梵净山国家自然保护区3种珍稀植物土壤性状特征

摘要

珍稀植物得以在梵净山国家自然保护区繁衍至今，与特殊的水文、气候、土壤环境特征等密切相关，土壤理化特征制约着森林植被的生长量和生产水平。为了探索珍稀植物生长区域的土壤环境特征、以及土壤因子对珍稀植物生长繁衍的影响，找出制约其生存的主要土壤限制因子，并对改善珍稀植物生长的土壤环境、加快制定珍稀植物立地保护措施等提供科学理论支撑，本文通过研究低纬高海拔的梵净山国家自然保护区主要珍稀植物（梵净山冷杉（Abies fanjingshanensis）、珙桐（Davidia involucrata Baill）、南方红豆杉（Taxus wallichiana var. mairei）林下土壤环境特征，以同海拔非珍稀植物林地为对照，结合其生境条件，分析这3种珍稀植物林下土壤理化性质及其相互关系，得到以下主要结果：
　　（1）珙桐、南方红豆杉、梵净山冷杉林下土壤物理性粘粒含量分别为57.07％、47.83%、25.71%，土壤质地分别为重壤土-轻粘土、中壤土-重壤土、砂壤土-中壤土；其对照CK1、CK2、CK3物理性粘粒分别为51.30%、61.72%、49.43%。3种珍稀植物林下土壤比对照样地结构性更好，利于珍稀植物生长。物理性粘粒含量随着海拔升高而减少，土壤质地从山麓至山顶表现为轻粘土-重壤土-中壤土-砂壤土的垂直分布。
　　（2）3种珍稀植物土壤硅铝率（K）＞4，其粘土矿物以蒙脱石为主。珙桐林土壤的综合发育程度、硅铝率均高于对照样地；南方红豆杉林土壤发育程度、硅铝率低于对照样地；梵净山冷杉林土壤与其对照样地发育程度略有不同，硅铝率大于对照样地，全硅、全铝显著低于CK3。从梵净山冷杉-南方红豆杉-珙桐林的海拔梯度的变化来看，土壤全硅、全钛、全铝、全镁含量逐渐增加，全硫逐渐减少，全钙为先降后增，全铁为先增后降。南方红豆杉和珙桐林为硅铝质黄壤；梵净山冷杉林为硅铝质黄棕壤。
　　（3）土壤中低含量的TP、TK是3种珍稀植物林主要养分限制因子，降低了AP、AK的供给源，其余养分含量适宜到丰富。3种珍稀植物林下土壤为酸性至极强酸性， CEC均显著高于其对照样地。梵净山冷杉与珙桐林土壤磷素和钾素＜CK，综合养分＞CK；南方红豆杉土壤AK、CEC含量＞CK2，其余养分＜CK2，综合养分低于CK2。
　　（4）珙桐林土壤机械组成与养分的相关性最好，磷素主要存在于细砂和物理性粘粒中，钾素主要存在于砂粒、细粉粒中，AN主要存在于细砂、中粉粒中。南方红豆杉林土壤AP主要存在于粗砂粒中，粘粒是氮素的主要供给源，pH与中粉粒、物理性粘粒、粘粒显著负相关。梵净山冷杉土壤粗粉粒、细粉粒是TK的主要载体，物理性粘粒与CEC显著正相关，磷素与物理性粘粒、细砂、粘粒有显著性负相关。
　　（5）南方红豆杉和珙桐的土壤C/N、C/P、N/P、均大于CK；梵净山冷杉林下土壤C/N＜CK3，C/P、N/P均＞CK3。有机质分解速率为南方红豆杉＞梵净山冷杉≈珙桐，珙桐林地低于CK1，梵净山冷杉和南方红豆杉林地土壤与其CK相差不大；整体上三种珍稀植物土壤有机质的矿化速率比较高，SOM、氮素有效性较好，土壤P的有效性均低于其对照样地，磷的有效性除珙桐林较好外，其余两种林中较低。
　　（6）3种珍稀植物林下土壤酶活性分布不均，差异较大。珙桐林土壤脲酶、过氧化氢酶、多酚氧化酶活性＞CK1，磷酸酶活性＜CK1，酶活性整体好于对照样地；南方红豆杉（除脲酶活性＞CK2外）、梵净山冷杉土壤酶活性较低于同海拔的对照样地，珙桐林下土壤过氧化氢酶与磷酸酶活性间有极显著正相关，梵净山冷杉林下土壤过氧化氢酶与脲酶活性间显著负相关。珙桐林地土壤酶活性与机械组成、养分相关性较好，其余两种林地的相关性较差。
　　（7）通过研究正常生长的梵净山冷杉及死亡的冷杉林下土壤发现：两种林地土壤养分含量相差不大，TP含量缺乏，其余养分含量丰富。Dp土壤砂粘比大，易导致养分淋失。Lp土壤养分分布均匀，Dp土壤TP和CEC含量分布不均匀；脲酶、磷酸酶活性表现为Lp＞Dp土壤，过氧化氢酶活性则是Dp＞Lp土壤，多酚氧化酶活性基本一样。Lp土壤较高的脲酶、磷酸酶活性有助于土壤中相关养分的分解和吸收；Lp土壤砂粒与多酚氧化酶活性极显著正相关、脲酶活性与SOM显著正相关。Dp土壤酶活性与土壤颗粒组成相关性较好，与养分间相关性不明显；梵净山冷杉Lp与Dp土壤全硅、全铝含量较高且相差不大；土壤全镁、全铁、全钛、全硫含量为Lp＞Dp，全钙为Dp＞Lp。硅铝率为Lp土壤（7.04）＞Dp（6.23），且均＞4，粘土矿物以蒙脱石为主，Lp土壤发育程度好于Dp。整个样区土壤矿物风化发育程度较低，高寒湿冷的环境下缓慢的成土作用是导致梵净山冷杉林地土层瘠薄的主要原因。