不同海拔梯度對黃山松林土壤磷組分的影響

劉 雪

(甘肅農業大學,蘭州 730000)

磷(P)在土壤中主要以兩種形態存在,一種是無機磷,一種是有機磷。研究證實,在不同時間尺度上,易分解、中等易分解、難分解形態土壤磷對植物生長的有效性存在較大差異。另有研究表明,對于亞熱帶森林系統而言,磷組分對其植物生長有一定限制,難分解態磷主要通過生物、物理和化學過程被植物吸收,易分解和中等易分解磷組分則作為補充[1]。掌握森林生態系統土壤磷組分情況,是評價林地養分供應能力的關鍵。黃山松是我國重要的用材樹種,在亞熱帶山區有廣泛的分布,研究目的在于探討亞熱帶山區不同海拔梯度下黃山松林地土壤狀況,總結土壤磷空間分布特點,為此選取戴云山山脈兩個海拔梯度黃山松林地進行測定。

1 研究區概況

將戴云山山脈作為研究對象,具體地點選在福建省德化縣境內的戴云山國家級自然保護區,總面積達到13 472.4 hm2,位于118°05′22″～118°20′15″E,25°38′07″～25°43′40″N,是中亞熱帶和南亞熱帶的過渡區,降水主要集中在3～9月,年均降水達到1 700～2 000 mm,屬海洋季風氣候,保護區內分布我國面積最大的原生性黃山松林。

2 研究方法

2.1 試驗設計

選擇黃山松純林,分別在保護區內海拔1 300 m和海拔1 600 m選取,確保立地條件、林下灌木優勢樹種、伴生植被相似。于2022年5月在兩個海拔高度設置樣地,樣地規格20 m×20 m,每個樣地隨機設置5個樣方(2.0 m×2.0 m),按照S形在每個樣方內再設置混合取樣點5個。將林地內土壤上層凋落物清理干凈,并劃分兩個土層,分別為淋溶層和淀積層,取兩個層土樣帶回實驗室,迅速挑出雜質,并采用2 mm土篩過篩,自然風干后對土壤理化性質和土壤磷組分進行測定。不同海拔林地情況對比見表1。

表1 兩個海拔高度黃山松林基本情況

2.2 測定方法

2.2.2 土壤磷組分。將土壤磷組分分為三類,分別為易分解態磷(容易獲取的土壤磷組分)、中等易分解態磷(相對難溶性的土壤磷組分)、難分解態磷(很難被植物吸收以及利用的土壤磷組分)。易分解態磷包括Resin-Pi、NaHCO3-Pi、NaHCO3-Po,中等易分解態磷包括 NaOH-Pi、NaOH-Po,難分解態磷包括Residual-P、HCl-P。由于在試驗條件下,HCl-P無法進行測定,因此總磷為上述6種組分之和。

2.2.3 測定方法。分別取兩個樣地兩個土層樣土500 mg,過篩后逐級加入陰離子樹脂膜、碳酸氫鈉(NaHCO3)0.5 mol/L、氫氧化鈉(NaOH)0.1 mol/L、鹽酸(HCl)1 mol/L ,各級土壤磷組分按照穩定性由弱到強進行提取,加入適量高氯酸、濃硫酸后進行高溫消煮,對土壤中殘留磷組分進行測定[2]。

2.3 統計學方法

3 結果

3.1 土壤基本理化性質的比較

表2 不同海拔梯度林地土壤基本理化性質相關指標的比較

3.2 土壤磷組分的對比

由表3及附表中數據可知,海拔1 300 m林地淋溶層Resin-P含量低于海拔1 600 m,NaHCO3-Pi、NaHCO3-Po、NaOH-Pi、NaOH-Po、Residual-P、TP含量高于海拔1 600 m林地(P<0.05);兩個林地淀積層Resin-P比例對比差異無統計學意義(P>0.05),其余組分比例均為海拔1 300 m高于海拔1 600 m,P<0.05。

表3 不同海拔梯度林地淋溶層土壤磷組分比例的比較

4 討論

我國亞熱帶地區分布大量山地,既往研究已經證實,不同海拔梯度內,不僅區域內小氣候會有顯著改變,土壤性質也會出現明顯變化,其中海拔梯度變化影響比較顯著的是土壤中磷的含量和有效性。例如,國外有報道認為,隨著海拔高度的升高,意大利中部地區的毛櫸林土壤中磷含量明顯提高,但是在國內的毛竹林相關分析中則得到剛好相反的結論[3]。在土壤磷組分調控上,土壤中有機質和pH值含量以及植物生物量發揮明顯驅動作用。除了上述因素外,林惠瑛等認為,亞熱帶山區土壤中,酸性磷酸酶也能對有機磷的分解產生驅動作用,從而為植物生長提供更多磷,滿足植物對養分的需求,說明土壤微生物成分在亞熱帶森林系統中發揮重要作用[4]。當然,現有文獻對于不同海拔梯度下土壤磷組分發生變化的驅動機制尚未完全闡述清楚,特別是微生物的驅動效應。

研究除了對比土壤理化性質外,也對兩個海拔高度黃山松林不同土層的土壤磷組分進行比較,結果表明,除Resin-P外,海拔1 300 m林地淋溶層和淀積層其余5個土壤磷指標均高于海拔1 600 m林地。結合文獻報道內容認為,在酸性土壤(發生高度風化)中,有機磷是易分解態磷的重要支撐,海拔越高,溫度越低,使有機磷分解受到抑制[7]。對于海拔較高林地中等易分解態磷含量降低的原因,分析可能是因為海拔升高后,林地土壤中真菌和細菌的數量會明顯下降,很大程度上減弱了有機磷自身的礦化作用,加之凋落物較少,土壤無法對磷組分進行有效保留。而難分解態磷組分差異的原因則在于兩個海拔林地土壤風化強度不同,較高海拔林地土壤風化能力下降,導致Residual-P含量下降。有相關研究認為,植物很難直接吸收和利用難分解態磷組分,但是能夠通過礦化、風化等作用轉化為有效磷[8]。

綜上所述,與海拔1 300 m黃山松林相比,海拔1 600 m林地土壤理化性質發生明顯變化,且各土壤磷組分明顯下降,對土壤磷循環、供應產生一定影響。