贵州黔东南主要森林类型林下土壤肥力对比

李默然 杨 武

（贵州省林业调查规划院，贵州贵阳 550003）

土壤肥力是土壤从营养条件与环境条件方面供应与协调植物生长的能力，是土壤基本属性和本质特征的反映[1]。土壤理化性质是评价土壤肥力的重要指标[2]。研究表明，不同森林植被的土壤理化性质差异较大[3-5]。贵州黔东南森林以马尾松纯林及杉木纯林为主，造成树种单一、土壤酸化、肥力低下等问题，虽森林面积辽阔，但林分生产力低下[6-7]。为此，笔者选择黔东南主要森林类型林下土壤作为研究对象，对不同林分类型土壤肥力特征进行研究，旨在及时为黔东南地区森林资源管理、植树造林树种选择和规划以及森林健康经营提供依据。

1 研究区概况与研究方法

1.1 研究区概况

研究区位于贵州省黔东南苗族侗族自治州麻江县龙山乡复兴村，根据区域森林资源划分为马尾松纯林（A）、杉木纯林（B）、针阔混交林（C）、落叶阔叶林（D）、常绿阔叶林（E）及阔叶混交林（E）等6 种森林类型，并且分别选取退耕地（G）、坡耕地（H）、水田（I）3种立地类型的表层土作为比较。在上述6种森林类型中，选择立地条件相近（海拔、坡向、坡位等）且具有代表性的中、幼龄林分内分别设置400 m2的调查样地，各样地基本情况见表1。

1.2 研究方法

1.2.1样地调查对所选择样地的海拔高度、土层厚度、土壤类型、坡向、坡度、林分郁闭度、林分密度进行调查，并记录林下灌木层和草本层的植物种类以及草地枯枝落叶的厚度及分布。

1.2.2土壤样本采集及理化性质测定每一标准地内按S 形布点方法，挖取3 个土壤剖面：分0～10、10～20、20～40 cm 3 个层次取样，同时用环刀法测定土壤容重、含水量、毛管孔隙度、非毛管孔隙度、水稳性团聚体等土壤物理指标。土壤样品在室内自然风干后过土壤筛，分别测定其全氮等8 个土壤基本化学性质指标。

1.2.3数据处理应用Excel 2007和SPSS 18.0软件对所获得的数据进行相关性分析及主成分分析。

2 结果与分析

2.1 土壤理化特征分析

黔东南6 种主要森林类型林下土壤按S 形布点方法，挖取3 个土壤剖面：分0～10、10～20、20～40 cm 3 个层次取样，3 个对照立地类型只取0～10 cm的表层土壤。所测定的理化指标如表2所示。由表2 可以看出，随着土壤深度的增加，土壤有机质、全氮磷钾、碱解氮、速效磷、速效钾等化学指标的含量基本处于下降趋势，可见土壤养分主要富集于土壤表层。此外，土壤容重随土壤深度增加也有少量增加，各层次土壤pH 值的波动无明显的规律性。

表2 不同森林类型土壤各层次理化性质

在9 种立地类型中，以水田的速效养分含量较高，马尾松纯林土壤表层养分含量较高。其他立地类型各种养分含量分布不集中，较为分散。pH值方面仅有水田呈现微酸性，其他立地类型土壤呈现酸性。表层土壤有机质方面，林地土壤明显高于3 种对照地类。在黔东南6种主要森林类型土壤层有机质含量方面，马尾松纯林＞杉木纯林＞落叶阔叶林＞常绿阔叶林＞针叶阔叶林＞阔叶混交林。

2.2 林下土壤抗侵蚀性比较

森林不仅具有保蓄土壤的功能，还可以有效改善土壤理化性质。因此，植被在治理土壤侵蚀方面的作用已被大多数学者广泛认可[9-12]。本文选择了黔东南6 种森林类型以及退耕地（对照组）表层土壤，通过各立地类型土壤团聚体测定结果（表3）可以看出，有林地大于0.25 mm 的大团聚体的含量均大于退耕地，证明植被的生长有利于大团聚体含量的增加。在6 种森林类型当中，大于0.25 mm 的大团聚体含量依次为针阔混交林＞常绿阔叶林＞马尾松纯林＞阔叶混交林＞落叶阔叶林＞杉木纯林。

表3 各森林类型土壤水稳性团聚体含量单位：%

2.3 土壤肥力评价

2.3.1土壤肥力评价因子相关性分析杨晓娟等[13]认为各土壤理化因子之间是相互影响的，具有一定的相关性。对0～10、10～20、20～40 cm 3个土层的土壤肥力评价因子进行相关性分析（见表4）。结果表明，含水率与有机质、全氮呈负相关关系；土壤pH与全磷呈正相关关系，与速效钾呈显著正相关关系；土壤有机质与全氮及碱解氮呈正相关关系；此外，全磷与速效钾存在正相关关系，速效钾与速效磷、碱解氮呈正相关关系。

表4 森林土壤各肥力因子的相关矩阵

2.3.2土壤肥力评价因子主成分分析土壤肥力评价是多因子的复杂系统，在进行系统分析时，存在包括土壤有机质在内的多个因子问题，且多个因子之间具有一定的相关关系，增加了肥力评价的难度与复杂性[13-14]。因此，本文利用降维思想把多因子转化成较少的几个互不相关的综合因子，最后计算综合得分即进行主成分评分。具体结果见表5～6。

表5 方差分解主成分提取分析

表6 成分得分系数矩阵

根据主成分累积贡献率达到85%为宜的原则[14]，故选取前5 个特征值，即第1～5 号主成分（见表4）其特征根分别为3.300、1.791、1.533、1.080 和0.785，累计贡献率达到84.879%，说明前5个主成分基本能够反映土壤肥力评价系统内的变异信息。

用F1、F2、F3、F4、F5表示各自成分土壤肥力综合指标，X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8、X9、X10分别表示土壤容重、pH值、有机质、含水率、全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷及速效钾。5 个主成分表达式分别如下：0.552X6+0.148X7+0.165X8+0.420X9-0.319X10；

总得分F=0.329 97F1+0.179 08F2+0.153 28F3+0.107 99F4+0.078 47F5

将各样地土壤肥力评价指标标准化后，将数据分别代入上述表达式计算各主成分的得分，再以各主成分的方差贡献率为权数，对所提取的得分进行加权求和，得到不同森林类型下土壤肥力的综合得分（见表7）。结果表明，落叶阔叶林的土壤肥力最好、其次为常绿阔叶林、然后分别是杉木纯林、马尾松纯林、针阔混交林。其中落叶阔叶林枯落物的凋落及分解速率较快，并且周期相对较短，土壤养分更新较为频繁，可能是其土壤肥力较高的主要原因。而针阔混交林个体内部竞争激烈，对土壤肥力消耗过大，养分的缺失尤为明显。

表7 不同森林类型的土壤肥力综合得分

3 结论与讨论

随着土壤深度的增加，土壤有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷、速效钾等化学指标的含量基本处于下降趋势，表现出比较明显的表聚性。这与相关研究结果一致[15]。此外，黔东南几种主要森林类型的土壤养分含量分布不集中，较为分散。

史东梅等[16]认为，＞0.25 mm 水稳性团聚体含量与土壤抗冲指数呈显著正相关，即大粒径水稳性团聚体含量越高，土壤结构稳定性越好，土粒越不易被径流冲散，土壤抗侵蚀性能力越强。有林地大于0.25 mm 的大团聚体含量均大于退耕地，证明植被的生长有利于大团聚体含量的增加。在黔东南6种森林类型当中，大于0.25 mm 的大团聚体含量依次为针阔混交林＞常绿阔叶林＞马尾松纯林＞落叶混交林＞落叶阔叶林＞杉木纯林。由此可知，针阔混交林土壤结构的稳定性较好，不易被径流冲散，其土壤抗侵蚀性在6种森林类型中最好。

黔东南9 种立地类型中，土壤因子之间存在一定的关系。6 种森林类型林下土壤中，落叶阔叶林的土壤肥力优于其他森林类型。建议在将来加强落叶阔叶林营造工程，有效控制地力衰退，促进黔东南地区林业的发展。