呂梁山南部高天山典型林分土壤化學性質分析及養分分級

趙育鵬 奧小平 武秀娟

摘 要 為后期平衡施肥、改善土壤質量提供有針對性的參考，以呂梁山南部高天山地區分布的典型林分土壤為研究對象，通過測定土壤主要化學性質，對其養分狀況進行分析，并對土壤養分含量進行分級。結果顯示：該區域內土壤呈弱堿性或堿性;有機質含量較高，能夠滿足植物生長所需;整體缺乏磷肥，油松林地普遍缺乏氮肥，部分林地缺乏速效鉀。

關鍵詞 呂梁山南部;土壤化學性質;養分分級

中圖分類號：S714.8 ? ? ? 文獻標識碼：A ? doi：10.13601/j.issn.1005-5215.2021.02.002

Abstract To provide a targeted reference for balanced fertilization and improvement of soil quality in the later stage，taking the typical forest stand soil distributed in the Gaotian Mountain area in the southern of Lyuliang Mountain as the research object，by determining the main chemical properties of the soil，its nutrient status were analyzed，and the soil nutrients were analyzed. The content was classified. Result shows that the soil in this area is weakly alkaline or alkaline;the organic matter content is high，which can meet the needs of plant growth;the overall lack of phosphate fertilizer，Pinus tabulaeformis forest land generally lacks nitrogen fertilizer，and some forest land lacks available potassium.

Key words southern Lyuliang Mountain;soil chemical properties;nutrient classification

土壤是森林生長發育的重要載體，供給林木生長所需的各種養分，同時森林對土壤也有著重要影響，森林以凋落物的形式向土壤歸還大量的有機質，從而影響土壤的肥力。土壤質量直接影響林木生長狀況及森林質量[1]。反映土壤質量的化學指標主要有pH，有機質和氮、磷、鉀含量等，這些指標能很好地反映土壤的肥沃程度，且容易調查和測定[2]。本研究在野外調查的基礎上，以呂梁山南部高天山地區分布的典型林分為研究對象，測定土壤主要化學性質，分析該區域土壤養分狀況，并對土壤養分含量進行分級，旨在為后期平衡施肥、改善土壤質量提供有針對性的參考。

1 研究區概況

研究區位于呂梁山南部的高天山，屬于呂梁山國有林管理局臺頭林場管轄范圍，地理位置110°48′—111°18′ E，35°52′—36°09′ N，南北長32 km，東西寬22.5 km。境內地勢北高南低，東高西低，海拔631～1 702 m，土壤主要為褐土。境內年均降水量550 mm，年均氣溫8～10 ℃，日均溫≥10 ℃的年積溫為3 000～3 500 ℃，年日照約2 700 h，無霜期150 d。冬季少雪多風，春季十年九旱。該區域喬木類型主要有遼東櫟（Quercus wutaishansea）、油松（Pinus tabuliformis）、白皮松（Pinus bungeana）、刺槐（Robinia pseudoacacia）、側柏（Platycladus orientalis）、山楊（Populus davidiana）、白樺（Betula platyphylla）、華北落葉松（Larix principis-rupprechtii）等，灌木有沙棘（Hippophae rhamnoides）、胡枝子（Lespedeza bicolor）、黃刺玫（Rosa xanthina）、繡線菊（Spiraea salicifolia）、虎榛子（Ostryopsis davidiana）、連翹（Forsythia suspensa）等，草本有薹草（Carex spp.）、羊胡子草（Carex rigescens）、白草（Pennisetum centrasiaticum）、鐵桿蒿（Artemisia gmelinii）等。

2 材料與方法

2.1 樣地選取與土樣采集

在對研究區植被分布情況充分踏查的基礎上，選取8個典型林分，包括油松天然林、油松人工林、遼東櫟天然林、油松+遼東櫟混交林、天然落葉闊葉混交林和灌木林地，林地概況見表1。在不同林分內設置規格為20 m×20 m的調查樣地，在每個樣地對角線位置挖土壤剖面，按照土壤的腐殖質層、淋溶層、母質層和淀積層進行取樣，同地點多點取樣混合后作為該點樣品，帶回實驗室測定其pH、有機質、全氮、全磷、全鉀、堿解氮、有效磷、速效鉀等指標。

2.2 測定方法

土壤pH采用電位法測定，有機質采用重鉻酸鉀氧化-外加熱法測定，全氮采用半微量凱氏法測定，全磷采用鉬銻抗比色法測定，全鉀采用火焰光度法測定，堿解氮采用堿解-擴散法測定，有效磷采用0.5 mol L-1碳酸氫鈉浸提法測定，速效鉀采用1 mol L-1乙酸銨浸提-火焰光度法測定[3]。數據使用SPSS 23.0和Excel 2007軟件進行分析。

3 結果與分析

不同林分的土壤pH、有機質、全氮、全磷、全鉀、堿解氮、有效磷、速效鉀等指標的測定結果詳見表2。

3.1 土壤pH

土壤pH是表征土壤酸堿性強弱的指標，影響土壤中養分的存在形態、轉化和有效性[4]，對土壤中微生物的活動及對植物本身有顯著影響。研究區土壤pH7.05～8.30，土壤均呈弱堿性或堿性，堿性土壤會降低養分的有效性，導致微生物無法正常轉化和供應養分，甚至產生有害物質[5]。從測定結果可看出，有林地的pH略低于灌木林地，說明林木對堿性土壤有一定的改良作用。

3.2 土壤有機質

土壤有機質是指各種形態存在于土壤中的所有含碳的有機物質，包括土壤中的各種動植物殘體、微生物及其分解和合成的各種有機物質[6]，含有植物生長所需要的各種營養元素[7]，能直接影響和改變土壤物理、化學和生物學特性，也是衡量土壤健康的重要指標之一[8，9]，通常作為表征土壤肥力高低的重要指標[10]。

研究區內土壤有機質平均含量24.68～52.94 g ?kg-1?？傮w來看，在林分組成相似的條件下，松櫟天然混交林的土壤有機質平均含量要高于松櫟人工林和灌木林地，混交林中隨著遼東櫟數量比例的增加，土壤有機質含量有增大的趨勢，但是天然遼東櫟純林的土壤有機質含量處于較低水平，低于松櫟混交林，說明混交林更有利于土壤有機質的形成。天然落葉闊葉混交林的有機質含量比同海拔的松櫟針闊混交林高，可能是因為其林下枯落物較為豐富，能夠為有機質的形成提供來源。

3.3 土壤氮、磷、鉀

研究區土壤全氮平均含量1.25～2.48 g ?kg-1，堿解氮平均含量51.77～185.20 mg kg-1。不同林分間，天然林的全氮和堿解氮平均含量要高于人工林。天然落葉闊葉混交林和天然松櫟混交林（遼東櫟為主）的全氮含量和堿解氮含量高于其余林分，這可能是因為土壤氮素大部分來自于有機質[11]，而上述兩種林分較高的土壤有機質含量能夠為土壤氮素提供較豐富的來源。松櫟混交林中，總體來看，天然林和人工林的全氮含量無明顯的差異，但堿解氮含量天然林高于人工林，即天然林中氮素的有效性高于人工林，更有利于林木根系的吸收。

研究區土壤全磷平均含量0.20～0.52 g ?kg-1，有效磷平均含量6.17～18.59 mg ?kg-1。不同林分間，混交林的全磷和有效磷含量普遍高于純林，天然林的全磷和有效磷平均含量要高于人工林。天然落葉混交林的全磷含量和有效磷含量處于較高水平，可能也是由于有機質含量較高所導致。遼東櫟林的土壤全磷含量明顯低于其余林分，有效磷含量也處于較低水平，一方面可能是因為林分組成不同所致，有研究表明，磷對樹木的有效性因樹種而異[12];另一方面可能與其土壤有機質含量較低有關，因為土壤有機質可以成為豐富的磷庫，還可以通過減少土壤對磷的固定、促進土壤沉淀態磷的溶解等機制提高土壤磷的有效性[13]。

研究區土壤全鉀平均含量21.17～24.31 g ?kg-1，速效鉀平均含量83.73～134.33 mg ?kg-1。不同林分間，土壤全鉀平均含量差別大不，這是因為土壤全鉀指標相對較獨立，主要受母質和成土作用的影響，其含量不易發生變化，而其他養分含量之間會相互影響和作用[5]。土壤速效鉀平均含量灌木林地明顯高于其余林分，這可能是由于林木對鉀的消耗所致。

3.4 土壤養分含量分級

按照《全國第二次土壤普查土壤養分分級標準》對各林分的養分含量進行分級，結果見表3。研究區有機質含量在三級及以上，含量中等偏上，適合植物生長;土壤全氮含量在三級及以上，堿解氮含量多在四級及以下，天然落葉闊葉林和天然遼東櫟混交林的堿解氮含量較高;土壤全磷和有效磷含量多在四級及以下，通常土壤有效磷小于15 mg ?kg-1為很低[14]，研究地大部分林地的土壤有效磷均小于15 mg ?kg-1，整體較缺乏磷肥，但天然落葉闊葉林的有效磷含量較高，達到三級標準，含量中等;土壤全鉀含量較高，速效鉀含量在三級和四級標準，含量中等。

總體來看，研究區內有機質含量較高，能夠滿足植物生長所需;整體缺磷肥，油松林地普遍缺氮肥，部分林地缺速效鉀。還可看出，林地內各項養分指標對比灌木林地均有不同程度改善。

4 結論與討論

4.1 研究區土壤pH為7.05～8.30，土壤均呈弱堿性或堿性;土壤有機質平均含量24.68～71.07 g??kg-1;土壤全氮平均含量1.25～2.48 g??kg-1，堿解氮平均含量51.77～185.20 mg??kg-1;土壤全磷平均含量0.20～0.52 g??kg-1，有效磷平均含量6.17～18.59 mg??kg-1;土壤全鉀平均含量21.17～24.31 g??kg-1，速效鉀平均含量83.73～134.33 mg??kg-1。

4.2 研究區內有機質含量較高，能夠滿足植物生長所需;整體缺乏磷肥，油松林地普遍缺乏氮肥，部分林地缺乏速效鉀，下一步可有針對性的進行追肥。

4.3 油松+遼東櫟混交林中，隨著遼東櫟數量比例的增加，土壤有機質含量有增大的趨勢，但遼東櫟純林的土壤有機質含量反而較低，說明混交林的混交比在一定范圍內有助于土壤有機質含量的增加，但具體何種比例配置更利于土壤肥力的改善有待進一步研究。

4.4 遼東櫟林的磷含量明顯低于其他林分，可能是遼東櫟對磷的消耗比其他林分要高。不同樹種對土壤不同養分的消耗機制有待進一步研究。

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