黔西南天然川榛林土壤养分状况比较分析 *

彭 琴，符裕红，赵同贵，黄 蔚，莫熙礼，朱 钰

(1.黔西南民族职业技术学院生物工程系，贵州 兴义 562400； 2.贵州师范学院生物科学学院，贵州 贵阳 550018)

0 引言

我国喀斯特山区主要分布在贵州、云南和广西，面积约5.03×104 km2，其中贵州省的喀斯特地貌面积占全省土地面积的73.6%[1]。贵州省位于我国西南喀斯特石漠化区的中心，也是我国石漠化面积最大、石漠化程度最高、受石漠化危害最严重的省份[2,3]。土壤石漠化导致可耕面积减少，土壤肥力下降，土壤保水性保肥性能下降，会进一步导致水土流失和生物多样性下降，石漠化已经成为制约贵州省乃至我国整个西南喀斯特地区发展的重大生态问题，改良石漠化地区土壤的理化性质，是提高土壤质量和促进石漠化山地植被恢复的重要途径[4-6]。榛子是桦木科(Betulaceae)榛属(CorylusL.)植物，是重要的木本粮油树种[7]，王贵禧等人[8]通过Network网络图分析发现，美洲榛(crylusamericana)、滇榛(Corylusyunnanensis(Franch.)A.Camus)和川榛(CorylusheterophyllaFisch.var.sutchuenensisFranch)与其他榛种相比是更原始的种，其中，川榛比平榛(CorylusheterophyllaFisch)更原始，并认为在我国榛属植物中，已经得到开发利用的是平榛，具有重要潜在利用价值的是川榛，根据查询相关资料及野外调查，黔西南野生榛林以川榛为主。在喀斯特石漠化山区黔西南野生榛林资源丰富[9]，据研究显示贵州喀斯特山区野生榛子含有丰富的维生素及蛋白质，并且营养价值丰富[10]。野生榛子不但营养丰富，并且天然榛子林可改良土壤质量、保持水土，为黔西南退耕还林提供又一经济林树种。据多年调查，在喀斯特地貌环境条件下，如发生火灾，在次年春天，川榛是恢复得较好的植物物种。因此本文主要以兴仁市天然川榛林为研究对象，了解天然川榛林土壤养分状况，同时为开发和保护黔西南野生榛子资源及改善喀斯特山区生态环境提供科学指导。

1 材料与方法

1.1 研究区域概况

研究区域位于贵州省兴仁市(N25°18′～25°47′，E104°54′～105°33′，海拔493～2014 m)。常年平均气温15.2 ℃，极端最高气温34.6 ℃，最低气温-7.8 ℃，全年≥10 ℃的年积温4588 ℃，年平均日照时数1541.8 h，无霜期281天；年平均降水量1300 mm左右，5～10月降水量占全年降水量82%，12月～次年3月是全年枯水期，只占年降水量9%。样地选择研究区内的川榛生长较好的区域，均集中在兴仁市北部下山镇。

1.2 研究方法

1.2.1 样品采集

本文主要以黔西南天然川榛林为研究对象，研究区位于兴仁市下山镇下山村、马乃营村 ，两村相距约10 km，2019年4月在各研究区天然川榛林生长条件较好的区域进行土壤样品采集。对天然川榛林在每个村分别设置6个样地，主要植被为川榛、蕨类植物；杂木林设9个样地，杂木林主要植被有火棘、蕨类等植物；每个样地面积约1000 m2，天然川榛林与杂木林样地间距在500～800 m，每个样地设置3～5个取样点，取0～25 cm土层混合为1个土样，挑出植物根茎，用四分法取≥1kg土壤，经风干过筛后研磨过筛，用于土壤养分含量测定。

1.2.2 土壤养分含量测定

土壤pH值采用水侵提电位法测定，土壤有机质采用重铬酸钾氧化容量法测定，土壤全氮采用凯氏定氮法测定，碱解氮采用碱解扩散法测定，全磷采用硫酸钼锑抗比色法测定，速效磷采用盐酸氟化铵钼锑抗比色法测定，全钾采用氟酸高氯酸消煮-火焰光度计法测定，有效钾采用乙酸铵浸提-火焰光度计法测定，有效硫采用磷酸盐-乙酸浸提硫酸钡比浊法测定。

1.3 数据分析

采用SPSS 22.0和Excel 2017软件对数据结果进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 土壤指标的差异

为检验天然川榛林与杂木林地土壤养分指标的差异，按照方差分析条件，以土壤养分全量指标对主体间双因子：不同区域(2个水平)、不同类型(2个水平)进行双因素方差分析。从表1中可看出：针对各个因变量，区域p<0.05，类型p<0.05，这说明区域和类型对土壤养分指标均有显著的影响；其中，所有土壤指标的R2>0.900、调整的R2>0.900，说明所选择的方差分析模型具有较好的解释能力，且拟合较好，这表明区域和类型影响了土壤养分变化(p<0.05)。

表1 土壤指标的方差分析表

2.2 天然川榛林与杂木林pH值的差异

本研究区域下山村及马乃营村的天然川榛林土壤均呈酸性，由图1可知，两个区域无论是天然川榛林与杂木林pH值均在4.5左右，天然川榛林pH平均值低于杂木林地，主要是由于本次采集土壤样品的区域含硫量较高，均为煤质山。本次研究结果说明川榛在酸性土壤条件下生长良好，这对于喀斯特区域环境而言，若土壤出现酸化，利用榛林来进行生态恢复是很好的选择。

图1 土壤pH值

2.3 天然川榛林与杂木林有机质的差异

由图2可知，榛子林土壤有机质含量明显高于杂木林地。在华北地区，张桐2019年的研究就表明虎榛灌木林土壤表层植被覆盖较好，根系发达，有机质积累较快[11]。天然川榛林与杂木林土壤有机质进行比较，存在明显差异，并且天然川榛林土壤有机质明显高于杂木林地，这与张桐等人对榛属植物相关研究结果表现一致。

图2 土壤有机质含量

2.4 天然川榛林与杂木林全氮、碱解氮的差异

由图3、图4可知，对于天然川榛林土壤中全氮与碱解氮高于杂木林地，且马乃营村高于下山村，杂木林全氮含量低于0.12 g/kg，天然榛子林全氮含量高于0.39 g/kg；杂木林碱解氮低于85 mg/kg，而天然川榛林高于267 mg/kg。这表明天然川榛林地全氮含量与碱解氮含量均明显高于杂木林地。

图3 土壤全氮含量

图4 土壤碱解氮含量

2.5 天然川榛林与杂木林全磷、速效磷的变化

由图5、图6可知，土壤中全磷与速效磷在天然川榛林地明显高于杂木林地，杂木林土壤全磷含量低于0.042 g/kg，天然川榛林高于0.074 g/kg；杂木林速效磷含量低于0.5 mg/kg，天然川榛林高于2.4 mg/kg。这表明天然川榛林地土壤全磷含量与速效磷含量均明显高于杂木林地。

图5 土壤全磷含量

图6 土壤速效磷含量

2.6 天然川榛林与杂木林全钾、速效钾的差异

由图7、图8可知，土壤中全钾含量在不同区域天然川榛林地明显低于杂木林地，天然川榛林土壤全钾含量在0.42 g/kg左右，天然川榛林在0.29～0.34 g/kg；天然川榛林地速效钾含量明显高于杂木林地，天然川榛林地速效钾含量为48～52 mg/kg。虽然天然川榛林地土壤中全钾含量低于杂木林，但速效钾含量高于杂木林，这表明天然川榛林有提高全钾活性的可能。

图7 土壤全钾含量

图8 土壤速效钾含量

2.7 天然川榛林与杂木林有效硫的差异

由图9可知，土壤中有效硫含量在不同区域天然川榛林地低于杂木林地，杂木林地土壤有效硫含量在74.5～92.0 mg/kg，天然川榛林地土壤有效硫含量为46.2～68.6 mg/kg。因本研究区域煤炭资源丰富，并且煤层浅薄，所以导致有效硫含量均较高。这也是研究区土壤pH较低的重要原因，根据研究结果显示天然川榛林在一定程度上能降低硫的活性。

图9 土壤有效硫含量

3 结论与讨论

(1)黔西南天然川榛林与杂木林土壤养分含量存在显著差异(p<0.05)，天然川榛林土壤有机质、全氮、全磷，碱解氮、速效磷、速效钾均高于杂木林，全钾、有效硫含量低于杂木林。在前人的同类研究中，造成天然榛子林土壤养分差异的原因较多，包括林分密度[12]、抚育方式[13]、不同林分类型等，除此之外，天然川榛根系分布及其生物量、凋落物以及林内环境的差异，动植物残体、微生物组成等[14]，都是导致林地土壤中的有机物数量存在较大差异的原因。在后续研究中，天然川榛林除针对不同区域及不同林分类型外，还需注重上述影响因素条件下的深入研究。

(2)黔西南天然川榛林对土壤养分有明显的改善作用。在天然川榛林的土壤改良方面，董鲁光(2009)等人研究了泰山榛林，指出榛林能较好地改善土壤结构、增加土壤蓄水量和入渗能力[15]；邓继峰(2018)等人的研究也表明在沙地改植榛林后，能显著提高植被覆盖度，增加植物多样性，改善土壤理化性质并最终控制当地的地表径流和土壤侵蚀，榛林的土壤有机质和氮、钾含量始终高于对照区[16]，并与刘建明(2019)等人对榛子天然林土壤理化性质的研究结果一致[13]。

黔西南天然榛子分布广泛，营养价值高[9]，能促进土壤改良，基于目前我国生态文明建设的背景，以及加大石漠化治理的指导思想，选择有经济价值的树种作为石漠化区植被恢复的先锋种，是石漠化治理及生态经济可持续发展的有力保障措施。研究结果可为保护和开发贵州省西南部天然榛子资源及改善石漠化山区生态环境提供科学依据。