湖南龙山楠木天然林林地土壤养分状况

彭先凤，向 明，姚茂华，向官明，王湘莹

（1.龙山县林业局，湖南 龙山 416800； 2.湖南省林业科学院，湖南 长沙 410004）

楠木主要为樟科（Lauraceae）楠属（Phoebe）和润楠属（Machilus）的高大常绿乔木，一般树干通直，生长速度较为缓慢。楠木是我国特有的驰名中外的珍贵树种，其中，桢楠（P.zhennan）、闽楠（P.bournei）、浙江楠（P.chekiangensis）、细叶楠（P.hui）和润楠（M.nanmu）为国家二级重点保护野生植物。湖南省龙山县地处武陵山脉北部，是我国传统的楠木产区，分布有桢楠、闽楠、细叶楠、紫楠（P.sheareri）、白楠（P.neurantha）、竹叶楠（P.faberi）、湘楠（P.hunanensis）及光枝楠（P.neuranthoides）［1-3］。桢楠、闽楠和细叶楠的生物学特性相近，生态习性相似，繁育措施相同，且分布面广、资源量大，是龙山县楠木天然群落的建群种；其木材材质优良，物种间材质差异不明显，久负盛名的龙山楠木即出自该3种。

目前，有关楠木的研究主要集中在种质资源［4］、种苗繁育［5-6］、栽培及光合生理［7-14］等方面。刘志雄等［2］探讨了我国楠木类植物濒危的主要原因，提出了我国楠木类种质资源的保育策略；张笋［5］研究认为供试16种育苗基质的苗木出圃率差异显著；张晓芸［9］研究认为影响闽楠造林成活率的施肥因素从大到小的排序为施肥方式＞施肥种类＞施肥量；刘刚等［14］研究了不同浓度盐胁迫下闽楠和桢楠的光合生理，认为盐胁迫对闽楠和桢楠的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO2浓度和气孔限制值均有明显的抑制作用。有关楠木林地土壤理化性状的研究很少，仅见刘其文［7］对26年生闽楠人工林生物量及土壤肥力进行调查，主要探讨了营造闽楠人工林后林地土壤结构、孔隙状况、水分和养分状况的变化。因此，本文以龙山县的桢楠、闽楠及细叶楠天然林林地为对象（不区分楠木具体物种）开展土壤养分含量研究，旨在为龙山县乃至武陵山区楠木林营造和抚育管理提供理论依据。

1 研究区概况

龙山县位于湘、鄂、渝交界的武陵山区腹地，全境位于109°12＇-109°46＇E、28°46＇-29°38＇N。属中亚热带山地季风性湿润气候，年降水量1 571.4～1 677.0 mm，年均气温10.4～16.7℃，极端低温-14.4℃，极端高温41.8℃，大于10℃活动积温3 118.3～5 329.4℃，无霜期238～333 d。县域海拔218.2～1 736.5 m。

龙山县楠木天然林均呈小块状分布，连片面积均在1 hm2以下，主要分布在海拔300～900 m的低山、丘陵区域，以土层深厚、水源充足的沟谷、洼地、平地及山坡下部保存较好。研究样地为龙山县茨岩塘镇、洗洛镇、咱果乡、水田坝镇、红岩溪镇、农车镇、桂塘镇、洗车河镇境内的楠木天然林林地。样地林分的林龄50～80 a，密度300～800株·hm-2。样地土壤母质母岩以石灰岩、板页岩和砂岩为主，间有少量紫色砂岩、紫色页岩、红黏土及冲积物；土壤类型主要为黄红壤、黄壤、黄棕壤、石灰土及紫色土，沿溪河、小盆地分布有少量潮土。

2 研究方法

2.1 样地设置

根据龙山县楠木天然林林地内的母质母岩、土壤类型、海拔高度，以及全县楠木天然资源分布全覆盖的原则，在全县8个乡镇选择群落结构完整、生长良好的楠木天然林林地布置了19个样地，采样点立地条件见表1。采样时沿着一定的线路，按照“随机” “等量”和“多点混合”的原则，采用“S”形布点采样，样点平均分布在楠木天然林的上、中、下部。

表1 土壤采样点立地条件Tab.1 Site conditions of soil sam pling points

2.2 土样采集

每个采样点挖1个宽60 cm、深90 cm的平整的典型土壤剖面，完整保留地表枯枝落叶层及腐殖质层，用钢卷尺量取O层（枯枝落叶层）、A层（腐殖质层）、B层（心土层）厚度。用取样器沿垂直方向向下取土，取土厚度均匀一致。A层与B层分层取土样，A层采样深度为该层自然深度，B层向下采样至距地表80 cm处。用四分法每层收取样土1.5 kg，分层装袋，配挂标签（注明土层）。19个样点共采集38份土样。采回的土样摊放室内阴干，干燥后送检。

2.3 土壤分析

按鲍士旦［15］的方法分析测定土壤的有机质、碱解氮、有效磷、速效钾含量及pH。有机质含量采用重铬酸钾容量法测定；碱解氮含量采用碱解扩散法测定；有效磷含量采用碳酸氢钠浸提法测定；速效钾含量采用乙酸铵提取火焰光度法测定。土样检测分析由龙山县农业农村局土壤肥料试验站完成。

2.4 土壤养分及酸碱性分级

土壤养分按《DZ／T 0295-2016土地质量地球化学评价规范》［16］进行分级（见表2）。土壤酸碱性按pH大小划分等级：pH＜4.5，强酸性；4.5≤pH＜5.5酸性；5.5≤pH＜6.5，弱酸性；6.5≤pH＜7.5，中性；7.5≤pH＜8.5，弱碱性；8.5≤pH＜9.5，碱性；pH≥9.5，强碱性。

表2 土壤养分分级标准Tab.2 Soil nutrient grading standards

2.5 数据处理

采用Excel 2019软件对数据进行处理、统计与分析。

3 结果与分析

3.1 楠木天然林林地土壤有机质含量

龙山县楠木天然林林地土壤养分含量及pH见表3。由表3可知，楠木天然林林地土壤有机质含量差别较大。19个样地中，A、B层土壤有机质含量平均值最高的样地是T19，为86.8 g·kg-1；平均值最低的样地是T17，为14.8 g·kg-1；T19样地有机质含量比T17的高出486.49%。总体来说，A层土壤有机质含量丰富；有机质含量达到一级标准的样地有8个，占42.11%；达到二级标准的样地有5个，占26.32%；达到三级标准的有5个，占26.32%；仅1个样地为四级。B层土壤有机质含量达到一级标准的样地有1个，占5.26%；达到二级标准的有1个，占5.26%；达到三级标准的有10个，占52.63%；只达到四级标准及以下的有7个，占36.84%。A、B层有机质含量平均值达到一、二、三级标准的样地共有16个，占84.21%。19个样地土壤有机质含量总平均值为32.9 g·kg-1，达到二级标准，说明土壤有机质含量较高。

由图1可知，同一样地A层土壤有机质含量明显高于B层。19个样地的A层土壤有机质含量平均为42.9 g·kg-1，B层土壤有机质含量平均为22.8 g·kg-1，A层比B层高出88.16%。19个样地中，A层土壤有机质含量最高的样地是T19，为98.2 g·kg-1；其次是T13，为91.1 g·kg-1；最低的是T16，为18.0 g·kg-1；T19样地A层土壤有机质含量比T16的高出445.56%。B层土壤有机质含量最高的样地也是T19，为75.4 g·kg-1；其次是T14，为31.8 g·kg-1；最低的是T17，为5.3 g·kg-1；T19样地B层土壤有机质含量比T17的高出1 322.64%。

图1 样地土壤有机质含量Fig.1 Soil organic matter contents of sam p le p lots

不同母质母岩发育的土壤，其有机质含量差异明显。板页岩发育的土壤占42.10%，A、B层土壤有机质含量平均值范围为15.8～40.1 g·kg-1，总平均值为29.2 g·kg-1；砂岩发育的土壤占31.58%，A、B层有机质含量平均值范围为14.8～54.0 g·kg-1，总平均值为28.7 g·kg-1；石灰岩发育的土壤占26.32%，A、B层土壤有机质含量平均值范围为24.1～86.8 g·kg-1，总平均值为43.7 g·kg-1；石灰岩发育的土壤的有机质含量明显高于板页岩和砂岩发育的土壤的。

不同土壤类型之间有机质含量存在较大差异。红壤的A、B层有机质含量平均值范围为14.8～16.0 g·kg-1，总平均值为15.4 g·kg-1；黄壤的A、B 层有机质含量平均值范围为15.8 ～86.8 g·kg-1，总平均值为36.3 g·kg-1；石灰土的A、B层有机质含量平均值范围为24.1～25.7 g·kg-1，总平均值为24.9 g·kg-1；有机质平均含量最高的为黄壤，其次为红壤，最低的为石灰土。

3.2 楠木天然林林地土壤碱解氮含量

由表3可知，楠木天然林林地土壤碱解氮含量差异较大。19个样地中，土壤A、B层的碱解氮含量平均值最高的样地为T19，为306 mg·kg-1；最低的样地为T7，为103 mg·kg-1；T19样地碱解氮含量比T7的高出197.09%。A层土壤碱解氮含量达到一级标准的有16个样地，占84.21%；达到二级标准的有3个样地，占15.79%；总体上A层碱解氮含量丰富。B层土壤碱解氮含量达到一级标准的样地有6个，占31.58%；达到二级标准的有7个，占36.84%；达到三级标准的有3个，占15.79%；达到四级标准的有3个，占15.79%。19个样地的A、B层土壤碱解氮含量平均值全部达到三级标准及以上，总平均值达到一级标准（为176 mg·kg-1），说明土壤碱解氮含量较高。

由图2可知，同一样地A层土壤碱解氮含量明显高于B层的。19个样地的A层土壤碱解氮含量平均为217 mg·kg-1，B 层土壤平均为135 mg·kg-1，A层比B层高出60.74%。19个样地中，A层土壤碱解氮含量最高的样地是T19，为455 mg·kg-1；其次是T13，为407 mg·kg-1；最低的是T7，为128 mg·kg-1；T19样地A层土壤碱解氮含量比T7的高出255.47%。B层土壤碱解氮含量最高的样地是T14，为213 mg·kg-1；其次是T13，为199 mg·kg-1；最低的是T15，为77 mg·kg-1；T14样地B层土壤碱解氮含量比T15的高出176.62%。

图2 样地土壤碱解氮含量Fig.2 Soil available nitrogen contents of sam ple p lots

不同母质母岩发育的土壤，其碱解氮含量差异明显。板页岩发育的土壤，A、B层土壤碱解氮含量平均值范围为132～209 mg·kg-1，总平均值为162 mg·kg-1；砂岩发育的土壤，A、B层土壤碱解氮含量平均值范围为103～275 mg·kg-1，总平均值为163 mg·kg-1；石灰岩发育的土壤，A、B层土壤碱解氮含量平均值范围为138～306 mg·kg-1，总平均值为213 mg·kg-1；石灰岩发育的土壤的碱解氮含量明显高于板页岩和砂岩发育的土壤的。

不同土壤类型之间碱解氮含量差异明显。红壤的A、B 层碱解氮含量平均值范围为148～164 mg·kg-1，总平均值为156 mg·kg-1；黄壤的A、B 层碱解氮含量平均值范围为 103 ～306 mg·kg-1，总平均值为181 mg·kg-1；石灰土的A、B层土壤碱解氮含量平均值范围为138～175 mg·kg-1，总平均值为156 mg·kg-1；三种土壤中，黄壤的碱解氮平均含量最高，红壤和石灰土的碱解氮平均含量相当。

3.3 楠木天然林林地土壤有效磷含量

由表3可知，楠木天然林林地土壤有效磷含量差异较大。19个样地中，土壤A、B层的有效磷含量平均值最高的样地是T15，为35.2 mg·kg-1；最低的样地是T4，为1.5 mg·kg-1；T15样地有效磷含量比T4的高出2 246.66%。A层土壤中有效磷含量达到一级标准的样地为0个，占0%；达到二级标准的有2个，占10.53%；达到三级标准的有7个，占36.84%；达到四级标准有4个，占21.05%；达到五级标准的有6个，占31.58%；A层土壤有效磷含量总体较低。B层土壤有效磷含量达到一级标准为0个，占0%；达到二级标准有2个，占10.53%；达到三级标准为0个，占0%；达到四级标准的有4个，占21.05%；达到五级标准的有13个，占68.42%。A、B层有效磷含量平均值达到一、二、三级标准的样地仅有4个，只占21.05%。19个样地的A、B层土壤有效磷含量总平均值为8.6 mg·kg-1，仅达到四级标准，说明土壤有效磷含量较低。

由图3可知，同一样地A层土壤有效磷含量高于B层的。A层土壤有效磷含量平均为10.9 mg·kg-1，B层土壤有效磷含量平均为6.3 mg·kg-1，A层的有效磷含量比B层的高出73.02%。19个样地中，A层土壤有效磷含量最高的是T15，为36.5mg·kg-1；其次是T3，为33.5 mg·kg-1；最低的是T10，为1.7 mg·kg-1。T15样地A层土壤有效磷含量比T10的高出2 047.06%。B层土壤有效磷含量最高也是T15，为 33.8 mg· kg-1；其 次 是 T6，为9.7 mg·kg-1；最低的是T4，为1.1 mg·kg-1；T15样地B层土壤有效磷含量比T4的高出2 972.73%。

图3 样地土壤有效磷含量Fig.3 Soil available phosphorus contents of sam ple p lots

不同母质母岩发育的土壤，其有效磷含量差异明显。板页岩发育的土壤，A、B层土壤有效磷含量平均值范围为1.5～29.2 mg·kg-1，总平均值为8.3 mg·kg-1；砂岩发育的土壤，A、B层土壤有效磷含量平均值范围为1.6～11.5 mg·kg-1，总平均值为6.8 mg·kg-1；石灰岩发育的土壤，A、B层土壤有效磷含量平均值范围为2.6～35.2 mg·kg-1，总平均值为11.3 mg·kg-1；石灰岩发育的土壤的有效磷含量明显高于板页岩和砂岩发育的土壤的有效磷含量。

不同土壤类型之间的有效磷含量差异明显。红壤的A、B层土壤有效磷含量平均值范围为3.4～8.8 mg·kg-1，总平均值为6.1 mg·kg-1；黄壤的A、B 层有效磷含量平均值范围为 1.5 ～35.2 mg·kg-1，总平均值为9.4 mg·kg-1；石灰土的A、B层土壤有效磷含量平均值范围为2.6～8.4 mg·kg-1，总平均值为5.5 mg·kg-1；黄壤的有效磷平均含量最高，红壤和石灰土的有效磷平均含量差异不大。

3.4 楠木天然林林地土壤速效钾含量

由表3可知，楠木天然林林地土壤速效钾含量差别较大。19个样地中，土壤A、B层的速效钾平均含量最高的是T2，为251 mg·kg-1；最低的是T6，为43 mg·kg-1；T2样地的速效钾含量比T6的高出483.72%。A层土壤速效钾含量达到一级标准的样地有7个，占36.84%；达到二级标准的有4个，占21.05%；达到三级标准的有3个，占15.79%；达到四级标准的有5个，占26.32%；A层土壤速效钾含量总体较为丰富。B层土壤速效钾含量达到一级标准的样地有2个，占10.53%；达到二级标准的有2个，占10.53%；达到三级标准的有4个，占21.05%；达到四级标准的有6个，占31.58%；达到五级标准的有5个，占26.32%。A、B层土壤速效钾含量平均值达到一、二、三级标准的样地有13个，占68.42%。19个样地的A、B层土壤速效钾含量总平均值为138 mg·kg-1，达到三级标准，说明土壤速效钾含量居中间水平。

由图4可知，绝大部分样地A层土壤的速效钾含量明显高于B层的，A层土壤速效钾含量平均为175 mg·kg-1，B层土壤速效钾含量平均为100 mg·kg-1，A层土壤速效钾含量比B层的高出75.00%。A层土壤速效钾含量最高的样地是T19，为360 mg·kg-1；其次是T15，为322 mg·kg-1；最低的是T6，为56 mg·kg-1；T19样地土壤速效钾含量比T6的高出542.86%。B层土壤速效钾含量最高的样地是T2，为251 mg·kg-1，其次是T7，为205 mg·kg-1；最低的是T6，为30 mg·kg-1；T2样地B 层土壤速效钾含量比T6的高出736.67%。

图4 样地土壤速效钾含量Fig.4 Soil available potassium contents of sample plots

不同母质母岩发育的土壤之间速效钾含量差异明显。板页岩发育的土壤，A、B层土壤速效钾含量平均值范围为43～204 mg·kg-1，总平均值为117 mg·kg-1。砂岩发育的土壤，A、B层土壤速效钾含量平均值范围为54～210 mg·kg-1，总平均值为140 mg·kg-1。石灰岩发育的土壤，A、B层土壤速效钾含量平均值范围为62～251 mg·kg-1，总平均值为169 mg·kg-1。石灰岩发育的土壤的速效钾含量明显高于板页岩和砂岩发育的土壤的。

不同土壤类型之间速效钾含量差异很大。红壤的A、B层土壤速效钾含量平均值范围为54～116 mg·kg-1，总平均值为85 mg·kg-1；黄壤的A、B 层速效钾含量平均值范围为 43 ～220 mg·kg-1，总平均值为142 mg·kg-1；石灰土的A、B层土壤速效钾含量平均值范围为62～251 mg·kg-1，总平均值为156 mg·kg-1；黄壤和石灰土的速效钾平均含量明显高于红壤的。

3.5 楠木天然林林地土壤pH

龙山县楠木天然林林地A、B层土壤整体呈强酸性、酸性、弱酸性、中性的样地数分别为1、10、5、3 个，分别占总样地数的 5.26%、52.63%、26.32%、15.79%。19个样地土壤pH的总平均值为5.61，这说明龙山县楠木天然林林地主要是酸性土壤。A层土壤pH最高的样地是T10，为7.38；其次是T15，为7.35；最低的是T14，为4.43；T10与T14相差2.95。B层土壤pH最高的样地也是T10，为7.47；其次也是T15，为7.21；最低的是T19，为4.32；T10与T19相差3.15。

由图5可知，各样地土壤pH差异较大，同一样地A层土壤和B层土壤pH差别不大。19个样地的A层土壤pH范围为4.43～7.38，平均值为5.64；B层土壤pH范围为4.32～7.47，平均值为5.59。B层土壤pH高于A层的样地有9个，相差最大的样地为T13，差值为1.23。A层土壤pH高于B层的样地有10个，相差最大的样地为T8，差值为1.17。A、B层土壤pH平均值最高的样地是T10，为7.42；其次是T15，为7.28；最低的是T6，为4.45。部分样地土壤B层的pH高于A层的，是否人为干扰造成，有待进一步研究。

图5 样地土壤pHFig.5 Soil pH of sam p le p lots

楠木天然林林地不同母质母岩土壤的pH也存在一定差异。板页岩发育的土壤，A、B层土壤pH平均值范围为4.45～7.18，总平均值为5.44；土壤pH最大的样地是T3，最小的样地是T6。砂岩发育的土壤，A、B层土壤pH 平均值范围为4.80～7.42，总平均值为5.76；土壤pH最大的样地是T10，最小的样地是T14。石灰岩发育的土壤，A、B层土壤pH平均值范围为4.93～7.28，总平均值为5.71，pH最大的样地是T15，最小的样地是T19。以上结果说明楠木天然林林地土壤pH与母质母岩密切相关。

红壤的A、B层土壤pH平均值范围为5.42～6.02，总平均值为5.72；黄壤的A、B层土壤pH平均值范围为4.45～7.42，总平均值为5.63；石灰土的A、B层土壤pH 平均值范围为5.24～5.52，总平均值为5.38；红壤和黄壤总体为弱酸性，石灰土总体为酸性。

4 结论与讨论

龙山县楠木天然林林地不同样地土壤的有机质、碱解氮、有效磷、速效钾含量及pH差异较大。有机质和碱解氮含量较高，总平均值分别为32.9 g·kg-1和176 mg·kg-1，分别达到二级和一级标准；速效钾含量居中间水平，总平均值为138 mg·kg-1，达到三级标准；有效磷含量较低，总平均值为8.6 mg·kg-1，只达到四级标准；楠木天然林林地主要是酸性土壤，pH 总平均值为5.61。

龙山县楠木天然林林地土壤A层与B层的养分含量差别较大，A层的有机质、碱解氮、有效磷、速效钾含量比B 层的分别高出88.16%、60.74%、73.02%、75.00%；土壤A层与B层的pH差别不大。

楠木天然林林地不同母质母岩发育的土壤之间、不同土壤类型之间的养分含量均存在较大差异：石灰岩发育而成的土壤的有机质、碱解氮、有效磷、速效钾平均含量均要显著高于板页岩和砂岩发育而成的土壤的；黄壤的有机质、碱解氮、有效磷平均含量均明显比红壤和石灰土的要高，黄壤和石灰土的速效钾平均含量明显高于红壤的。土壤pH与母质母岩、土壤类型关系密切：板页岩发育而成的土壤总体呈酸性，砂岩和石灰岩发育而成的土壤总体呈弱酸性；石灰土总体为酸性，红壤和黄壤总体为弱酸性。

杨文［1］认为湖南永顺楠木林群落土壤肥力较高，有机质、氮、鳞、钾含量较多；蔡能等［17］认为湖南不同土壤类型之间的有机质、速效氮含量差异较大，速效磷、速效钾含量差异较小；本研究结果与杨文、蔡能等的研究结果有其相似之处，也有不同之处，可能是研究的地理位置或区域不同所致。龙山县楠木天然林林地有效磷含量低，可能是研究区域范围内林地土壤本身缺少磷造成的。

龙山县楠木天然林林地19个样地中，无碱性土壤，强酸性、酸性、弱酸性、中性土壤样地数量分别占5.26%、52.63%、26.32%、15.79%，与“湖南省各地不同土壤类型中以酸性土壤居多”的结论［18］相符。龙山县楠木天然林林地土壤pH分布范围为4.45～7.42，总平均值为5.61。据此推测，楠木较适合在酸性土壤生长，可能不适合在碱性土壤中生长，该问题尚待进一步研究。

龙山县楠木天然林林地土壤养分状况的研究结果表明，龙山县楠木造林和抚育管理应适量减少氮肥施用量，增加磷肥施用量，以满足楠木正常生长发育的需要，从而实现楠木用材林优质高效的栽培目标。

本次研究主要研究了龙山县楠木天然林林地的土壤养分状况及酸碱性，群落林分的林龄和密度对土壤养分含量的影响、不同母质母岩及不同土壤类型对林分生长的影响有待进一步深入研究。