樟子松成熟林年生长对土壤碳·氮·磷变化的影响

沙地樟子松（Ｐｉｎｕｓ ｓｙｌｖｅｒｓｔｒｉｓ ｖａｒ． ｍｏｎｇｏｌｉｃａ） 原产于我国
呼伦贝尔红花尔基地区，具有耐寒、抗旱和较速生等优良特
性，在半干旱环境下长势良好［９］ 。 在 ２０ 世纪中期，樟子松人
基金项目 国家自然科学基金面上项目（３１５７０７０９） 。
作者简介 韩宗育（１９９７—） ，男，辽宁庄河人，硕士研究生，研究方向：
２０ ｃｍ ｆｒｏｍ Ｊｕｌｙ ｔｏ Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ Ｐｉｎｕｓ ｓｙｌｖｅｒｓｔｒｉｓ ｖａｒ． ｍｏｎｇｏｌｉｃａ；Ｓｏｉｌ ｃａｒｂｏｎ，ｎｉｔｒｏｇｅｎ ａｎｄ ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ；Ｓｔａｎｄ ｇｒｏｗｔｈ；Ｖｅｒｔｉｃａｌ ｖａｒｉａｔｏｎ
在森林生态系统中，土壤是存储营养物质的主要场所，
ＨＡＮ Ｚｏｎｇ⁃ｙｕ１ ， ＬＥＩ Ｚｅ⁃ｙｏｎｇ１ ， ＷＡＮＧ Ｇｕｏ⁃ｃｈｅｎ２ ｅｔ ａｌ （１．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｌｉａｏｎｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｕｎｉｖｅｒ⁃
ｓｉｔｙ，Ｆｕｘｉｎ，Ｌｉａｏｎｉｎｇ １２３０００；２．Ｌｉａｏｎｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｓａｎｄｙ Ｌａｎｄ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ａｎｄ Ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ，Ｆｕｘｉｎ，Ｌｉａｏｎｉｎｇ １２３０００）
成熟的樟子松人工林为基础，研究其年生长对土壤碳、氮和
磷含量变化的影响，理清基于林分生长的土壤碳、氮、磷变化
规律，旨在为沙地樟子松人工林科学管理提供理论支撑。
１ 研究区与研究方法
１．１ 研究区概况 研究区位于辽宁省沙地治理与利用研究
所章古台试验基地（１２２°２３′ ～ １２２°３３′Ｅ，４２°３９′ ～ ４２°４３′Ｎ），
ｃａｎｔ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｉｎ ｔｈｅ ｇｒｏｗｔｈ ｓｅａｓｏｎ ｏｆ ｕｎｃｕｔ ｒｏｏｔ ｐｌｏｔｓ． Ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅｓ ｏｆ ｓｏｉｌ ｏｒｇａｎｉｃ ｃａｒｂｏｎ， ｓｏｉｌ ａｌｋａｌｉ⁃ｈｙｄｒｏｌｙｚｅｄ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ａｎｄ ｓｏｉｌ ａｖａｉｌａｂｌｅ
ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ ｉｎ ｔｈｅ ｍａｔｕｒｅ ｆｏｒｅｓｔ ｆｒｏｍ Ｊｕｌｙ ｔｏ Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ ｗｅｒｅ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ｔｈｏｓｅ ｆｒｏｍ Ｍａｙ ｔｏ Ｊｕｌｙ， ｆｒｏｍ Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ ｔｏ Ｎｏｖｅｍｂｅｒ ａｎｄ
林业生态工程。 ∗通信作者，教授，硕士，从事林业生态工
程、水土保持与荒漠化防治研究。
收稿日期 ２０２３－０３－２６
种现已成为我国防沙治沙、 “三北” 防护林、北方防沙带建设
贡献。 然而，自 ２０ 世纪 ９０ 年代以来，我国最早引种沙地樟
子松成功的辽宁省章古台地区，樟子松人工林出现严重的生
长衰退问题。 多位学者从栽植密度［１１］ 、群落稳定性［１２］ 、林分
竞争［１３］ 、病 虫 害［１４］ 、土 壤 微 生 物［１５］ 、土 壤 养 分［１６］ 、 水 分 维
持［１７］ 等角度进行了研究，取得了一些重大进展。 然而，由于
沙土地土壤养分含量瘠薄，风蚀严重，养分问题影响复杂，尤
其是成熟林的生长如何影响养分问题尚不清楚，阻碍了樟子
松人工林生态系统的科学经营。 基于此，笔者以章古台地区
ｆｒｏｍ Ｎｏｖｅｍｂｅｒ ｔｏ Ｍａｙ ｏｆ ｔｈｅ ｎｅｘｔ ｙｅａｒ． Ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅｓ ｏｆ ｓｏｉｌ ｏｒｇａｎｉｃ ｃａｒｂｏｎ， ｓｏｉｌ ａｌｋａｌｉ⁃ｈｙｄｒｏｌｙｚｅｄ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ａｎｄ ｓｏｉｌ ａｖａｉｌａｂｌｅ ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ ｉｎ ｔｈｅ
１０－２０ ｃｍ ｓｏｉｌ ｌａｙｅｒ ｗｅｒｅ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ｔｈｏｓｅ ｉｎ ｔｈｅ ０－１０， ２０－４０ ａｎｄ ４０－６０ ｃｍ ｓｏｉｌ ｌａｙｅｒｓ．［Ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎ］ Ｔｈｅ ａｎｎｕａｌ ｇｒｏｗｔｈ ｏｆ ｍａ⁃
熟林在 １０ ～ ２０ ｃｍ 土层土壤有机碳、碱解氮和速效磷的变化量显著高于 ０ ～ １０、２０ ～ ４０ 和 ４０ ～ ６０ ｃｍ 土层。 ［结论］樟子松成熟林年生长
促使有机碳含量、碱解氮含量和速效磷含量显著积累，樟子松成熟林在 ７—９ 月 １０ ～ ２０ ｃｍ 土层生长显著。
关键词 樟子松成熟林；土壤碳、氮、磷；林分生长；垂直变化
ｔｕｒｅ ｆｏｒｅｓｔ ｏｆ Ｐｉｎｕｓ ｓｙｌｖｅｒｓｔｒｉｓ ｖａｒ． ｍｏｎｇｏｌｉｃａ ｉｎｄｕｃｅｄ ｔｈｅ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｏｉｌ ｏｒｇａｎｉｃ ｃａｒｂｏｎ ｃｏｎｔｅｎｔ， ｓｏｉｌ ａｌｋａｌｉ⁃ｈｙｄｒｏｌｙｔｉｃ ｎｉｔｒｏｇｅｎ
ｃｏｎｔｅｎｔ ａｎｄ ｓｏｉｌ ａｖａｉｌａｂｌｅ ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ ｃｏｎｔｅｎｔ， ａｎｄ ｔｈｅ ｍａｔｕｒｅ ｆｏｒｅｓｔ ｏｆ Ｐｉｎｕｓ ｓｙｌｖｅｒｓｔｒｉｓ ｖａｒ． ｍｏｎｇｏｌｉｃａ ｇｒｅｗ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｉｎ ｔｈｅ ｓｏｉｌ ｌａｙｅｒ ｏｆ １０－
中图分类号 Ｓ ７９１．２５３ 文献标识码 Ａ
文章编号 ０５１７－６６１１（２０２４）０２－０１０５－０５
ｄｏｉ：１０．３９６９ ／ ｊ．ｉｓｓｎ．０５１７－６６１１．２０２４．０２．０２２
开放科学（资源服务）标识码（ＯＳＩＤ）：
Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ Ａｎｎｕａｌ Ｇｒｏｗｔｈ ｏｎ Ｓｏｉｌ Ｃａｒｂｏｎ， Ｎｉｔｒｏｇｅｎ ａｎｄ Ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ ｉｎ Ｍａｔｕｒｅ Ｐｉｎｕｓ ｓｙｌｖｅｒｓｔｒｉｓ ｖａｒ． ｍｏｎｇｏｌｉｃａ Ｐｌａｎｔａｔｉｏｎｓ
１０６
安徽农业科学 ２０２４ 年
该地降水集中于 ６—８ 月，年降水量约 ５００ ｍｍ，年蒸发量约
解时段分别设为 ６０、１２０、１８０、３６５ ｄ，各时段设 ３ 次重复，于
ｃａｒｂｏｎ， ｎｉｔｒｏｇｅｎ ａｎｄ ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ ｉｎ ｔｈｅ ｍａｔｕｒｅ ｆｏｒｅｓｔ ｏｆ Ｐｉｎｕｓ ｓｙｌｖｅｒｓｔｒｉｓ ｖａｒ．ｍｏｎｇｏｌｉｃａ ｉｎ Ｈｏｒｑｉｎ Ｓａｎｄｙ Ｌａｎｄ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ．［Ｒｅｓｕｌｔ］ Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ
ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｓｏｉｌ ｏｒｇａｎｉｃ ｃａｒｂｏｎ ｃｏｎｔｅｎｔ， ｓｏｉｌ ａｌｋａｌｉ⁃ｈｙｄｒｏｌｙｚｅｄ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｃｏｎｔｅｎｔ ａｎｄ ｓｏｉｌ ａｖａｉｌａｂｌｅ ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ ｃｏｎｔｅｎｔ ｈａｄ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｃｈａｎｇｅｓ，
ａｍｐｕｔａｔｉｏｎ ｈａｎｄｉｎｇ ｗａｓ ｔｒｅａｔｅｄ ａｓ ａ ｃｏｎｔｒｏｌ， ａｎｄ ｔｈｅ ｓｏｉｌ ｓａｍｐｌｅｓ ｏｆ ０－１０，１０－２０，２０－４０，４０－ ６０ ｃｍ ｌａｙｅｒｓ ｗｅｒｅ ｃｏｌｌｅｃｔｅｄ ｔｏ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅ ｔｈｅ
ｓｏｉｌ ｏｒｇａｎｉｃ ｃａｒｂｏｎ，ｔｏｔａｌ ｎｉｔｒｏｇｅｎ，ａｌｋａｌｉ⁃ｈｙｄｒｏｌｙｚｅｄ ｎｉｔｒｏｇｅｎ，ｔｏｔａｌ ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ，ａｖａｉｌａｂｌｅ ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ ｃｏｎｔｅｎｔ．Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ａｎｎｕａｌ ｇｒｏｗｔｈ ｏｎ ｓｏｉｌ
长对有机碳、全氮、碱解氮、全磷、有效磷的影响。 ［结果］樟子松成熟林经过 １ 年生长，有机碳含量、碱解氮含量和速效磷含量变化显著，
但全氮和全磷变化微小。 截根后林地有机碳生长季增加显著，而未截根的增加不显著。 速效磷截根后生长季显著增加；未截根样地生
长季增加不显著。 樟子松成熟林在 ７—９ 月有机碳含量、碱解氮和速效磷的变化量显著高于 ５—７、９—１１ 和 １１ 月至次年 ５ 月。 樟子松成
安徽农业科学，Ｊ．Ａｎｈｕｉ Ａｇｒｉｃ．Ｓｃｉ． ２０２４，５２（２） ：１０５－１０９
樟子松成熟林年生长对土壤碳·氮·磷变化的影响
韩宗育１ ，雷泽勇１∗ ，王国晨２ ，高志华３ ，刘玉军４
（１．辽宁工程技术大学环境科学与工程学院，辽宁阜新 １２３０００；２．辽宁省沙地治理与利用研究所，辽宁阜新 １２３０００；３．内蒙古通辽市奈曼旗新镇国
１．４ 土壤理化因子测定方法 土壤有机碳含量采用重铬酸
和平缓沙地等地貌类型，ｐＨ ６．７ 左右，代表性植物有中华萎
测定，土壤碱解氮含量采用碱解扩散法测定，土壤全磷含量
含量 ０．１７ ～ ０．３８ ｇ ／ ｋｇ，包括流动沙丘、半固定沙丘、固定沙丘
Ａｂｓｔｒａｃｔ ［ Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ］ Ｔｏ ｒｅｖｅａｌ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｍａｔｕｒｅ Ｐｉｎｕｓ ｓｙｌｖｅｒｓｔｒｉｓ ｖａｒ． ｍｏｎｇｏｌｉｃａ ａｎｎｕａｌ ｇｒｏｗｔｈ ｏｎ ｓｏｉｌ ｃａｒｂｏｎ， ｎｉｔｒｏｇｅｎ ａｎｄ ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ．
［ Ｍｅｔｈｏｄ］Ｔｈｅ ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ ｍａｔｕｒｅ ｆｏｒｅｓｔ ｏｆ Ｐｉｎｕｓ ｓｙｌｖｅｒｓｔｒｉｓ ｖａｒ． ｍｏｎｇｏｌｉｃａ ｉｎ Ｈｏｒｑｉｎ Ｓａｎｄｙ ｌａｎｄ ｗａｓ ｓｅｌｅｃｔｅｄ ａｓ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｂｊｅｃｔｓ，ａｎｄ ｔｈｅ ｒｏｏｔ
吸［３］ 。 氮素是植物成活所必要的养分元素，也是植物生长发
育的限制性元素
［４］
物起着重要作用
［５］
。 氮素循环较为复杂，在循环中土壤微生
。 磷是生态系统中植物生物分解速率低［６］ 。 凋落物分解
和大气干湿沉降是土壤磷主要输入方式［７］ ，输出方式是植物
生长吸收利用和降雨淋溶［８］ 。
ｂｕｔ ｓｏｉｌ ｔｏｔａｌ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ａｎｄ ｓｏｉｌ ｔｏｔａｌ ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ ｈａｄ ｌｉｔｔｌｅ ｃｈａｎｇｅｓ． Ｔｈｅ ｇｒｏｗｔｈ ｏｆ ｏｒｇａｎｉｃ ｃａｒｂｏｎ ｉｎ ｆｏｒｅｓｔ ｌａｎｄ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ａｆｔｅｒ ｃｕｔ⁃
ｔｉｎｇ ｒｏｏｔｓ， ｂｕｔ ｎｏｔ ｉｎ ｏｐｅｎ ｒｏｏｔｓ． Ｓｏｉｌ ａｖａｉｌａｂｌｅ ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｉｎ ｔｈｅ ｇｒｏｗｉｎｇ ｓｅａｓｏｎ ａｆｔｅｒ ｒｏｏｔ ｃｕｔｔｉｎｇ． Ｔｈｅｒｅ ｗａｓ ｎｏ ｓｉｇｎｉｆｉ⁃
工林成功引种到科尔沁沙地东南缘的章古台地区［１０］ ，该树
碳是评价土壤质量的主要因素之一，在森林生态系统碳循环
等重大工程的主要树种之一，为我国生态环境建设作出巨大
土壤中碳、氮和磷含量影响着植物的生长发育［１］ 。 土壤有机
中发挥着重要作用［２］ 。 土壤有机碳输入的主要方式是动植
物残体破碎分解，有机碳主要输出方式是地表径流和土壤呼
１ ６００ ｍｍ。极端最低气温 －３３．４ ℃ ，极端最高气温 ４３．２ ℃ ，年
２０２１ 年 ７、９、１１ 月和 ２０２２ 年 ５ 月在取走凋落物袋时，采集凋
季，多年平均无霜期为 １５４ ｄ。 土壤类型为风沙土，包括生草
层（ ０ ～ １０、１０ ～ ２０、２０ ～ ４０、４０ ～ ６０ ｃｍ）取样，带回实验室，室温
均气温 ４．６ ～ ６．３ ℃ 。 年平均风速 ４．５ ｍ ／ ｓ，大风多集中在春
风沙土和流动风沙土 ２ 个亚类，流动风沙土以沙粒为主，占
落物袋下部的土壤样品和对照样品，在每块样地上按 ４ 个土
风干后研磨过筛，用于土壤化学性质测定。
９４．７％，物理黏粒占 ５．３％，有机质含量 ０．６０ ～ ０．１６ ｇ ／ ｋｇ，全氮
有机械林场，内蒙古奈曼 ０２８３００；４．内蒙古通辽市奈曼旗桥河国有母树林场，内蒙古奈曼 ０２８３００）
摘要 ［目的］揭示樟子松成熟林年生长对土壤碳、氮、磷的影响。 ［方法］以科尔沁沙地樟子松人工成熟林为研究对象，以截根处理为
对照，采集 ０ ～ １０、１０ ～ ２０、２０ ～ ４０ 和 ４０ ～ ６０ ｃｍ 土层土壤样品，测定土壤有机碳、全氮、碱解氮、全磷、有效磷含量，研究樟子松成熟林年生