天然胡杨林龄对营养元素空间分配格局的影响.pdf

第42卷 第5期 生 态 科 学 42(5):3140 2023 年 9 月 Ecological Science Sep.2023 收稿日期:2021-03-15;修订日期:2021-07-26 基金项目:自治区科研机构创新发展专项(2016D0403);自治区公益性科研院所科研业务基本费专项(KY2019047)作者简介:白丽丽(1990),女,在读博士,助理研究员,主要从事草地生态学研究,E-mail:*通信作者:史军辉(1965),男，博士,研究员,主要从事荒漠化防治,E-mail:junhui_ 白丽丽,史军辉,刘茂秀,等.天然胡杨林龄对营养元素空间分配格局的影响J.生态科学,2023,42(5):3140.BAI Lili,SHI Junhui,LIU Mao xiu,et al.Effect of the age of natural Populus euphratica forest on the spatial distribution pattern of nutrient elementsJ.Ecological Science,2023,42(5):3140.天然胡杨林龄对营养元素空间分配格局的影响 白丽丽1,2,3,史军辉1,2,*,刘茂秀1,2,王新英1,2 1.新疆林业科学院,乌鲁木齐 830046 2.新疆塔里木河胡杨林生态系统定位观测研究站,乌鲁木齐 830046 3.青海师范大学地理科学学院,西宁 810008 【摘要】为了解胡杨林生长过程对主要营养元素在土壤全库、有效库及植被库之间运移规律的影响,以新疆轮台县轮南镇 5 个不同林龄(幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林和过熟林)典型天然胡杨林为研究对象,采用时空替代方法,分析林下土壤和植被中 C、N、P、K 的空间分配特征。结果表明:(1)总体而言,土壤营养元素全库中全钾含量较富积,有机质、全氮、全磷相对缺乏。土壤有机质及全量养分受林龄影响较显著。土壤全氮量随着林龄的增长显著升高,至近熟林时达到最大值,然后下降。幼龄林土壤有机质、全钾含量较低,中龄林和近熟林含量较高。幼龄林、成熟林和过熟林土壤全磷含量相对较高。土壤垂直层中,土壤有机质、全钾含量深层土壤浅层土壤,而全氮含量随着土壤深度的增加呈现下降趋势。全磷含量受土壤垂直层影响较小。(2)土壤有效养分库中碱解氮、速效磷含量较低,速效钾含量较高。土壤速效养分受林龄影响较大,碱解氮含量随着林龄的发育,呈现先显著升高到近熟林达到最大值,然后下降的趋势。速效钾、速效磷含量均呈现幼龄林和中龄林显著低于其它龄林。不同土壤垂直层显示,碱解氮、速效钾、速效磷含量均呈现浅层深层土壤。速效钾、速效磷有明显的表层聚集现象。(3)从土壤养分有效性占全量比率分析,氮钾磷。氮素在不同龄级中有效率均较高。钾和磷有效率受林龄影响,呈现出成熟林过熟林近熟林中龄林幼龄林。土壤垂直层中 010 cm、4060 cm 氮素有效率较高。钾和磷有效率随着土层深度的增加呈现递减的变化趋势,其中 010 cm 钾和磷有效率显著高于其他土层。(4)植被库中主要矿质养分积累量由大到小依次为 NKP。除叶外,N、K、P 积累量在胡杨各器官中均呈现随着林龄的增长而增加,到成熟林达到最大值,在过熟林降低。对树木不同器官,N、P 累积量依次为干根枝,但 K 累积量依次为根干枝。关键词：关键词：天然胡杨林;林龄;土层;器官;营养元素 doi:10.14108/ki.1008-8873.2023.05.005 中图分类号：Q945 文献标识码：A 文章编号：1008-8873(2023)05-031-10 Effect of the age of natural Populus euphratica forest on the spatial distribution pattern of nutrient elements BAI Lili 1,2,SHI Junhui1,2,*,LIU Mao xiu1,2,WANG Xinying1,2 1.Xinjiang Acadeny of Forestry Science,Urumqi 830046,China 2.Xinjiang Tarim Poplus euphratica Riparian Forest Ecosystem Research Station,Urumqi 830046,China 3.College of Geographical Science,Qinghai Normal University,Xining 810008,China Abstract:In order to understand effect of the growth process of Populus euphratica on the migration of main nutrient elements in soil available and total reservoir and vegetation reservoir,we investigated five typical natural P.euphratica forests with different ages(i.e.,young,mid-age,near-mature,mature,and over-mature forest).The spatial distribution characteristics of C,N,P,K in both soil and vegetation were analyzed,using the time-space substitution method.Results 32 生 态 科 学 42 卷 showed that:(1)In general,total K content in the soil nutrient element pool was relatively rich,while organic matter,total N and P contents were relatively poor.Soil organic matter and total nutrients were significantly affected by the forest age.Total soil N content increased significantly with the increasing of the forest age,with the maximum value occurring in near-mature forest.Organic matter and total P content were lower in young forests than in middle-age forests and near-mature forests.Total P content in soil was relatively high in young,mature,and over-mature forests.Organic matter and total K content was larger in deep soil layer than shallow soil.Total N content decreased with the increase of soil depth,while total P content was less affected by the soil layer.(2)The contents of alkali hydrolyzable N and available P were much lower than the content of available K in soil.Soil available nutrients were greatly affected by the age of the forest.With the increase of the age of the forest,the content of alkali hydrolyzable N increased continuously,reaching the maximum value in the near-mature forest,and then decreased.The contents of available K and P were significantly lower in young and middle-age forests than other forests.The content of alkali-hydrolyzable N,available K and P decreased with increasing of soil depth.The content of available K and P were mainly accumulated in the surface soil.(3)For the ratio of soil available nutrients to total amount,we found the pattern of NKP.The ratio of soil available N to total amount was relatively high in each class of forest age.The ratios of soil available K and P to total amount were significantly affected by the age of forest,following the rank:mature forestover-mature forestnear-mature forestmiddle-age forestyoung forest.Among the different soil layers,ratios of soil available N to total amount in 0-10 cm and 40-60 cm were relatively high.The ratios of soil available K and P to total amount decreased with the increase of soil depth,and were significantly higher in surface(0-10cm)than those in other soil layers.(4)The highest accumulation of N in the vegetation reservoir was found,followed by K and P.Except for leaves,the accumulation of N,K,and P in various organs of P.euphratica plants increased with the increase of forest age,but decreased in the over-mature forest.Among the different organs in plants,the largest N and P accumulated in stem,followed by root and branch;while the largest K accumulated in root,followed by stem and branch.Key words:Populus euphratica forest;forest age;soil layer;organ;nutrient elements 0 前言 土壤圈与生物圈的物质循环过程是森林生态系统基础性研究热点1。土壤是森林定居、生长和发挥生态功能的基础,其矿物营养元素特征影响并控制着森林群落的健康状态2。土壤养分在森林群落发育进程不断发生变化。植物群落的发育过程将导致土壤理化性质不同,而土壤养分状况又会作用于植物群落内的许多过程,并直接影响地上植被的演替。在一定程度上,植物群落的发育过程也是土壤养分不断积累、物理性能不断改善的过程3。近年来,土壤与植被的互动过程成为生态学研究的热点问题之一4。森林生态系统中土壤和植物养分含量变化共同影响着森林的生产力5。土壤中,营养元素全库是反映为植被提供养分的潜在能力,是构成土壤肥力的重要指标;营养元素有效库是指处于水溶态和交换态易被植物吸收的养分,其表征土壤肥力状态。植被库是指植被体中矿质养分累积量。植物体中养分含量由土壤养分供应与植物养分需求的动态平衡共同决定的6。由于植被与土壤相互作用的复杂性,对特定环境条件下森林群落发育过程中矿质养分在土壤、植物被中的分配格局的研究,为了解森林生态系统土壤植被养分存储、潜在吸收利用及养分循环规律具有重要意义7。塔里木河流域(塔河)胡杨林是干旱荒漠区重要的生态屏障。天然胡杨林恢复与保育将直接关系塔河生态系统的改善与重建,对维持环境脆弱区态平衡具有重要的生态作用8。迄今为止,已有大量对塔河不同龄组胡杨林土壤理化性质9、碳储量10等方面研究,但胡杨林群落发育过程对土壤养分全库、土壤养分有效库及植被库的影响的系统研究尚未报道。本文以新疆轮台县典型天然胡杨林为研究对象,选取胡杨5个龄级(幼龄林过熟林),土壤垂直5个土层(0100 cm),分析 C、N、P、K 在土壤中的全量和有效量及其在胡杨不同器官中的分布特征,探究天然胡杨林不同林龄和垂直土层的养分全库、有效库及其转化规律以及地上植被(胡杨)不同器官中的养分含量分配格局。本研究通过揭示天然胡杨林生态系统发育过程中的养分现状、养转律,为天然胡杨林营养元素的科学管理及经营关键技术的制定提供理论依据。1 材料和方法 1.1 研究区概况 试验区位于新疆巴音郭楞蒙古自治州轮台县轮南镇塔河胡杨林自然保护区。该区是全球胡杨林面积最大、分布最集中、保存最完整的地区,东西长109.7 km,南北宽 47.1 km。该区属典型温带荒漠气候,年平均气温 10.9,夏季平均气温 26.8;10 年积温39004300,无霜期180224 d;多年平均降水量 65.5 mm,集中在 58 月,占全年降水总量的94.4%;年平均蒸发量 2024 mm,年平均相对湿度5 期 白丽丽,等.天然胡杨林龄对营养元素空间分配格局的影响 33 35%55%。该地区土壤类型主要为风沙土。1.2 样品的采集 以不同林龄的天然胡杨林为研究对象,龄组分别为幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林和过熟林。胡杨龄组的划分参照王世绩等对胡杨的研究结果8。每个龄组设置 3 个标准样地,共 15 块标准样地。标准样地规格为 100 m100 m。于 2013 年 9月胡杨生长盛期在标准样地中采集植物和土壤样品。在每个标准样地中选取标准株 35 株,采集适量胡杨不同器官(叶、枝、干、根)样品置入信封袋,标记好,带回实验室备用。土壤样品采用“S”形布点法,在每个标准样地中设置 8 个土壤采样点。每个采样点按照土壤剖面法,分别采集 010 cm、1020 cm、2040 cm、4060 cm、60100 cm 的 5 层土样。将同一样地相同土层土样等量混合均匀,每层次均为 3 个重复。采集的土样标记好,装入密封袋备用。1.3 样品的处理及测定 将收集到的植物样品(叶、枝、干、根)于烘箱中 105 下杀青,65 恒温条件下烘干至恒重,然后使用样品粉碎机粉碎并过 0.25 mm 的孔径筛。粉碎后的样品用于测定植物样品的氮、磷和钾含量。将收集到的土壤样品风干后,去除杂质,研磨并过孔径0.25 mm网筛,装入密封袋内用于测定土壤碳、全氮、全磷、全钾含量和土壤碱解氮、速效磷、速效钾含量。土壤样品碳含量采用重铬酸钾外加热法测定,植物和土壤样品的全氮含量用半微量凯氏定氮法测定,全磷含量用钼锑抗比色法测定,全钾含量用火焰光度法 测定。土壤碱解氮采用碱解蒸馏法测定,速效磷用盐酸氟化铵法测定,速效钾用醋酸铵浸提火焰光度法测定。1.4 研究方法 1.4.1 土壤养分质量含量转换为体积含量 土壤营养元素的体积含量=土壤营养元素质量含量土壤体积土壤容重,式中:土壤体积=底面积(S)高(H)。为统一体积,底面积均选取一亩胡杨林地(a)高各垂直土层均用 10 cm 做标准单位。1.4.2 土壤养分有效率 土壤营养元素全库是反映为植被提供养分的潜在能力;有效库是指处于水溶态和交换态被植物利用的养分,本文用不同龄组胡杨林中土壤全库和有效库比值代表土壤有效率,其表征胡杨林在不同发育阶段土壤肥力的动态变化。土壤某一营养元素有效率=该元素有效库值该元素全库值100%1.4.3 单位面积胡杨林不同器官养分净积累量估算 根据乔木各器官与总生物量的相对生长模型W=a(D2H)b对标准木实测数据进行拟合,得出树木各组份的回归方程,再对单株各器官(根、干、枝、叶)的生物量进行估测与其含氮量、含磷量及含钾量的乘积得到单株养分积累量,再根据林分密度计算出1 亩胡杨林不同器官养分积累量11。1.5 数据分析 使用 Excel 2010 进行数据处理,SPSS 20.0 进行单因素方差分析(one-way ANOVA)和多重比较(LSD),用 sigmaplot14.0 绘图。2 结果与分析 2.1 土壤有机碳及全量养分随林龄和土层的变化特征 2.1.1 土壤有机碳含量特征 土壤有机碳含量随着土壤深度的增加呈现上升的变化趋势(图 1)。幼龄林土壤有机碳含量显著低于其他 4 个林龄胡杨林(P成、过熟林幼龄林(P0.05)。2.1.2 土壤全量养分含量特征 胡杨林土壤中全氮含量较低,土壤全氮含量随着土壤深度的增加呈现下降的变化趋势(图 2A)。不同土层均呈现,随着天然胡杨林的发育土壤全氮含量先显著升高(P成熟林,但 1020 cm 和 2040 cm 土层呈现成熟林全氮含量过熟林。胡杨林土壤中全钾含量较丰富存储,土壤全钾含量随着土壤深度的增加呈现下降的变化趋势(图2B)。各土层均显示幼林龄土壤中全钾含量显著低于其他 4 个龄林胡杨林(P0.05),中龄林和近熟林土壤中全钾含量较高。010 cm 中龄林和过熟林的全钾含量较高。1020、60100 cm 土壤中全钾含量 34 生 态 科 学 42 卷 注:不同小写字母代表不同林龄间的差异显著(P0.05),不同大写字母代表不同土层间的差异显著(P0.05);Y:幼龄林;Z:中龄林;J:近熟林;C:成熟林;G:过熟林;下同。图 1 不同龄林胡杨林土壤垂直层有机碳含量变化 Figure 1 Changes of organic carbon content in vertical soil layers of Populus euphratica forests in different ages 图 2 不同龄林胡杨林土壤垂直层全氮、全钾、全磷的含量变化 Figure 2 Changes of total nitrogen,total potassium,and total phosphorus content in the vertical soil layer of natural Populus euphratica forests of different ages 5 期 白丽丽,等.天然胡杨林龄对营养元素空间分配格局的影响 35 呈现相同的变化趋势,中龄林和近熟林的土壤全钾显著高于其他林龄。2040、4060 cm 土壤中全钾含量随着林龄的增长呈现先显著升高(P0.05),中龄林达到最高,后下降的变化趋势。胡杨林土壤中全磷含量较低,全磷含量受土壤垂直层影响变化差异不显著(图 2C)。各土层均显示,幼龄林土壤中的全磷含量较高且随着土壤深度的增加呈现上升的变化趋势。010 cm 和 1020 cm 土层均显示幼龄林和过熟林土壤中的全磷含量较高。2040、4060 cm 土壤中的全磷含量呈现相同的变 化趋势先下降后升高再下降的变化趋势。60100 cm 壤中的全磷含量呈现先显著下降近熟林达最低值又升高的变化趋势。2.2 土壤有效养分随林龄和土层的变化特征 胡杨林不同林龄间土壤中的碱解氮含量较低,土壤碱解氮的含量随着土壤深度的增加呈现下降的变化趋势(图 3A)。040 cm 土层均呈现碱解氮含量随着林龄的增长先显著增加到近熟林达到最高,后下降又升高的变化趋势,成熟林的土壤碱解氮含量低于过熟林。4060 cm 土层中龄林的土壤碱解氮含 图 3 不同龄林胡杨林土壤垂直层碱解氮、速效钾、速效磷的含量变化 Figure 3 Changes in the content of alkaline hydrolyzable nitrogen,available potassium,and available phosphorus in the soil vertical layer of Populus euphratica forests 36 生 态 科 学 42 卷 量最高。60100 cm 土层碱解氮含量随着林龄的增长呈现先显著增加后下降的变化趋势,成熟林碱解氮含量最高。胡杨林不同林龄间土壤中速效钾含量较高,土壤速效钾的含量随着土壤深度的增加呈现下降的变化趋势(图 3B)。040、60100 cm 土层速效钾含量随着林龄的增加呈现先升高后下降的变化趋势,010 cm 成熟林速效钾含量最高,1020、2040 cm 近熟林速效钾含量最高,深层土壤 60100 cm 成熟林速效钾含量最高。4060 cm 土壤速效钾的含量随着土壤深度的增加呈现显著增长,过熟林速效钾含量最高。胡杨林不同林龄间土壤中速效磷含量随着土壤深度的增加呈现下降的变化趋势(图 3C)。表层 010 cm 土层速效磷含量显著高于其他土层。不同土层均呈现,幼龄林和中龄林速效磷含量较低。随着林龄的增长速效磷含量显著增高,010 cm 和 60100 cm土层速效磷含量成熟林最高,1060 cm土层过熟林速效磷含量最高。2.3 土壤养分有效率随林龄和土层的变化特征 2.3.1 氮有效率变化特征 0100 cm 平均土壤氮有效率随着林龄的增张呈现下降的变化趋势(表 1)。幼龄林土壤氮有效率随着土壤深度的增加呈现先升高后下降的变化趋势,在 1020 cm 土壤氮的有效率最高为 6.13%。中林龄氮有效率随着土壤深度的增加呈现先升高后下降再升高又下降的变化趋势,010 和 1020 cm 土壤氮的有效率较高,分别为 4.13%、4.27%。近熟林在 2040 cm 土层氮的有效转化率最高 4.14%,随着土壤深度的增加呈现下降的变化趋势。成熟林浅表层(010 cm)和深层土壤(4060、60100 cm)氮有效率较高分别为 5.36%、6.7%、5.33%。过熟林在 010 cm 和 2040 cm 土层氮有效率较高。2.3.2 钾有效率变化特征 0100 cm 平均土壤钾有效率随着林龄的增张呈现上升的变化趋势,幼龄林与近、成、过熟林差异显著(P中林龄幼林龄。010 cm 成熟林显著高于其他土壤层(P中林龄幼林龄。010 cm 近熟林显著高于其他土壤层,各林龄间差异不显著(P0.05)。1020、2040、4060 cm 成熟林近熟林过熟林,但 60100 cm 近熟林过熟林成熟林。2.4 胡杨各器官养分分配格局 总体而言,单位面积上胡杨各器官的多年 N、K、P 养分积累量,除叶外均随着林龄的增长先显著增加,成熟林达到最大值后降低的变化趋势(图 4A、B、C)。叶中幼龄林和中龄林显著低于近熟林、成熟林、过熟林(P0.05),干、根、枝各龄级养分含量差异较显著(P根枝,但 K 为根干枝。N、K、P 多年养分累积量在各龄级中均呈现成熟林干中最高,N 含量最高为 11.87 kga1、K 为7.94 kga1、P 为 5.84 kga1。3 讨论 森林生态系统作为陆地上最大的碳库,对全球碳循环及碳平衡至关重要12,因此准确量化区域森林碳储量及其动态十分重要。影响土壤 C 含量的因素较多,其中林龄是影响森林生态系统碳储量的重要因素13。我国温带及热带地区森林生态系统中普遍存在着随林龄增加其碳储量升高的变化趋势14。塔河胡杨林土壤有机质含量为 171.56826.54 kga1。幼林龄显著低于其他 4 个林龄胡杨林。析其因,幼林龄处于生长初期,凋落物输入量相对较少。随林龄增长,中林龄和近熟林的林分冠层发育成熟,凋落物量较大,土壤累积有机质含量较高。这与谢涛等探究苏北杨树龄林对土壤总有机碳影响结论一致15。在土壤垂直层中,塔河胡杨林深层土壤有机质显著高于浅表层,这有别与其他森林生态系统16。胡杨属于深根树种,根系腐殖化为深层土壤提供丰富的有机质。浅表层有机质含量低可能与塔河周期性洪水漫溢对胡杨林浅表层土壤 C 淋溶有关。氮是植物生长发育所必需营养元素,也是影响森林生态系统生产力高低的主要因子之一17-18。森林土壤中的可矿化氮来自于全氮,全氮含量反映了土壤中可矿化氮的库容。其中,碱解氮对土壤氮矿化量作用最大。土壤中全氮和碱解氮含量是评价土壤供氮能力的常用指标19。本研究显示,胡杨林土壤中全 N、碱解氮含量较低,尤其是幼龄林和成熟林。此研究结论与曹生奎胡杨生长受氮元素限制的研究结论一致20。由于胡杨在生长发育过程中受缺氮影响,胡杨林地自然景观存在“小老头”现象。胡杨林植被对上层土壤理化性质影响较大,全 N、碱解氮含量均呈现,随着土壤深度的增加呈现下降的变化趋势,具有明显的表层聚集现象。此结论与侯浩等人在锐齿栎林土壤全氮含量“表聚作用”研究结果一致21。土壤氮有效率显示,幼、中林龄氮有效率较高,表明此阶段胡杨群落土壤生物化学过程较强,促进土壤氮养分有效率提高。土壤垂直层中,010 cm、4060 cm 土层氮有效率较高,可能是分别受枯枝落叶层、根系分布层生物化学过程较强的影响。胡杨林在不同生长阶段,体内养分含量发生显著变化。枝、干、根均显示从幼龄林开始,为了满足较快的生长速率,N 含量显著增加至成熟林 表 3 磷有效率随林龄和土层的变化特征 Table 3 Variation characteristics of phosphorus efficiency with forest age and soil layer 010/cm 1020/cm 2040/cm 4060/cm 60100/cm 0100/cm 幼龄林 1.710.64Aa 0.320.05ABc 0.250.09BCb 0.20.06Cc 0.180.04Cc 0.230.04b 中龄林 1.750.66Aa 1.270.36ABb 0.530.11Bb 0.740.66Bbc 0.410.49Bbc 0.720.41b 近熟林 3.190.83Aa 2.30.28Ba 2.591.65ABa 2.120.84Bab 0.490.09Bbc 1.900.50a 成熟林 2.720.87Aa 1.520.7Bb 1.861.07Bab 2.041.35Bab 1.950.69Ba 2.310.37a 过熟林 2.270.94Aa 2.570.32ABa 3.281.13Aa 2.50.42ABa 1.240.65Bab 2.220.70a 38 生 态 科 学 42 卷 图 4 不同林龄胡杨林各器官中 N、K、P 养分含量分布特征 Figure 4 Distribution characteristics of N,K,and P nutrient contents in various organs of Populus euphratica forests of different forest ages 达到最大值后,林分开始走向衰败阶段,对养分吸收、存储能力降低,N 含量开始显著降低。由于胡杨生长速率较慢,生命周期长,建议在经营管理过程中,及时补充幼龄林、成熟林氮肥,达到加速生长及延长繁盛期的保育效果。胡杨生长过程中各器官生长速率及对养分吸收具有差异性。单位面积林分下各器官中 N 素累积量依次为干根枝,叶是富含养分的器官,由于叶为一年生生物量少,在单位面积林分营养积累中占比少。钾与植物的光合作用、抗病、抗旱能力密切相关22。本研究结果显示,5 个龄级胡杨林土壤全钾含量为 1117.242230.43 kga1,质量密度为 12.6021.61 gkg1,显著高于黔中地区孟关林场马尾松人工林 5.7610.23 gkg122。较丰富土壤全钾,有利于胡杨在贫瘠、恶劣环境下增强抗性。土壤全钾含量受林龄的影响,中、近熟林成、过熟林幼龄林。全钾含量在 0100 cm 垂直层显示,深层土壤浅层土壤。由于土壤中丰富的全 K 含量为速效钾提供丰富的存储库,胡杨林速效钾含量较高。5 个龄级胡杨林速效钾含量为 6.23114.59 kga1。在垂直土层中,速效 K 含量随着土壤深度的增加呈现下降的变化趋势,具有表层集聚现象。相对丰富的全库,K 有效率较低,成熟林的有效率最高为 2.67%。幼龄林和中龄林有效率较低分别为 0.67%、0.96%。适当采取生物及人工措施增加土壤中解钾菌,充分利用丰富的钾肥库。胡杨各器官中 K 的养分累积除叶外,随着胡杨林龄的增加呈现先增加到成熟林达到最大值后降低的变化趋势。各器官中 K 累积量为根干枝,说明胡杨根系吸收土壤中钾能力较强。胡杨抗性强,与自生的生理机能密切相关。胡杨成熟林干中的钾5 期 白丽丽,等.天然胡杨林龄对营养元素空间分配格局的影响 39 含量最高达7.94 kga1。磷也是影响林木生长的主要元素之一23-24。胡杨林地中,全 P 和速效 P 含量偏低。在温带区域缺磷是普遍现象。胡杨林 5 个龄级全 P 含量为 39.0860.41 kga1,质量密度为 0.510.62 gkg1 与全国土壤全 P(0.56 gkg1)水平相当25,但高于古尔班通古特沙漠区灌木群落土壤(0.32 gkg1)26。胡杨林全 P含量受龄林影响,幼龄林和成、过熟林全 P 含量较高,中龄林和近熟林的含量较低。全磷含量受土层垂直差异影响较小,土壤全磷的来源相对固定,其含量主要受成土母质的影响,所以全磷含量在土层间变异性较小且相对稳定。此结论与孟庆权27、张莎莎28等人在杉木人工林不同土层间全磷含量分布特征研究一致。速效 P 含量随龄林影响,变化差异较大。速效 P 含量垂直差异显著,随着土壤深度的增加呈现显著下降的变化趋势,土壤表层(010 cm)的速效磷显著高于其他土层。0100 cm 土壤速效 P含量均值显示:幼、中龄林含量较低,近、成、过熟林含量相对较高。土壤 P 有效性在垂直土层差异显著,表层 P 有效率较高为 3.19%。同时受生长过程的影响,近、成、过熟林有效率高于幼、中龄林。单位面积上,叶磷累积量较低。干、根、枝磷积累量呈现随着胡杨林龄的增长而增加到成熟林达到最大值后降低的变化趋势,成熟林干中的磷含量最高为5.84 kga1。胡杨不同器官中 P 含量分布差异较大,为干根枝,磷的主要存储部位在干和根。4 结论(1)土壤营养元素全库中全钾含量较丰富,有机质、全氮、全磷相对缺乏。全库中各营养元素受林龄影响土壤全氮量近熟林含量最高,土壤有机质、全钾含量在幼龄林中较低,中龄林和近熟林含量较高。土壤全磷含量在幼龄林、成熟林和过熟林相对较高;在土壤垂直层中,土壤有机质、全钾含量深层土壤浅层土壤,而全氮含量浅层土壤深层土壤,全磷含量受土壤垂直层影响较小。(2)土壤有效养分库中碱解氮、速效磷含量较低,速效钾含量较高。土壤速效养分受林龄影响较大,碱解氮和全量呈现一致均在近熟林含量最高。速效钾、速效磷含量呈现幼龄林和中龄林显著低于其它龄林。在土壤垂直层中,碱解氮、速效钾、速效磷含量均呈现浅层深层土壤。速效钾、速效磷有明显的表层聚集现象。(3)从土壤养分有效性占全量比率分析,氮钾磷。氮素在不同龄级中有效率均较高。钾和磷有效率受林龄影响,呈现出成熟林过熟林近熟林中龄林幼龄林。土壤垂直层中 010 cm、4060 cm 氮素有效率较高。钾和磷有效率随着土层深度的增加呈现递减的变化趋势,其中 010 cm 钾和磷有效率显著高于其他土层。(4)植被库中主要矿质养分积累量由大到小依次为 NKP。各龄级胡杨中 N、K、P积累量均在成熟林达到最大值。胡杨不同器官中多年矿质养分积累量特征为 N、P:干根枝,K:根干枝。参考文献 1 崔玉柱.谈森林生态系统的能量流动与物质循环J.林业勘查设计,2013,169(3):3132.2 FISHER R F,BINKLET D.Ecology and management of forest soils(3rd ed)M.New York:John Wiley and Sons,2000:282284.3 曲国辉,郭继勋.松嫩平原不同演替阶段植物群落和土壤特性的关系J.草业学报,2003,12(1):1822.4 李明军,喻理飞,杜明凤,等.不同林龄杉木人工林植物凋落叶土壤 C、N、P 化学计量特征及互作关系J.生态学报,2018,38(21):77727781.5 耿玉清,余新晓,岳永杰,等.北京山地森林的土壤养分状况J.林业科学,2010,46(5):169175.6 冀盼盼,张健飞,张玉珍,等.不同林龄华北落叶松人工林生态化学计量特征J.南京林业大学学报(自然科学版),2020,44(3):126132.7 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