蔡 能,乔中全,曾慧杰,李永欣,王晓明
(湖南省林业科学院,湖南 长沙 410004)
湖南省林地不同土壤类型养分状况分析
蔡 能,乔中全,曾慧杰,李永欣,王晓明
(湖南省林业科学院,湖南 长沙 410004)
对湖南省林地不同土壤类型的养分状况进行了分析。结果表明:不同土壤类型之间有机质含量和速效氮含量差异较大,速效磷含量和速效钾含量差异较小。全省有机质含量最高的为山地草甸土,为 63.60 g/kg,最低的是潮土,只有 16.46 g/kg;速效氮含量最高的为山地草甸土,达到 203.10 mg/kg,最低的是紫色土,为57.46 mg/kg;速效磷含量最高的为潮土,为 11.77 mg/kg,最低的是石灰土,为 2.28 mg/kg;速效钾含量最高的是石灰土,为 72.70 mg/kg,最低的是山地草甸土,为 60.26 mg/kg。各地市州中,除益阳市潮土的有机质、速效氮、速效磷、速效钾含量均居全省最高外,其它地区、其它土类的养分状况未表现出行政区域上的地域规律。
林地;土壤类型;土壤养分
土壤是陆生植物生活的基础。肥沃的土壤同时能满足植物对水、肥、气、热的要求,是植物正常生长发育的基础。通过合理施肥改善土壤的营养状况是提高植物产量的重要措施。近 10 多年来,农业“精准施肥”、“测土配方施肥”的迅速发展,获得了显著的社会、生态和经济效益[1-3]。然而林地测土配方施肥技术研究、示范和推广的进展缓慢,除油茶、金银花、湿地松、杨树等树种进行了测土配方施肥外[4-6],其他树种方面开展研究较少。林地施肥存在着不注重林地土壤调查,不施肥或盲目施肥,过量施肥,滥用化肥;重幼林期施肥,轻林分中后期施肥等现象,导致肥料利用率低下,土壤结构恶化,地力衰退严重、林产品质量下降、林业生态系统遭到破坏。湖南是我国林业大省,是我国南方重要的商品林生产基地、主要速生丰产林和纸桨材林基地。开展湖南林地测土配方施肥,有利于摸清我省林地土壤资源,适地适树,科学造林与施肥,提高肥料利用率,提高林分产量与质量、促进林地养分平衡、防治地力衰退。
我省土壤类型多样,各种土壤供给养分的能力是不相同的。这主要是受成土母质种类和土壤形成时所处环境条件等因素的影响,使它们在养分的含量上有很大差异,尤其是植物能直接吸收利用的有效态养分的含量更是差异悬殊。由此对我省林地土壤进行分析,旨在为我省林地测土配方施肥、适地适树提供依据。
湖南省位于长江中游,地处东经 108°47'~114°15',北纬 24°38'~30°08'。地貌轮廓是东、南、西三面环山,中部丘岗起伏,北部湖盆平原展开,形成了朝东北开口的不对称马蹄形地形。全省地貌类型多样,有半高山、低山、丘陵、岗地、盆地和平原,其中山地面积占全省总面积的 51.2%,丘陵及岗地占 29.3%。湖南省主要林地土壤类型为红壤、黄壤、黄棕壤、山地草甸土、石灰土、潮土和紫色土。属亚热带季风湿润气候,年平均气温 16~18 ℃,年平均降水量1 200~1 800 mm,具有“气候湿润、四季分明”的特点。
供试土壤样品分别采自湖南省 14 个市州 123个县市区林地土壤。以县为单位,根据本县的母岩母质类型、土壤类型所占面积比例和土层厚度,在全县均匀布点,选择有代表性小班采集土样。采用 S 形布点采样,四分法取样,每份土样制备 3 个待测定试样,取 3 个测试样品的平均值为一份重复土壤的测定指标[7]。
土壤样品及时风干,再进行磨细过筛处理。通过 60 目筛(0.25 mm)的土样可供速效性养分测定。分析有机质、全氮等项目时,须将土样进一步研磨,使其全部通过 100 目筛(0.149 mm)为止。研磨过筛后的样品装入铝盒并编号,在铝盒盖和盒身上用铅笔写上样品编号。过 100 目筛的土样(即细土)揭开铝盒盖放至烘箱内用 105 ℃ 烘至恒重。土样处理完后放至干燥剂瓶。
土壤有机质含量采用重铬酸钾法测定[8],速效氮含量采用 NaOH 碱解扩散法测定[9]、速效磷含量采用 NaHCO3浸提-钼锑比色法和 NH4F- HCl浸提-氯化亚锡还原钼蓝比色法测定[10]、速效钾含量采用乙酸铵浸提-火焰光度计法测定[11]。
采用 SPSS 11.51 软件和 EXCEL 2007 进行数据处理与统计分析。
根据全省土壤样品分析数据,全省土壤类型有潮土、红壤、山地黄壤、山地黄棕壤、山地草甸土、紫色土和石灰土 7 大类型。
图1 全省不同土壤类型有机质含量Fig.1 Organic matter contents of different soil types in Hunan
从图 1 可见,全省不同土壤类型的有机质含量差异较大。7 种土壤类型中,以山地草甸土有机质含量最高,达到 63.60 g/kg,其次是山地黄棕壤和山地黄壤。而红壤、紫色土和潮土的有机质含量较低。7 种土壤类型有机质平均含量从高到低排序为:山地草甸土>山地黄棕壤>山地黄壤>石灰土>红壤>紫色土>潮土。因此,土壤类型为红壤、紫色土和潮土的林地,应该适当增施有机质,以满足林木生长发育对有机质的需要。
潮土有机质含量全省平均值为 16.46 g/kg,变动幅度 2.20 g/kg~34.49 g/kg。从全省区域上看,潮土有机质含量平均值最高的地区是邵阳市,为 23.59 g/kg,其次是益阳市和长沙市,分别是 23.04 g/kg 和 20.88 g/kg;株洲市、永州市、常德市的潮土有机质含量较低,分别是 13.31 g/kg、14.23 g/kg 和 14.94 g/kg。
红壤有机质含量全省平均值为 21.88 g/kg,变动幅度 2.01 g/kg~118.0 g/kg。从全省区域上看,红壤有机质含量平均值最高的地区是张家界市,为 34.32 g/kg,其次是怀化市和益阳市,分别为 29.64 g/kg 和 27.33 g/kg;最低的是湘潭市,为11.30 g/kg,其余地市州地域差异规律不明显。
山地黄壤有机质含量全省平均值为 32.42 g/kg,变动幅度 1.90 g/kg~126.20 g/kg。从全省区域上看,山地黄壤有机质含量平均值最高的是怀化市和娄底市,分别为 43.10 g/kg 和 43.00 g/kg;最低的是张家界市,为 18.83 g/kg;其余地市州山地黄壤有机质含量平均值都在 28 g/kg 以上。
山地黄棕壤有机质含量全省平均值为 50.23 g/kg,变动幅度 3.79 g/kg~514.04 g/kg。从全省区域上看,山地黄棕壤有机质含量平均值最高的地区是郴州市,为 62.19 g/kg;最低的是岳阳市,为16.98 g/kg;其余地市州处于中等水平。
山地草甸土有机质含量全省平均值为 63.60 g/kg,变动幅度 9.24 g/kg~233.28 g/kg。从全省区域上看,山地草甸土有机质含量平均值最高的地区是永州市,为 74.40 g/kg,其次是邵阳市、郴州市和衡阳市,分别为 70.83 g/kg、66.95 g/kg 和 66.49 g/kg;最低的是常德市,为 31.33 g/kg;其余地市州稍低,相差不大。
紫色土有机质含量全省平均值为 16.90 g/kg,变动幅度 1.10 g/kg~53.91 g/kg。从全省区域上看,紫色土有机质含量平均值最高的地区是岳阳市,为 23.74 g/kg,其次是怀化市,为 22.56 g/kg;最低的是株洲市和益阳市,分别为 9.30 g/kg 和 9.85 g/kg;全省整体来看,东部和东南部地区偏低,中部地区稍高,西部地区较高。
石灰土有机质含量全省平均值为 28.31 g/kg,变动幅度 0.54 g/kg~69.94 g/kg。从全省区域上看,石灰土有机质含量其平均值最高的地区是益阳市,为 59.0 g/kg,其次是邵阳市,为 43.73 g/kg;最低的是娄底市和怀化市,分别为 14.10 g/kg 和15.43 g/kg;其余地市州为 20~40 g/kg之间,处于中等水平。
全省不同土壤类型速效氮含量见图 2。由图2 可知,全省不同土壤类型的速效氮含量差异较大。7 种土壤类型中,以山地草甸土的速效氮含量最大,达到 203.10 mg/kg,其次为山地黄棕壤和山地黄壤。而红壤、潮土和紫色土的速效氮含量较低。7 种土壤类型速效氮平均含量从高到低排序为:山地草甸土>山地黄棕壤>山地黄壤>石灰土>红壤>潮土>紫色土。因此,土壤类型为红壤、潮土和紫色土的林地,应该适当增施氮肥,以满足林木生长发育对氮的需要。
图2 全省不同土壤类型速效氮含量Fig.2 Available nitrogen contents of different soil types in Hunan
潮土速效氮含量全省平均值为 70.51 mg/kg,变动幅度 10.08 mg/kg~212.51 mg/kg。从全省区域上看,潮土速效氮含量平均值最高的地区是益阳市,为 126.94 mg/kg,其次是长沙市,为 103.30 mg/kg;张家界市和株洲市的潮土速效氮含量较低,分别为 26.80 mg/kg 和 45.17 mg/kg;其它地区均处于中等水平。
红壤速效氮含量全省平均值为 76.89 mg/kg,变动幅度 5.43 mg/kg~327.3 mg/kg。从全省区域上看,红壤速效氮含量平均值最高的地区是张家界市,为 124.48 mg/kg,其次是益阳市、怀化市和娄底市,分别为 116.75 mg/kg、101.66 mg/kg 和109.06 mg/kg;最低的是湘潭市,为 37.57 mg/kg;其余地区均处于中等水平(60~90 mg/kg)。
山地黄壤速效氮含量全省平均值为 110.90 mg/kg,变动幅度 4.68 mg/kg~625.91 mg/kg。从全省区域上看,山地黄壤速效氮含量平均值最高的地区是怀化市和常德市,分别为 161.24 mg/kg和 160.16 mg/kg;最低的为岳阳市和张家界市,其平均值分别为 64.61 mg/kg 和 65.86 mg/kg。
山地黄棕壤速效氮含量全省平均值为 157.75 mg/kg,变动幅度 10.86 mg/kg~957.90 mg/kg。从全省区域上看,山地黄棕壤速效氮含量平均值最高的地区是湘西自治州与娄底市,分别为 180.93 mg/kg 和 179.35 mg/kg;最低的是岳阳市,为 56.58 mg/kg;其它地区速效氮含量均较高。
山地草甸土速效氮含量全省平均值为 203.10 mg/kg,变动幅度 24.82 mg/kg~773.3 mg/kg。从全省区域上看,山地草甸土速效氮含量平均值最高的地区是怀化市与邵阳市,分别为 261.18 mg/kg 和260.29 mg/kg;最低的是岳阳市,为 120.79 mg/kg;山地草甸土速效氮含量是湘西、湘西南、湘南地区较高,中部地区相比而言略低,湘东和湘东偏北地区最低。
紫色土速效氮含量全省平均值为 57.46 mg/kg,变动幅度 7.89 mg/kg~215.62 mg/kg。从全省区域上看,紫色土速效氮含量平均值最高的地区是常德市,为 112.25 mg/kg;较低的是衡阳市、湘潭市和株洲市,分别为 44.11 mg/kg、38.05 mg/kg和26.18 mg/kg。
石灰土速效氮含量全省平均值为 96.91 mg/kg,变动幅度 4.74 mg/kg~310.0 mg/kg。从全省区域上看,石灰土速效氮含量平均值最高的地区是张家界市,为 151.0 mg/kg,其次为邵阳市和怀化市,分别为 137.28 mg/kg 和 134.92 mg/kg;最低的是娄底市和湘西自治州,分别为 70.0 mg/kg 和74.54 mg/kg。
全省不同土壤类型速效磷含量见图 3。从图 3可见,全省不同土壤类型的速效磷含量除潮土较高外,其它土壤类型差别不大。7 种土壤类型速效磷平均含量从高到低排序为:潮土>山地草甸土>紫色土>山地黄棕壤>红壤>山地黄壤>石灰土。
图3 全省不同土壤类型速效磷含量Fig.3 Available phosphorus contents of different soil types in Hunan
潮土速效磷含量全省平均值为 11.77 mg/kg,变动幅度 0.20 mg/kg~90.30 mg/kg。从全省区域上看,潮土速效磷含量平均值最高的地区是益阳市,为 42.67 mg/kg,其次是怀化市和郴州市,分别为 22.48 mg/kg和 18.69 mg/kg;张家界市和湘西自治州的潮土速效磷含量较低,分别为 4.0 mg/kg和 2.57 mg/kg。
红壤速效磷含量全省平均值为 2.95 mg/kg,变动幅度 0.03 mg/kg~271.0 mg/kg。从全省区域上看,红壤速效磷含量平均值最高的地区是湘西自治州,为 7.72 mg/kg,其次为怀化市、益阳市和张家界市,分别为 7.59 mg/kg、7.18 mg/kg 和 6.63 mg/kg;湘北、湘西北和湘东地区较低,最低的是株洲市和郴州市,分别为 1.24 mg/kg 和 1.47 mg/kg。
山地黄壤速效磷含量全省平均值为 2.36 mg/kg,变动幅度 0.09 mg/kg~86.60 mg/kg。从全省区域上看,山地黄壤速效磷含量平均值最高的地区是长沙市,为 9.70 mg/kg,其次为益阳市和怀化市,分别为 6.46 mg/kg、5.50 mg/kg;最低的是株洲市和郴州市,分别为 1.15 mg/kg 和 1.20 mg/kg。
山地黄棕壤速效磷含量全省平均值为 3.62 mg/kg,变动幅度 0.0 mg/kg~92.7 mg/kg。从全省区域上看,山地黄棕壤速效磷含量平均值最高的地区是常德市,为 8.42 mg/kg,其次是娄底市,为 6.43 mg/kg;最低的是株洲市、怀化市和张家界市,分别为 1.59 mg/kg、1.82 mg/kg 和 1.89 mg/kg。
山地草甸土速效磷含量全省平均值为 3.90 mg/kg,变动幅度 0.10 mg/kg~97.60 mg/kg。从全省区域上看,山地草甸土速效磷含量平均值最高的地区是益阳市,为 26.33 mg/kg;其余地市州均在 10 mg/kg 以下,最低的是株洲市,为 0.47 mg/kg。
紫色土速效磷含量全省平均值为 3.63 mg/kg,变动幅度 0.10 mg/kg~486.60 mg/kg。从全省区域上看,紫色土速效磷含量平均值最高的地区是岳阳市,为 22.43 mg/kg,其次是怀化市,为 16.87 mg/kg;最低的是长沙市、郴州市、株洲市和永州市,分别为 1.16 mg/kg、1.21 mg/kg、1.35 mg/kg和 1.63 mg/kg。
石灰土速效磷含量全省平均值为 2.28 mg/kg,变动幅度 0.0 mg/kg~30.50 mg/kg。从全省区域上看,石灰土速效磷含量平均值最高的地区是张家界市,为 6.70 mg/kg,其次是邵阳市,为 5.45 mg/kg;最低的是湘西自治州和郴州市,分别为 0.60 mg/kg和 0.93 mg/kg。
全省不同土壤类型速效钾含量见图 4。从图 4可见,全省不同土壤类型的速效钾平均含量差别不大。最高的是石灰土,为 72.70 mg/kg,最低的是山地草甸土,为 60.26 mg/kg。7种土壤类型速效钾平均含量从高到低排序为:石灰土>潮土>山地黄棕壤>紫色土>山地黄壤>红壤>山地草甸土。
图4 全省不同土壤类型速效钾含量Fig.4 Available potassium contents of different soil types in Hunan
潮土速效钾含量全省平均值为 70.89 mg/kg,变动幅度 5.32 mg/kg~254.65 mg/kg。从全省区域上看,潮土速效钾含量平均值最高的地区是益阳市和长沙市,分别为 132.20 mg/kg和 127.54 mg/kg;最低的是郴州市,为 36.72 mg/kg,其余地市州含量在 45.9~88.59 mg/kg 之间。
红壤速效钾含量全省平均值为 60.32 mg/kg,变动幅度 0.04 mg/kg~443.34 mg/kg。从全省区域上看,潮土速效钾含量平均值最高的地区是张家界市,为 136.86 mg/kg;其余地区含量相比张家界市要低许多,最低的是郴州市,为 47.32 mg/kg。
山地黄壤速效钾含量全省平均值为 63.85 mg/kg,变动幅度 2.07 mg/kg~585.02 mg/kg。从全省区域上看,潮土速效钾含量平均值最高的地区是岳阳市,为 151.57 mg/kg;最低的是娄底市和郴州市,分别为 47.06 mg/kg 和 49.07 mg/kg;怀化市、张家界市、常德市、益阳市等地市含量较高,郴州市、邵阳市、永州市、衡阳市等地市含量较低。
山地黄棕壤速效钾含量全省平均值为 69.21 mg/kg,变动幅度 1.26 mg/kg~760.58 mg/kg。从全省区域上看,潮土速效钾含量平均值最高的地区是张家界市,为 132.29 mg/kg,其次是娄底市和益阳市,分别为 111.54 mg/kg 和 100.93 mg/kg;最低的是长沙市,为 45.38 mg/kg;其余地市州含量处于居中。
山地草甸土速效钾含量全省平均值为 60.26 mg/kg,变动幅度 1.17 mg/kg~253.70 mg/kg。从全省区域上看,潮土速效钾含量平均值最高的地区是常德市,为 135.05 mg/kg,其次是怀化市、娄底市和益阳市,分别为 127.60 mg/kg、110.67 mg/kg和 109.30 mg/kg;最低的是郴州市和长沙市,分别为 46.16 mg/kg 和 57.55 mg/kg。
紫色土速效钾含量全省平均值为 67.47 mg/kg,变动幅度 2.32 mg/kg~227.58 mg/kg。从全省区域上看,潮土速效钾含量平均值最高的地区是张家界市,为 115.64 mg/kg,其次是湘潭市和常德市,分别为 108.85 mg/kg 和 107.0 mg/kg;最低的是岳阳市和邵阳市,分别为 43.83 mg/kg 和 51.75 mg/kg。
石灰土速效钾含量全省平均值为 72.70 mg/kg,变动幅度 12.10 mg/kg~353.15 mg/kg。从全省区域上看,潮土速效钾含量平均值最高的地区是益阳市,为 156.0 mg/kg,其次是张家界市和常德市,分别为 128.10 mg/kg 和 112.5 mg/kg;最低的是娄底市,为 30.0 mg/kg,其余地区以怀化市、邵阳市、永州市含量较高。
从全省不同土壤类型土壤养分状况来看,有机质含量和速效氮含量差异较大,速效磷含量和速效钾含量差异较小。各地市州中,除益阳市潮土的有机质、速效氮、速效磷、速效钾含量均居全省最高外,其它地区、其它土类的养分状况未表现出行政区域上的地域规律。
在 7 种土壤类型中,潮土有机质含量最低,速效氮含量较低,速效磷含量最高、速效钾含量稍高。红壤有机质含量、速效氮含量、速效磷含量和速效钾含量均较低。山地黄壤是本省山区主要森林土壤类型之一,其有机质和速效氮含量处于中等水平,速效磷含量较低、速效钾含量不高。山地黄棕壤有机质和速效氮含量较高,速效磷含量较低,速效钾含量不高。山地草甸土有机质含量和速效氮含量最高,速效磷含量不高、速效钾含量最低。紫色土有机质含量很低,速效氮含量最低,速效磷含量较低,速效钾含量不高。石灰土有机质含量较低,速效氮含量中等水平,速效磷含量较低、速效钾含量最高。
林地土壤养分存在显著的空间异质性特征,其最终分布格局是地形、植被、土层深度、土壤类型、季节变化、土壤微生物和酶活性等环境及人为因素综合性作用的结果。研究表明植被和气候的共同作用决定了土壤有机质和氮素的空间分布[12],土壤养分含量在空间分布上具有明显差异特征[13-15]。林分树种组成和结构配置不同[16-18],土壤微生物和酶活性以及人为干扰程度的不同,土壤养分状况也不尽相同[19-21]。湖南省林地面积广,三面环山,西高东低,四季分明,植被类型丰富,土壤类型多样,土壤养分含量不同土壤类型之间、不同地区之间差异大,因此,林地测土配方施肥能够避免盲目施肥,有利于精准施肥、减施增效,保持地力不衰退,维持生态功能,推动精准林业、高效林业、生态林业、现代林业的发展。
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(文字编校:龚玉子)
Nutrient status of different soil types in Hunan forest land
CAI Neng,QIAO Zhongquan,ZENG Huijie,LI Yongxin,WANG Xiaoming
(Hunan Academy of Forestry,Changsha 410004,China)
The nutrient status of different soil types of forest in Hunan Province was analyzed.The results showed that the differences of organic m atter content and available nitrogen content were m ore obvious than that of available phos phorus content and available potas sium content.The highest content of available organic m atter was mountain meadow soil(63.60 g/kg),and the lowest was alluvial soil(16.46 g/kg);the highest available nitrogen content was mountain meadow soil(203.10 mg/kg),the lowest was purplish soil(57.46 mg/kg);the highest available phosphorus content was alluvial soil(11.77 mg/kg),the lowest was limestone soil(2.28 mg/kg);the highest available potassium content was limestone soil(72.70 mg/kg),the lowest was the mountain meadow s oil(60.26 mg/kg).The nutrient status of other soil types in ot her administrative areas did not show the regional laws except that the organic matter,available nitrogen, available phosphorus and available potassium contents of alluvial soils in Yiyang City were the highest.
forest land;soil type;soil nutrient
S 714.8
A
1003-5710(2017)03-0021 -06
10.3969/j.issn.1003-5710.2017.03.004
2017-02-28
湖南省科技计划项目(2016NK2157)
蔡 能(1977-),女,湖南省益阳市人,高级工程师,主要从事木本花卉和木本药用植物研究
王晓明,研究员;E-mail:wxm1964@163.com