大崗山天然常綠闊葉次生林土壤養(yǎng)分分析

大崗山天然常綠闊葉次生林土壤養(yǎng)分分析

植被和土壤是生態(tài)系統(tǒng)相互作用和相互作用的重要組成部分。土壤不僅是植物生長(zhǎng)繁育的基底,提供植物必需的水、肥、氣、熱等生活條件,同時(shí)也是物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)的三庫(kù)之一(植物庫(kù)-動(dòng)物庫(kù)-土壤庫(kù)),是動(dòng)植物殘?bào)w分解和微生物生命活動(dòng)的基礎(chǔ)條件。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(yíng)的基礎(chǔ)。因此,筆者對(duì)江西大崗山省級(jí)自然保護(hù)區(qū)常綠闊葉林下不同林分類型的土壤養(yǎng)分狀況進(jìn)行了比較分析,旨在為今后科學(xué)營(yíng)林、合理利用土壤資源及其森林生態(tài)系統(tǒng)的更新、恢復(fù)提供參考。1蘇集山低山丘陵植被分布特點(diǎn)江西大崗山自然保護(hù)區(qū)位于江西中偏西的分宜縣內(nèi),試驗(yàn)地位于年珠林場(chǎng),地理坐標(biāo)為27°30′~27°50′N,114°30′~114°45′E;溫暖濕潤(rùn),屬亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)類型。太陽(yáng)總輻射年平均為486.9kJ/cm2;年平均氣溫15.8~17.7℃,1月平均最低氣溫為-5.3℃,日最低氣溫為-5.0℃;7月份平均最高氣溫為26.5℃,日最高氣溫為39.0℃;年平均降水量為1591mm,降水主要集中在4~6月,年平均蒸發(fā)量為1503mm。本區(qū)屬地帶性低山丘陵紅壤、黃壤類型及其亞類的分布區(qū),黃壤分布最廣,分布海拔為300~700m,紅壤多分布于海拔200m以下的低山丘陵。天然常綠闊葉林是中亞熱帶的地帶性植被,也是本地區(qū)天然林演替系列的頂級(jí)群落。但由于長(zhǎng)期嚴(yán)重的人為干擾,地帶性植被已破壞貽盡,現(xiàn)有的植被類型主要是:天然次生常綠闊葉林、落葉闊葉林、各類針闊混交林、毛竹林以及大面積杉木人工林。2研究分析2.1土壤剖面的采集與裝復(fù)在對(duì)群落作全面踏勘的基礎(chǔ)上,根據(jù)海拔變化、植被類型及分布選定25個(gè)具代表性樣地。在每個(gè)樣地內(nèi),按對(duì)角線方法選5個(gè)點(diǎn)(盡量選擇遠(yuǎn)離樹木根系的地方),分別挖取土壤剖面,每個(gè)土壤剖面按20~40cm(下層)、0~20cm(上層),分別采集約1kg土壤,同一樣地同一層次土樣混合均勻后留取約1kg,裝于采集袋中,分出雜物,風(fēng)干,磨碎,過(guò)1mm篩,分別裝廣口瓶中,供室內(nèi)測(cè)試。2.2磷、鉀-方式的比色法有機(jī)質(zhì)用K2CrO7氧化還原滴定外加熱法;全氮用凱氏半微量—擴(kuò)散法;全磷用NaOH熔融-鉬藍(lán)比色法;全鉀用NaOH熔融-火焰分光光度法;速效磷用0.5mol/LNaHCO3浸提-鉬銻抗比色法;有效鉀用冷的2mol/LHNO3浸提-火焰分光光度法。測(cè)定方法主要依照《土壤農(nóng)化分析》。2.3不同植被類型、不同土壤層次的差異顯著性對(duì)25個(gè)樣地,兩個(gè)層次土壤的有機(jī)質(zhì)及土壤養(yǎng)分含量,分別進(jìn)行兩因素方差分析及多重比較(LSD),以檢驗(yàn)它們?cè)诓煌脖活愋?、不同土壤層次的差異顯著性。所有數(shù)據(jù)均通過(guò)ExceL、SPSS軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。所有分析及假設(shè)均采用α=0.05為顯著性水平進(jìn)行檢驗(yàn)。3結(jié)果與分析3.1土層內(nèi)不同林分類型群落組成土壤有機(jī)質(zhì)是土壤中各種營(yíng)養(yǎng)元素,特別是N和P的重要來(lái)源,它能促進(jìn)土壤疏松和形成團(tuán)粒結(jié)構(gòu),從而改善土壤的物理性質(zhì)。從圖1可知,不同林分土壤有機(jī)質(zhì)含量在地表40cm的土層內(nèi),自上而下逐漸減小,不同土層間差異顯著(P=0.007)。常綠闊葉林變幅為52.03~33.87g/kg,半落葉闊葉林49.43~25.19g/kg,針闊混交林為40.34~25.48g/kg,毛竹林為51.83~22.34g/kg,不同林分間差異不甚顯著。從不同土層深度來(lái)看,在0~20cm土層內(nèi),針闊混交林土壤有機(jī)質(zhì)含量最低,其它林分差異不大,在20~40cm土層內(nèi),常綠闊葉林土壤有機(jī)質(zhì)含量最高,其它林分差異不大。3.2土壤全n含量的變化全氮量是土壤氮素養(yǎng)分的儲(chǔ)備指標(biāo),在一定程度上說(shuō)明土壤氮的供應(yīng)能力,較高的含氮量常標(biāo)志著較高的氮素供應(yīng)水平,森林土壤全氮量主要來(lái)自于土壤有機(jī)質(zhì)中的含氮有機(jī)物的分解。從圖2可知,土壤全N含量的變化規(guī)律與土壤有機(jī)質(zhì)變化規(guī)律一致。不同林分土壤有機(jī)質(zhì)含量在地表40cm的土層內(nèi),自上而下逐漸減小。常綠闊葉林變幅為1.91~1.17g/kg,半落葉闊葉林1.85~1.02g/kg,針闊混交林為1.55~1.00g/kg,毛竹林為1.84~0.94g/kg,不同林分間差異不顯著。從不同土層深度來(lái)看,在0~20cm土層內(nèi),針闊混交林有機(jī)質(zhì)含量顯著低于其它林分,在20~40cm土層內(nèi),常綠闊葉林顯著高于其它3類林分。3.3層間全磷含量從圖3可看出,不同林分土壤全磷含量隨著土壤深度的增加呈遞減的趨勢(shì),但在半落葉闊葉林中不甚明顯,不同土層間全磷含量差異不明顯(P=0.102)。針闊混交林土壤全磷含量最高,常綠闊葉林高于半落葉闊葉林,毛竹林最低,不同林分間差異顯著(P=0.033)。從圖4可看出,不同林分中土壤速效磷含量隨著土壤深度的增加而減小,不同土層間差異明顯(P=0.004)。方差分析結(jié)果顯示,不同林分間土壤速效磷含量差異不甚明顯。3.4土層深度對(duì)土壤全鉀含量的影響從圖5可以看出,不同林分土壤全鉀含量隨著土層深度的變化規(guī)律不明顯,半落葉闊葉林、針闊混交林全鉀含量隨土層深度的增加而增加,毛竹林土壤全鉀含量隨土層深度的增加明顯降低,而常綠闊葉林中土壤全鉀含量在不同土層中則變化不大(15.24~14.92g/kg)。不同林分之間全鉀含量差異不明顯。從圖6可以看出,不同林分中土壤有效鉀含量隨著土壤深度的增加而減小,不同土層間差異顯著(P=0.036)。方差分析結(jié)果顯示,不同林分間土壤有效鉀含量差異較明顯,其中常綠闊葉林和針闊混交林含量較高,半落葉闊葉林其次,毛竹林含量最低。3.5土壤養(yǎng)分含量從表1可以看出,江西大崗山常綠闊葉林土壤有機(jī)質(zhì)含量及全氮含量比福建明溪甜櫧林低,但比福建武夷山常綠闊葉林、江西德興常綠闊葉林、浙江安吉天然櫟林等高0.26~3.4倍;土壤全磷含量略低于浙江安吉,比江西德興常綠闊葉林、福建武夷山常綠闊葉林高0.85~2.2倍;全鉀含量低于其它地區(qū)(比浙江安吉低15%,比福建明溪低37%);速效磷、有效鉀含量顯著高于其它地區(qū),有利于土壤自肥。總的來(lái)看,大崗山常綠闊葉林土壤養(yǎng)分較豐富,但鉀素養(yǎng)分比較貧乏。(1)表中土壤養(yǎng)分均為0~20cm和20~40cm土層的加權(quán)平均值;(2)表中浙江安吉天然櫟林、江西德興常綠闊葉林、福建武夷山常綠闊葉林、福建明溪甜櫧林等土壤養(yǎng)分?jǐn)?shù)據(jù)分別來(lái)源于參考文獻(xiàn);(3)O.M:有機(jī)質(zhì)Organicmatter,R.A.P:速效性磷R(shí)apidlyavailablephosphorous,A.K:有效性鉀Availablepotassium。4林分土壤養(yǎng)分分布情況該研究所調(diào)查的林分均為天然次生林,由該地區(qū)的地帶性植被——常綠闊葉林經(jīng)采伐破壞后恢復(fù)形成的。研究結(jié)果表明:(1)盡管成土母質(zhì)基本相同,但不同林分土壤養(yǎng)分含量存在一定差異,特別是土壤全磷和有效鉀含量,不同林分差異顯著。針闊混交林全磷含量最高,毛竹林最低;而土壤有效鉀含量則是常綠闊葉林最高,毛竹林最低。這主要是由于土壤受不同森林類型及環(huán)境因子的影響所致。土壤全磷含量的高低受土壤母質(zhì)和成土作用的影響很大,也與土壤質(zhì)地和有機(jī)質(zhì)含量有關(guān)(土壤中的磷素是有機(jī)質(zhì)的重要組成部分),而森林土壤中的有機(jī)質(zhì)主要來(lái)源于枯枝落葉及動(dòng)物、微生物的分解,凋落物的分解是森林土壤養(yǎng)分(尤其是有效養(yǎng)分)的重要來(lái)源,不同林分類型凋落物的化學(xué)組成及分解速度有較大差異。大崗山地處中亞熱帶,水熱條件優(yōu)越,土壤分化強(qiáng)烈,不同林分因樹種組成不同,對(duì)磷、鉀的利用及循環(huán)周轉(zhuǎn)相異,從而導(dǎo)致了不同林分土壤磷、鉀的狀況差異顯著。另外,環(huán)境因子對(duì)土壤養(yǎng)分也有著重要影響,主要環(huán)境因子包括海拔、坡向、坡度、坡位等。調(diào)查林分所處的立地條件差異不大,但由于不同林分樹種組成不同,形成的林分結(jié)構(gòu)就不同,這樣會(huì)導(dǎo)致不同的森林微環(huán)境,包括不同林分土壤溫度、水分等的差異,間接地引發(fā)了土壤微生物等的變化。在這些因素的綜合影響下,土壤養(yǎng)分元素的主要生物地球化學(xué)過(guò)程受到影響,最終導(dǎo)致土壤養(yǎng)分狀況不同。充分了解植被一土壤一環(huán)境之間的作用規(guī)律,可為常綠闊葉林生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)與重建提供參考依據(jù)。(2)土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、速效磷、有效鉀含量均隨土壤深度增加而降低,全鉀含量隨土壤深度變化不明顯。土壤有機(jī)質(zhì)是土壤中各種營(yíng)養(yǎng)元素,特別是氮和磷的重要來(lái)源。森林土壤中的有機(jī)質(zhì)主要來(lái)源于枯枝落葉及動(dòng)物、微生物的分解。由于地表凋落物堆積、腐解,導(dǎo)致上層常常含有豐富的有機(jī)酸、糖類及各種有機(jī)物質(zhì),因而所測(cè)有機(jī)質(zhì)含量高,下層雖然可以發(fā)生淋溶,但隨土壤深度增加,淋溶作用逐漸減小,而且隨著土壤微生物的不斷分解,能夠停留在下層的有機(jī)質(zhì)也會(huì)逐漸減少,所以土壤有機(jī)質(zhì)含量隨深度增加而降低。土壤中的全鉀主要來(lái)源于成土母質(zhì),土壤剖面從上至下,植物根系分布由多到少,植物吸收利用的鉀也依次減少,造成土壤全鉀含量下層高于上層。通過(guò)對(duì)江西大崗山自然保護(hù)區(qū)常綠闊葉林中不同林分土壤養(yǎng)分的調(diào)查分析,可得出如下結(jié)論:(1)不同林分土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、全鉀、有效磷含量差異不大,但不同林分土壤全磷、有效鉀含量差異顯著,均為針闊混交林>常綠闊葉林>常綠落葉闊葉混交林>毛竹林。(2)土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、速效磷、有效鉀含量隨著土壤深度的增加顯著遞減;全磷含量隨著土壤深度的增加呈遞減的趨