不同垂直地带山核桃林地土壤理化性质比较

黄兴召，黄坚钦,，陈丁红，吕健全，吴家森*

（1. 浙江农林大学 亚热带森林培育重点实验室，浙江 临安 311300；2. 浙江农林大学 林业与生物技术学院，浙江 临安 311300；3. 浙江省临安市农业技术推广中心，浙江 临安 311300）

山核桃（Carya cathayensis）为我国特有的高档干果和木本油料植物，属胡桃科山核桃属植物，主要分布于浙、皖两省交界的天目山区，总种植面积约8.67万hm2。浙江省占全国山核桃总产量的70%以上，在主产区，农户的山核桃收入占总收入的70%以上，是天目山区农民脱贫致富的主要经济树种之一[1]。

土壤是植物生存的基础，土壤的理化性质受光、热、水、气、植被、母岩等多种因素影响。地形影响土壤理化性质，不同的坡位和坡度，接受太阳的热量情况不同，形成阳性土和阴性土[2]。地形的影响可以通过海拔绝对高度的变化表现出来，一般随着海拔高度的增加，气候变得更为冷湿，土壤的水热条件和植被都因此而发生变化，所以山区土壤的分布和形成过程与海拔高度的变化有密切的关系，表现为不同的垂直地带土壤有机质的矿化程度、土壤的机械组成以及微生物数量[3]等不同。崔卫国[4]等人对湖南醴陵市土壤空间分布及其理化性质与地形因子的相互关系进行研究，表明随着海拔高度的上升，土壤有机碳的累积、转化等过程发生明显的变化。

前人对山核桃和美国山核桃的繁育[5～6]、高产稳产技术[7～12]等均做了较系统的研究，对林地土壤肥力[13～14]研究则较少。本文选择土壤母质和经营方式相对一致的山核桃林地，研究了不同垂直地带山核桃林地土壤理化性质，阐明其存在的差异，为山核桃的种植、土壤培肥和可持续发展提供理论依据。

1 研究区概况

山核桃主要分布于浙、皖两省交界的天目山区（29º ～ 31º N，118º ～ 120º E），年平均温度 15 ～ 20℃，7 月平均温度25 ～ 30℃，年降水量1 000 ～ 2 000 mm，降雨量集中在4－9月。山核桃分布在海拔50 ～ 1 200 m的丘陵山地，立地为震旦系—奥陶系不纯碳酸盐岩类，泥盆系砂砾岩类，侏罗系流纹质熔结凝灰岩、凝灰熔岩等组成的火山岩类。土壤类型主要为油黄泥、黄红泥、钙质页岩土、黄泥土。

2 研究方法

根据临安市山核桃的海拔分布特征，对不同海拔山核桃林地进行初步调研的基础上，从海拔200 ～ 800 m每隔100 m设置典型样地各20个，共160个。典型样地的选择以坡度为25°左右的山核桃（树龄30 ～ 40 a）纯林，人为经营措施相似，即每年2、5月中旬和11月下旬各施复合肥（N∶P2O5∶K2O = 15∶15∶15）0.5 kg/棵，果实采收前割刈林下杂灌，以利于山核桃采摘。

2008年7月14－24日，在选定的典型样地上，按“S”型布点，分别采集5个点的表层（0 ～ 30 cm）土样，将其混合，然后采用四分法分取样品1 kg左右，带回实验室。对每个典型样地土壤的理化性质进行单独分析，分析方法为：土壤容重用环刀法；非毛管空隙持水量用酒精燃烧法；机械组成用比重计法；土壤 pH用酸度计法（水土比为 2.5:1.0）；有机质用硫酸—重铬酸钾外加热法；水解氮采用碱解扩散法；有效磷用盐酸氟化铵浸提-分光光度法；速效钾用乙酸铵浸提—火焰光度法；有效硫采用硫酸钡比浊法；有效硼采用沸水浸提—甲亚胺比色法；交换性钙镁采用乙酸铵浸提—原子吸收分光光度计法；有效铁、锰、锌、铜采用稀酸浸提—原子吸收分光光度计法[15]。

3 结果与分析

3.1 不同垂直地带山核桃林地土壤物理性质比较

3.1.1 土壤容重和非毛管孔隙持水量 人为活动是影响土壤容重的重要因素[16]。不同海拔山核桃林地土壤非毛管孔隙持水量见图1。

从图1中可以看出，不同海拔山核桃林地土壤容重为1.14 ～ 1.25 g/cm3，海拔从200 m以下到500 m，土壤容量随着海拔的升高而增加，而500 m以上则随海拔高度增加而递减，400 ～ 500 m时容重达到最大，说明该海拔人为活动较为频繁，使得土壤被踩实，导致容重增大。

从图1还可知，海拔从400 m开始，土壤非毛管孔隙持水量随海拔升高而递增，大于800 m时达最大值（203.65 t/hm2），这与土壤容重相反。通过SAS分析，不同海拔之间土壤容重差异不显著，但土壤非毛管孔隙持水量呈极显著差异。

3.1.2 土壤机械组成 不同海拔山核桃林地土壤石砾、砂粒、粉粒、粘粒含量见图2。林地土壤石砾含量（＞2 mm）平均为10.90%，随着海拔的增加而递增。林地土壤砂粒、粉粒和粘粒平均含量分别为27.32%、51.35%、21.35%，不同海拔之间差异不明显。土壤机械组成与其成土母质所含强抗性风化物的多少等有关[17]，从结果中可知，不同海拔山核桃林地土壤的母岩相对一致。

图1 土壤容重、非毛管持水量与海拔的关系Figure 1 The correlation between bulk density, non-capillary water holding capacity in the soil with elevation

图2 土壤石砾、砂粒、粉粒、粘粒含量与海拔的关系Figure 2 The correlation between gravel, sand, silt,clay content in the soil with elevation

图3 土壤有机质、pH值与海拔的关系Figure 3 The correlation between organic matter,pH value of the soil with elevation

3.2 不同垂直地带山核桃林地土壤化学性质比较

3.2.1 土壤有机质和 pH值 土壤有机质是土壤中各种营养元素的重要来源，是土壤微生物必不可少的碳源和能源，所以土壤有机质含量的多少是土壤肥力高低的重要化学指标。不同海拔山核桃林地土壤有机质含量见图3。从图3可知林地土壤有机质含量为28.09 ～ 47.59 g/kg，平均值为33.74 g/kg，随着海拔高度的增加，土壤有机质含量也提高，海拔小于200 m的为28.09 g/kg，大于800 m则递增至47.59 g/kg。这与吕贻忠[18]研究的百花山山地土壤中有机质的垂直分布规律相似，主要是随着海拔高度的升高，气温下降，微生物的分解速度减慢和矿化作用减弱，从而使有机质含量较高。

土壤 pH随着海拔高度的增高而下降，土壤酸性增强。海拔小于200 m，土壤pH值为6.08，而 200 ～ 800 m，pH值为5.0 ～ 6.0，大于800 m，pH值则降为4.71。这与傅华[19]的研究结果相似，即山核桃林地土壤有机质随着海拔的升高递增，pH值则随海拔的升高而降低。

3.2.2 土壤速效养分 土壤中的N、P、K的含量代表着土壤的肥力，土壤速效养分是山核桃直接可以利用的养分，与海拔有一定的联系，同时受人为施肥等经营措施的影响[20]。

土壤水解氮在一定程度上代表土壤的供氮水平，特别是可以看出土壤中有机质的生物积累和分解作用的相对强弱[21]。从图4可知，山核桃林地不同海拔土壤水解氮含量平均达198.08 mg/kg，不同海拔土壤水解氮含量差异不大。

速效钾是当季土壤供钾能力的肥力指标，图 4显示不同海拔山核桃林地的土壤速效钾含量平均达 105.00 mg/kg，海拔在400 ～ 700 m时含量较高，超过110 mg/kg，当海拔低于400 m或高于700 m，其含量均减小。

土壤有效磷含量可表征土壤的供磷状况和指导磷肥施用，也是诊断土壤有效肥力的指标之一，图5不同海拔山核桃林地土壤有效磷含量平均为4.98 mg/kg，海拔在500 ～ 700 m土壤含量较高，其值超过8.0 mg/kg，当海拔低于500 m或高于700 m，其含量均逐渐减小。

图4 土壤速效钾、水解氮含量与海拔的关系Figure 4 The correlation between K, N content in the soil with elevation

图5 土壤有效磷、有效硫含量与海拔的关系Figure 5 The correlation between P, S content in the soil with elevation

土壤有效硫与 K＋结合，有利于K的吸收，从而有利于土壤的肥力。从图5可知，不同海拔山核桃林地土壤有效硫含量平均为25.97 mg/kg，在大于800 m时达到最大。

3.2.3 土壤微量元素 土壤中的微量元素对植物的生长是很有必要的，从表1可以看出，不同海拔山核桃林地土壤微量元素平均含量排序为锰 ＞铁 ＞ 钙 ＞ 镁 ＞ 锌 ＞ 铜 ＞ 硼。林地土壤微量元素随海拔变化规律不明显，这与娄翼来等[22]研究植烟土壤有效态微量元素空间变异及分布特征相似。

有效锰含量平均为47.48 mg/kg，随着海拔的变化，锰含量为34 ～ 62 mg/kg。在海拔小于200 m时最大，为61.31 mg/kg，700 ～ 800 m时最小，为34.16 mg/kg，有效铁含量平均为19.16 mg/kg，随海拔的升高，铁含量波动幅度不大，海拔在500～ 600 m时，达到最大值（24.21 mg/kg），在300～ 400 m时，达到最小（14.65 mg/kg）。交换性钙含量平均为16.01 mg/kg，海拔在400 ～ 500 m时钙含量达到21.77 mg/kg，其他海拔钙含量均在20.00 mg/kg之下。交换性镁含量平均为 2.47 mg/kg，小于200 m时为最大（3.61 mg/kg），300 ～ 400 m时，其含量为最小（2.10 mg/kg）。有效锌含量平均为1.80 mg/kg，随着海拔高度的不同，锌含量变化的幅度不大，没有明显差异。有效铜含量平均为1.11 mg/kg，海拔小于600 m时，其含量基本上都在1.00 mg/kg以上，而海拔大于600 m时，其含量都小于1.00 mg/kg。有效硼含量平均为1.31 mg/kg。

表1 不同海拔山核桃林地土壤中微量元素含量比较Table 1 Comparison on trace elements of the tested soil at different elevations

4 结论

不同海拔山核桃林地土壤容重介于1.14 ～ 1.25g/cm3，其中海拔400 ～ 500 m土壤容重最大，而非毛管孔隙持水量则最小，不同海拔之间土壤容重差异不显著，但土壤非毛管空隙持水量呈极显著差异。

不同海拔山核桃林地土壤石砾含量（＞ 2 mm）平均为10.90%，随着海拔的增加而递增。土壤砂粒、粉粒和粘粒含量平均分别为27.32%、51.35%、21.35%，不同海拔之间差异不明显。

山核桃林地土壤有机质含量平均为33.74 g/kg，随着海拔的升高，土壤有机质含量也提高，海拔小于200 m为28.09 g/kg，大于800 m则递增至47.59 g/kg。

土壤pH随着海拔高度的增高而下降，土壤酸性增强。小于200 m，土壤pH值为6.08；200 ～ 800 m，pH值为5.0 ～ 6.0；大于800 m，pH值则降为4.71。

山核桃林地土壤水解氮、速效钾、有效磷、有效硫含量平均为198.08、105.00、4.98、25.97 mg/kg，人工施肥等人为经营措施是耕作土壤速效养分的重要来源，因而不同海拔之间差异不大。

山核桃林地土壤交换性钙、镁和有效硼、铁、锰、锌、铜的平均含量分别为16.01、2.47、1.31、19.16、47.48、1.80、1.11 mg/kg，不同海拔之间差异不明显。

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