长白山自然保护区安图县境内土壤腐殖质与营养元素含量的研究

长白山自然保护区安图县境内土壤腐殖质与营养元素含量的研究唐彤彤;于景华;韩士杰;王立华;王庆贵【摘要】土壤腐殖质和养分(氮、磷和钾等)是土壤提供能量的物质基础,其含量的高低是衡量土壤肥力的重要指标.通过对长白山自然保护区安图林区的7个样地的土壤进行采集、测定分析,对该地区土壤腐殖质与土壤养分元素之间的相关性进行了研究.结果表明,长白山自然保护区森林土壤的腐殖质含量较高,腐殖质中胡敏酸的含量比富里酸和胡敏素高,且腐殖化程度较好;氮、磷、钾等营养元素的含量均处于中等偏高水平.可提取腐殖物质含量与各营养元素含量呈显著正相关,胡敏素含量与营养元素含量则无明显相关性,长白山安图林区土壤胡敏素中有机质含量较少,其在土壤供肥能力中的作用机制有待进一步研究;胡敏酸、富里酸及胡敏素含量与全钾含量之间相关性亦不显著,表明土壤供应钾素肥力的能力应主要依赖于速效钾和缓效钾而非土壤全钾.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2015(015)014【总页数】4页(P144-147)【关键词】长白山;森林土壤;腐殖质组成;营养元素含量【作者】唐彤彤;于景华;韩士杰;王立华;王庆贵【作者单位】东北林业大学生物资源生态利用实验室,哈尔滨150040;中国科学院沈阳生态应用研究所,沈阳110016;东北林业大学生物资源生态利用实验室,哈尔滨150040;中国科学院沈阳生态应用研究所,沈阳110016;中国科学院沈阳生态应用研究所,沈阳110016;中国科学院沈阳生态应用研究所,沈阳110016;黑龙江大学农业资源与环境学院,哈尔滨150040【正文语种】中文【中图分类】S158土壤腐殖质由胡敏酸、富里酸和残渣中的胡敏素等组分组成，是土壤有机质中最活跃的部分[1]。

土壤腐殖质在降解有毒物质、吸附重金属离子上起着重要作用；还能改善土壤团粒结构，继而改善土壤的通气性及蓄水性，增加土壤的保肥和供肥能力；腐殖质还在一定程度上对植物生长有促进作用[2]。

土壤腐殖质的组成和性质因地域或成土过程的不同而存在差异[3]。

此外，土壤中还含有植物必须的营养元素，如氮素、磷素、钾素等，其含量和组成特征是土壤肥力的主要标志[4]。

若土壤中缺乏这些元素，则植物的生长就要受到抑制，导致生物量的减少。

前人对于腐殖质的研究多集中在不同土壤类型或土壤剖面腐殖质组成、空间分布情况，施肥对腐殖质的影响，腐殖质功能团的探究等方面[5—7]。

为了研究土壤腐殖质含量与各种无机元素含量的相关性，在进行长白山森林生态系统研究的过程中，对调查样地表层土壤的进行采集，取样分析土壤腐殖质和有机碳、氮、磷、钾养分的含量，以期为进一步掌握土壤肥力的调控提供理论依据，同时也为土壤腐殖质的研究提供新的资料。

1.1 样品的采集测试样品采集地点位于吉林省安图县境内，长白山南山麓，东经127°46′～128°06′，北纬42°12′～42°24′，该地区森林植被和森林类型都比较丰富，在依据林相图、植被图等资料进行实地考察后，选取7个调查样地，采集了剖面深度至土壤发生层(至母质层为止)的土壤混合样品，风干后制样过60目筛取少量进行测定分析。

1.2 测定方法土壤有机碳、全氮、全磷、全钾的测定参考文献[8]；土壤腐殖质的提取和分离参照Kumada等[9]的方法。

数据统计分析采用SPSS 17.0软件，同时用Excel 2007进行绘图。

2.1 土壤腐殖质的组成可提取腐殖物质(HE)主要是由胡敏酸(HA)、富里酸(FA)和胡敏素(HM)三部分组成。

人们对黑土腐殖质的研究始于20世纪80年代初期[10，11]，随着分析技术的发展，对黑土腐殖质物质组成的认知也取得了较大的进步。

黑土腐殖质富里酸(FA)含量较低，胡富比(HA/FA)的比值多大于1.0，其腐殖化程度较风沙土和棕壤等土壤类型高。

需注意提取方式及提取次数的不同也将造成腐殖质物质组成和数量上的差异[12]。

腐殖质测定结果见表2，依据我国土壤肥力分级标准(<10 g/kg为低含量，10～25 g/kg为中等含量，>25 g/kg为高含量)。

在长白山安图林区7个样地中，土壤的腐殖质含量均为中等偏高，这与东北地区雨水充足，植物生长量高，而气温较低，土壤有机质能较好的储存密不可分[13]。

分析7个样地土壤腐殖质组成：其中胡敏酸的平均含量占腐殖质的比重最高，为40.38%；富里酸平均含量占土壤腐殖质含量的29.47%，次于胡敏酸；胡富比多在1.37左右，说明该地区腐殖质腐殖化程度高；胡敏素平均含量仅占腐殖质含量的21.57%。

腐殖质各组分含量的相关性见表3，土壤中富里酸、胡敏酸、胡敏素三个组成成分的含量均与腐殖质的含量呈显著正相关；富里酸含量与胡敏酸含量、胡敏素含量亦呈显著正相关；但胡敏酸含量和胡敏素含量正相关性不显著。

由以上的分析可以看出，腐殖质含量高的土壤胡敏酸、富里酸等组分含量相应也高，富里酸含量与胡敏酸含量有明显的相关性，这符合前人有关富里酸有可能来源于胡敏酸的说法，而胡敏素的含量与胡敏酸含量之间则无明显的相关性，说明胡敏素的来源与胡敏酸无直接关系。

2.2 土壤有机碳、全氮、全磷和全钾的含量土壤有机质含量的高低，主要决定于生物积累和分解作用的相对强弱、气候、植被等因素，特别是水热条件，对有机碳含量影响较明显。

我国东北黑土有机质含量高达40～50 g/kg，土壤中有机质的含量常通过有机碳含量乘以换算因数(1.724)表示，故东北黑土有机碳含量高达23.2～30.1 g/kg[13]。

此次调查中土壤有机碳的含量及平均值都处于偏高水平(表4)，其原因是我国东北地区雨水充足，有利于植物生长，而较低的气温则有利于土壤有机质的积累。

东北黑土氮素含量一般为2.65～6.95 g/kg，平均为4.8 g/kg[11]。

而测定结果表明，该调查样地的全氮含量为3.38～4.11 g/kg，平均为3.7 g/kg，说明长白山自然保护区安图林区土壤中氮素含量处于中等水平。

我国土壤全磷的含量从第二次全国各地土壤普查的资料来看[14]，在0.44～0.85 g/kg范围内，最高可达1.8 g/kg，低的只有0.17 g/kg。

调查样地土壤全磷的含量的结果(表4)表明长白山自然保护区安图林区土壤中磷素含量较高。

土壤中全钾的含量一般在16.6 g/kg左右，高的可达24.9～33.2 g/kg，低的可低至0.83～3.3 g/kg。

在不同地区、土壤类型和气候条件下，全钾含量差异很大。

有研究表明北方地区土壤钾含量变幅较小，而淮南地区土壤中钾素含量波动较大[13]。

该调查样地土壤钾的含量见表4，说明长白山森林土壤全钾的含量处于较高水平。

2.3 土壤腐殖质及碳氮磷钾含量之间的相关性由表5可知，长白山森林样地土壤腐殖质含量及三个组分的含量都与营养元素含量之间呈正相关性。

腐殖质的含量与有机碳含量之间呈极显著正相关，与其他元素之间呈显著正相关。

土壤中富里酸的含量与有机碳的含量呈极显著正相关，与全氮、全磷含量呈显著正相关，但与全钾含量之间的相关性一般。

胡敏酸的含量与有机碳的含量之间呈极显著正相关，与全磷含量呈显著正相关，而与全氮、全钾之间的相关性不显著。

而胡敏素含量与各元素之间的相关性均不显著。

(1) 对长白山自然保护区森林安图县境内土壤的腐殖质含量的分析表明，其土壤腐殖质的含量及各组成部分的含量均为中等偏高，腐殖质的组成较好。

胡敏酸的含量高的土壤富里酸含量也高，而胡敏素含量受胡敏酸含量影响则不明显。

腐殖质的组成成分中胡敏酸的含量所占比重最高，富里酸比重次之，胡敏素所占比重最小，胡敏酸是腐殖质中最活跃的，富里酸是胡敏酸形成或分解的一级产物。

胡富比平均值约为1.37，该地区腐殖质腐殖化程度较高，腐殖质组成较好，有利于森林植物的生长。

(2) 长白山自然保护区安图境内森林土壤中有机质含量丰富，各种营养元素含量充足，除氮素含量处于中等水平外，其他各元素含量都很高。

森林土壤养分主要来源于土壤母质风化和凋落物养分归还，但同时也受到植被类型、气候环境等因素的影响。

长白山安图林区7个样地虽土壤母质相似，但因凋落物归还及水热条件不同，故碳氮磷钾的含量小有差异，但变幅不大，且都处于中偏高的水平。

(3) 长白山自然保护区安图境内森林土壤中腐殖质含量与有机碳含量之间有极显著正相关，说明长白山安图林区腐殖质是土壤有机碳的重要组成部分。

而富里酸、胡敏酸、胡敏素含量与全钾含量之间的关系均不显著，这是因为土壤中的钾主要以无极的形态存在，而前者多来源于是土壤有机质，故两者之间的相关性不明显。

另外，胡敏素的含量与有机碳、全氮、全磷、全钾含量之间均无显著相关性。

由此推断，土壤全钾在土壤供应钾素肥力的能力上明显低于速效钾和缓效钾；长白山安图林区土壤胡敏素中有机质含量较少，是土壤养分的惰性部分，其在土壤供肥能力中的作用机制有待进一步研究。

*通信作者简介：于景华(1972—)，男，博士，研究员。

研究方向：野生植物保护、人工栽培。

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【相关文献】1 吴景贵，姜岩. 土壤腐殖质的分析化学研究进展. 分析化学， 1997; 25(10): 1221—1227Wu J G， Jiang Y. Research progress of soil humic susbstances in analytical chemistry. Chinese Journal of Analytical Chemistry， 1997; 25(10): 1221—12272 熊田恭.土壤有机质化学.李庆荣，等.译.北京: 科学出版社， 1988: 240Xiong T G. Soil organic matter of chemistry. Li Qingling， et al. translated.Beijing: Science Press， 1988:2403 Stevenson F J. Humus chemistry: genesis， composition andreactions. New York: John Wiley & Sons Inc， 19824 王晶，何忠俊，王立东，等.高黎贡山土壤腐殖质特性与团聚体数量特征研究.土壤学报，2010;47(4):723—733Wang J， He Z J， Wang L D，etal.Properties of humus and content of soil aggregates in soils on Gaoligong Mountain. Acta Pedologica Sinca， 2010;47(4):723—7335 徐小忠，薛锦华，印军荣. 不同类型土壤腐殖质组分的研究. 江苏环境科技， 2006; 19(A02): 7—9Xu X Z， Xue J H， Yin J R. Studies on humus fractions from different soil. Jiangsu Environmental Science and Technology， 2006;19(A02): 7—96 罗应刚，林清，王观远，等. 南宁市郊不同类型土壤腐殖质垂直分布特征研究. 南方农业学报，2012;43(5): 630—633Luo Y G， Lin Q， Wang G Y，etal.Vertical distribution characteristice of different types of soil humus in Nanning suburb. Journal of Southern Agriculture, 2012;43(5): 630—6337 褚慧，宗良纲，汪张懿，等. 不同种植模式下菜地土壤腐殖质组分特性的动态变化. 土壤学报，2013;50(5): 931—939Chu H， Zong L G， Wang Z Y，etal.Dynamic changes in humus composition in vegetable soils different in cultication mode. Acta Pedologica Sinca， 2013； 50(5): 931—9398 中国科学院南京土壤研究所.土壤理化分析.上海:科学技术出版社，1978: 96—101，112—115，481—490Institute of Soil Science， Chinese Academy of Sciences. Analysis of soil physico-chemical properties. Shanghai: Science and Technology Press， 1978: 96—101， 112—115， 481—4909 Kumada K， Sato O， Ohsumi Y，etal. Humus composition of mountain soils in centralJapan with special reference to the distribution of P type humicacid. Soil Science andPlant Nutrition， 1967;13(5):151—15810 孙宏德，李军，尚惠贤，等. 黑土腐殖质含量和组成及其与肥力相关性的分析. 土壤通报，1983;(2): 8—9Sun D H， Li J， Shang H X，etal.Black soil humus content and the analysis of the composition and their correlation with fertility. Chinese Journal of Soil Science， 1983;(2): 8—911 陈恩凤，周礼恺，邱凤琼，等. 土壤肥力实质的研究-Ⅰ黑土. 土壤学报， 1984; 21(3): 229—237Chen E F， Zhou L K， Qiu F Q，etal.Study on the essence of soil fertility. Acta Pedologica Sinca， 1984; 21(3): 229—23712 张晋京，宋祥云，窦森. 连续提取对土壤腐殖质组分数量与特性的影响. 土壤通报， 2007;38(3): 452—456Zhang J J， Song X Y， Dou S. Effect of continuous NaOH/ NaOH+Na4P2O7extractionson the content and characteristic of soil humus fractions. Chinese Journal of Soil Science，2007； 38(3): 452—45613 鲍士旦.土壤农化分析(第三版).北京：中国农业出版社， 2000: 25—38Bao S D. Soil agricultural chemistry analysis. Beijing: China Agriculture Press， 2000: 25—3814 俞海，黄季焜， Rozelle S，等. 中国东部地区耕地土壤肥力变化趋势研究. 地理研究，2003;22(3): 380—388Yu H， Huang J K， Rozelle S，etal. Soil fertility changes of cultivated land in Eastern China. Geographical Research， 2003; 22(3): 380—388。