金沙江干熱河谷典型灌木群落的土壤養(yǎng)分特征

岳學(xué)文，潘志賢，史亮濤，錢坤建，王春雪，閆幫國，紀(jì)中華

(1.云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱區(qū)生態(tài)農(nóng)業(yè)研究所，云南 元謀 651300；2.云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境資源研究所，云南 昆明 650205)

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金沙江干熱河谷典型灌木群落的土壤養(yǎng)分特征

岳學(xué)文1，潘志賢1，史亮濤1，錢坤建1，王春雪1，閆幫國1，紀(jì)中華2*

(1.云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱區(qū)生態(tài)農(nóng)業(yè)研究所，云南 元謀 651300；2.云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境資源研究所，云南 昆明 650205)

為了研究金沙江干熱河谷區(qū)常見的2個植被類型的土壤養(yǎng)分狀況，采用隨機(jī)取樣的方法，分別在2個群落的0～20 cm(表層)和20～40 cm(深層)取樣，分析了全量養(yǎng)分和速效養(yǎng)分。結(jié)果表明：全氮、全鉀、水解氮、速效磷、速效鉀在2個群落內(nèi)存在著顯著差異，全磷和全鉀隨深度的變化不顯著。在坡柳群落內(nèi)，水解氮和速效鉀隨土壤深度的增加而減少。而在劍麻地內(nèi)，水解氮和速效鉀隨土壤深度的增加而增加，土壤深度對坡柳的速效磷變化影響不顯著，但對劍麻的速效磷變化卻十分明顯。

干熱河谷；養(yǎng)分；Pearson指數(shù)

退化土地的養(yǎng)分改良對控制水土流失和生態(tài)重建具有重要意義。土壤性質(zhì)的變化必然導(dǎo)致植被結(jié)構(gòu)的變化[1-3]，而不同的植被類型的土壤養(yǎng)分和理化性質(zhì)也存在很大差異。在桂西北，灌草地和次生林地比果園、牧草地和旱地的土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、水解氮都高[2]。人工針葉林更容易造成土壤肥力衰退，當(dāng)前人工林的研究核心問題之一就是關(guān)于土壤演化[3-4]，華北落葉松人工林在接近成熟期時, 速效氮含量下降尤為明顯，土壤質(zhì)量退化[4]，但草原人工林中的楊樹人工林和落葉松人工林內(nèi)的土壤質(zhì)量退化不明顯[5]，土壤養(yǎng)分受諸多因素的影響[6]。

金沙江干熱河谷是長江上游水土流失最為嚴(yán)重的區(qū)域。中度退化土地的土壤侵蝕≥8 000 t/(km2.a)，重度退化土地的土壤侵蝕≥10 000 t/(km2.a)[7]，劍麻和坡柳是金沙江干熱河谷區(qū)水土流失和生態(tài)恢復(fù)的常用物種。坡柳群落是常見的鄉(xiāng)土群落，而劍麻是20世紀(jì)50年代引進(jìn)的龍舌蘭科植物，具有良好的抗旱性，是該地區(qū)植被恢復(fù)的重要物種[8]。在人工恢復(fù)的坡柳和劍麻群落內(nèi)的土壤養(yǎng)分狀況和土壤肥力變化尚未見報道，土壤肥力的變化必然導(dǎo)致群落演替方向的變更和群落功能的改變[9]，因此，分析劍麻和坡柳人工林內(nèi)的土壤養(yǎng)分循環(huán)和變化機(jī)制，特別是土壤養(yǎng)分對植被恢復(fù)的限制機(jī)理，對優(yōu)化和調(diào)控退化土地的養(yǎng)分循環(huán)，揭示植被恢復(fù)、土壤退化、土壤侵蝕三者之間的關(guān)系具有重要意義。

表1 劍麻和坡柳的養(yǎng)分分級

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于金沙江干熱河谷的典型地區(qū)——云南省元謀縣，氣候干燥炎熱，多年平均氣溫21.7 ℃，≥10 ℃年積溫7786 ℃，終年基本無霜[10]。稀樹灌草叢是適應(yīng)金沙江干熱河谷自然環(huán)境的頂極植物群落[3]。試驗(yàn)地已經(jīng)封育10年，土壤為燥紅土，優(yōu)勢種為草本植物，其中以扭黃茅(Heteropogoncontortus)、龍須草(Enlariopsisbinata)、孔穎草(Bothrichloapertusa)、葉下珠(Phyllanthusurinaria)等為主；灌木為車桑子(Dodonaeaangustifolia)、余甘子(Phyllanthusemblice)；喬木較少，常見的是攀枝花(Gossampinusmalabarica)。

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計與方法

選擇植被恢復(fù)10年的沖溝為研究對象，在沖溝的底部、中部和頂部3個位置的坡柳和劍麻群落內(nèi)隨機(jī)采樣。并在2個群落的不同坡度分別布設(shè)5個采樣點(diǎn)，采樣時間為2013年4月，把在不同坡位上采集的土樣采用四分法充分混合后風(fēng)干，送農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測試中心(昆明)分析。試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2003對土壤樣品進(jìn)行單因素方差分析，采用Spss17.0進(jìn)行Person指數(shù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 全氮

全氮在劍麻和坡柳地內(nèi)的變化比較復(fù)雜，沒有體現(xiàn)出一定的規(guī)律性(表2)。坡柳和劍麻的全氮在0～20 cm(表層)和20～40 cm(深層)之間差異顯著，坡柳土壤表層全氮比深層高0.13 g/kg，高22 %。劍麻表層土壤的全氮遠(yuǎn)低于深層0.6 g/kg，低193.5 %。坡柳表層土壤的全氮比劍麻高0.41 g/kg，高132.3 %，而在土壤深層，則是劍麻的全氮高于坡柳，平均高出0.32 g/kg。

2.2 全磷

全磷含量的變化在劍麻和坡柳群落內(nèi)的變化相對簡單(表2)，無論是在2個作物之間，還是在不同深度，全磷的變化均不顯著，只是含量有所差異，劍麻20～40 cm的全磷含量最低，低于平均值0.4 g/kg左右。

2.3 全鉀

全鉀含量在坡柳和劍麻林地內(nèi)隨深度的變化并不顯著(表2)，在2個群落內(nèi)均是深層含量大于表層，分別多0.54 g/kg和0.51 g/kg。在土壤表層，坡柳地內(nèi)的全鉀比劍麻多2.57 g/kg，多34.4 %；在土壤深層，坡柳全鉀比劍麻多2.6 g/kg，多32.6 %。坡柳的全鉀均值比劍麻地內(nèi)多2.84 g/kg。

2.4 水解氮

坡柳林內(nèi)的水解氮平均比大于劍麻多9.77mg/kg(表2)。坡柳的水解氮是0～20 cm>20～40 cm，多8.17 mg/kg。而在劍麻地內(nèi)是20～40 cm>0～20 cm，多10.73 mg/kg。水解氮在0～20 cm坡柳約是劍麻的2倍，而在20～40 cm坡柳顯著低于劍麻。

表2 劍麻和坡柳的土壤養(yǎng)分

注：同列不同字母表示在0.05水平差異顯著，下同。

Notes:Different letters in same colum meant significant difference at 0.05 level，the same as below.

表3 劍麻和坡柳的各養(yǎng)分相關(guān)分析

注：*表示在0.05水平上顯著相關(guān)，**表示在0.01水平上顯著相關(guān)。下同。

Notes:*, * * meant significant difference at the 0.05 and 0.01 probability levels, respectively. The same as below.

表4 坡柳養(yǎng)分的Pearson檢驗(yàn)

2.5 速效鉀

速效鉀在坡柳和劍麻地的表層和深層變化均較大(表2)，且差異顯著。坡柳表層的速效鉀比深層多23.01 mg/kg，多66 %。劍麻深層的速效鉀比表層多31.43 mg/kg，多136 %。表層土壤的速效鉀坡柳比劍麻多34.74 mg/kg，多150 %，而深層土壤的速效鉀則是劍麻比坡柳多19.7 mg/kg，多56.6 %。

2.6 相關(guān)分析

利用Spss軟件對劍麻和坡柳的但個養(yǎng)分參數(shù)進(jìn)行Pearson指數(shù)分析(表3)。劍麻與坡柳的全氮、水解氮均為顯著負(fù)相關(guān)，這表明2個群落對氮素的利用策略和土壤中氮的合成差異較大。坡柳的水解氮與劍麻速效磷是極顯著正相關(guān)，劍麻的速效鉀與坡柳的速效鉀是極顯著負(fù)相關(guān)。坡柳的水解氮與劍麻的水解氮、速效鉀之間是顯著負(fù)相關(guān)，而與速效磷顯著正相關(guān)，坡柳與劍麻的速效鉀、全鉀是顯著正相關(guān)。

劍麻和坡柳地內(nèi)的土壤養(yǎng)分狀況均較差，除全磷含量達(dá)到全國第二次土壤普查養(yǎng)分分級標(biāo)準(zhǔn)1級之外，其他指標(biāo)在3～6級，是典型的退化土地。全氮、全鉀、水解氮的含量在2個灌木林內(nèi)均較低，達(dá)到5級標(biāo)準(zhǔn)，這表明元謀干熱河谷的土壤養(yǎng)分較為匱乏，坡柳地內(nèi)的養(yǎng)分狀況好于劍麻。

在金沙江干熱河谷，分布著大量的紫色土，土壤中氮、磷低，鋅、硼嚴(yán)重缺乏，土體淺薄，保水抗旱能力差(表4)。在坡柳群落內(nèi)，全氮與水解氮、速效鉀是顯著正相關(guān)，群落全氮的提高將有助于氮素向水解性氮轉(zhuǎn)變，進(jìn)而促進(jìn)土壤中速效鉀的提高。而水解氮與速效鉀之間是極顯著正相關(guān)，兩者之間相互促進(jìn)。全磷與全鉀也是顯著正相關(guān)。而在劍麻群落內(nèi)，全氮與水解氮、速效磷、速效鉀之間是顯著正相關(guān)(表5)。水解氮與速效磷則是顯著負(fù)相關(guān)，與速效鉀是顯著正相關(guān)，速效磷與速效鉀也是顯著負(fù)相關(guān)。

3 討 論

在劍麻群落內(nèi)，全氮與水解氮，速效磷、速效鉀三者之間均為極顯著正相關(guān)。這表明，劍麻群落內(nèi)全氮的增加，將促使其水解氮、速效磷和速效鉀的增加。而水解氮與速效磷之間是極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，而水解氮與速效鉀之間則為極顯著的正相關(guān)，因此，在劍麻群落內(nèi)，水解氮的增加將帶來速效鉀的增加和速效磷的降低。

在2個群落內(nèi)，參試的各養(yǎng)分參數(shù)隨土壤深度的變化以及在2個群落之間，并未呈現(xiàn)明顯的增加或減少趨勢，各養(yǎng)分參數(shù)的變化較為復(fù)雜。0～20和20～40 cm土壤的全氮、全鉀、水解氮、速效磷、速效鉀在2個群落內(nèi)均存在著顯著差異。坡柳表層的全氮大于劍麻，而深層則是劍麻大于坡柳，全磷和全鉀隨深度的變化不明顯。在坡柳群落內(nèi)，水解氮和速效鉀是隨著土壤深度的增加而減少。而在劍麻群落內(nèi)，水解氮和速效鉀均是隨著深度的增加而增加，這表明劍麻和坡柳群落對水解氮和速效鉀的養(yǎng)分利用策略的不同。

表5 劍麻養(yǎng)分的Pearson檢驗(yàn)

在金沙江干熱河谷地域，土壤全氮、全磷、全鉀、速效鉀的含量對土壤肥力影響最大，其次是水解氮和有效磷[7]。通過對2個群落的土壤養(yǎng)分對比分析發(fā)現(xiàn)，除全磷外，劍麻和坡柳群落內(nèi)的土壤養(yǎng)分均較差。坡柳群落內(nèi)的土壤養(yǎng)分狀況比劍麻群落內(nèi)好，這主要?dú)w因于坡柳群落內(nèi)的植物多樣性較高，鄉(xiāng)土植物的周期性代謝，為坡柳群落的土壤養(yǎng)分改善提供了物源支持。而劍麻的葉片、根系更新周期長，其群落內(nèi)物種數(shù)量較少，枯落物返還土壤的養(yǎng)分也相應(yīng)的減少，其他物種劍麻群落的土壤養(yǎng)分的補(bǔ)充不如坡柳群落。

在坡柳群落內(nèi)，全氮對水解氮和速效鉀的影響顯著，全氮的增加，有利于水解氮和速效鉀的增加，而坡柳的水解氮對速效鉀的影響也是正向相關(guān)。因而，提高坡柳的全氮，也有利于速效鉀的提高。氮素是植物生長所需的大量元素，而坡柳群落內(nèi)的氮含量顯著偏低，不利于植物的生長，而提高土壤中的氮含量，不僅有利于土壤中水解氮、速效鉀的提高，有利于該地區(qū)的植被恢復(fù)和水土流失控制。

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(責(zé)任編輯 王家銀)

Characteristics of Soil Nutrients in Typical Shrub Communities in Arid-hot Valley of Jinsha River

YUE Xue-wen1， PAN Zhi-xian1，SHI Liang-tao1，QIAN Kun-jian1，WANG Chun-xue1，YAN Bang-guo1，JI Zhong-hua2*

(1．Institute of Tropical Eco-Agricultural Sciences，Yunnan Academy of Agricultural Sciences，Yunnan Yuanmou 651300，China；2．Institute of Agricultural Environment and Resouces，Yunnan Academy of Agricultural Sciences，Yunnan Kunming 650205，China)

The purpose of this study was to analyze two vegetation types of soil nutrient in the Arid-hot Valley of Jinsha river.We randomly selected the sample from two communities of the 0-20 cm (surface layer) and 20-40 cm(deep layer)inAgaveamericanaLinn andSalixmyrtillaceaAnderss communities. Soil samples from different profile depths were analyzed for soil total nutrients and readily available nutrients.The results showed that it was obvious difference of total nitrogen, total potassium, available N, available P, available K between two communities. The difference of total phosphorus and total potassium was not significant with the depth changes. Available N and available K were decreased with the increase of soil depth inSalixmyrtillaceaAnderss, but inAgaveamericanaLinn communities available N and available K were increased with the increase of soil depth. The changing of soil depth had significant influence on available P inAgaveamericanaLinn communities but there was no significan inSalixmyrtillaceaAnderss communities.

Arid-hot Valley；Nutrient analysis ；Pearson index

1001-4829(2016)11-2665-04

10.16213/j.cnki.scjas.2016.11.028

2015-12-29

中國科學(xué)院“西部之光”重點(diǎn)項(xiàng)目“金沙江干熱河谷生態(tài)治理關(guān)鍵技術(shù)研究”(Y4R2060060)

岳學(xué)文(1983-)，男，碩士，研究方向?yàn)樯鷳B(tài)恢復(fù),E-mail：xue3721wen@126.com，*為通訊作者，E-mail：rjsjzh@163.com。

S158.3

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