喀斯特石山不同坡向土壤因子基本特征比較分析

解婧媛，曾薇薇，納 超，姜 勇

(廣西師范大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，廣西 桂林 541004)

0 引言

喀斯特生態(tài)系統(tǒng)是一種以碳酸鹽為物質(zhì)基礎(chǔ)、在大氣-水-巖石-生物互相影響下形成的生態(tài)系統(tǒng)，該地貌具有土層薄、土被不連續(xù)、土壤pH值高、生態(tài)系統(tǒng)脆弱等特征。劉璐等研究表明，造成喀斯特地區(qū)土壤因子空間差異的主要因素是植被、地形和微生境[1]。土壤養(yǎng)分受土壤質(zhì)地、植被和地形的影響[2]，坡向是重要的地形因子，影響水分和陽光的空間分布[3]。而喀斯特地貌具有明顯的坡向變化，不同坡向，土壤的水分與溫度存在顯著差異，使土壤養(yǎng)分存在空間差異[4]。坡向是重要的成土因子，土壤是植物的生存基質(zhì)，因而坡向影響土壤的空間異質(zhì)性和植物生長、組成、分布。目前，喀斯特地區(qū)的石漠化嚴(yán)重，已成為制約西南地區(qū)可持續(xù)發(fā)展的環(huán)境問題，因此研究喀斯特石山土壤因子的空間異質(zhì)性和其對植物生長、組成、分布的影響可為制定有效的喀斯特生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)和重建方案提供理論依據(jù)。目前，對喀斯特坡向-土壤因子-植物三者之間關(guān)系的研究比較少。廣西桂林市臨桂縣西南部的會仙鎮(zhèn)與陽家村喀斯特石山，經(jīng)長期的演替，形成頂極群落，其對維持喀斯特石山生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性等具有重要意義，同時為研究此類型生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)學(xué)問題提供了研究場所。以廣西桂林市臨桂縣西南部的會仙鎮(zhèn)與陽家村喀斯特石山土壤為研究對象，建立20 m×20 m樣方，進行群落調(diào)查和土壤理化性質(zhì)測定，測定土壤 pH、有機質(zhì)(OM)、全氮(TN)、有效氮(AN)、全磷(TP)、有效磷(AP)、全鉀(TK)、有效鉀(AK)8個理化性質(zhì)指標(biāo)。

1 研究區(qū)概況

研究地點位于桂林市臨桂縣西南部的會仙鎮(zhèn)與陽家村，巖溶石山地貌特征顯著，土層稀薄，土被不連續(xù)，地表水貧乏[5]，地理坐標(biāo)為25°03′3～25°04′N，110°12′～110°13′E。該地區(qū)屬于中亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，年均氣溫 19℃，8月平均氣溫 28℃，1月平均氣溫8℃，無霜期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，年均蒸發(fā)量1 458.4 mm[6]。樣地建設(shè)于2016年8-9 月，采用以20 m×20 m的樣方為單位。該樣地陰坡海拔為181～336 m，陽坡海拔為161～221 m；陽坡巖石裸露率高于陰坡。樣地內(nèi)，陰坡和陽坡植被優(yōu)勢種存在差別。陰陽坡共采集64種，陰坡特有物種12種，陽坡特有物種11種。

2 研究方法

土壤取樣時間為 2016 年8-9月。因為空間異質(zhì)性較強，所以采用對角線取樣法布置樣點。在20 m×20 m的樣方內(nèi)采取4個角落和中間5個樣本(0～15 cm)，采用四分法混合形成待測土樣。利用土鉆采取土樣。采樣前，移除凋落物、石礫和1 cm 左右表土，取土深度為表層 0～15 cm。將待測土樣帶回實驗室，經(jīng)過自然風(fēng)干、碾磨、過篩等預(yù)處理后進行土壤化學(xué)性質(zhì)測定。

采用excel 2010版計算陰陽坡土壤數(shù)據(jù)的均值、標(biāo)準(zhǔn)差、變異系數(shù)、峰度、偏度，了解土壤因子的基本特征。通過偏相關(guān)分析，了解陰陽坡間土壤因子的相關(guān)性，并用主成分分析各土壤因子在土壤變異中的貢獻(xiàn)能力，變異系數(shù)越大，說明土壤數(shù)據(jù)分布越不均勻，相反，變異系數(shù)越小，其土壤數(shù)據(jù)分布就越均勻。根據(jù)變異程度分級，CV≤0.1屬于弱變異性，0.1

3 結(jié)果

陰坡土壤pH的變異系數(shù)為0.060，其余土壤因子在0.103～0.429。故而陰坡土壤pH為弱度變異，其余土壤因子為中度變異。陰坡各土壤因子的變異程度為：全氮>全磷>有效磷>溫度>速效鉀>有效氮>有機質(zhì)>水分>全鉀>pH。陽坡土壤 pH、速效磷和有機質(zhì)的變異系數(shù)分別為0.051、0.083和0.089，其余土壤因子在0.136～0.491。故而陽坡土壤pH、速效磷和有機質(zhì)為弱度變異，其余土壤因子為中度變異。陽坡各土壤因子的變異程度為：有效磷>水分>全磷>全氮>全鉀>有效氮>有機質(zhì)>速效鉀>溫度>PH。在陰坡中全氮的變異系數(shù)最大，在陽坡中有效磷的變異系數(shù)最大。在陰坡和陽坡中變異系數(shù)最小的均為 pH。土壤 pH 分級標(biāo)準(zhǔn)：強酸性 pH<4.5，偏酸性pH 4.5～5.5，微酸性pH 5.5～6.5，偏堿性pH 6.5～8.5，強堿性pH>8.5[8]。陰坡土壤pH均值為 7.009，土壤偏堿性。陽坡土壤 pH 均值為 7.165，土壤偏堿性。土壤因子的描述性統(tǒng)計特征如表1所示。

表1 土壤因子的描述性統(tǒng)計特征

4 討論

廣西桂林市臨桂縣西南部的會仙鎮(zhèn)與陽家村喀斯特石山樣地內(nèi)陰陽坡土壤有機質(zhì)、全氮、有效氮的平均含量達(dá)到一級(很高)。土壤全磷陰坡平均含量達(dá)到一級(很高)，但陽坡的平均含量為五級(低)。土壤速效鉀陰坡平均含量達(dá)到三級(中)，但陽坡平均含量為四級。喀斯特石山不同坡向土壤理化性質(zhì)比較分析均含量達(dá)到五級(低)。土壤有效磷平均含量達(dá)到六級(很低)。研究區(qū)喀斯特石山土壤因子的基本特征與貴州省茂蘭國家級自然保護區(qū)喀斯特峰叢坡面中原生性常綠落葉闊葉混交林的土壤因子相比[7]，研究區(qū)的陰陽坡土壤 pH、有機質(zhì)、全氮、有效氮、全磷、全鉀、速效鉀的含量均高于貴州省茂蘭國家級自然保護區(qū)喀斯特峰叢坡面中原生性常綠落葉闊葉混交林的土壤因子的含量。研究區(qū)土壤因子的含量與廣西環(huán)江木論自然保護區(qū)常綠落葉闊葉混交林土壤因子的含量相比[1]，研究區(qū)陰陽坡的土壤有機質(zhì)、全氮、有效氮、有效磷、速效鉀的含量均低于廣西環(huán)江木論自然保護區(qū)常綠落葉闊葉混交林土壤因子的含量，但研究區(qū)陽坡土壤全磷和陰陽坡土壤 pH、全鉀的含量相對更高。從總體上看，桂林市臨桂縣西南部的會仙鎮(zhèn)與陽家村喀斯特石山土壤偏堿性，土壤有機質(zhì)、全氮、有效氮豐富，全鉀缺乏，有效磷很低，研究區(qū)陰坡土壤速效鉀中上，但陽坡土壤速效鉀中下，陰坡土壤全磷豐富，但陽坡土壤全磷缺乏。說明喀斯特地區(qū)的坡向是造成土壤因子空間變異的主要因素。