亞熱帶4種森林類型土壤粒徑分布的分形特征與養(yǎng)分含量.pdf

1、中亞熱帶次生林是常綠闊葉林遭破壞后自然恢復(fù)的一種天然林，也是亞熱帶主要森林類型，在保護(hù)生物多樣性，維護(hù)區(qū)域生態(tài)平衡、生態(tài)安全和可持續(xù)發(fā)展等方面起著重要的作用。而為了滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展對(duì)木材生產(chǎn)的需求，人工林也成為了亞熱帶主要森林類型，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中做出了重大的貢獻(xiàn)。目前有關(guān)亞熱帶地區(qū)不同森林類型土壤的理化性質(zhì)、生物量、養(yǎng)分含量等的研究報(bào)道不斷涌現(xiàn)，但有關(guān)天然次生林保護(hù)和森林樹(shù)種組成的差異對(duì)土壤肥力演變影響的研究報(bào)道尚不多見(jiàn)。此外，次

2、生林與人工林在林齡、撫育方式等方面有較大差異，有關(guān)亞熱帶次生林和人工林土壤理化性質(zhì)的比較研究更為少見(jiàn)。本研究選取亞熱帶3種次生林（馬尾松（Pinus massonana）+石櫟（Lithocarpus glaber）針闊混交林、南酸棗（Choerospondia axillaris）落葉闊葉林、石櫟+青岡（Cyclobalanopsisglauca）常綠闊葉林）和杉木（Cunninghamia lanceolata）人工林為對(duì)象，比較研

3、究4種森林類型土壤粒徑的分形維數(shù)特征、養(yǎng)分含量變化趨勢(shì)以及兩者之間的關(guān)系，揭示亞熱帶森林植被恢復(fù)對(duì)土壤肥力及其演變過(guò)程的影響機(jī)制，為該地區(qū)退化森林生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)與管理提供科學(xué)依據(jù)，對(duì)該地區(qū)的森林生態(tài)系統(tǒng)更新、恢復(fù)和重建具有重大意義。主要研究結(jié)果如下:
　　(1)4種森林土壤粘粒(＜0.005mm)含量最高，為35.75％～56.19％，平均達(dá)44.38％，其次是粉粒(0.05-0.005mm)含量，為28.05％～39.48％，平均

4、為32.67％，而砂粒(1-0.05mm)含量最低，為12.88％～30.49％，平均為22.39％，4種森林土壤具有南方紅壤丘陵區(qū)典型質(zhì)地粘重特征，均屬于粘壤土。4種森林土壤顆粒分形維數(shù)介于2.737-2.835之間，屬于我國(guó)壤土類土壤顆粒分形維數(shù)值的范圍(2.359-2.852)，其排序大小依次為:杉木人工林＞南酸棗落葉闊葉林＞石櫟+青岡常綠闊葉林＞馬尾松+石櫟針闊混交林。杉木人工林各土層粒徑分形維數(shù)與3種次生林差異顯著(P＜0.0

5、5)，而3種次生林兩兩之間差異均不顯著(P＞0.05)，土壤粒徑分形維數(shù)與森林樹(shù)種多樣性呈極顯著線性負(fù)相關(guān)，土壤粒徑分形維數(shù)對(duì)各個(gè)粒級(jí)土粒含量的反映程度不同，反映最大的是粘粒含量，其次是砂粒、粗粘粒含量，土壤粒徑分形維數(shù)與土壤容重呈極顯著的線性正相關(guān)，與土壤含水率不相關(guān)。4種森林0-15cm土層容重的變化范圍為1.02～1.48g·cm-3之間，15-30cm土層為1.14～1.53g·cm-3之間，杉木人工林各土層容重均分別高于3種次

6、生林。4種森林土壤兩個(gè)土層含水率的變化趨勢(shì)一致表現(xiàn)為:杉木人工林土壤平均含水率最高(26.62％～26.44％)，其次是南酸棗落葉闊葉林(22.26％～25.53％)和石櫟+青岡常綠闊葉林(21.61％～22.53％)，而馬尾松+石櫟針闊混交林(18.33％～20.27％)為最低。
　　(2)4種森林土壤全N、全P、全K、水解N、有效P、速效K平均含量均表現(xiàn)為0～15 cm土層高于15～30 cm土層。4種森林0-15cm土層全N

7、平均含量在1.12～1.65g·kg-1之間，15-30cm土層在0.96～1.33g·kg-1之間，除杉木人工林外，3種次生林0-15cm土層與15-30cm土層間差異顯著(P＜0.05)，0-15cm土層全P平均含量在0.20～0.29g·kg-1之間，15-30cm土層在0.19～0.27g·kg-1之間，但各土層間的差異不顯著（P＞0.05），0-15cm土層全K平均含量在4.91～5.82g·kg-1之間，15-30cm土層在

8、4.66～5.76g·kg-1之間，但土層之間的差異均不顯著（P＞0.05）。0-15 cm土層水解N平均含量在54.39～77.93mg·kg-1之間，15-30cm土層在37.95～64.36mg·kg-1之間，且土層之間差異均達(dá)到顯著水平(P＜0.05)，0-15cm土層有效P平均含量在1.96～2.73mg·kg-1之間，15-30cm土層在1.35～2.15mg·kg-1之間，0-15cm土層速效K平均含量在52.55～69.

9、30mg·kg-1之間，15-30cm土層在42.13～57.75mg·kg-1之間，土層之間的差異均達(dá)到顯著水平(P＜0.05)。4種森林0-15cm土層供N、P、K強(qiáng)度均高于15-30cm土層，但差異均不顯著(P＞0.05)。不同森林類型土壤養(yǎng)分含量及其供N、P、K強(qiáng)度均有明顯的差異，杉木人工林土壤養(yǎng)分含量普遍低于3種次生林，但供N、P、K強(qiáng)度高于3種次生林，表明不同森林在土壤養(yǎng)分的積累、貯存和轉(zhuǎn)化等方面差異顯著。4種森林兩土層的水

10、解N、有效P、速效K含量均呈現(xiàn)出明顯的季節(jié)變化特征。4種森林土壤pH值在4.55～4.69之間，呈酸性，均隨土壤深度增加而增高，且季節(jié)變化格局一致表現(xiàn)為:春季最低，夏、秋季逐漸升高，冬季最高，季節(jié)間差異極微小。研究區(qū)森林土壤養(yǎng)分庫(kù)綜合指數(shù)介于2.51-3.57之間，其排序大小依次為:南酸棗落葉闊葉林(3.57)＞石櫟+青岡常綠闊葉林(3.35)＞馬尾松+石櫟針闊混交林(3.03)＞杉木人工林(2.51)，且杉木人工林與3種次生林差異顯著

11、(P＜0.05)，但3種次生林差異不顯著(P＞0.05)。4種森林土壤養(yǎng)分含量隨林分的樹(shù)種多樣性增加呈上升趨勢(shì)，但與林分密度不存在顯著(P＞0.05)相關(guān)性。
　　(3)不同森林土壤粒徑分形維數(shù)與土壤pH值均不存在顯著相關(guān)性，但與土壤有機(jī)質(zhì)含量呈極顯著負(fù)相關(guān)。4種森林土壤粒徑分形維數(shù)與全N、全P、全K、水解N、有效P、速效K含量有一定的相關(guān)性，表現(xiàn)在:在杉木人工林中，土壤粒徑分形維數(shù)與全N、全P含量呈極顯著和顯著正相關(guān);在馬尾松+

12、石櫟針闊混交林中，土壤粒徑分形維數(shù)與全K含量呈顯著負(fù)相關(guān);在南酸棗落葉闊葉林中，土壤粒徑分形維數(shù)與全P、水解N含量呈極顯著正相關(guān)，與速效K含量呈極顯著負(fù)相關(guān);在石櫟+青岡常綠闊葉林中，土壤粒徑分形維數(shù)與全P含量呈極顯著負(fù)相關(guān)，與有效P、速效K呈顯著負(fù)相關(guān)。不同森林土壤養(yǎng)分含量之間有一定的相關(guān)性，表現(xiàn)在:土壤pH值與全P含量均呈顯著或極顯著正相關(guān)，但與全K含量呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān)。全N含量與水解N均呈極顯著正相關(guān)，全P含量與全K含量呈顯著