东莞市银瓶山森林公园不同立地类型土壤养分变化研究*

许冬山 熊基粦 黄振超 梁燕飞 陈 进

（1.东莞市银瓶山森林公园，广东 东莞523603；2.仲恺农业工程学院，广东 广州510225）

植物不仅能美化环境[1]，更具有涵养水源[2]、保护土壤结构和通过地上和地下两部分实现维护土地肥力的作用[3]。公园内土壤肥力是衡量其土壤质量的重要指标，也是维持园内植被健康生长及生态系统平衡的重要因子之一[4]。土壤影响着林木生长[5]，植被的生长也反过来影响森林土壤的形成与发育[6]，土壤为植物提供生长所需要的养分（碳、氮、磷、钾等），土壤养分含量、质量的维持和提高是土壤可持续利用的重要物质基础。其中有机碳、全氮、全磷、全钾代表土壤中碳、氮、磷、钾养分的储备量，用来评价土壤自然肥力[7]。因此研究不同立地类型土壤养分碳、氮、磷、钾养分分布，有助于了解不同立地类型对土壤肥力提高的效益，对提高森林土壤质量具有重要意义。

东莞市银瓶山森林公园所处地理位置，台风等恶劣天气常见[8]，降水集中[9]。研究该地区森林土壤肥力特征，对提高该区域土壤肥力、改善土壤结构，维持该区生态平衡有十分重要的实践意义。本文以东莞市银瓶山森林公园代表性区域土壤为对象，研究不同立地类型土壤养分特征，以深入了解该区不同立地类型土壤肥力状况，为公园植被优化和管理提供科学依据。

1 研究区概况

东莞市银瓶山森林公园位于东莞市东部，谢岗镇境内，东经114°14′，北纬22°54′，是东莞市面积最大的森林公园，主峰银瓶嘴海拔898.2 m，为“东莞第一峰”[10]。平均气温在21～22℃之间。一年中以1 月份气温最低，平均在13～14℃之间。7 月份平均气温最高在27～28℃之间，年降雨量1 767.8 mm，多集中在4-9 月；年平均相对湿度79%；园内成土母质为第四纪近代砂页岩、花岗岩，土壤类型随着山地海拔的变化而改变：海拔600 m 以下为赤红壤，海拔600 m 以上为黄壤[11]。由于长期遭受不同程度的侵蚀，部分区域土壤表现为粗骨性特征。据统计发现，园内自然资源丰富，鸟类有90 多种，植物有1 500 多种[12]。本次调查边坡草本植被以大叶油草Axonopus compressus、台湾草Zoysia tenuifolia为主。

表1 不同立地类型区域的植被信息Table 1 Vegetation information of different sites

研究区域内主要的地块类型为2019 年至2020 年经过乔木、灌木和草本植物搭配种植的改造区域地块和未经过植物种植的对照区域地块两种；调查发现经过1 年的时间，清溪景区入口景观、九洞景区森林游憩地和九洞景区防汛应急通道景观的植被种类较丰富，覆盖度也均达90%以上，其中清溪景区入口景观植被覆盖度最高，达98%；而谢岗圆墩背的植被覆盖度最低，仅为80%，主要是因为其地被稀疏，现状地表裸露，乔灌生长缓慢。而各区域的对照样地均是原桉树林采伐后荒废的迹地、边坡等覆盖度在2%以下，几乎没有植被的地块。

2 研究方法

2.1 选定评估标准样点及对照标准样点

根据植被改造工程项目实施区域，在每个区域结合立地条件，选取植被覆盖度较高的地块作为评估标准样点，同时在区域周边未改造区域设置相应的对照标准样点，标准样点和对照样点数共39 个。其中，清溪景区入口景观6 个（包括标准样点3 个、对照样点3 个）；九洞景区防汛应急通道景观12 个（包括标准样点9 个、对照样点3个）、九洞景区森林游憩地12 个（包括标准样点9个、对照样点3 个）、谢岗圆墩背9 个（包括标准样点6 个、对照样点3 个）。通过设置标准样点和对照样点便于对比不同立地类型的土壤元素含量，有助于了解不同立地类型对土壤肥力提高的效益。

2.2 植被种类调查

2021 年8 月对各区域地块进行踏查记录。采取生态学经典群落分析方法，通过野外踏查了解群落恢复的基本情况，对每个区域地块出现的物种进行统计，并区分栽培种和野生种[8]。现场能识别的种类登记在植物种类调查表中，存疑种采集标本进行专门鉴定，形成评价区的植物名录。

2.3 土壤采样及养分测定方法

用土钻采集每个评估标准地内0～20 cm 的表层土壤样品，带回后于实验室风干1 周左右进行除杂[13]，过100 目土壤筛[14]，以水与土按质量比2.5 ∶1 混合后用pH 计测定每份土壤样品的pH值，有机质测定用重铬酸钾容量法—外加热法；全氮含量测定用浓硫酸消煮，凯氏定氮法测定；全磷测定用HClO4- H2SO4消煮，钼锑抗比色法；全钾测定采用浓硫酸消煮，火焰光度计测定[15]。

2.4 数据分析方法

数据先通过Excel 进行归类整理后，再采用SAS 8.1 软件进行土壤养分单因素方差分析。

3 结果与分析

3.1 不同立地类型对土壤pH 的影响

土壤是影响植物群落结构和功能稳定的一个重要因素，而土壤理化性质直接影响植物的生长状况[16]。土壤与空气、水分和植物相互作用并让环境达到动态平衡[17]。土壤养分是由土壤提供的植物生长发育所必须的营养元素，土壤养分含量多少影响植物生长[18]。经过1 年的恢复后，清溪景区入口景观、九洞景区防汛应急通道景观、九洞景区森林游憩地、谢岗圆墩背在改造地块与对照地块两种立地类型中,pH 值均值相差不大（图1），均小于7。4 个区域不同立地类型的地块土壤pH 值差异不显著。

图1 不同立地类型对土壤pH 值的影响Figure 1 The influence of different sites on soil pH

3.2 不同立地类型对土壤有机碳的影响

清溪景区入口景观有机碳的平均含量是对照地块的2 倍（图2），九洞景区防汛应急通道景观有机碳含量几乎仅为对照地块的一半；出现这个情况可能是因为受地形影响，该处边坡坡度较大，不利于枯落物蓄积，加之水土流失，不利于有机质形成。九洞景区森林游憩地改造地块的有机碳的含量比对照地块的含量高1.49 g·kg-1。有机质的形成除与地形、植被类型有关外，还与人为活动有关，受管理措施影响。由于人为影响，土壤结构性不好，不利于微生物活动，进而影响了土壤有机质形成，这可能是造成较低的原因。谢岗圆墩背，有机碳的平均值则对照地块高于改造地块2.48 g·kg-1。

图2 不同立地类型对土壤有机碳的影响Figure 2 The effect of different sites on organic carbon in soil

九洞景区防汛应急通道景观与植物种植存在显著差异；有机碳的P值为0.003；清溪景区入口景观、九洞景区森林游憩地和谢岗圆墩背的两种立地类型土壤养分含量与对照相比，差异不显著。

3.3 不同立地类型对土壤全氮的影响

清溪景区入口景观改造地块全氮的平均含量比对照地块高出0.17 g·kg-1（图3）；九洞景区防汛应急通道景观的土壤全氮含量仅为对照地块的一半；九洞景区森林游憩地的全氮含量是对照地块将近2 倍；谢岗圆墩背全氮含量与对照相差不大，仅小于1 g·kg-1。其中，九洞防汛应急通道土壤的全氮的P值小于0.05，与对照存在显著差异；清溪景区入口景观、九洞景区防汛应急通道景观、谢岗圆墩背三处土壤的全氮养分与对照地块差异不显著。

图3 不同立地类型对土壤全氮的影响Figure 3 Effects of different sites on total nitrogen in soil

3.4 不同立地类型对土壤全磷、速效磷的影响

清溪景区入口景观全磷含量均值相差不大（图4-5），速效磷的平均含量比对照地块的含量要高出41.9 mg·kg-1；九洞景区防汛应急通道景观的全磷、速效磷比对照地块的含量要高出0.032 g·kg-1、74.2 mg·kg-1；九洞景区森林游憩地全磷、速效磷较对照地块高出0.081 g·kg-1、185.8 mg·kg-1，改造地块的全磷最高含量将近为对照地块的2 倍；谢岗圆墩背改造地块全磷、速效磷比对照地块的含量要高。清溪景区入口景观、九洞景区防汛应急通道景观、九洞景区森林游憩地、谢岗圆墩背的全磷、速效磷养分与对照地块差异不显著。

图4 不同立地类型对土壤全磷的影响Figure 4 The effect of different sites on total phosphorus in soil

图5 不同立地类型对土壤速效磷的影响Figure 5 The effect of different sites on available phosphorus in soil

3.5 不同立地类型对土壤全钾、速效钾的影响

清溪景区入口景观全钾、速效钾这些养分的含量均值相差不大（图6-7）；九洞景区防汛应急通道景观全钾、速效钾的均值均仅为对照地块的60.7%；九洞景区森林游憩地改造地块的全钾、速效钾的均值均仅为对照地块的45.9%；谢岗圆墩背全钾、速效钾这些养分含量均比对照地块的含量要高。九洞景区防汛应急通道景观土壤的全钾、速效钾的P 值均小于0.05，与植物种植存在显著差异；九洞森林游憩地两种立地类型土壤中全钾、速效钾存在极显著差异；清溪景区入口景观和谢岗圆墩背全钾、速效钾养分与对照地块差异不显著。

图6 不同立地类型对土壤全钾的影响Figure 6 The effect of different sites on total potassium in soil

4 结论

4.1 九洞景区防汛应急通道景观改造地块与对照地块的有机碳存在显著差异，其他区域两者差异不显著。

4.2 4 个区域的改造地块与对照地块pH 值均值均小于7，不存在显著差异；九洞景区防汛应急通道景观改造地块与对照地块的全氮存在显著差异；其他3 个区域的全氮差异不显著；4 个区域的改造地块与对照地块全磷、速效磷差异不显著；九洞景区防汛应急通道景观和九洞景区森林游憩地改造地块与对照地块全钾、速效钾存在显著差异；其他两个区域差异不显著。

图7 不同立地类型对土壤速效钾的影响Figure 7 The effect of different sites on available potassium in soil

4.3 整体而言，东莞市银瓶山森林公园4 个代表性区域中的不同立地类型经1 年的植被复绿，植被在一定程度上得到了更新和恢复，形成了乔灌草、乔草、灌草、草本等群落。其中清溪景区入口景观和九洞景区森林游憩地覆盖度较高，更利于形成促进水土保持功能的植物群落；谢岗圆墩背植株密度较低，地被稀疏，较多地方裸露，加上植被种植的时间也不长；在雨水不断冲刷下，土壤中粉粒含量减少，黏粒增多，出现砂化现象。尤其是对照地块，坡面上慢慢出现凹槽，由面蚀逐渐演变成为细沟蚀，土壤砂化速度在逐年加快，土壤久旱时极易板结开裂，而下雨时稍微浸润土壤黏性就很强；这使得两个立地类型外观、生境上整体上较为相似，对照地块和改造地块土壤成分没有显著差异；九洞景区防汛应急通道景观边坡上采用的植物纤维草毯植被良好，植被覆盖度整体较好，但存在部分坡面植被稀疏、根系较浅，下雨时出现少处土壤滑落的现象，还需对这些区域进行进一步的修复和提升。土地经过植被复绿，生态环境逐渐恢复后，可以增加地表覆盖与枯落物量，加快腐殖质的分解和转化，提高土壤有机质含量，也为物种多样性发展创造了条件[19]。同时，保护与恢复植被不仅能大范围、大面积地有效控制水土流失，防治土地退化，而且具有多方面的生态功能[20]。