石灰岩荒山造林后土壤养分与活性碳含量的变化_姜培坤

石灰性土壤是发育于石灰质岩的岩成土 , 广泛分布于长江以南 , 其总面积高达 30 万 km2(叶仲节等 , 1985)。 石灰性土壤因其中性至微碱性的特点 , 适生树种不多 , 加之土壤土层薄且有效水分缺乏 , 植物常受干 旱胁迫 , 造成多数石灰性土壤植被稀少 , 特别在人为活动频繁的石灰岩山 , 天然植被破坏严重 , 且因破坏后自 然更新困难而成为荒山 。 因此 , 如何实施人促措施 , 重建石灰岩山的林业生态体系 , 恢复石灰性土壤肥力是 当前必须面对的课题 。
全氮
有效磷
速效钾
Total
Avai lable
Available
N (g·kg -1) P (mg·kg -1) K (mg·kg -1)
质地 Tex tur e
阳离子代换量
总孔隙度
Cation exchange
T otal
capacity (cmol(+)·g -1)porosity %
8.35
1.35
我国对退化红壤土壤质量方面已有较多研究(郑本暖等 , 2002 ;杨玉盛等 , 1998), 采用封育特别是采用造 林等人促措施可明显提高土壤养分水平(姜培坤等 , 2004), 改善土壤化学与生物化学肥力(姜培坤等 , 2003)。 国内对石灰性土壤施肥后土壤养分改变等方面也进行了不少研究(化党领等 , 2005 ;王经权等 , 2004), 但有关 石灰性荒山植物恢复方面的试验研究则鲜见报道 。 本文选择亚热带低山丘陵区人为干扰较大的石灰岩荒
(School of Environment Sciences and Technology , Zhejiang Forestry University Lin' an 311300)
Abstract: To verify the effect of afforestation on soil fertility on abandoned limestone hill , a vegetation restoration experiment with different planting types of trees had been conducted in 1974.Soil samples under different types of trees were collected in March 2006.Soil nutrients improved significantly (P <0.05)after 32-year vegetation restoration .The amount of soil total nitrogen and phosphorous , available nitrogen and potassium at Choerospondias axillaris site increased at maximum extent by 84.62 %, 55.56 %, 79.20 % and 109.76 % respectively compared with control .The great increase in soil available phosphorous and organic matter was observed at Firmiana simplex site , respectively by 292.73 % and 75.40 % .The similar increasing tendency was also observed for soil organic pool , soil total organic carbon (TOC), soil water-soluble organic carbon (WSOC)and microbial biomass carbon (MBC)were much more abundant (P <0.05)at Ch .axillaries , F .simplex and Sapindus mukorossi sites than those at control site .Soil WSOC and MBC at Cupressus funebris and Robinia pseudoacacia sites were more abundant (P <0.05)compared with those at control site although soil TOC was found no different between them .Soil pH was lowered (from 8.01 to average 7.3)as a result of afforestion .In comparison of different treatments , it can be concluded that Ch .axillaris had the most power on improvement in soil quality , and followed by F .simplex and S .mukorossi , C . funebris and R .pseudoacaia had the least . Key words : limestone ;abandoned hill ;afforestation ;soil nutrient ;soil labile organic carbon
Abundance of Soil nutrients and Labile Organic Carbon Responsive to Afforestation on Abandoned Limestone Hill
Jiang Peikun Xu Qiufang Zhou Guomo Wu Jiasen Qian Xinbiao
1 试验区概况
试验地位于浙江省临安市上甘乡 。本区处于中亚热带 , 119°42′E , 30°14′N , 年平均温度 15.9 ℃, 年降水 量 1 424 mm , 无霜期 236 d 。试验地分布在海拔 150 ～ 300 m 的低山上 , 土壤为发育于白云质的红色石灰土亚 类 。 试验地土壤基本理化性质见表 1 。
3 研究方法
2006 年 3 月在每个试验小区中“S 型”多点(每区设 10 个点)采集 0 ～ 30 cm 土层土样 。样品去杂过 2 mm 钢筛 , 充分混合后分成 2 份 , 一份鲜样供土壤微生物生物量碳 、水溶性有机碳测定用 ;另一份风干后 , 挑净细 根 、枯叶 , 供土壤 pH 值 、水解氮 、有效磷 、速效钾 、有机质 、土壤全氮和土壤全磷含量测定用 。 土壤有机质采 用重铬酸钾容量法 ;土壤全氮采用克氏法 ;土壤全磷采用 H2SO4-HClO4 消化 , 钼锑抗比色法 ;水解氮采用碱 解法 ;有效磷采用 Na2CO3 浸提 、钼锑抗比色法 ;速效钾采用醋酸铵浸提 、火焰光度法(中国土壤学会 , 2000)。 土壤水溶性有机碳 , 用蒸馏水 25 ℃恒温振荡浸提 30 min(水土比为 2∶1), 后 6 000 r·min-1离心 10 min , 再用 0.45 μm 滤膜抽滤 , 滤液直接在岛津 TOC-VCPH 有机碳分析仪上测定 。 土壤微生物量碳采用氯仿熏蒸浸提法 (Vance et al ., 1987), 熏蒸前后土壤分别用 0.5 mol·L -1K2SO4 浸提(水土比为 5∶1), 滤液在有机碳分析仪 (TOC-VCPH)上测定 。熏蒸前后土壤有机碳的差值 , 除以系数 0.45 即为土壤中所含的微生物量碳 。
表 1 试验地土壤基本理化性质 Tab .1 The basic physicochemical properties of the soil selected for experiment
土层 So il layer cm
0 ～ensity Organic matter (Mg·m -3) (g·kg -1)
收稿时期 :2006 -05 -28 。 基金项目 :浙江省科技厅十五重点攻关项目(011102165)。
40
林业科学
43 卷
山 , 布置不同林种的造林试验 , 进行长期观察 , 分析不同树种生长及对土壤质量的影响 , 旨在探讨石灰性土壤 植被恢复后土壤质量的变化规律 , 为石灰岩荒山林业生态体系构造提供理论依据 。
20.1
0.8
3.5
85
轻粘 Light clay
15.91
46.00
8.40
1.53
11.5
0.6
1.3
31
轻粘 Light clay
8.93
41.85
2 试验设计
1974 年春 , 在试验区选择土壤条件一致地块作为试验地 , 试验地造林前为荒山 , 无乔 、灌木 , 只有少许禾 本科草类 。 试验设 6 个处理 , 分别是对照 、 种刺槐(Robinia pseudoacacia)、 种无患子(Sapindus mukorossi)、 种 南酸枣(Choerospondias axillaris)、 种柏木(Cupressus funebris)、 种梧桐(Firmiana simplex), 所有试验区造林密度 为 2 m ×3 m , 造林方式为挖穴种苗 , 不进行林间翻耕 。 挖穴后 , 每穴施入猪栏肥 2 500 g , 碳酸铵 50 g , 钙镁磷 肥 250 g , 树苗采用实生大苗 。 每处理小区面积为 800 m2 , 随机区组设计 , 重复 5 次 。
4 结果分析
4.1 石灰岩荒山不同树种造林后土壤养分的变化 石灰性土壤上造林 32 年后 , 土壤全氮 、全磷 、水解氮 、有效磷 、速效钾和有机质含量均有不同程度提高
(表 2)。其中营造刺槐 、无患子 、南酸枣 、柏木和梧桐的土壤全氮含量分别比对照增加了 23.08 %、38.46 %、 84.62 %、30.77 %和 69.23 %;全磷含量比对照相应增加了 14.81 %、27.16 %、55.56 %、38.27 %和 3.33 %;水 解氮比对照增加了 30.32 %、58.94 %、79.20 %、27.52 %和 41.44 %;有效磷则 比对照依次增 加了 90.91 %、 109.09 %、50.91 %、196.00 %和 292.73 %;速效钾则相应增加了 34.15 %、97.56 %、50.91 %、109.76 %、60.98 % 和 79.67 %;有机质含量也相应比对照增加了 6.61 %、63.76 %、107.67 %、4.50 %和 75.40 %。综合所有养分 来看 , 营造南酸枣土壤养分含量增加幅度最大 , 除土壤有效磷外的所测养分均明显高于(P <0.05)其他树 种 ;营造无患子和梧桐对土壤肥力的改善作用仅次于南酸枣 , 而土壤养分含量增加幅度相对较少的是营造 刺槐与柏木处理 。
第 43 卷 增刊 1 2 0 0 7 年 10 月
林业 科学
SCIENTIA SILVAE SINICAE
Vol.43 , Sp.1 Oct., 2 0 0 7
石灰岩荒山造林后土壤养分与活性碳含量的变化
姜培坤 徐秋芳 周国模 吴家森 钱新标
(浙江林学院环境科技学院 临安 311300)
摘 要 : 在中亚热带石灰岩荒山上进行 32 年 造林试 验 。 结果 表明 :营造不 同树种 均可以 显著增 加土壤养 分 , 其 中南酸枣林下土壤全氮 、全磷 、水解氮和速效钾含量增幅最大 , 与对照相比 分别增加 了 84.62%、55.56%、79.20%和 109.76%, 而梧桐土壤 有效磷及有机质增幅最大 , 分 别为 292.73%和 75.40%;造 林明显 改善了土 壤有机 碳库的 状 况 , 种植南酸枣 、梧桐和无患子后土壤总有机碳 、水溶性碳以及微生 物生物量碳均明显高于对 照(P <0.05), 刺槐 与 柏木林下土壤 , 虽总有机碳与对照无显著差别 , 但 2 种活性碳则显著高于对照土壤(P <0.05)。 长期 营造林木使 土 壤 pH 值降低 (从 8.01 降致平均 7.3)。 比较不同树种发现 , 南酸枣是改善石灰岩荒山土壤质量最好的树种之一 , 其 次是梧桐和无患子 , 柏木和刺槐相对较差 。 关键词 : 石灰岩 ;荒山 ;造林 ;土壤养分 ;土壤活性碳 中图分类号 :S718.51 +6 文献标识 码 :A 文章编号 :1001 -7488(2007)增 1-0039 -04