不同海拔梯度對黃山松林土壤磷組分的影響

劉 雪

(甘肅農(nóng)業(yè)大學,蘭州 730000)

磷(P)在土壤中主要以兩種形態(tài)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(tài)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(tǒng)而言,磷組分對其植物生長有一定限制,難分解態(tài)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(tài)系統(tǒng)土壤磷組分情況,是評價林地養(yǎng)分供應能力的關(guān)鍵。黃山松是我國重要的用材樹種,在亞熱帶山區(qū)有廣泛的分布,研究目的在于探討亞熱帶山區(qū)不同海拔梯度下黃山松林地土壤狀況,總結(jié)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(qū)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(nèi)的戴云山國家級自然保護區(qū),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(qū),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(qū)內(nèi)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(shè)計

選擇黃山松純林,分別在保護區(qū)內(nèi)海拔1 300 m和海拔1 600 m選取,確保立地條件、林下灌木優(yōu)勢樹種、伴生植被相似。于2022年5月在兩個海拔高度設(shè)置樣地,樣地規(guī)格20 m×20 m,每個樣地隨機設(shè)置5個樣方(2.0 m×2.0 m),按照S形在每個樣方內(nèi)再設(shè)置混合取樣點5個。將林地內(nèi)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(zhì),并采用2 mm土篩過篩,自然風干后對土壤理化性質(zhì)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(tài)磷(容易獲取的土壤磷組分)、中等易分解態(tài)磷(相對難溶性的土壤磷組分)、難分解態(tài)磷(很難被植物吸收以及利用的土壤磷組分)。易分解態(tài)磷包括Resin-Pi、NaHCO3-Pi、NaHCO3-Po,中等易分解態(tài)磷包括 NaOH-Pi、NaOH-Po,難分解態(tài)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(wěn)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(tǒng)計學方法

3 結(jié)果

3.1 土壤基本理化性質(zhì)的比較

表2 不同海拔梯度林地土壤基本理化性質(zhì)相關(guān)指標的比較

3.2 土壤磷組分的對比

由表3及附表中數(shù)據(jù)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(tǒng)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(qū)分布大量山地,既往研究已經(jīng)證實,不同海拔梯度內(nèi),不僅區(qū)域內(nèi)小氣候會有顯著改變,土壤性質(zhì)也會出現(xiàn)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(qū)的毛櫸林土壤中磷含量明顯提高,但是在國內(nèi)的毛竹林相關(guān)分析中則得到剛好相反的結(jié)論[3]。在土壤磷組分調(diào)控上,土壤中有機質(zhì)和pH值含量以及植物生物量發(fā)揮明顯驅(qū)動作用。除了上述因素外,林惠瑛等認為,亞熱帶山區(qū)土壤中,酸性磷酸酶也能對有機磷的分解產(chǎn)生驅(qū)動作用,從而為植物生長提供更多磷,滿足植物對養(yǎng)分的需求,說明土壤微生物成分在亞熱帶森林系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用[4]。當然,現(xiàn)有文獻對于不同海拔梯度下土壤磷組分發(fā)生變化的驅(qū)動機制尚未完全闡述清楚,特別是微生物的驅(qū)動效應。

研究除了對比土壤理化性質(zhì)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(jié)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(jié)合文獻報道內(nèi)容認為,在酸性土壤(發(fā)生高度風化)中,有機磷是易分解態(tài)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(tài)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(shù)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(tài)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(guān)研究認為,植物很難直接吸收和利用難分解態(tài)磷組分,但是能夠通過礦化、風化等作用轉(zhuǎn)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(zhì)發(fā)生明顯變化,且各土壤磷組分明顯下降,對土壤磷循環(huán)、供應產(chǎn)生一定影響。