水曲柳人工林與天然林土壤中不同形態(tài)鉀素的含量與分布

（東北林業(yè)大學(xué) 林學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150040）

鉀是影響植物生長(zhǎng)的三大營(yíng)養(yǎng)元素之一，參與植物體內(nèi)幾乎所有的生理生化過(guò)程[1]。鉀是多種酶的活化劑，在植株體內(nèi)蛋白質(zhì)代謝、碳水化合物代謝及呼吸代謝中具有重要功能[2-3]。缺鉀不僅會(huì)導(dǎo)致植物的生理失調(diào)，影響植物的光合作用，還可以減慢氮的代謝，降低植物吸收利用氮的能力[4]。但是并非所有的鉀都會(huì)被植物快速有效利用，土壤鉀對(duì)植物生長(zhǎng)影響的快速有效性取決于土壤鉀的存在形態(tài)、分布狀況及無(wú)效鉀向有效鉀的轉(zhuǎn)換程度[5]。分析比較土壤中各形態(tài)鉀素的含量及其分布對(duì)土壤的施肥及植物培育措施的確定具有十分重要的指導(dǎo)意義。

根據(jù)鉀存在的化學(xué)形態(tài)及其對(duì)植物的有效性，把土壤中全部的鉀（亦稱為全鉀）分為水溶性鉀、非特殊吸附性鉀、特殊吸附性鉀、非交換性鉀和礦物鉀5 種形態(tài)[6]。通常把水溶性鉀、非特殊吸附性鉀和特殊吸附性鉀合稱為速效鉀，把速效鉀和非交換性鉀中的有效部分合稱為有效鉀[7-8]。在評(píng)價(jià)土壤鉀對(duì)當(dāng)季植物的有效性時(shí)，往往以速效鉀作為主要指標(biāo)，同時(shí)考慮非交換性鉀的含量；而在評(píng)價(jià)土壤鉀對(duì)植物的長(zhǎng)期有效性時(shí)，則不僅要考慮速效鉀的水平，更要注意非交換性鉀的貯量及其釋放速率[7]。國(guó)外對(duì)森林土壤鉀素的含量、有效性以及Q/I 曲線特征等方面有著較為深入的研究[9-11]，而過(guò)去我國(guó)森林土壤鉀素的相關(guān)研究則多集中在全鉀和速效鉀含量方面[12-14]，研究非交換性鉀的不多[1,8]，涉及土壤供鉀潛力和無(wú)效鉀向有效鉀轉(zhuǎn)換程度的更少[8]。土壤鉀素的表聚和層化特征分析是準(zhǔn)確選擇造林樹(shù)種和進(jìn)行合理施肥管理的重要基礎(chǔ)[8]。多數(shù)研究者也觀測(cè)到了土壤鉀素的表聚和層化現(xiàn)象[8,15-17]，但對(duì)土壤鉀素的表聚程度和層化的比率少有數(shù)量化表述[15-16]。

水曲柳Fraxinus mandschurica是中國(guó)東北地區(qū)重要的商品大徑材培育樹(shù)種，“十三五”期間科技部組織東北林業(yè)大學(xué)等高校和科研單位從林分結(jié)構(gòu)控制和林地營(yíng)養(yǎng)控制等方面開(kāi)展研究，試圖攻克水曲柳大徑材培育的關(guān)鍵技術(shù)。目前已經(jīng)進(jìn)行了水曲柳人工林和水曲柳天然林土壤C、N、P 營(yíng)養(yǎng)的相關(guān)研究[18-20]，對(duì)林地土壤鉀素的相關(guān)研究才剛剛開(kāi)始。本研究以水曲柳人工林為對(duì)象，對(duì)照水曲柳天然林，測(cè)定了林下土壤各形態(tài)鉀素含量，分析了土壤非交換性鉀的轉(zhuǎn)化和各形態(tài)鉀素的層化比率，以期為水曲柳人工林土壤K 肥的診斷、施用和林分的科學(xué)培育提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況及林分的選取

試驗(yàn)地位于黑龍江省尚志市西側(cè)帽兒山實(shí)驗(yàn)林場(chǎng)東北林業(yè)大學(xué)森林培育實(shí)驗(yàn)站（45°23′～45°26′N(xiāo)、127°26′～127°39′E），長(zhǎng)白山張廣才嶺西坡小嶺余脈，為松嫩平原向張廣才嶺過(guò)渡的低山丘陵區(qū)[20]。在山地8°東坡中部選取水曲柳天然林隔帶采伐后營(yíng)造的33年生紅皮云杉-水曲柳混交林（編號(hào)MPc）、紅松-水曲柳混交林（編號(hào)MPn）、長(zhǎng)白落葉松-水曲柳混交林（編號(hào)ML）和水曲柳純林（編號(hào)PF）為研究對(duì)象，對(duì)照林分為同一山坡中部未采伐的原有以胡桃楸和水曲柳為主的天然混交林（編號(hào)NF）（表1）。

表1 研究林分狀況?Table 1 General information of the study plantations

1.2 樣品采集及指標(biāo)測(cè)定

2019年7月，在各林型林分中分別設(shè)置3 個(gè)20 m×20 m 的樣方。在每個(gè)樣方內(nèi)以“S”形設(shè)置5 個(gè)點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)按0～10、10～20 和20～30 cm土層分別采集土樣。土壤樣品自然風(fēng)干后一部分過(guò)1 mm 土篩，用于各形態(tài)鉀素含量的測(cè)定，其余部分繼續(xù)過(guò)0.149 mm 土篩，用于全鉀含量的測(cè)定。

水溶性鉀用去離子水（水土比10∶1）25℃恒溫振蕩30 min 浸提；非特殊吸附性鉀用0.5 mol·L-1中性醋酸鎂溶液浸提；特殊吸附性鉀用1 mol·L-1中性醋酸銨浸提（水土比、浸提溫度和振蕩時(shí)間與水溶性鉀相同）；非交換性鉀用1 mol·L-1硝酸溶液煮沸10 min 浸提[6]。浸提后的稀釋液均用火焰光度計(jì)（FP6400，上海悅豐）測(cè)定。有效鉀用2 mol·L-1的冷硝酸浸提-火焰光度法測(cè)定，全鉀含量用NaOH 熔融-火焰光度法測(cè)定[21]。非特殊吸附性鉀、特殊吸附性鉀、非交換性鉀和礦物鉀均用差減法計(jì)算得出：非特殊吸附性鉀=醋酸鎂浸提鉀-水溶性鉀；特殊吸附性鉀=醋酸銨浸提鉀（速效鉀）-醋酸鎂浸提鉀；非交換性鉀=硝酸消煮鉀-醋酸銨浸提鉀；礦物鉀=全鉀-硝酸消煮鉀[7]。土壤pH 值采用水浸提電位法測(cè)定[21]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2007 和IBM SPSS Statistics 23.0 軟件整理分析，各統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)均采用均值和標(biāo)準(zhǔn)誤差表示。采用One-way ANOVA對(duì)5 種林型土壤各形態(tài)鉀素、非交換性鉀轉(zhuǎn)換量、轉(zhuǎn)換率和層化比率進(jìn)行方差分析，并做LSD 多重比較（a=0.05）。土壤非交換性鉀轉(zhuǎn)換量、轉(zhuǎn)換率和各形態(tài)鉀素含量層化比率的計(jì)算公式如下：

式中：CC 和CR 分別表示土壤非交換性鉀轉(zhuǎn)換量和轉(zhuǎn)換率；VK、AK 和NEK 分別表示土壤有效鉀、速效鉀和非交換性鉀含量；SR1和SR2分別表示10～20 cm 土層與0～10 cm 土層某形態(tài)鉀素含量的比值和20～30 cm 土層與0～10 cm 土層土壤某形態(tài)鉀素含量的比值；Kx、Ky 和Kz 分別表示0～10、10～20 和20～30 cm 土層某形態(tài)鉀素含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 水曲柳人工林和天然林土壤中5 種形態(tài)鉀素含量

水曲柳人工林和天然林各土層水溶性鉀、非特殊吸附性鉀和特殊吸附性鉀含量分別為17.71～64.16、13.95～153.57 和20.70～226.68 mg·kg-1。水曲柳人工林與天然林相比，除20～30 cm 土層水曲柳天然林與長(zhǎng)白落葉松-水曲柳混交林水溶性鉀含量間無(wú)顯著差異外，其余各土層水曲柳天然林土壤水溶性鉀、非特殊吸附性鉀和特殊吸附性鉀含量均顯著高于水曲柳人工林，其中人工林以紅皮云杉-水曲柳混交林土壤水溶性鉀、非特殊吸附性鉀和特殊吸附性鉀含量為最低，長(zhǎng)白落葉松-水曲柳混交林為最高。垂直空間上，除紅皮云杉-水曲柳混交林土壤水溶性鉀含量和水曲柳天然林土壤非特殊吸附性鉀、特殊吸附性鉀含量只有0～10 cm土層顯著高于10～20 和20～30 cm 土層外，水曲柳人工林和水曲柳天然林各土層間水溶性鉀、非特殊吸附性鉀和特殊吸附性鉀含量均差異顯著，從高到低依次為0～10、10～20 和20～30 cm土層（P＜0.05）（表2）。

水曲柳人工林和天然林各土層非交換性鉀含量為462.90～687.48 mg·kg-1，水曲柳人工林均顯著低于水曲柳天然林，水曲柳人工林以紅皮云杉-水曲柳土壤非交換性鉀含量為最低，長(zhǎng)白落葉松-水曲柳為最高（P＜0.05）。垂直空間上，水曲柳天然林各土層非交換性鉀含量差異顯著，從高到低依次為0～10、10～20 和20～30 cm 土層。紅松-水曲柳混交林和長(zhǎng)白落葉松-水曲柳混交林各土層非交換性鉀含量均為0～10 cm 土層顯著高于10～20 和20～30 cm 土層。水曲柳純林非交換性鉀含量為0～10 cm 土層顯著高于20～30 cm土層，紅皮云杉-水曲柳混交林各土層間非交換性鉀含量均未表現(xiàn)出明顯的差異（P＜0.05）。同土層各林型間及同林型各土層間礦物鉀含量均未表現(xiàn)出明顯的差異（表2）。

2.2 水曲柳人工林和水曲柳天然林土壤非交換性鉀轉(zhuǎn)換狀況

水曲柳人工林和天然林各土層非交換性鉀轉(zhuǎn)換量分別為2.65～40.74 和8.49～26.14 mg·kg-1，轉(zhuǎn)換率分別為0.55%～7.31%和1.41%～3.76%。在0～10 cm 土層，水曲柳天然林非交換性鉀轉(zhuǎn)換量和轉(zhuǎn)換率均顯著高于長(zhǎng)白落葉松-水曲柳混交林，而紅皮云杉-水曲柳混交林非交換性鉀轉(zhuǎn)換率則顯著高于水曲柳天然林。人工林非交換性鉀轉(zhuǎn)換量和轉(zhuǎn)換率在0～10 cm 土層皆以紅皮云杉-水曲柳混交林為最高，長(zhǎng)白落葉松-水曲柳混交林為最低（P＜0.05）；在10～20 cm 土層，兩者除紅皮云杉-水曲柳混交林和紅松-水曲柳混交林間無(wú)顯著差異外，其他各林型間差異顯著，從高到低依次為長(zhǎng)白落葉松-水曲柳混交林、水曲柳純林、水曲柳天然林、紅皮云杉-水曲柳混交林和紅松-水曲柳混交林（P＜0.05）；在20～30 cm 土層，紅皮云杉-水曲柳混交林、紅松-水曲柳混交林和水曲柳純林非交換性鉀轉(zhuǎn)換量和轉(zhuǎn)換率均顯著高于水曲柳天然林。人工林兩者皆以紅皮云杉-水曲柳混交林為最高，長(zhǎng)白落葉松-水曲柳混交林為最低（P＜0.05）（表3）。

垂直空間上的土壤非交換性鉀轉(zhuǎn)換量和轉(zhuǎn)換率，紅皮云杉-水曲柳混交林0～10 和20～30 cm 土層顯著高于10～20 cm 土層（P＜0.05），長(zhǎng)白落葉松-水曲柳混交林10～20 cm 土層顯著高于0～10 和20～30 cm 土層，水曲柳天然林0～10 cm 顯著高于20～30 cm 土層（P＜0.05）。紅松-水曲柳混交林轉(zhuǎn)換量上0～10 和20～30 cm 土層顯著高于10～20 cm 土層，轉(zhuǎn)換率從高到低依次為20～30、0～10 和10～20 cm 土層（P＜0.05）（表3）。

2.3 土壤5 種形態(tài)鉀素的層化比率

水曲柳人工林和水曲柳天然林的土壤非交換性鉀和礦物鉀在林型間無(wú)顯著差異，也未表現(xiàn)出明顯的層化和表聚現(xiàn)象，水溶性鉀、非特殊吸附性鉀、特殊吸附性鉀則表現(xiàn)出明顯的表聚和層化現(xiàn)象。水曲柳人工林與天然林相比，紅皮云杉-水曲柳混交林土壤非特殊吸附性鉀SR1顯著高于水曲柳天然林，紅皮云杉-水曲柳混交林、紅松-水曲柳混交林和水曲柳純林土壤特殊吸附性鉀SR1顯著高于水曲柳天然林，紅皮云杉-水曲柳混交林和紅松-水曲柳混交林土壤特殊吸附性鉀SR2顯著高于水曲柳天然林（P＜0.05）。在水曲柳人工林中，土壤非特殊吸附性鉀SR1以及特殊吸附性鉀SR1、SR2均以紅皮云杉-水曲柳混交林為最大，長(zhǎng)白落葉松-水曲柳混交林為最?。≒＜0.05）（表4）。

3 討 論

3.1 土壤各形態(tài)鉀素的含量及影響因素

研究結(jié)果表明，長(zhǎng)期培育水曲柳人工林會(huì)造成除礦物鉀外土壤各形態(tài)鉀素含量下降，其中以紅皮云杉-水曲柳混交林下降最多，長(zhǎng)白落葉松-水曲柳混交林下降最少。這與多數(shù)學(xué)者對(duì)天然林轉(zhuǎn)變成人工林后土壤地力變化的研究結(jié)果一致[22-24]。造成森林轉(zhuǎn)換后土壤各形態(tài)鉀素含量減少的重要原因可能是凋落物歸還量的差異。人工林在幼齡時(shí)期，地上凋落物歸還量極少，且有研究表明，在人工林達(dá)到成熟后，其凋落物歸還量仍顯著低于天然林[25-26]。

?率比及量含素鉀態(tài)形各壤土林然天與林工人柳曲2 水表Table 2 Contents and ratios of the different forms of potassium in the soil of Fraxinus mandshurica plantation and natural forest率Percent/%比96.47 MK 鉀物礦量 Content /(mg·kg-1)0.29 Aa含16.65±率Percent /%比2.83 NEK 鉀性換交非量 Content /(mg·kg-1)含488.36±4.94 Ad率Percent /%比0.27 SAK 鉀性附吸殊量 Content /(mg·kg-1)2.01 Ad NASK特含47.27±率Percent /%比0.21鉀性附吸殊2.47 Ad特含非量 Content /(mg·kg-1)36.63±率Percent /%比0.22 WSK 鉀性溶量 Content /(mg·kg-1)1.23 Ad層Soil layer / cm水含37.67±10土0 ～型Forest types類(lèi)分林96.93 0.14 Aa 16.53±2.71 462.90±9.67 Ac 0.23 2.78 Bc 39.08±0.14 2.28 Bd 24.08±0.12 0.49 Bd 20.36±20 10 ～MPc 96.93 96.09 0.52 Aa 0.20 Aa 16.29±16.91±2.76 3.02 463.86±16.49 Ac 531.45±18.03 Ac 0.12 0.35 2.14 Cd 20.70±2.41 Acd 61.63±0.08 0.28 1.75 Cd 13.95±2.46 Acd 49.47±0.11 0.26 1.83 Bc 1.33 Ac 17.71±45.52±30 10 20 ～0 ～96.70 0.29 Aa 16.78±2.75 477.81±10.63 Bc 0.24 2.23 Bbc 40.87±0.17 2.21 Bc 30.36±0.14 1.43 Bc 24.81±20 10 ～MPn 96.84 95.21 0.32 Aa 0.13 Aa 16.86±16.67±2.79 3.37 485.14±12.50 Bc 589.32±13.87 Ab 0.16 0.65 2.62 Cc 28.37±113.12±1.10 Ab 0.09 0.46 1.53 Cd 0.58 Ab 15.05±79.97±0.12 0.31 0.25 Cbc 0.66 Ab 20.40±54.75±30 10 20 ～0 ～96.06 0.12 Aa 16.68±3.23 560.35±17.66 Bb 0.27 1.89 Bb 46.93±0.24 1.11 Bb 41.41±0.21 1.48 Bb 37.03±20 10 ～ML 96.42 95.83 0.10 Aa 0.51 Aa 16.70±16.95±3.06 3.17 529.30±14.09 Bb 560.99±12.18 Abc 0.21 0.42 2.02 Cb 2.67 Ac 35.56±73.63±0.15 0.32 1.88 Cb 3.06 Ac 25.88±56.20±0.16 0.26 0.71 Ca 1.41 Ac 27.87±46.69±30 10 20 ～0 ～96.32 0.23 Aa 16.82±3.04 530.83±7.71 ABb 0.25 0.73 Bbc 43.18±0.18 1.61 Bc 31.55±0.21 1.90 Bb 36.04±20 10 ～PF 96.69 93.80 0.29 Aa 0.52 Aa 16.85±17.12±2.89 3.77 503.51±18.63 Bbc 687.48±16.53 Aa 0.17 1.24 0.39 Cbc 29.72±226.68±12.60 Aa 0.12 0.84 0.40 Cc 20.52±153.57±10.25 Aa 0.13 0.35 0.25 Cb 1.83 Aa 22.40±64.16±30 10 20 ～0 ～95.19 0.34 Aa 16.96±3.60 642.35±6.33 Ba 0.57 100.72±2.97 Ba 0.40 1.61 Ba 71.14±0.24 1.50 Ba 42.57±20 10 ～NF 95.72 0.28 Aa 16.96±3.36 594.55±8.33 Ca 0.44 2.93 Ba 78.46±0.31 2.48 Ba 54.99±0.17 0.95 Ca 30.05±30 20 ～字寫(xiě)大同不，standard error.著顯異差間型林同不示表母字寫(xiě)小同不。0.05).The same below.差誤準(zhǔn)標(biāo)±值均平為示表?yè)?jù)數(shù)中表。鉀物礦示表MK”，“鉀性換交非示表NEK”，“鉀性附吸殊特示表SAK”，“。鉀同性下附特0.05）。吸殊非表（P ＜示NASK”著顯異差，“間層鉀土性同溶不水型示林表一WSK”同示表? “母“WSK” stands for water soluble K,“NASK” stands for Non-specifically K,“SAK” stands for Specifically-absorptive K,“NEK” stand for Non-exchangeable K,“MK” stands for Mineral K.The data in the table are expressed as mean ±Different small letters means significant difference between different forest types,different capital letters indicate significant differences between different soil layers of the same forest type (P ＜

表3 水曲柳人工林與天然林土壤非交換性鉀轉(zhuǎn)換量及轉(zhuǎn)換率Table 3 Conversion content and conversion rate of non exchangeable potassium in soil of Fraxinus mandshurica plantation and natural forest

表4 水曲柳人工林與天然林各形態(tài)鉀素的層化比率?Table 4 Stratifi cation ratio of various forms of potassium in Fraxinus mandshurica plantation and natural forest

研究區(qū)水曲柳人工林土壤水溶性鉀、非特殊吸附性鉀、特殊吸附性鉀、非交換性鉀均顯著低于水曲柳天然林，含量從大到小依次為長(zhǎng)白落葉松-水曲柳混交林、水曲柳純林、紅松-水曲柳混交林以及紅皮云杉-水曲柳混交林，表明長(zhǎng)白落葉松-水曲柳混交林和水曲柳純林比紅皮云杉-水曲柳混交林造成K 素含量下降的程度小。不同林分，因組成樹(shù)種不同，樹(shù)葉及凋落物中營(yíng)養(yǎng)元素的差異和凋落物貯量、養(yǎng)分歸還量及歸還速率也不同，導(dǎo)致?tīng)I(yíng)養(yǎng)元素向土壤歸還量不同，改善土壤鉀素肥力的程度也會(huì)存在差異[27]。酸性土壤膠體帶負(fù)電荷較少，陪伴離子以H+和Al3+為主[28]，相對(duì)于長(zhǎng)白落葉松-水曲柳混交林和水曲柳純林，紅皮云杉-水曲柳混交林和紅松-水曲柳混交林土壤的H+和Al3+數(shù)量更多，對(duì)鉀的結(jié)合能力也就更差。

3.2 土壤非交換性鉀的供鉀潛力及活化

土壤非交換性鉀作為速效鉀的儲(chǔ)備庫(kù)，在土壤鉀素循環(huán)中發(fā)揮著重要作用[29]。與水曲柳天然林相比，4 種類(lèi)型水曲柳人工林土壤非交換性鉀含量均呈現(xiàn)不同程度的下降。依據(jù)土壤非交換性鉀含量300～600 mg·kg-1屬于中等水平，大于600 mg·kg-1屬于豐富水平的評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[21]，本研究區(qū)水曲柳人工林土層非交換性鉀含量均處于中等水平，而水曲柳天然林0～20 cm 土層處于豐富水平。4 種類(lèi)型水曲柳人工林土壤各有效形態(tài)鉀含量本來(lái)就以紅皮云杉-水曲柳混交林為最低，而最低的有效形態(tài)鉀含量中還包含有最低非交換性鉀含量最高程度轉(zhuǎn)換而來(lái)的部分，進(jìn)一步說(shuō)明培育紅皮云杉-水曲柳混交林較其他類(lèi)型水曲柳人工林會(huì)有更低的土壤有效形態(tài)鉀含量。

3.3 土壤鉀素的表聚與層化

水曲柳人工林和水曲柳天然林土壤速效形態(tài)鉀各組分均出現(xiàn)了明顯的表聚和層化現(xiàn)象。森林凋落物歸還到林地表面促進(jìn)團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成，改善土壤結(jié)構(gòu)和孔隙度狀況，提升土壤有機(jī)質(zhì)和團(tuán)聚體的數(shù)量[30-31]，進(jìn)而導(dǎo)致表層土壤中更多的速效形態(tài)鉀被吸附保蓄，減弱了速效形態(tài)鉀向非交換性鉀的轉(zhuǎn)化[15]，雖然淋溶過(guò)程使一部分鉀素向下輸運(yùn)，但樹(shù)木生長(zhǎng)過(guò)程中根系需要吸收大量的鉀素。本研究中長(zhǎng)白落葉松-水曲柳混交林較其他3 種類(lèi)型水曲柳人工林表聚與層化現(xiàn)象更加明顯，可能與其上層凋落物鉀補(bǔ)充和下層鉀消耗的共同作用有關(guān)。同時(shí)長(zhǎng)白落葉松-水曲柳混交林土壤pH 值顯著高于其他3 種類(lèi)型水曲柳人工林，意味著長(zhǎng)白落葉松-水曲柳混交林上層土壤鉀素向下淋溶和遷移會(huì)慢于其他3 種類(lèi)型水曲柳人工林[32]。

本研究對(duì)象人工林相對(duì)較弱的K 素遷移性制約了上層對(duì)下層的及時(shí)補(bǔ)給，可能會(huì)導(dǎo)致下層土壤缺鉀。雖然樹(shù)木根系的高強(qiáng)度活動(dòng)會(huì)促進(jìn)非交換性鉀向速效態(tài)鉀的轉(zhuǎn)換，但是4 種類(lèi)型水曲柳人工林土壤非交換性鉀初始轉(zhuǎn)換量和轉(zhuǎn)換率均較低，滿足不了樹(shù)木根系對(duì)鉀素的要求。根據(jù)土壤有效形態(tài)鉀含量低于100～120 mg·kg-1屬于缺鉀土壤的一般評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[21]，本研究中長(zhǎng)白落葉松-水曲柳混交林和水曲柳純林在20～30 cm 土層、紅松-水曲柳混交林和紅皮云杉-水曲柳混交林在10～30 cm 土層可能缺鉀，應(yīng)當(dāng)選擇適宜的點(diǎn)位定期進(jìn)行根系施鉀。

林地土壤鉀素循環(huán)是一個(gè)復(fù)雜的動(dòng)態(tài)過(guò)程。本研究比較了4 種類(lèi)型水曲柳人工林和天然林土壤水溶性鉀、非特殊吸附性鉀、特殊吸附性鉀、非交換性鉀和礦物鉀含量的差異，并分析了非交換性鉀的轉(zhuǎn)換和各形態(tài)鉀素的層化狀況，對(duì)于林地土壤鉀肥的施用和林分的科學(xué)培育具有一定的指導(dǎo)意義。但是僅僅知曉各形態(tài)鉀素含量及其分布狀況尚不能完全調(diào)控林地土壤鉀的供給過(guò)程，還需深入研究土壤各形態(tài)鉀素含量及其分布狀況的環(huán)境影響因素。通過(guò)控制這些因素，調(diào)節(jié)土壤鉀素的固定和釋放過(guò)程及各形態(tài)鉀素之間的轉(zhuǎn)化速率，從而改善土壤供鉀能力。

土壤鉀素和鉀肥研究一直是土壤植物營(yíng)養(yǎng)與施肥領(lǐng)域最有活力的研究?jī)?nèi)容。20世紀(jì)80年代以來(lái)，農(nóng)業(yè)土壤含鉀礦物的特征與分布規(guī)律，土壤鉀含量、狀態(tài)和有效性，土壤鉀素肥力評(píng)價(jià)方法等相關(guān)研究均得到了較大發(fā)展[33-35]。林業(yè)土壤鉀的研究則僅僅停留在鉀素含量方面[12-14]，未來(lái)林業(yè)應(yīng)充實(shí)上述相關(guān)研究?jī)?nèi)容，以豐富我國(guó)林地土壤鉀素的知識(shí)理論體系，更好地為森林培育服務(wù)。

4 結(jié) 論

水曲柳人工林土壤水溶性鉀、非特殊吸附性鉀、特殊吸附性鉀、非交換性鉀含量均低于水曲柳天然林。4 種水曲柳人工林中，紅皮云杉-水曲柳混交林含量最低，長(zhǎng)白落葉松-水曲柳混交林含量最高。紅松-水曲柳混交林和紅皮云杉-水曲柳混交林在10～30 cm 土層有效形態(tài)鉀含量為85.35～98.69 mg·kg-1，長(zhǎng)白落葉松水曲柳混交林和水曲柳純林在20～30 cm 土層有效形態(tài)鉀含量為89.05～97.46 mg·kg-1，可能缺鉀。

水曲柳人工林各土層非交換性鉀含量為462.90～589.32 mg·kg-1，屬中等水平；水曲柳天然林0～20 cm 土層非交換性鉀含量則超過(guò)600 mg·kg-1，屬豐富水平。4 種人工林中，0～10 和20～30 cm土層非交換性鉀轉(zhuǎn)換量與轉(zhuǎn)換率以紅皮云杉-水曲柳混交林為最高，10～20 cm 土層非交換性鉀轉(zhuǎn)換量與轉(zhuǎn)換率以長(zhǎng)白落葉松-水曲柳混交林為最高。

水曲柳人工林和水曲柳天然林土壤速效形態(tài)鉀和有效形態(tài)鉀均出現(xiàn)了明顯的表聚和層化現(xiàn)象。水曲柳人工林中，土壤速效形態(tài)鉀的表聚和層化程度以紅皮云杉-水曲柳混交林最輕，長(zhǎng)白落葉松-水曲柳混交林最重。

基于水曲柳人工林土壤與水曲柳天然林土壤的對(duì)比結(jié)果，依據(jù)水曲柳人工林土壤速效形態(tài)鉀與有效形態(tài)鉀含量的變化及非交換性鉀的轉(zhuǎn)換情況，及時(shí)有效地對(duì)水曲柳人工林土壤施用鉀肥，可改善水曲柳人工林土壤質(zhì)量，促進(jìn)水曲柳人工林生長(zhǎng)。