（H₂）、灌木層 Pielou均勻度指數(shù)（J₂）以及灌木層Margalef豐富度指數(shù)（S₂）呈顯著（Plt;0.05）或極顯著（Plt;0.01）正相關(guān)，與胸徑、樹高、喬木層 Pielou均勻度指數(shù)（J₁）以及灌木層 Simpson優(yōu)勢度指數(shù)（D₂）呈顯著（Plt;0.05）或極顯著（Plt;0.01）負(fù)相關(guān)。土壤速效磷含量與海拔、郁閉度、喬木層 Simpson 優(yōu)勢度指數(shù)（D₁）以及灌木層 Simpson優(yōu)勢度指數(shù)（D₂）呈顯著（Plt;0.05）或極顯著（Plt;0.01）正相關(guān)，與喬木層Shannon多樣性指數(shù)（H₁）、喬木層 Margalef豐富度指數(shù)（S₁）以及灌木層 Margalef豐富度指數(shù)（S₂）呈顯著（Plt;0.05）或極顯著（Plt;0.01）負(fù)相關(guān)。

2.4 馬尾松人工林土壤理化性質(zhì)影響因子逐步回歸分析

由分析結(jié)果（表4）可知，灌木層Pielou均勻度指數(shù)（S₁）、郁閉度、胸徑、灌木層Margalef豐富度指數(shù)（S₂）和喬木層Mavgalef豐富度指數(shù)（S₁）共同解釋了土壤容重和孔隙度78.1%的變異。胸徑、灌木層Simpson優(yōu)勢度指數(shù)（D₂）和灌木層Margalef豐富度指數(shù)（S₂）共同解釋了土壤含水量63.8%的變異。胸徑、樹高和坡度共同解釋了土壤有機碳含量34.1%的變異。以樹高、胸徑、灌木層Margalef豐富度指數(shù)（S₂）、郁閉度和坡度為主的因子共同解釋土壤全氮含量75.3%的變異。胸徑、林分密度、海拔、喬木層Simpson優(yōu)勢度指數(shù)（D₁）、郁閉度、灌木層Margalef豐富度指數(shù)（S₂）以及灌木層Simpson優(yōu)勢度指數(shù)（D₂）共同解釋了土壤堿解氮含量66.3%的變異。郁閉度、灌木層Simpson優(yōu)勢度指數(shù)（D₂）、喬木層Mavgalef豐富度指數(shù)（S₁）、坡度、灌木層Margalef豐富度指數(shù)（S₂）和胸徑共同解釋了土壤全磷含量88.9%的變異。S₁則解釋了土壤速效磷含量11.2%的變異。

2.5 馬尾松人工林土壤理化性質(zhì)影響因子冗余分析

馬尾松人工林土壤理化性質(zhì)與影響因子的二維排序圖見圖2，以土壤容重、孔隙度、含水量、有機碳含量、全氮含量、堿解氮含量、全磷含量及速效磷含量8個理化性質(zhì)為響應(yīng)變量，地形因子、林分特征及植物多樣性3種類型影響因子為解釋變量進行冗余分析（RDA），圖中藍(lán)色箭頭代表土壤理化性質(zhì)，紅色箭頭代表影響因子。結(jié)果顯示，第1軸和第2軸共解釋了馬尾松人工林土壤理化性質(zhì)總變異的57.38%，第1軸的解釋率為32.44%，第2軸的解釋率為24.94%。其中樹高（F=12.5，P=0.002）、林分密度（F=8.9，P=0.002）、D₂（F=8.3，P=0.002）、S₂（F=11.3，P=0.002）、胸徑（F=6.6，P=0.002）、郁閉度（F=7.7，P=0.002）、喬木層Pielou均勻度指數(shù)（J₁）（F=9.5，P=0.002）、海拔（F=10.5，P=0.002）、坡度（F=7.9，P=0.002）、S₁（F=5.9，P=0.002）和J₂（F=4.6，P=0.004）是影響土壤理化性質(zhì)的顯著影響因子，其解釋率分別為11.30%、11.30%、8.80%、8.10%、7.70%、6.30%、5.40%、5.20%、5.10%、2.70%和2.00%。因此，林分特征解釋馬尾松人工林土壤理化性質(zhì)變異的36.60%，植物多樣性解釋土壤理化性質(zhì)變異的27.00%，地形因子解釋土壤理化性質(zhì)變異的10.30%。

3 討 論

土壤養(yǎng)分是表征土壤肥力狀況的重要指標(biāo)，同時也影響植物的生長發(fā)育和土壤微生物的活動^[19-20]。本研究發(fā)現(xiàn)，齡組對馬尾松人工林土壤全氮、堿解氮和速效磷含量影響顯著。氮是生物生長所必需的大量元素，而中齡林由于林木生長迅速，對于氮含量需求較大，從土壤中吸收大量的養(yǎng)分，從而導(dǎo)致土壤中氮的積累較少^[21-22]，到近熟林階段，林分結(jié)構(gòu)復(fù)雜，物種多樣性增加，林下枯落物和微生物相對豐富，為林木生長提供充足的營養(yǎng)物質(zhì)，使得氮含量持續(xù)上升^[23]，當(dāng)人工林到達(dá)成熟期時，養(yǎng)分循環(huán)周期長、凋落物歸還速率慢，從而導(dǎo)致土壤養(yǎng)分含量降低^[24]。土壤速效養(yǎng)分的供應(yīng)直接影響植物的生長，從中林齡到近熟林，樹木生長和植物群落的形成需要消耗大量土壤養(yǎng)分^[25-26]，從而導(dǎo)致土壤速效養(yǎng)分含量降低，隨著林齡的增長，地表的枯落物和植物殘體增多，從而使土壤的養(yǎng)分得到補充^[27]。

研究發(fā)現(xiàn)，馬尾松人工林土壤有機碳、全氮、堿解氮、全磷及速效磷含量均隨土層深度的增加而降低。土壤養(yǎng)分主要來源于枯落物的歸還^[28]，這些枯落物首先在表層富集，表層土通氣性較好，微生物活動較活躍，其分解枯落物后元素積累在土壤表層^[29-30]，從而導(dǎo)致表層土壤養(yǎng)分相對下層較高，隨著土層深度的增加，微生物活動減弱^[31]，而下層土經(jīng)過了成土的過程，枯枝落葉及動植物殘體在該層的分布逐漸減少，其養(yǎng)分含量也隨之減少。

影響馬尾松人工林土壤氮素變化的主要因子是林分特征，影響土壤磷素變化的主要因子是林分特征和植物多樣性，且林分特征、植物多樣性及地形因子均是影響土壤理化性質(zhì)的影響因子。林分密度決定植物光合作用水平，合理的林分密度保證了植株間的生長空間，提高林地養(yǎng)分水平和生產(chǎn)力，改善林分的養(yǎng)分狀況和土壤結(jié)構(gòu)^[32-33]。同時林分郁閉度會通過光照強度來影響林下植被的生長發(fā)育，從而影響土壤養(yǎng)分狀況^[34]。林分特征的改變會引起凋落物數(shù)量和質(zhì)量、土壤結(jié)構(gòu)等變化，從而影響土壤理化性質(zhì)^[35]。植物群落的多樣性指數(shù)、均勻度指數(shù)和豐富度指數(shù)均與土壤養(yǎng)分顯著相關(guān)，植被和土壤系統(tǒng)是不可分割的整體，植物群落的改變也會改變其賴以生存的土壤環(huán)境^[36]。坡度和海拔等環(huán)境因子也是影響土壤發(fā)育的重要因素。其中海拔與人為干擾強度有關(guān)^[37-38]，坡度通過影響區(qū)域降雨入滲時間及地表徑流等方式影響土壤養(yǎng)分特征。

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（責(zé)任編輯 王國棟）