帽儿山地区不同森林类型土壤磷含量研究

帽儿山地区不同森林类型土壤磷含量研究

摘要：磷是植物生长必需的元素之一，土壤中磷元素的含量是植物生长状况的重要指标。帽儿山地区四种森林类型的0～20cm土壤全磷含量为0.44～0.69g/kg，表现为红松人工林>天然次生林>水曲柳落叶松混交林>落叶松人工林；0～20cm土壤有效磷含量为12.87～18.68mg/kg，表现为天然次生林>水曲柳落叶松混交林>红松人工林>落叶松人工林。在今后的森林经营中，我们要多培育红松林，并适当增加林分的生物多样性，使森林土壤中能固定更多的磷。

关键词：森林类型；土壤全磷；土壤有效磷

磷是生态系统中重要的营养元素之一，植物生长和光合作用不可或缺的元素。本文研究了帽儿山地区不同的森林类型的全磷和有效磷含量，以期为当地森林经营措施的制定提供参考依据。

一、实验地概况

帽儿山地区位于黑龙江省哈尔滨市尚志市境内，属于长白山系张广才岭西坡小岭余脉，是我国温带落叶阔叶林与针阔混交林的过渡地带，地理坐标45°20′～45°25′N，127°30′～127°34′E。该地区平均海拔约300m，其中最高峰帽儿山海拔高805m。该地区的气候类型为典型的温带大陆性季风气候，冬季寒冷干燥，夏季湿热多雨；年平均气温2.8℃，年平均湿度70%，年平均降水量723.8mm，年平均蒸发量1093.9mm，无霜期120～140d。该地区冬季最长连续积雪覆盖天数为152d，冬季冻土层厚度约为1.5m。

二、研究方法

1.标准地设置

与2015年6月选择本地区有代表性的4中森林类型：天然次生林、落叶松人工林、红松人工林和落叶松水曲柳混交林，每种森林类型中选择典型地段设置3个20m×20m的标准样地，对标准地进行每木检尺。

2.取样方法及土壤指标测定

每个标准地按照对角线选取8个点，取0～20cm、20～40cm和40～60cm 土样，带回实验室挑除凋落物、植物根系和石块，风干并过筛。土壤全磷采用浓硫酸消煮一钼锑抗比色法进行测定，有效磷采用盐酸～硫酸双酸浸提法测定。

三、结果与分析

1.土壤全磷含量

所有林分类型的土壤全磷含量和有效磷含量均随土壤深度的增加而降低，这与其他学者的研究结果一致。0～20cm土壤全磷含量在红松人工林中达到最高，为0.69g/kg，其次为天然次生林、水曲柳落叶松混交林和落叶松人工林，全磷含量分别为0.6g/kg、0.56g/kg和0.44g/kg。各林分类型20～40cm土层和40～60cm 土层的全磷较0～20cm土层极显著降低（p＜0.01）。四种林分类型的非表层土壤全磷含量的变化与表层表现一致，这说明该地区的这四种林分类型中，红松人工林的土壤全磷含量最高。

土壤中含有的磷绝大多数都是不能被植物和微生物利用的，但是土壤的全磷含量标志着土壤的养分水平，是森林经营中评价土壤立地条件的重要指标。红松阔叶林是帽儿山地区的顶级植被群落，也是该地区的地带性群落。以前的滥砍滥伐以及管理不善导致帽儿山地区红松阔叶林几乎消失了，重新演替成为目前的天然次生林。我们发现在红松人工林中土壤全磷含量比其他林分类型要高，说明在该地区红松改良使土壤的养分状况，这与该地区森林生态系统演替的结果一致。

2.土壤有效磷含量

0～20cm土壤有效磷含量在天然次生林中达到最高，为18.68 mg/kg，其次为水曲柳落叶松混交林、红松人工林和落叶松人工林，有效磷含量分别为16.86 mg/kg、13.38 mg/kg、12.87 mg/kg。各林分类型20～40em土层和40～60cm土层的有效磷较0～20cm土层极显著降低（p＜0.01）。20～40em土层的土壤有效磷含量与0～20cm土层表现一致，但40～60cm土层有效磷含量与0～20em土层表现不同。大致来看，天然次生林中土-壤有效磷含量最高。

有研究认为土壤中的磷主要在植物根际被活化，这也能解释我们对于有效磷的研究结果。在天然次生林中，植物的种类较多，植物根系的土壤的空间利用更加完善；而相对于红松人工林和落叶松人工林，其树种单一，根系分布规律相同，导致土壤的空间不能很好地被根系所利用，土壤中磷的活化比较弱，有效磷含量较低。而且，落叶松为典型的浅根系树种，所以落叶松人工林底层有效磷含量非常低。另外，天然次生林中土壤动物的多样性也比人工林高。土壤动物对磷的活化起着非常重要的作用。土壤动物几乎都是异养型生物，它们以土壤中的有机质为食，经过消化作用破坏有机质的结构，释放磷元素。所以，我们认为生物多样性的增加有助于土壤中磷的活化。

四、结语

磷是植物必需的大量元素之一，它直接参与构成核酸、细胞膜以及能量传递系统。植物对磷的吸收主要来自土壤，因此土壤中磷的含量决定了植物的生长状况。本文通过研究帽儿山地区典型的四种林分类型土壤的全磷和有效磷含量，得到了如下结论：（1）帽儿山地区四种林分类型的土壤全磷和有效磷含量均随土壤深度增加而显著下降；（2）土壤全磷含量表现为红松人工林>天然次生林>水曲柳落叶松混交林>落叶松人工林；（3）土壤有效磷含量随着林分中树种数量减少而减少，表现为天然次生林>水曲柳落叶松混交林>红松人工林>落叶松人工林。在今后的森林经营中，我们要着重于向当地顶级群落的方向进行培育，适当增加

森林中的生物多样性，使土壤的磷的含量达到最优化。