喀斯特石山不同坡向土壤因子基本特征比较分析

解婧媛，曾薇薇，纳 超，姜 勇

(广西师范大学 生命科学学院，广西 桂林 541004)

0 引言

喀斯特生态系统是一种以碳酸盐为物质基础、在大气-水-岩石-生物互相影响下形成的生态系统，该地貌具有土层薄、土被不连续、土壤pH值高、生态系统脆弱等特征。刘璐等研究表明，造成喀斯特地区土壤因子空间差异的主要因素是植被、地形和微生境[1]。土壤养分受土壤质地、植被和地形的影响[2]，坡向是重要的地形因子，影响水分和阳光的空间分布[3]。而喀斯特地貌具有明显的坡向变化，不同坡向，土壤的水分与温度存在显著差异，使土壤养分存在空间差异[4]。坡向是重要的成土因子，土壤是植物的生存基质，因而坡向影响土壤的空间异质性和植物生长、组成、分布。目前，喀斯特地区的石漠化严重，已成为制约西南地区可持续发展的环境问题，因此研究喀斯特石山土壤因子的空间异质性和其对植物生长、组成、分布的影响可为制定有效的喀斯特生态系统的恢复和重建方案提供理论依据。目前，对喀斯特坡向-土壤因子-植物三者之间关系的研究比较少。广西桂林市临桂县西南部的会仙镇与阳家村喀斯特石山，经长期的演替，形成顶极群落，其对维持喀斯特石山生态系统的结构和稳定性等具有重要意义，同时为研究此类型生态系统的生态学问题提供了研究场所。以广西桂林市临桂县西南部的会仙镇与阳家村喀斯特石山土壤为研究对象，建立20 m×20 m样方，进行群落调查和土壤理化性质测定，测定土壤 pH、有机质(OM)、全氮(TN)、有效氮(AN)、全磷(TP)、有效磷(AP)、全钾(TK)、有效钾(AK)8个理化性质指标。

1 研究区概况

研究地点位于桂林市临桂县西南部的会仙镇与阳家村，岩溶石山地貌特征显著，土层稀薄，土被不连续，地表水贫乏[5]，地理坐标为25°03′3～25°04′N，110°12′～110°13′E。该地区属于中亚热带湿润季风气候，年均气温 19℃，8月平均气温 28℃，1月平均气温8℃，无霜期309 d，年均降雨量1 856.7 mm，降雨量分配不均，秋、冬季干燥少雨，年均蒸发量1 458.4 mm[6]。样地建设于2016年8-9 月，采用以20 m×20 m的样方为单位。该样地阴坡海拔为181～336 m，阳坡海拔为161～221 m；阳坡岩石裸露率高于阴坡。样地内，阴坡和阳坡植被优势种存在差别。阴阳坡共采集64种，阴坡特有物种12种，阳坡特有物种11种。

2 研究方法

土壤取样时间为 2016 年8-9月。因为空间异质性较强，所以采用对角线取样法布置样点。在20 m×20 m的样方内采取4个角落和中间5个样本(0～15 cm)，采用四分法混合形成待测土样。利用土钻采取土样。采样前，移除凋落物、石砾和1 cm 左右表土，取土深度为表层 0～15 cm。将待测土样带回实验室，经过自然风干、碾磨、过筛等预处理后进行土壤化学性质测定。

采用excel 2010版计算阴阳坡土壤数据的均值、标准差、变异系数、峰度、偏度，了解土壤因子的基本特征。通过偏相关分析，了解阴阳坡间土壤因子的相关性，并用主成分分析各土壤因子在土壤变异中的贡献能力，变异系数越大，说明土壤数据分布越不均匀，相反，变异系数越小，其土壤数据分布就越均匀。根据变异程度分级，CV≤0.1属于弱变异性，0.1

3 结果

阴坡土壤pH的变异系数为0.060，其余土壤因子在0.103～0.429。故而阴坡土壤pH为弱度变异，其余土壤因子为中度变异。阴坡各土壤因子的变异程度为：全氮>全磷>有效磷>温度>速效钾>有效氮>有机质>水分>全钾>pH。阳坡土壤 pH、速效磷和有机质的变异系数分别为0.051、0.083和0.089，其余土壤因子在0.136～0.491。故而阳坡土壤pH、速效磷和有机质为弱度变异，其余土壤因子为中度变异。阳坡各土壤因子的变异程度为：有效磷>水分>全磷>全氮>全钾>有效氮>有机质>速效钾>温度>PH。在阴坡中全氮的变异系数最大，在阳坡中有效磷的变异系数最大。在阴坡和阳坡中变异系数最小的均为 pH。土壤 pH 分级标准：强酸性 pH<4.5，偏酸性pH 4.5～5.5，微酸性pH 5.5～6.5，偏碱性pH 6.5～8.5，强碱性pH>8.5[8]。阴坡土壤pH均值为 7.009，土壤偏碱性。阳坡土壤 pH 均值为 7.165，土壤偏碱性。土壤因子的描述性统计特征如表1所示。

表1 土壤因子的描述性统计特征

4 讨论

广西桂林市临桂县西南部的会仙镇与阳家村喀斯特石山样地内阴阳坡土壤有机质、全氮、有效氮的平均含量达到一级(很高)。土壤全磷阴坡平均含量达到一级(很高)，但阳坡的平均含量为五级(低)。土壤速效钾阴坡平均含量达到三级(中)，但阳坡平均含量为四级。喀斯特石山不同坡向土壤理化性质比较分析均含量达到五级(低)。土壤有效磷平均含量达到六级(很低)。研究区喀斯特石山土壤因子的基本特征与贵州省茂兰国家级自然保护区喀斯特峰丛坡面中原生性常绿落叶阔叶混交林的土壤因子相比[7]，研究区的阴阳坡土壤 pH、有机质、全氮、有效氮、全磷、全钾、速效钾的含量均高于贵州省茂兰国家级自然保护区喀斯特峰丛坡面中原生性常绿落叶阔叶混交林的土壤因子的含量。研究区土壤因子的含量与广西环江木论自然保护区常绿落叶阔叶混交林土壤因子的含量相比[1]，研究区阴阳坡的土壤有机质、全氮、有效氮、有效磷、速效钾的含量均低于广西环江木论自然保护区常绿落叶阔叶混交林土壤因子的含量，但研究区阳坡土壤全磷和阴阳坡土壤 pH、全钾的含量相对更高。从总体上看，桂林市临桂县西南部的会仙镇与阳家村喀斯特石山土壤偏碱性，土壤有机质、全氮、有效氮丰富，全钾缺乏，有效磷很低，研究区阴坡土壤速效钾中上，但阳坡土壤速效钾中下，阴坡土壤全磷丰富，但阳坡土壤全磷缺乏。说明喀斯特地区的坡向是造成土壤因子空间变异的主要因素。