鼎湖山不同植被類(lèi)型下土壤肥力質(zhì)量變化

張 杰，金志農(nóng)，張海燕，趙 姣，肖昌龍，張北紅，劉 佳

（1.南昌工程學(xué)院，江西省樟樹(shù)繁育與開(kāi)發(fā)利用工程研究中心，江西 南昌 330099； 2.江西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料與資源環(huán)境研究所，江西 南昌 330200）

鼎湖山位于廣東省肇慶市東北近郊，緯度在北回歸線(xiàn)南側(cè)，屬南亞熱帶典型季風(fēng)氣候。由于受副熱帶高壓的強(qiáng)烈影響，北回歸線(xiàn)附近陸地多為沙漠、半沙漠或干旱草原，而鼎湖山卻擁有從針葉林先鋒群落到季風(fēng)常綠闊葉林頂極群落的完整演替植被類(lèi)型，其中季風(fēng)常綠闊葉林的林齡長(zhǎng)達(dá)400余年，因而鼎湖山被譽(yù)為“北回歸線(xiàn)上的綠色明珠”，成為我國(guó)首個(gè)國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)，并首批加入聯(lián)合國(guó)教科文組織“人與生物圈計(jì)劃”［1-3］。由于在自然地理、生態(tài)環(huán)境等方面的特殊性及代表性，鼎湖山已成為廣大學(xué)者研究南亞熱帶典型季風(fēng)氣候區(qū)植物和土壤特征的良好平臺(tái)［4-7］。

土壤肥力質(zhì)量是土壤保持生產(chǎn)力、維持生態(tài)環(huán)境穩(wěn)定的能力，是土壤最基本的內(nèi)在屬性和本質(zhì)特征。土壤肥力質(zhì)量主要由物理肥力、化學(xué)肥力和生物肥力組成［7］，研究土壤肥力質(zhì)量變化有助于保護(hù)土地資源，防治土壤退化。植被類(lèi)型是決定土壤肥力質(zhì)量的關(guān)鍵因素，前人在寧夏賀蘭山［8］、貴州雷公山［9］、甘肅興隆山［10］等我國(guó)多處自然保護(hù)區(qū)的研究均發(fā)現(xiàn)，不同植被類(lèi)型的土壤肥力質(zhì)量存在顯著差異，但各具區(qū)域特征，主要與各保護(hù)區(qū)獨(dú)特的氣候條件和成土母質(zhì)有關(guān)，因而對(duì)于不同的研究區(qū)域及植被類(lèi)型有必要針對(duì)性的探明。然而，目前未見(jiàn)關(guān)于鼎湖山自然保護(hù)區(qū)不同植被類(lèi)型下土壤肥力質(zhì)量的研究報(bào)道。此外，近些年來(lái)隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，以鼎湖山為代表的城市近郊風(fēng)景區(qū)在進(jìn)行環(huán)境保護(hù)的同時(shí)，也大力發(fā)展旅游業(yè)及生態(tài)農(nóng)業(yè)，其土壤肥力的影響因素及變化途徑更加復(fù)雜，并且這種多元變化將是全國(guó)范圍內(nèi)的長(zhǎng)期趨勢(shì)，但以往研究幾乎未將此形式下的土壤肥力質(zhì)量變化納入考慮。因此，本研究選擇鼎湖山多種具有代表性的植被類(lèi)型，綜合考察其土壤肥力質(zhì)量變化狀況，以期為鼎湖山及我國(guó)南亞熱帶相似自然保護(hù)區(qū)的科學(xué)經(jīng)營(yíng)管理、土地合理利用提供 參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)和樣地概況

鼎湖山自然保護(hù)區(qū)（簡(jiǎn)稱(chēng)鼎湖山，112°30′39″～ 112°33′41″E，23°09′21″～23°11′30″N）總面積約1 155 hm2，屬典型的南亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)型氣候，年均氣溫20.9 ℃，最熱月（7月）和最冷月（1月）的平均氣溫分別為28.0和12.0 ℃，年均降水量和蒸發(fā)量分別為1 956和 1 115 mm，每年4～9月為雨季，降雨量占全年的80.38%［3］。

鼎湖山植被覆蓋率高達(dá)85%以上，植物群落結(jié)構(gòu)復(fù)雜、物種豐富，長(zhǎng)期以來(lái)是進(jìn)行森林生態(tài)系統(tǒng)定位觀(guān)測(cè)的良好平臺(tái)。本研究在鼎湖山自然保護(hù)區(qū)的核心區(qū)及其周邊擴(kuò)展區(qū)進(jìn)行，基于相同土壤母質(zhì)背景研究不同植被類(lèi)型的土壤肥力質(zhì)量變化，具體包括：①季風(fēng)常綠闊葉林（簡(jiǎn)稱(chēng)闊葉林，MPF），為南亞熱帶最具代表性的天然植被類(lèi)型，屬當(dāng)?shù)刂脖谎萏骓敿?jí)階段，典型植物 為 荷 木（Schima superba）、錐 栗（Castanopsis chinensis）、厚 殼 桂（Cryptocarya chinensis）等； ②馬尾松針葉林（簡(jiǎn)稱(chēng)馬尾松林，PF），為20世紀(jì)30年代部分原始闊葉林遭破壞后人工種植的植被類(lèi)型，屬植被演替初級(jí)階段，典型植物為馬尾松（Pinus massoniana）、黃牛木（Cratoxylon ligustrinum）、 三叉苦（Evodia lepta）等；③針闊葉混交林（簡(jiǎn)稱(chēng)混交林，CBF），為人工種植的馬尾松林受到闊葉樹(shù)種入侵而形成的過(guò)渡林型，屬植被演替中級(jí)階段，其典型植物為馬尾松、荷木、錐栗、厚殼桂、紅皮紫棱（Craibiodendron kwangtungense）和滇粵山胡椒（Lindera metcalfiana）等［11-12］；④竹林（BF），為20世紀(jì)80年代人工種植，其典型種類(lèi)為剛竹（Phyllostachys viridis）等；⑤老茶園（OT）和⑥新茶園（NT）分別為20世紀(jì)90年代中后期和2007年前后種植。在不考慮干、濕沉降的情況下，①～④植被類(lèi)型的年養(yǎng)分投入量為0，同時(shí)也無(wú)生產(chǎn)物質(zhì)外移；⑤和⑥為了維持生產(chǎn)水平、改善產(chǎn)品質(zhì)量、獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益，種植過(guò)程中常年施用有機(jī)肥（以花生麩、畜禽糞便為主），無(wú)化肥、農(nóng)藥輸入，年養(yǎng)分投入量約為N 300～450 kg/hm2、P2O570～100 kg/hm2、K2O 120～180 kg/hm2。上述各種植被的土壤類(lèi)型均為由砂頁(yè)巖發(fā)育而來(lái)的赤紅壤，原始植被均為闊葉林［12-13］，只是自20世紀(jì)30年代起由于自然或人為因素使植被類(lèi)型發(fā)生了相應(yīng)改變。

1.2 樣品采集與處理

于2015年4月在鼎湖山對(duì)上述6種植被類(lèi)型進(jìn)行土壤樣品采集。采樣時(shí)每種植被選擇3塊樣地作為重復(fù)，每塊樣地間隔>30 m，面積>100 m2（10 m×10 m），在每塊樣地內(nèi)用50 cm3環(huán)刀取土3份用于測(cè)定土壤容重，而后按“S”形隨機(jī)布設(shè)10個(gè)取樣點(diǎn)采集0～20 cm表層土壤，多點(diǎn)混合后制得該樣地土樣。將采集的土樣裝入保鮮箱中，帶回實(shí)驗(yàn)室盡快揀除植物殘?bào)w、石塊等雜物，過(guò)2 mm篩充分混勻后分為兩份，一份風(fēng)干后用于測(cè)定土壤理化性質(zhì)，另一份保存于4 ℃冰箱中用于測(cè)定土壤可溶性有機(jī)碳、土壤微生物生物量。

1.3 測(cè)試指標(biāo)與方法

土壤常規(guī)性質(zhì)的測(cè)定參照魯如坤［14］的方法進(jìn)行。土壤容重（BD）采用環(huán)刀法測(cè)定，含水量（WC）采用鋁盒法測(cè)定，pH采用電位法測(cè)定（水∶土=2.5∶1），有機(jī)碳（SOC）采用重鉻酸鉀氧化-外加熱法測(cè)定，全氮（TN）采用凱氏定氮法測(cè)定，全磷（TP）采用碳酸鈉熔融法測(cè)定，全鉀（TK）采用氫氧化鈉熔融法測(cè)定，堿解氮（AN）采用堿解擴(kuò)散法測(cè)定，有效磷（AP）采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法測(cè)定，速效鉀（AK）采用乙酸銨浸提-火焰光度法測(cè)定，陽(yáng)離子交換量（CEC）采用乙酸銨法測(cè)定。土壤可溶性有機(jī)碳（DOC）用超純水（水∶土=5∶1）提取后過(guò)0.45 μm水系濾膜，濾液用multi N/C 3100分析儀（Germany）測(cè)定。土壤微生物生物量碳、氮（MBC、MBN）采用 氯 仿 熏 蒸 法 提 ?。?5］、multi N/C 3100分 析 儀 測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

試驗(yàn)數(shù)據(jù)經(jīng)Excel 2003整理后，用SPSS 16.0進(jìn)行單因素方差分析（one-way ANOVA）、Duncan多重比較、Pearson相關(guān)性分析、主成分分析及聚類(lèi)分析。Origin 8.5作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同植被類(lèi)型的土壤物理肥力

土壤容重可以綜合反映土壤顆粒及孔隙狀況，通常土壤容重越小，土體結(jié)構(gòu)越疏松、孔隙越多，越利于土壤養(yǎng)分的活化及植物根系的生長(zhǎng)。不同植被類(lèi)型的土壤容重有顯著差異（圖1A），相對(duì)于原始植被闊葉林，竹林和老茶園的容重與之差異不明顯，這可能是因?yàn)榍罢叩叵赂o茂密、成片匍匐生長(zhǎng)，而后者常年施用有機(jī)肥，但施用有機(jī)肥時(shí)間較短的新茶園，以及馬尾松林和混交林的容重卻顯著高于闊葉林，其容重相對(duì)于闊葉林分別提高了13.52%、44.57%和22.28%。土壤含水量除了為動(dòng)物、植物、微生物供應(yīng)必要的水分外，還與礦質(zhì)養(yǎng)分的有效性密切相關(guān)［16］。本研究中施用有機(jī)肥的茶園土壤含水量最高（圖1B），這可能與有機(jī)肥具有良好的保水能力有關(guān)；其他植被類(lèi)型土壤含水量的大小順序?yàn)殚熑~林、竹林>混交林>馬尾松林，這主要與不同植被類(lèi)型的林齡、蓋度、凋落物的數(shù)量及持水性等有關(guān)［17］。

圖1 不同植被類(lèi)型的土壤容重和含水量

2.2 不同植被類(lèi)型的土壤化學(xué)肥力

土壤pH通過(guò)影響土壤微生物的數(shù)量和活性、有機(jī)物質(zhì)的分解與轉(zhuǎn)化以及礦質(zhì)養(yǎng)分的有效態(tài)等影響土壤肥力水平［18-19］（表1）。本研究中幾種植被類(lèi)型的土壤pH都較低，均為強(qiáng)酸性土壤，其中竹林、混交林和闊葉林的pH在3.93～3.98之間，施用有機(jī)肥的茶園土壤pH有所提升，而馬尾松林的pH卻顯著低于其他各種植被類(lèi)型。從土壤全量養(yǎng)分看，土壤有機(jī)碳、全氮、全磷的排序大致為闊葉林>竹林、混交林>茶園>馬尾松林，可見(jiàn)鼎湖山原始闊葉林被破壞后，其他植被類(lèi)型都會(huì)造成土壤全量養(yǎng)分明顯降低。從土壤速效養(yǎng)分看，土壤可溶性有機(jī)碳和有效磷均為茶園>闊葉林>混交林、竹林>馬尾松林，土壤速效鉀也以老茶園和闊葉林最高，可見(jiàn)長(zhǎng)期施用有機(jī)肥有助于茶園土壤速效養(yǎng)分的積累；但茶園土壤的堿解氮（110.25～135.98 mg/kg）顯著低于闊葉林（162.93 mg/kg）；馬尾松林土壤的堿解氮僅為46.55 mg/kg，大幅低于其他各種植被類(lèi)型。土壤CEC可以反映土壤的保肥供肥能力，各植被類(lèi)型土壤CEC的大小順序?yàn)殚熑~林、茶園>竹林>混交林>馬尾松林。

表1 不同植被類(lèi)型的土壤化學(xué)肥力特征

2.3 不同植被類(lèi)型的土壤生物肥力

圖2 不同植被類(lèi)型的土壤MBC和MBN含量

土壤微生物生物量是土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化的源和庫(kù)，其含量高低可以反映土壤微生物的活動(dòng)強(qiáng)弱及養(yǎng)分轉(zhuǎn)化的速率快慢，因此是表征土壤生物肥力的重要指標(biāo)。各植被類(lèi)型中以闊葉林的土壤MBC最高（圖2A），達(dá)到725.8 mg/kg；茶園、竹林和混交林的土壤MBC在341.5～419.6 mg/kg之間，相當(dāng)于闊葉林的47.1%～57.8%；馬尾松林的土壤MBC僅為216.8 mg/kg，顯著低于其他植被類(lèi)型。土壤MBN也以闊葉林最高（圖2B），達(dá)到68.7 mg/kg，混交林、竹林和馬尾松林的土壤MBN與闊葉林相比均顯著降低，降幅分別為22.1%、39.1%和70.4%，茶園土壤MBN相當(dāng)于闊葉林的74.1%～85.9%。

2.4 土壤肥力指標(biāo)間的相關(guān)關(guān)系

對(duì)土壤各項(xiàng)物理、化學(xué)和生物肥力指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)分析發(fā)現(xiàn)（表2），土壤容重與大多數(shù)的肥力指標(biāo)呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，表明土壤容重越大，肥力狀況越差。土壤含水量和pH主要與可溶性有機(jī)碳、堿解氮、CEC和MBN指標(biāo)呈顯著正相關(guān)關(guān)系。土壤全量養(yǎng)分中，有機(jī)碳、全氮、全磷相互間具有顯著正相關(guān)關(guān)系，表明它們?cè)诓煌寥郎暇哂邢嗨频淖兓?guī)律，且它們對(duì)土壤堿解氮含量具有非常強(qiáng)的正向促進(jìn)作用，相關(guān)系數(shù)均>0.75。土壤速效養(yǎng)分中，可溶性有機(jī)碳與堿解氮、有效磷、速效鉀均具有顯著相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)為0.54～0.65，但堿解氮、有效磷、速效鉀三者之間僅有效磷和速效鉀具有顯著相關(guān)性。土壤CEC與除全磷、全鉀外的所有全量養(yǎng)分和速效養(yǎng)分均具有顯著正相關(guān)關(guān)系。土壤MBC、MBN主要與土壤有機(jī)碳、全氮、全磷、堿解氮、速效鉀、CEC指標(biāo)有顯著正相關(guān)關(guān)系?？傮w來(lái)看，本研究所選的14個(gè)肥力指標(biāo)間具有復(fù)雜的相關(guān)性，不同指標(biāo)間存在信息重疊現(xiàn)象，采用單一或部分指標(biāo)不能反映土壤肥力特征全貌，因此需要通過(guò)主成分分析、聚類(lèi)分析等對(duì)鼎湖山不同植被類(lèi)型的土壤肥力狀況進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

2.5 不同植被類(lèi)型土壤肥力質(zhì)量的主成分分析

通過(guò)主成分分析可以看出（表3），前2個(gè)主成分的方差貢獻(xiàn)率分別為43.02%和32.73%（其余均<10%），累積達(dá)75.75%，能解釋數(shù)據(jù)的大部分變異，因而本研究運(yùn)用主成分分析進(jìn)行土壤肥力質(zhì)量的綜合評(píng)價(jià)是可信的。所獲得的2個(gè)主成分的表達(dá)式為：

式中X1、X2、……、X14分別為土壤容重、含水量、pH、有機(jī)碳、全氮、全磷、全鉀、可溶性有機(jī)碳、堿解氮、有效磷、速效鉀、CEC、MBC和MBN指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)值。根據(jù)上述表達(dá)式可以計(jì)算出不同植被樣點(diǎn)在2個(gè)主成分上的得分值，結(jié)合各肥力指標(biāo)的載荷值，可以繪制出土壤肥力質(zhì)量主成分分析示意圖（圖3）?？梢钥闯?，不同植被類(lèi)型的樣點(diǎn)分布存在明顯差異，闊葉林、竹林和混交林分布在PC1軸的正端，闊葉林和新、老茶園分布在PC2軸的正端，而馬尾松林獨(dú)自居于PC1軸和PC2軸的負(fù)端。從各肥力指標(biāo)來(lái)看，土壤容重、有機(jī)碳、全氮、全磷、堿解氮及MBC、MBN在PC1軸上的載荷值較高（絕對(duì)值均>0.70），表明這些指標(biāo)與PC1 相關(guān)性較高，并且除容重外均對(duì)土壤肥力質(zhì)量有正效應(yīng)；而全鉀、可溶性有機(jī)碳、有效磷、速效鉀及CEC在PC2軸上的載荷值均>0.70，表明這些指標(biāo)與PC2的相關(guān)性較高，也均對(duì)土壤肥力質(zhì)量有正面影響。

表2 土壤肥力指標(biāo)相關(guān)系數(shù)矩陣

表3 主成分分析法的特征根值與方差貢獻(xiàn)率

根據(jù)不同植被樣點(diǎn)在PC1和PC2上的得分值，結(jié)合各主成分的方差貢獻(xiàn)率（即各主成分所占權(quán)重），可進(jìn)一步計(jì)算出不同植被樣點(diǎn)在每個(gè)主成分上的加權(quán)得分及綜合得分（表4）?？梢钥闯觯赑C1上的得分順序?yàn)椋洪熑~林>竹林、混交林>新茶園>老茶園>馬尾松林，表明與原始闊葉林相比，其他植被類(lèi)型的土壤全量養(yǎng)分（除全鉀）、堿解氮和微生物生物量都有所降低；在PC2上的得分順序?yàn)椋豪喜鑸@>新茶園、闊葉林>混交林、竹林、馬尾松林，表明闊葉林植被改變后，施用有機(jī)肥的茶園可以明顯提高土壤的速效養(yǎng)分（除堿解氮）和CEC，尤其以長(zhǎng)期施肥的老茶園最為明顯，但不施肥的其他植被類(lèi)型的上述養(yǎng)分明顯降低。經(jīng)加和得到的綜合得分能更直觀(guān)地反映土壤肥力的總體狀況，其排序?yàn)殚熑~林>老茶園>新茶園>竹林、混交林>馬尾松林，可見(jiàn)鼎湖山原始闊葉林被破壞后，無(wú)論何種新的植被類(lèi)型都會(huì)使土壤整體肥力質(zhì)量顯著降低。

圖3 土壤肥力質(zhì)量主成分分析示意圖

2.6 不同植被類(lèi)型下土壤肥力質(zhì)量的聚類(lèi)分析

以歐式距離作為衡量指標(biāo)、采用最短距離法對(duì)土壤各項(xiàng)肥力指標(biāo)進(jìn)行系統(tǒng)聚類(lèi)，可將不同植被類(lèi)型的土壤肥力質(zhì)量分為4類(lèi)（圖4）：第Ⅰ類(lèi)為闊葉林，其主要特征是土壤的各項(xiàng)物理、化學(xué)和生物肥力均較優(yōu)，土壤肥力整體質(zhì)量最高；第Ⅱ類(lèi)為新、老茶園，其受人類(lèi)活動(dòng)影響大，施用有機(jī)肥使得土壤容重、含水量等物理肥力較優(yōu)，土壤pH、速效養(yǎng)分和CEC等化學(xué)肥力也得到改善，但由于原始植被破壞、耕作栽培措施及產(chǎn)品收獲等原因，使土壤全量養(yǎng)分、堿解氮及MBC有所退化；第Ⅲ類(lèi)為竹林和混交林，其受人類(lèi)活動(dòng)影響較小，各項(xiàng)肥力指標(biāo)大多居中，介于闊葉林和馬尾松林之間；第Ⅳ類(lèi)為馬尾松林，其物理、化學(xué)和生物肥力在所有植被類(lèi)型中均最低，土壤肥力質(zhì)量最差。

表4 不同植被類(lèi)型下土壤肥力質(zhì)量得分

圖4 不同植被類(lèi)型下土壤肥力質(zhì)量的聚類(lèi)分析

3 討論

用以評(píng)價(jià)土壤肥力質(zhì)量的指標(biāo)眾多，在實(shí)際研究中往往選擇具有代表性、重現(xiàn)性好、能夠反映土壤關(guān)鍵肥力的指標(biāo)進(jìn)行考察。本研究參照“土壤肥力評(píng)價(jià)最小數(shù)據(jù)集”［20］所提供的指標(biāo)并適當(dāng)擴(kuò)充，最終選擇了14個(gè)常用的物理、化學(xué)及生物肥力指標(biāo)進(jìn)行分析，以實(shí)現(xiàn)既簡(jiǎn)明扼要又相對(duì)全面反映鼎湖山不同植被類(lèi)型土壤肥力質(zhì)量的目的。主成分分析、聚類(lèi)分析是進(jìn)行土壤肥力質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)時(shí)廣泛使用的分析方法［7-8，21］，前者的優(yōu)點(diǎn)在于可將具有錯(cuò)綜復(fù)雜相互關(guān)系的多個(gè)原始變量降維為少數(shù)獨(dú)立新變量，進(jìn)而使土壤肥力質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果得以量化并排序；后者的優(yōu)點(diǎn)在于將具有相似肥力特征的處理歸為一類(lèi)，并根據(jù)需要進(jìn)行土壤肥力等級(jí)劃分。合理使用這兩種方法可客觀(guān)、可靠地評(píng)價(jià)土壤肥力質(zhì)量的變化方向及幅度，并為其管理和調(diào)控提供參考。

導(dǎo)致土壤肥力質(zhì)量變化的根本原因在于系統(tǒng)內(nèi)物質(zhì)輸入量與輸出量的相對(duì)大小，即物質(zhì)的輸入量大于輸出量，土壤肥力質(zhì)量提升，反之降低［22］。本研究中，受人類(lèi)活動(dòng)影響較小、無(wú)外源養(yǎng)分輸入的闊葉林、混交林、馬尾松林和竹林，其土壤肥力主要受植被類(lèi)型的影響，尤其與凋落物的數(shù)量和性質(zhì)有關(guān)［23］。凋落物分解是森林生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)的重要環(huán)節(jié)，其分解過(guò)程是土壤及植物獲得養(yǎng)分的主要途徑，也是維持生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力的關(guān)鍵因素。閆俊華等［24］研究發(fā)現(xiàn)，鼎湖山闊葉林、馬尾松林的年凋落物量分別為8.84和2.53 t/hm2，闊葉林高達(dá)馬尾松林的3.49倍，且闊葉林凋落物的氮、磷含量高，分別相當(dāng)于馬尾松林的1.94～2.66倍和1.69～2.88倍［25］；另一方面，闊葉林凋落物的C/N在20～40之間，木質(zhì)素含量低，易于腐解，其周轉(zhuǎn)期僅為1.4 年，而馬尾松林凋落物的C/N很高，含有大量不易分解的單寧、樹(shù)脂和蠟質(zhì)，其周轉(zhuǎn)期長(zhǎng)達(dá)4.9 年［24-25］。凋落物數(shù)量和性質(zhì)的巨大差異使得闊葉林每年向土壤歸還的碳、氮、磷養(yǎng)分要遠(yuǎn)大于馬尾松林，因而土壤肥力指標(biāo)中的全量及速效碳、氮、磷養(yǎng)分均為闊葉林顯著高于馬尾松林。此外，闊葉林大量易分解的凋落物進(jìn)入土壤，也改善了土壤的物理及生物學(xué)性狀，使得土壤疏松，容重降低，保水能力增強(qiáng)，微生物生物量維持在較高水平；而馬尾松林凋落物的特殊性質(zhì)使得該植被類(lèi)型下土壤的物理、化學(xué)和生物肥力均 顯著退化。凋落物歸還還通過(guò)促進(jìn)植物生長(zhǎng)來(lái)增加覆蓋保護(hù)，減少水土流失等方式影響土壤肥力質(zhì)量［19］。由于竹林和混交林凋落物的數(shù)量和性質(zhì)介于闊葉林和馬尾松林之間［23-25］，因此其大多數(shù)的肥力指標(biāo)也介于二者之間，鉀素較為特殊，其原因有待進(jìn)一步探明。從生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)化的角度看，土壤肥力質(zhì)量既受植被群落的影響，也通過(guò)影響植物生長(zhǎng)反作用于群落的產(chǎn)生、發(fā)展和演替，這種相互促進(jìn)作用會(huì)隨著時(shí)間的延長(zhǎng)趨于穩(wěn)定，直至進(jìn)化成適應(yīng)區(qū)域氣候環(huán)境、符合生態(tài)平衡的頂級(jí)群 落［26］。對(duì)于處于南亞熱帶典型季風(fēng)氣候區(qū)的鼎湖山而言，馬尾松林、混交林和闊葉林分別代表了其森林演替的初級(jí)、中級(jí)和頂級(jí)階段，這也與三者土壤肥力質(zhì)量逐步提升的順序相一致。

人們?yōu)榱俗非蟾叩慕?jīng)濟(jì)利益常改變土地利用方式，近些年來(lái)這種現(xiàn)象在以鼎湖山為代表的城市近郊風(fēng)景區(qū)非常普遍。然而森林改變?yōu)檗r(nóng)田后常會(huì)使土壤肥力質(zhì)量顯著降低，盡管有機(jī)肥養(yǎng)分全面、肥效緩慢，長(zhǎng)期施用可全面改善土壤肥力質(zhì)量，但從本研究結(jié)果可以看出，不論是施用有機(jī)肥20年的老茶園還是僅7年的新茶園，其土壤肥力質(zhì)量相對(duì)于闊葉林仍明顯退化，這主要是因?yàn)橹脖坏钠茐?、土壤的墾殖以及產(chǎn)品的收獲強(qiáng)烈改變了養(yǎng)分物質(zhì)循環(huán)過(guò)程，使凈輸出量大于凈輸入量。具體來(lái)看，施用有機(jī)肥在改善土壤物理性狀、速效化學(xué)養(yǎng)分及pH、CEC等方面的效果顯著，但無(wú)法避免土壤全量養(yǎng)分及生物肥力的大幅降低，這與以往農(nóng)田試驗(yàn)［7］所得結(jié)論差異較大，可見(jiàn)施肥補(bǔ)償并不能完全遏制林地利用方式轉(zhuǎn)變所導(dǎo)致的土壤退化趨勢(shì)。

根據(jù)本研究結(jié)果可為鼎湖山及我國(guó)南亞熱帶相似自然保護(hù)區(qū)的經(jīng)營(yíng)管理、土地利用提供以下建議：1）對(duì)于已達(dá)到生態(tài)平衡的頂級(jí)植被群落應(yīng)加強(qiáng)保護(hù)，減少人為擾動(dòng)和破壞，維持植物、土壤及微生物之間的良好平衡關(guān)系；2）對(duì)于已形成的植被破壞地，可適當(dāng)人為介入使其植被類(lèi)型直接恢復(fù)到當(dāng)?shù)仨敿?jí)群落類(lèi)型，從長(zhǎng)期來(lái)看可能更有利于土壤肥力質(zhì)量的保持、生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定；3）對(duì)于已形成的演替初級(jí)、中級(jí)階段植被類(lèi)型（如鼎湖山的馬尾松林），在條件允許的情況下可加強(qiáng)撫育管理，適當(dāng)增施有機(jī)肥，改善土壤肥力狀況，以促進(jìn)植物的生長(zhǎng)發(fā)育及演替進(jìn)程；4）謹(jǐn)慎改變林地利用方式，對(duì)于已長(zhǎng)期耕作的林改地，在土壤退化嚴(yán)重、經(jīng)濟(jì)效益降低時(shí)應(yīng)“退耕還林”，恢復(fù)其原有植被類(lèi)型。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)鼎湖山6種典型植被類(lèi)型的土壤肥力質(zhì)量進(jìn)行考察并分析評(píng)價(jià)，主要結(jié)論為：

（1）鼎湖山原始頂級(jí)植被群落闊葉林的土壤物理結(jié)構(gòu)良好、化學(xué)養(yǎng)分充足、生物肥力最高；馬尾松林土壤的物理、化學(xué)、生物肥力均嚴(yán)重退化，竹林和混交林土壤的各項(xiàng)肥力指標(biāo)大多介于闊葉林和馬尾松林之間。

（2）與原始闊葉林相比，施用有機(jī)肥可明顯改善茶園土壤的物理肥力、速效化學(xué)養(yǎng)分、pH和CEC，但無(wú)法避免土壤全量養(yǎng)分的大幅降低，而且長(zhǎng)期施用有機(jī)肥可能會(huì)導(dǎo)致土壤生物肥力下降。

（3）運(yùn)用主成分分析和聚類(lèi)分析對(duì)各植被類(lèi)型的土壤肥力質(zhì)量進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，其得分排序?yàn)椋洪熑~林（0.60）>老茶園（0.33）>新茶園（0.12）>竹林（0.04）>混交林（-0.01）>馬尾松林（-1.08），并可分為4類(lèi)：闊葉林（Ⅰ）、新、老茶園（Ⅱ）、竹林和混交林（Ⅲ）、馬尾松林（Ⅳ）。