不同郁闭度天山云杉林土壤养分特征.pdf

新疆农业科学():./.不同郁闭度天山云杉林土壤养分特征席 丽李思瑶夏晓莹陈玉雯李 林王 杰马小龙米尔扎提柯尼加里木阿丽耶麦麦提王卫霞(新疆农业大学林学与风景园林学院/新疆教育厅干旱区林业生态与产业技术重点实验室乌鲁木齐)摘 要:【目的】研究不同郁闭度下天山云杉林土壤养分特征为天山云杉林的可持续经营提供理论依据【方法】以不同郁闭度的天山云杉林为研究对象采用野外样地调查和室内土壤测定分析相结合方法分析不同郁闭度对天山云杉林土壤养分特征的影响【结果】()不同郁闭度天山云杉林土壤养分均为中等变异性具有明显的聚表性主要集中在 土层()土层土壤有机质、碱解氮、速效磷、全氮含量均随郁闭度的增大呈递增的趋势其中土壤有机质和全氮含量增加显著()土层土壤各养分含量随郁闭度变化其变化趋势不一致且均无显著差异 整个土壤剖面上天山云杉林郁闭度达到 时更有利于土壤养分的积累()土壤各养分之间均存在正相关关系其中有机质与碱解氮、速效磷、全氮两两之间呈极显著正相关【结论】郁闭度对天山云杉林表层土壤有机质、全氮有显著影响()郁闭度 条件下更有利于天山云杉林土壤养分的积累关键词:郁闭度天山云杉林土壤养分中图分类号:文献标志码:文章编号:()收稿日期():基金项目:国家级大学生创新创业训练计划项目“不同海拔梯度对天山云杉林土壤有机碳的影响”()国家自然科学基金项目“南疆盆地不同土地利用方式对土壤有机碳库的影响”()作者简介:席丽()甘肃陇西人硕士研究生研究方向为森林生态与经营()通信作者:王卫霞()女新疆乌鲁木齐人副教授研究方向为森林生态与经营()引 言【研究意义】森林土壤是植物所需营养物质的重要来源了解森林土壤特性能避免土壤养分失衡有助于保持土壤肥力水平提高林分质量及生产力 天山云杉林自然更新较困难而土壤养分失衡会导致植被生长受阻 郁闭度作为人为可调控因子直接影响着林下的光照、温度、湿度等林分内环境因子并作用于森林土壤使其属性发生变化 掌握不同郁闭度下天山云杉林土壤养分特征研究其变化规律对森林土壤资源定向管理具有重要意义【前人研究进展】前人对不同郁闭度下土壤养分特征的研究多集中在马尾松林黄智军等为了阐明郁闭度对马尾松林土壤碳()、氮()、磷()、钾()含量及生态化学计量特征的影响以福建省长汀县马尾松林为研究对象研究结果显示郁闭度为 时土壤养分含量相对较高 魏大平在研究中表明郁闭度对各个季节下的马尾松人工林土壤 含量都有显著影响【本研究切入点】天山云杉()是新疆山地森林中分布最广蓄积量最大的森林生态树种 目前天山云杉林有关郁闭度的研究主要体现在地表水氮磷含量特征、降水水质的特征、地表径流和土壤侵蚀特征的研究而关于郁闭度对天山云杉林土壤养分的影响机制鲜有报道 需研究不同郁闭度下天山云杉林土壤养分特征【拟解决的关键问题】以不同郁闭度天山云杉林为研究对象研究郁闭度对天山云杉林土壤养分的影响为新疆山地森林生态系统的生态恢复及天山云杉林的可持续生态经营提供参考依据 材料与方法 材 料以新疆农业大学实习林场()为研究区 位于头屯河上游平第 期席 丽等:不同郁闭度天山云杉林土壤养分特征均海拔约 林区年均降水量约为 月生长季集中降水量约占 年平均温度年日照大于 无霜期 地势南高北低坡度多在 森林主要分布在北、东北和西北坡 主要乔木树种为天山云杉其土壤类型为普通灰褐色森林土主要草本为老鹳草()、林地早熟禾()、黒穗笞草()等 方 法 年 月在新疆农业大学实习林场天山云杉林区域进行样地布设选取地形、林龄等条件相近、不同郁闭度等级的样方共 个样方规格为 采用对角线法测定样方郁闭度在每个样方内按上、中、下坡布设 个采样点每个采样点挖取土壤剖面按 、分层采集土壤样品并将每个样地的 个采样点样品分层混合根据四分法留取 带回实验室共采集土样 份 土样在室内自然风干测定土壤有机质()、全氮()、碱解氮()、速效磷()、速效钾()等指标 其中有机质采用重铬酸钾容量法、全氮采用凯氏定氮法、碱解氮采用碱解扩散法、速效磷采用钼锑抗分光光度法、速效钾采用醋酸铵浸提火焰光度计法 表 表 样地基本概况 郁闭度海拔()坡度坡向坡位龄组 阴坡上坡中龄林 阴坡中坡中龄林 阴坡中坡中龄林 阴坡上坡中龄林 阴坡上坡中龄林 阴坡上坡中龄林 阴坡上坡中龄林 阴坡中坡中龄林 阴坡中坡中龄林 阴坡上坡中龄林 阴坡上坡中龄林 阴坡上坡中龄林 数据处理根据划分标准当变异系数 时为弱变异性当 时为中等变异当 时为强变异性 采用 对数据进行整理与预处理应用 软件采用单因素方差分析()和多重比较()法分析 不 同 土 层 与 不 同 郁 闭 度 下 土 壤 有 机 质()、全氮()、碱解氮()、速效磷()、速效钾()、/比差异显著性采用相关性分析分析土壤各养分含量之间的相关性利用 软件作图 结果与分析 土壤养分描述性统计特征研究表明 土层土壤有机质、碱解氮、速 效 磷、速 效 钾、全 氮 的 平 均 值 分 别 为、/土层土壤有机质、碱解氮、速效磷、速效钾、全氮的平均值分别为 、/各土壤养分变异性均处于中等水平均在 在显著水平 单样本 正态检验下各指标或其对数转换后均服从正态分布 表 不同郁闭度土壤养分分布特征研究表明随着郁闭度的增加 土层土壤有机质、全氮含量显著上升 土层土壤土壤有机质、全氮含量在郁闭度 呈上升趋势在郁闭度 呈下降趋势 各郁闭度条件下 土层土壤有机质、全氮含量均高于 土层其中郁闭度在 、条件下 土层土壤有机质、全氮含量显著高于 土层()郁闭度对天山云杉林土壤碱解氮、速效磷、速效钾含量没有显著影响随着郁闭度的增加 土层土壤碱解氮、速效磷含量逐渐上升而土壤速效钾含量呈先上升后下降趋势 土层土壤碱解氮、速效钾含量在郁闭度 条件下有最大值而土壤速效磷含量在郁闭度 条件下呈现最大 郁闭度和土层对天山云杉林土壤/均没有显著影响/值变化幅度较小比较稳定 图 新新疆疆农农业业科科学学第 卷表 土壤养分描述性统计 土层 指标极小值极大值均值标准差偏度峰度 变异系数()有机质(/)碱解氮(/)速效磷(/)速效钾(/)全氮(/)有机质(/)碱解氮(/)速效磷(/)速效钾(/)全氮(/)注:不同大写字母表示不同郁闭度土壤养分差异显著不同小写字母表示不同土层土壤养分差异显著():()土层对天山云杉林土壤有机质、碱解氮、速效磷、速效钾、全氮含量有极显著影响()而对碳氮比/没有显著影响 郁闭度与土层的交互作用对天山云杉林土壤有机质、碱解氮、全氮含量均有显著影响()其中对土壤有机质、全氮具有极显著影响()表 土壤养分相关性研究表明各土壤养分指标含量之间均呈正相关关系其中土壤有机质、碱解氮、速效磷、全氮两两之间均呈极显著正相关关系有机质与碱解氮、全氮的相关系数是 、表 第 期席 丽等:不同郁闭度天山云杉林土壤养分特征表 土层和郁闭度的交互作用下土壤养分特征 土层()郁闭度有机质(/)碱解氮(/)速效磷(/)速效钾(/)全氮(/)碳氮比/郁闭度 土层 郁闭度 土层 注:表中数据为均值 标准误 值 表示差异显著:表 土壤养分相关性 有机质(/)碱解氮(/)速效磷(/)速效钾(/)全氮(/)有机质(/)碱解氮(/)速效磷(/)速效钾(/)全氮(/)注:表示在 水平下相关显著表示在 水平下相关显著(双侧检验):讨 论 调查范围内天山云杉林土壤养分指标均表现中等程度变异与王千军等得出结果较为一致同时两研究结果均表现出碳、氮变异系数大于磷、钾这一现象土壤、是衡量土壤养分的重要指标动植物残骸与腐殖质是森林生态系统碳、氮的主要补给者加上牧民放牧及动物粪便等影响土壤碳、氮的变异系数往往会偏大 天山云杉林土壤养分存在明显的垂直分布特征即 表层土壤养分含量显著高于 土层这主要是由于凋落物分解、根系残体和分泌物的累积为 的表层土提供了丰富的有机质而 土层土壤接近母质层土壤有机质转化能力较低与已有的研究结果相符 林分郁闭度直接影响着森林群落的光、热、水分等生态因子的分配进而影响林地土壤养分和林木生长发育 随着郁闭度的增大 土层土壤有机质、全氮、碱解氮、速效磷含量均呈递增趋势变化其中有机质、全氮含量显著增加 土层各土壤养分指标随郁闭度变化趋势不一致且均不具有显著差异 随着土壤深度的增加郁闭度对土壤养分的影响逐渐减弱邹佳何等研究结果表明郁闭度对表层土壤养分影响最明显郁闭度()条件有利于天山云杉林下土壤碳、氮养分的积累与张洪亮等的研究结果一致可能是高郁闭度天山云杉林凋落物较多增加了碳、氮养分归还量同时高郁闭度可以减小地表径流减少了土壤碳、氮养分流失 研究土壤养分指标还包括速效磷、速效钾研究结果显示速效磷、速效钾受郁闭度影响较新新疆疆农农业业科科学学第 卷小土壤中钾元素、磷元素主要源自矿物与岩石其主要受土壤类型与土壤母质的影响不易受到植被的影响同时土壤钾元素属于容易迁移的元素容易迁移至深层土壤中所以速效钾的聚表性较其他元素弱 曾全超等研究表明/比受水热条件的影响较小研究结果显示/比随郁闭度和土层的变化没有明显的变化趋势因为尽管土壤有机 和全 在空间上的变异性较大但土壤有机 和全 的含量随着郁闭度和土层的变化规律一致使得整个土壤层/比值相对稳定/是反映土壤、养分状况的指标较高的土壤/微生物需要从土壤中摄取 来满足生长需要而较低的土壤/说明超过微生物所需的 会被释放到土壤中土壤/介于 随着郁闭度的增加较稳定高于青海云 杉 林土 壤/水 平 范 围()研究区土壤有机质矿化速度较慢且与青海云杉林相比天山云杉林土壤 偏小 含量偏低故/较高 相关性分析表明各土壤养分含量之间均呈正相关关系土壤有机质、碱解氮、速效磷、全氮两两之间均呈极显著正相关关系其中有机质与碱解氮、全氮的相关系数是 、与前人研究结果一致即土壤有机质的积累对土壤氮素的含量起主导性作用土壤中氮、磷、钾的含量与有机质含量有关与王海燕等研究结果一致 结 论 研究区内土壤养分均为中等变异性具有明显的表聚性主要集中在 土层 土层土壤有机质、碱解氮、速效磷、全氮随郁闭度的增大呈递增的趋势其中有机质、全氮含量增加显著 土层土壤养分随郁闭度变化趋势不一致且均无显著差异 整个土壤剖面上天山云杉林郁闭度达到 时更有利于土壤养分的积累 土壤有机质与碱解氮、速效磷、全氮两两之间呈极显著正相关参考文献()刘靖朝 土壤养分的空间变异特征对人为干扰的响应及其光谱反演 乌鲁木齐:新疆大学 :陈志颖 阮晓 张玉竹 等 二羟基苯乙酮胁迫对天山云杉种子萌发过程中内源植物激素含量变化的影响 植物生态学报 ():():丁继伟 张芸香 郭跃东 等 华北落叶松天然林密度对林下植被物种组成和多样性的影响研究 西北林学院学报():.():冯宜明 李毅 曹秀文 等 甘肃亚高山云杉人工林土壤特性及水源涵养功能对林分密度的响应特征 自然资源学报 ():():胡小燕 段爱国 张建国 等 南亚热带杉木人工成熟林密度对土壤养分效应研究 林业科学研究 ():():黄智军 刘青青 颜耀 等 不同郁闭度马尾松林土壤元素生态化学计量特征 森林与环境学报 ():():魏大平 郁闭度控制对马尾松人工林化学计量特征及养分再吸收率的影响 成都:四川农业大学 :谢锦 常顺利 张毓涛 等 天山北坡中段云杉林地表水氮磷含量特征 山地学报 ():():第 期席 丽等:不同郁闭度天山云杉林土壤养分特征 李海军 张毓涛 张新平 等 天山中部天然云杉林森林生态系统降水过程中的水质变化 生态学报 ():():孙雪娇 李吉玫张毓涛 等 天山北坡山地森林林地产流产沙特征及其影响因素分析 生态环境学报 ():():王千军 张毓涛 李吉玫 等 天山云杉林生态系统健康评估中林下土壤指标筛选及综合指数的研究 安徽农学通报 ():():漆良华 张旭东 周金星 等 湘西北小流域不同植被恢复区土壤微生物数量、生物量碳氮及其分形特征 林业科学 ():():邵方丽 余新晓 杨志坚 等 北京山区典型森林土壤的养分空间变异与环境因子的关系 应用基础与工程科学学报 ():():陈庆强 沈承德 孙彦敏 等 鼎湖山土壤有机质深度分布的剖面演化机制 土壤学报 ():():马云波 许中旗 张岩 等 冀北山区华北落叶松人工林对土壤化学性质的影