不同母巖和林齡杉木人工林土壤磷素形態(tài)特征研究.pdf

1、磷是植物生長發(fā)育和新陳代謝必須的元素之一，也是限制植物生長的重要因子。由于土壤是巖石經(jīng)過多年的風(fēng)化作用形成的，成土母質(zhì)是土壤形成的物質(zhì)基礎(chǔ)和植物礦質(zhì)養(yǎng)分的最初來源，因此不同巖石發(fā)育土壤養(yǎng)分的生物有效性存在差異。因此，開展不同母巖發(fā)育土壤全磷、磷素分級、磷素分布及其相互關(guān)系研究，對于制訂林業(yè)經(jīng)營對策和挖掘南方土壤難溶性磷的利用潛力具有重要現(xiàn)實(shí)意義。杉木是我國南方重要的速生用材樹種，全國杉木林種植面積達(dá)1.13×107公頃，但長期來杉木連栽

2、存在地力衰退問題，其中，土壤有效磷匱乏是導(dǎo)致杉木人工林地力衰退的重要原因之一。因此，如何緩解杉木人工林連栽地力衰退問題成為當(dāng)前林學(xué)界急需解決的重大課題。雖然近年來國內(nèi)外有關(guān)不同類型土壤、不同林齡土壤的磷素分級研究已有不少報道，但目前有關(guān)不同母巖、不同林齡杉木人工林土壤磷形態(tài)特征的研究相對較少，特別是利用核磁共振技術(shù)進(jìn)行杉木人工林土壤磷形態(tài)的研究很少。因此，截至目前，仍未弄清楚不同杉木人工林土壤磷素的動態(tài)特征和找到解決杉木人工林連栽地力衰

3、退問題的有效方法。本文選擇福建農(nóng)林大學(xué)莘口教學(xué)林場花崗巖和粉砂巖母質(zhì)的不同發(fā)育階段杉木人工林為研究對象，通過對不同母巖、不同發(fā)育階段杉木人工林土壤全磷及有效磷的測定，進(jìn)行不同類型土壤磷素分級分析，在此基礎(chǔ)上，利用核磁共振技術(shù)從成鍵類型角度分析不同土壤磷素形態(tài)的細(xì)化差異，并進(jìn)行土壤不同形態(tài)磷與其他養(yǎng)分之間的相關(guān)分析，揭示不同母巖土壤磷素形態(tài)組成的差異機(jī)制，探討發(fā)育階段對杉木人工林土壤磷形態(tài)的影響規(guī)律，確定影響不同母巖和林齡杉木林土壤磷有效

4、性的因素，為制訂合理的杉木經(jīng)營措施，挖掘杉木對南方土壤難溶性磷的利用潛力，緩解杉木多代連栽生產(chǎn)力下降問題提供科學(xué)依據(jù)。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴不同母巖和發(fā)育階段杉木林土壤全磷隨土層深度的增加而呈下降趨勢；在相同的中齡林中，粉砂巖土壤的全磷含量均顯著低于花崗巖發(fā)育土壤；在相同的成熟林中，粉砂巖發(fā)育土壤全磷顯著高于花崗巖發(fā)育土壤；在相同母巖條件下不同發(fā)育階段杉木林土壤全磷大小排序?yàn)槌墒炝郑居g林＞中齡林。⑵不同母巖和不同發(fā)育階段杉

5、木林土壤有效磷隨土壤深度的增加而呈下降趨勢；在相同林齡中，花崗巖土壤有效磷含量均顯著高于粉砂巖發(fā)育土壤。在相同母巖條件下不同發(fā)育階段杉木林土壤有效磷大小排序?yàn)橛g林＞中齡林＞成熟林。⑶不同母巖發(fā)育土壤的無機(jī)磷大小排序?yàn)榉凵皫r＞花崗巖，在粉砂巖發(fā)育土壤中，無機(jī)磷含量排序?yàn)橹旋g林＞成熟林＞幼齡林；花崗巖發(fā)育土壤的無機(jī)磷含量排序?yàn)槌墒炝郑局旋g林＞幼齡林。不同形態(tài)無機(jī)磷以O(shè)-P的占比最高，平均超過了無機(jī)磷總量的60％；而含量最低的為 Al-P，

6、所占比例在無機(jī)磷總量的5.5%以下。⑷不同母巖不同林齡土壤中，四種不同形態(tài)有機(jī)磷的含量占比排序?yàn)橹械然钚杂袡C(jī)磷＞活性有機(jī)磷＞中等穩(wěn)定有機(jī)磷＞高穩(wěn)定有機(jī)磷。不同母巖發(fā)育土壤中有機(jī)磷的含量差異不顯著。在相同母巖發(fā)育的土壤中除了活性有機(jī)磷含量表現(xiàn)為中齡林＞成熟林＞幼齡林外，其于三種形態(tài)的有機(jī)磷含量均呈現(xiàn)出成熟林＞中齡林＞幼齡林。⑸不同母巖杉木林土壤的核磁共振磷譜分析顯示，在粉砂巖發(fā)育的不同林齡土壤及花崗巖發(fā)育的中齡林土壤中均檢測出正磷酸鹽、焦

7、磷酸鹽、正磷酸單酯等三種形態(tài)的磷，且其含量排序?yàn)檎姿猁}＞正磷酸單酯＞焦磷酸鹽；而花崗巖發(fā)育土壤的幼齡林和成熟林中除以上三種形態(tài)磷外，還檢測出磷酸酯。不同母巖土壤中，粉砂巖中齡林表層土壤正磷酸鹽及正磷酸單酯含量顯著高于花崗巖；花崗巖發(fā)育的幼齡林土壤中20-40cm土層焦磷酸鹽含量較粉砂巖土壤高6%；粉砂巖發(fā)育的成熟林土壤各層次焦磷酸鹽含量顯著高于花崗巖發(fā)育的土壤。⑹不同母巖杉木人工林中的C、N、C/N、全磷、有效磷、Al-P、Fe-P、

8、活性有機(jī)磷、中等活性有機(jī)磷、中等穩(wěn)定有機(jī)磷等指標(biāo)具有向表層聚集分布的特點(diǎn)，均表現(xiàn)為隨著土層的增加而降低的趨勢。⑺相關(guān)性分析表明，不同母巖杉木人工林土壤中全磷含量與C、N、C/N ratio、Al-P、Fe-P、O-P和除活性有機(jī)磷外的三種有機(jī)磷呈正相關(guān)關(guān)系，而與土壤全鉀、Ca-P呈負(fù)相關(guān)；有效磷含量與C、CN ratio呈顯著正相關(guān)，表明土壤中的有機(jī)質(zhì)是其有效磷的主要來源，有效磷與Al-P呈正相關(guān)，表明Al-P是土壤中有效磷的潛在來源；