祁连山西水林区土壤和植物养分特征分析

青海云杉林和灌木林作为祁连山水源涵养林植被类型中的重要组成部分，其在涵养水源、积累营养物质、保育土壤、维持生物多样性等方面起着非常重要的作用。分布在甘肃省张掖市肃南县的水源涵养林面积占到了祁连山森林总面积的75％，区域特征明显，生态系统类型多样，为了更好地经营和管理好祁连山水源涵养林，本研究选择肃南县西水林区的大野口流域分布的青海云杉林和5种典型灌丛林为研究对象，通过已经建立的1 hm2青海云杉林大样地和选择灌丛群落临时样地进行土壤剖面取样、林木不同器官取样和室内分析相结合的方法，探讨祁连山青海云杉林和典型灌木林土壤养分含量特征、林木器官养分含量特征及土壤和植物化学计量特征，从可供植物营养吸收的角度出发，采用数理统计分析方法，探讨影响祁连山青海云杉林和灌木林生长的主要限制因子。这对认识祁连山青海云杉林和灌木林森林生态系统中植物—土壤系统养分循环和恢复具有重要的科学意义。研究结果如下：

（1）祁连山大野口流域1 hm2青海云杉林样地土壤剖面（0～60 cm）有机碳、全氮、速效氮、全磷、速效磷、全钾和速效钾含量大小分别为（71.94±11.70）g/kg、（4.07±1.70）g/kg、（264.16±111.75）mg/kg、（0.59±0.07）g/kg、（18.51±7.52）mg/kg、（23.87±3.58）g/kg和（152.81±70.92）mg/kg。土壤养分中，除速效氮含量呈左偏态分布，有机碳、全氮、全磷、速效磷、全钾和速效钾含量均呈右偏态分布，变异系数大小分别为：速效钾＞有机碳＞速效氮＞全氮＞速效磷＞全钾＞全磷。相关性分析表明，有机碳与氮素、磷素、钾素（全钾负相关）之间密切正相关，同时，全量养分之间彼此相互关联，速效养分中仅速效氮含量受控于全氮。土壤养分主要受植被和土壤两大因素影响，两大因素累计解释异质量为64.008％。

（2）青海云杉林大样地林木器官大量元素有机碳、全氮、全磷、全钾、全钙和全镁含量大小呈现出：有机碳＞全氮＞全钙＞全镁＞全钾＞全磷，对应的有机碳含量为401.40～526.58 g/kg，不同林木器官有机碳含量大小呈现出粗根＞干＞叶＞细根＞皮＞枝；全氮含量的变化范围为4.51～22.53 g/kg，不同林木器官全氮含量大小为叶＞细根＞枝＞皮＞粗根＞干；全钙含量变化范围为2.16～12.25 g/kg，不同林木器官的钙素含量大小顺序为叶＞皮＞细根＞枝＞粗根＞干；全镁含量的变化范围为1.28～2.85 g/kg，在不同林木器官的含量大小为细根＞叶＞枝＞皮＞粗根＞干；全钾含量的变化范围为0.54～4.50 g/kg，在不同林木器官分配大小表现为叶＞细根＞皮＞枝＞粗根＞干；全磷含量的变化范围为0.55～0.99 g/kg，不同林木器官全磷含量大小表现为叶＞枝＞粗根＞皮＞干＞细根。不同分级木中，平均木能较好的代表青海云杉林群落林木器官养分。青海云杉林平均木叶片C∶N的变化范围为16.15～19.71；N∶P的范围为27.14～18.74；C∶P的变化范围为438.24～369.50。

（3）祁连山西水林区5种典型灌丛箭叶锦鸡儿、吉拉柳、金露梅、鲜黄小檗、甘青锦鸡儿有机碳含量在0～60 cm土层的平均值分别为42.44、74.40、59.09、34.71、13.74 g/kg，甘青锦鸡儿有机碳含量仅为吉拉柳有机碳含量的5.41％。对应的全氮和水解氮含量在0～60 cm土层的平均值分别为3.23、6.07、4.51、3.38、1.88和239.90、596.51、470.83、336.39、134.89 g/kg，5种灌丛土壤全氮含量和水解氮含量大小一致。有机碳、全氮和水解氮含量主要受林地凋落物的影响。全磷和全钾含量分别为0.48、0.68、0.90、0.66、0.78和11.50、14.52、13.54、14.78、14.15 g/kg，速效磷和速效钾含量分别为8.58、2.98、7.73、6.88、3.41和168.96、127.06、192.66、59.71、52.75 mg/kg。全磷和全钾含量的变化特征主要是受不同灌丛类型的高山草甸土、栗钙土的土壤理化性质决定的。速效磷、速效钾含量主要与生物富集、根系吸收有一定的关系。有机碳、全氮和碱解氮总体上呈现出其含量随土层深度增加其含量不断减小的趋势，不同土层的全磷和全钾含量较为稳定，速效磷和速效钾在不同土层中没有明显的变化规律。(www.xing528.com)

（4）箭叶锦鸡儿、吉拉柳、金露梅、鲜黄小檗和甘青锦鸡儿等5种灌丛植物器官干、枝、叶、细根和粗根的有机碳含量变化范围分别为561.54～582.30、522.23～549.01、521.88～562.81、548.42～585.24和531.30～556.38 g/kg，有机碳含量体现出一定的稳定性。不同灌木叶的全氮和全磷含量明显高于枝、干、细根、粗根的全氮和全磷含量，箭叶锦鸡儿、吉拉柳、金露梅、鲜黄小檗和甘青锦鸡儿叶的全氮含量分别为18.38、21.49、20.18、15.72和23.08 g/kg，全磷含量分别为2.63、2.32、2.25、1.58和3.47 g/kg，同全氮和全磷一样，全钾和全钙在林木体内也具有较好的移动性，林木器官叶含量最高，对应的含量分别为3.32、6.59、6.05、6.66、7.13和33.17、65.90、60.60、63.33、71.26 g/kg。镁元素在不同灌丛不同器官的没有明显的分配规律。箭叶锦鸡儿、吉拉柳、金露梅、鲜黄小檗和甘青锦鸡儿等不同灌丛植物叶的C∶N分别为30.62、25.93、26.92、35.72、22.61，C∶P分别为214.28、240.24、241.49、355.41、150.27，N∶P分别为7.00、9.26、8.97、9.95、6.65。

（5）方差分析表明，青海云杉林大样地环境因子对不同海拔青海云杉生长的影响大小顺序为：土壤化学性质（10.261）＞气象因子（7.900）＞土壤物理性质（2.535），林地土壤化学性质是影响林木生长的最关键因子。相关性分析表明，5种灌丛叶片氮含量与土壤氮含量呈显著或极显著正相关，与土壤磷含量无显著相关（甘青锦鸡儿除外），叶片N∶P值与土壤氮含量呈显著负相关，而与土壤磷含量呈显著正相关，其他变量之间均无显著相关。同时研究还发现，祁连山5种典型灌丛生长主要受氮素限制。关键词：青海云杉林；灌木林；养分特征；祁连山西水林区