廬山土壤養分含量及垂直分布特征
2018-05-14 08:59:45王珍
安徽農業科學 2018年13期
王珍
摘要 [目的]研究廬山不同海拔土壤下養分含量分布特征。[方法]對不同海拔土壤采樣，測定不同海拔不同層次土壤的有機質、全氮、速效磷、速效鉀、速效硼、速效銅含量。[結果]廬山土壤具有明顯的垂直地帶性，隨海拔升高表現為紅壤、黃壤、黃棕壤、棕壤；土壤有機質、全氮與海拔表現出顯著正相關；土壤中速效磷、速效鉀、速效硼表現相同趨勢，隨海拔升高，先升高后降低，而速效銅含量隨海拔升高先降低再升高，且都以1 000 m左右為分界線，說明在高海拔（>1 200 m），小氣候對土壤養分影響顯著；土壤養分隨土層加深呈明顯下降趨勢。[結論]該研究為廬山土壤資源開發利用提供理論依據
關鍵詞 土壤類型；養分含量；土壤層次；海拔；廬山
中圖分類號 S159.2 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2018）13-0132-04
Soil Nutrient Content and Vertical Distribution Characteristics of Mountain Lu
WANG Zhen
（College of Resources and Environmental Sciences，Nanjing Agricultural University，Nanjing， Jiangsu 210095 ）
Abstract [Objective]To explore the distribution characteristics of nutrient content at different altitudes of Mountain Lu. [Method] By sampling at different altitudes，different altitudes and soil horizon of organic matter，total N，available P，available K，available B，available Cu of different levels were analyzed.[Result]The soil of Mountain Lu had obvious vertical zonality，as the altitude rose，the soil order is shown as Red earth，Yellow earth，Yellowbrown earth，Brown earth.The content of organic matter and total N in soil was positively correlated with altitude； Available phosphorus，available potassium and available boron showed the same trend，as the altitude rose，the content first increase and then decrease.The available copper was the opposite，all of them were dividing by about 1 000 meters，it showed the effect of microclimate on soil nutrients at high altitude.Soil nutrient showed a decreasing trend with the depth of the soil profile.[Conclusion] The study provides theoretical basis for the development and utilization of soil resources in Mountain Lu
Key words Soil type；Nutrient content；Soil horizon；Altitude；Mountain Lu
土壤養分是土壤肥力的核心部分，是土壤綜合肥力評價的根本[1]。有機質是土壤的重要組成成分，也是土壤養分的重要指標[2]。土壤中的氮大部分以有機態存在，是植物生長發育的基礎。全氮含量是反映土壤養分的基礎[3]，研究全氮的分布具有重大的生態意義[4]。氮、磷、鉀作為植物生長的重要限制性營養元素[5]，能夠被植物吸收的速效磷、速效鉀含量能夠反映一部分土壤養分供應情況。微量元素也是評價土壤養分的重要指標，且微量元素對作物生長的影響范圍較窄。
筆者以廬山不同垂直高度土壤為研究對象，對不同海拔的紅壤、山地黃壤、山地黃棕壤、山地棕壤的不同剖面層次[腐殖質層（A）、淀積層（B）]進行了養分含量分析，研究了不同垂直高度下土壤類型分布的垂直地帶性及養分含量變化規律，并對廬山土壤進行綜合肥力評價，旨在為廬山土壤資源開發利用提供理論依據，并為其植被類型、作物類型選擇提供參考。
1 材料與方法
1.1 研究區概況 廬山位于江西省北部九江市郊，北臨長江，東南是鄱陽湖，位于115°50′～116°10′E，29°28′～29°45′N。廬山地處我國中亞熱帶北源，屬亞熱帶季風濕潤氣候，海拔較高，具有鮮明的季風氣候和山地氣候的特點。根據積溫的不同，廬山氣候呈現從亞熱帶—暖溫帶—溫帶的垂直變化。廬山年均溫11.5°C，年平均降水1 917 mm，年平均霧日191 d，年平均相對濕度78%。
由于氣候的垂直變化，促使生物、土壤的分布也呈現有規律的變化。從下到上依次為紅壤、山地紅壤、山地黃紅壤、山地黃壤、山地黃棕壤與山地草甸土等[6]。
1.2 樣品的采集與制備
1.2.1 土壤樣品的采集。于2017年7月7—11日進行土壤采樣，根據不同高度的典型土壤，分別采集：海拔70 m，賽陽鎮鳳凰村的紅壤；海拔630 m，碧云寺旁的山地黃紅壤；海拔970 m，仙人洞附近的山地黃壤；海拔990 m， 廬山會議舊址旁的山地黃棕壤；海拔1 270 m，大月山公路旁的山地棕壤（圖1）。
1.2.2 土壤樣品的制備。樣品的風干：自然風干；粉碎與過篩：風干后揀去侵入體與新生體，磨細混勻，磨細樣品全部過20目篩，用于有效養分的分析；部分過100目篩，用于全量養分的測定。保存：將磨好的土樣分類放入不同袋中，做好標記，待測定。
1.3 測定項目與方法 有機質采用重鉻酸鉀容量法-外加熱法測定；全氮采用半微量開氏法測定；速效磷采用0.5 mol/L NaHCO3法測定；速效鉀采用浸提，火焰光度法測定；速效硼采用沸水浸提，甲亞胺比色法測定；速效銅采用DTPA-TEA浸提，AAS法測定。
2 結果與分析
2.1 土壤-植被垂直分布特征 由于廬山特殊的地理位置和氣候條件 ，從下到上呈現從亞熱帶—暖溫帶—溫帶的垂直變化，決定了該區土壤類型及其植被類型均具有明顯的垂直地帶性特點[7]。
由圖1可知，海拔400 m以下分布山地紅壤；600 m左右分布山地黃紅壤； 400～900（800）m分布山地黃壤；900（800）～ 1 200（1 100）m分布山地黃棕壤；1 200（1 100）m以上分布山地棕壤，而平坦的山頂1 400 m左右則分布山地草甸土。
對于植被而言，400 m以下，多是以馬尾松為主的針葉林；400～800 m是山毛櫸為主的常綠闊葉林；800～1 000 m是常綠-落葉闊葉混交林；1 000～1 200 m是落葉闊葉林；而1 200 m以上則主要是以黃山松為主的針葉林。
除受海拔、氣候的影響，其分布還與地形有明顯的相關性。
2.2 不同土壤類型養分含量及其垂直分布特征分析
2.2.1 有機質含量及其垂直分布特征。 由表2可知，土壤有機質含量表現為A>B，這是由于廬山植被覆蓋率高，土壤表面的枯枝落葉堆積，一方面通過微生物的作用分解成大量的腐殖質；另一方面，枯枝落葉有效減少了有機質向下淋溶。因此，A層土壤有機質含量明顯高于B層土壤。
對于不同土壤類型而言，有機質含量表現為紅壤<黃壤<黃棕壤<棕壤，其中黃壤與黃棕壤的差異不大，這可能是采樣海拔高度相差20 m所導致小氣候差異不明顯，雖形成了不同的土壤類型，但成土過程中的外力作用相似，并不能形成顯著差異。廬山氣候呈現從下到上相當于從亞熱帶—暖溫帶—溫帶的垂直變化，由于不同的水熱條件而形成了不同類型的土壤。
由圖2可知，隨海拔的升高，有機質含量呈明顯上升趨勢。主要是因為隨著海拔的變化，該地區光、溫、水、熱資源發生變化，導致局部小氣候發生變化， 從而影響土壤中有機質的分解和積累。通常情況下，海拔每升高100 m，溫度降低0.6 ℃， 土壤濕度增大，從而導致有機質礦化變慢，利于有機質的積累[8]。
2.2.2 全氮含量及其垂直分布特征。由表2可知，土壤全氮含量表現為A>B，對于不同土壤類型而言，全氮含量表現為紅壤<黃壤<黃棕壤<棕壤。變化趨勢與有機質含量相似，但全氮含量在中海拔變化小于有機質含量變化，這可能是植物類型不同所導致的，黃壤的優勢作物為青崗櫟、化香；而黃棕壤為茅栗、白辛樹。植被類型的不同而導致土壤理化性質的明顯差異[9]。
大氣降水給土壤帶來的氮占全氮量的很小部分，土壤母質含氮量也極少。 土壤有機質直接影響氮素供應[10]。其他因素對氮素的影響是通過影響土壤有機質的積累和分解而起作用。土壤的水分狀況和質地是影響有機質和氮含量的2個重要因素。山地棕壤質地黏重，為壤質黏土，所處海拔地區的降雨豐富，水分含量大，故其有機質和氮含量相對較高；而紅壤由于其處于低海拔，水分條件不佳而全氮含量低。由圖3可知，全氮含量與海拔呈正相關關系。
2.2.3 速效磷含量及其垂直分布特征。由于磷很容易與土壤中的Fe、Al等金屬離子發生共價吸附反應而難以被植物根系所吸收，致使其生物有效性降低，因此對土壤磷有效性的研究一直是相關領域的熱點問題[11-12]。從表2可以看出，速效磷含量處于中等水平，在3.00～13.00 mg/kg。
由表2可知，速效磷含量表現為紅壤<黃壤<棕壤<黃棕壤，并未表現出明顯的線性關系。在中低海拔時，隨海拔升高速效磷含量增加。高海拔時可能是由于其降雨量更大，降雨強度對其沖刷更大，而易造成磷的流失[13]。
由圖4可知，在中低海拔，速效磷含量表現為A
2.2.4 速效鉀含量及其垂直分布特征。由表2可知，土壤速效鉀含量表現為A>B，說明在不同土壤層次上，土壤速效鉀含量分布受明顯的生物富集或表聚作用[14]。
由圖5可知，隨海拔升高，速效鉀含量先升再降，這與陳相宇等[7]的研究結果不完全相同。不同類型土壤速效鉀含量表現為紅壤<棕壤<黃壤<黃棕壤。棕壤速效鉀含量低的原因可能是土壤過酸。隨pH的升高土壤速效鉀含量有升高趨勢[15]，而在海拔1 270 m大月山的棕壤采樣點，土壤pH較低，針葉林植被下生長較多的蕨類（酸性指示植物），且采樣點熱量低、風大、降水多，淋溶作用強，鹽基離子淋溶多，鉀的移動性強，很可能淋溶至更下層土壤。
2.2.5 速效硼含量及其垂直分布特征。
由表2和圖6可知，土壤速效硼含量表現為A>B，對于不同土壤類型而言，速效硼含量表現為黃棕壤>黃壤>棕壤>紅壤，其含量與海拔無明顯線性關系。在中低海拔下，隨海拔升高，速效硼含量增加。但在高海拔地區呈下降趨勢，高海拔棕壤速效硼含量較低可能是因為在針葉林植被下形成的小氣候中，土壤較酸，加上淋溶作用強，使其速效硼流失量增加[16-17]，從而出現下降趨勢。
2.2.6 速效銅含量及其垂直分布特征。由表2和圖7可知，在中低海拔的紅壤和黃壤及高海拔的棕壤，速效銅含量表現為A>B；但在中高海拔的黃棕壤，速效銅含量表現為A 在中低海拔，速效銅含量與海拔呈負相關，與姚京威等[19]研究結果相同，但在高海拔的棕壤區域，速效銅含量較高，表現為上升趨勢，而速效銅含量與pH呈極顯著負相關關系[18]。這可能與針葉林下小氣候導致的土壤嚴重酸化有關，而此處的pH較低，因此速效銅含量相對較高。 3 結論與討論 該研究表明，廬山土壤存在明顯的紅壤—黃壤—黃棕壤—棕壤地帶性分布，其植被也表現出針葉林—常綠闊葉林—常綠-落葉闊葉混交林—落葉闊葉林—針葉林的地帶性變化。 廬山土壤養分含量總體較高，隨著土層加深，養分含量表現出下降趨勢。有機質、全氮含量與海拔呈明顯的正相關；而速效磷、速效鉀、速效硼表現出相同趨勢，隨海拔升高，其含量先升高后降低，采樣點低于1 000 m時，其含量與海拔有較好的正相關關系；速效銅隨海拔升高表現出先降低再升高的趨勢，與速效磷、速效鉀、有效硼呈負相關。 在高海拔時（>1 200 m），小氣候對其影響較大，針葉林植被下氣溫低、濕度大、郁閉度較高，他感作用強，酚酸等有機酸含量較高，使測定結果與預想的線性關系有差異，說明廬山特定的氣候環境所形成的小氣候對土壤養分影響較大。因此，在選擇植被、作物時要注意小氣候的影響。 參考文獻 [1] 駱伯勝，鐘繼洪，陳俊堅.土壤肥力數值化綜合評價研究[J].土壤，2004，36（1）：104-106，111. [2] 何牡丹，李志忠，劉永泉.土壤有機質研究方法進展[J].新疆師范大學學報（自然科學版），2007，26（3）：249-251. [3] 熊凱，宮兆寧，張磊，等.再生水補水條件下土壤全氮空間分布特征[J].吉林大學學報（地球科學版），2017，47（6）：1829-1837. [4] 朱曉芳，關雪晴，付晶瑩.廬山土壤全氮含量及其影響因素初探[J].安徽農業科學，2008，36（16）：6868-6869. [5] CHENG D L，WANG G X，LI T，et al.Relationships among the stem，aboveground and total biomass across Chinese forests[J].Journal of integrative plant biology，2007，49 （11） ：1573-1579. [6] 王景明，盧志紅，吳建富，等.廬山土壤類型的特點與分布規律[J].江西農業大學學報，2010，32（6）：1284-1290. [7] 陳相宇，程鳳科，徐長亮，等.廬山土壤速效鉀的垂直分布特征研究[J].安徽農學通報，2012，18（24）：98-101. [8] 尚斌，鄒焱，徐宜民，等.貴州中部山區植煙土壤有機質含量與海拔和成土母質之間的關系[J].土壤，2014，46（3）：446-451. [9] 于法展，齊芳燕，李淑芬，等.江西廬山自然保護區不同森林植被下土壤理化性狀研究[J].蘇州科技學院學報（自然科學版），2009，26（3）：68-71，76. [10] 于法展，張忠啟，陳龍乾，等.廬山不同森林植被類型土壤特性及其健康評價[J].長江流域資源與環境，2016，25（7）：1062-1069. [11] BHATTI J S，COMERFORD N B，JOHNSTON C T.Influence of oxalate and soil organic matter on sorption and desorption of phosphate onto a spodic horizon[J].Soil science society of America journal，1998，62（4）：1089-1095. [12] 孟會生，洪堅平，楊毅，等.配施磷細菌肥對復墾土壤細菌多樣性及磷有效性的影響[J].應用生態學報，2016，27（9）：3016-3022. [13] 劉方，黃昌勇，何騰兵，等.不同類型黃壤旱地的磷素流失及其影響因素分析[J].水土保持學報，2001，15（2）：37-40. [14] NEILSEN D R，WENDROTHE，PARLANDGE M B.Opportunities for examining onfarm soil variability[C]//ROBERT P C，RUST R H，LARSON W E.Sitespecific management for agricultural systems.Madison，WI：American Society of Agronomy，Crop Science Society of American，and Soil Science Society of American，1995：95-132. [15] 鄧小華，楊麗麗，周米良，等.湘西喀斯特區植煙土壤速效鉀含量分布及影響因素[J].山地學報，2013，31（5）：519-526. [16] 黃建鳳.影響土壤有效硼含量的因素研究[J].現代農業科技，2008（9）：108，111. [17] 黎娟，鄧小華，王建波，等.喀斯特地區植煙土壤有效硼含量分布及其影響因素：以湘西州煙區為例[J].土壤，2013，45（6）：1055-1061. [18] 呂靜霞，王旭剛，付彭輝，等.豫西地區有效銅含量分布及其影響因素[J].干旱地區農業研究，2014，32（3）：155-160. [19] 姚京威，李占斌，徐國策，等.丹江典型小流域土壤有效銅分布規律[J].水土保持通報，2016，36（2）：239-243，249.
