浙江西天山地區(qū)古樹名木資源調(diào)查

浙江西天山地區(qū)古樹名木資源調(diào)查

0酸沉降危害大,土壤理化性質(zhì)發(fā)生嚴(yán)重變化浙江省西北部的西天目是中國東部一個豐富生物多樣性的地區(qū)之一。它的特點是保存了許多老樹。根據(jù)2003年的統(tǒng)計，超過0.5m的古樹名木有3808株。其中，紅杉是一棵直徑超過2米的老樹。然而，在過去十年中，西天目柳杉老樹的暴露出來，一些老樹甚至死亡。原因是近年來顯著的內(nèi)部競爭加?。ㄋ犰F和酸雨）。酸降可導(dǎo)致老樹生長不良，降低病蟲害的抗逆能力，進(jìn)一步加速落綠趨勢。已有大量的研究表明,酸沉降增加是導(dǎo)致森林(特別是針葉林)衰退的重要原因.酸沉降對植物危害最主要的一個方面是降低土壤pH值,引起鋁離子活化,從而損害植物根系,導(dǎo)致植物對水分和營養(yǎng)吸收困難,進(jìn)而影響地上部分一系列生理、生態(tài)過程,包括降低光合作用,減少干物質(zhì)積累,降低對病蟲害的抵抗能力等等.因此,了解土壤理化性質(zhì)狀況(特別是pH值狀況)有助于闡明酸沉降對西天目山植物(特別是柳杉古樹)的影響.在西天目山自然保護(hù)區(qū)成立時的綜合考察中,曾對西天目山土壤理化性質(zhì)進(jìn)行過初步研究.其后也有一些零星報道,但信息不夠完整.加上近20多年來,周邊大氣環(huán)境有較大變化.因此,本研究分析浙江西天目山不同海拔土壤主要理化性質(zhì):一方面了解土壤理化性質(zhì)沿海拔梯度的變化情況,另一方面與以前的研究結(jié)果進(jìn)行比較,分析土壤理化性質(zhì)的變化格局,為闡明西天目山柳杉古樹衰退原因提供參考依據(jù).1材料和方法1.1過渡型、南大別晚古生代地區(qū)天目山國家級自然保護(hù)區(qū)位于浙江省臨安市,地理位置為北緯30°18′30″~30°24′55″,東經(jīng)119°23′47″~119°28′27″,主峰仙人頂,海拔1506m.天目山氣候?qū)僦衼啛釒虮眮啛釒н^渡型,四季分明,年均溫14.8~8.8℃,最冷月均溫3.4~-2.6℃,最熱月均溫28.1~19.9℃,無霜期235~209d,年降水量1390~1870mm,年太陽輻射4460~3270MJ/m2.天目山是長江、錢塘江部分支流的發(fā)源地和分水嶺,土壤腐殖質(zhì)層較厚,肥力較高.海拔600m以下為紅壤帶,600~1200m為黃壤帶,1200m以上為棕黃壤帶.海拔600m以下為常綠闊葉林,600~1200m為常綠落葉闊葉混交林,1200m以上為落葉闊葉林.其中柳杉從山腳約300m分布到海拔約1300m之間.1.2土壤物理性質(zhì).2006年,自西天目山南坡350m開始,每隔200m海拔設(shè)置采樣點,去除土壤表面的腐殖質(zhì)層,挖土壤剖面,根據(jù)土壤發(fā)生按A1,A2和B三層采集土壤樣品.將一定重量樣品置入已知重量的鋁盒中,105℃烘干至恒重,分析含水量.另取土壤約500g帶回實驗室,自然風(fēng)干.土壤物理性質(zhì)主要分析土壤質(zhì)地、土壤含水量和土壤容重;化學(xué)性質(zhì)則主要分析有機(jī)質(zhì)、總氮及總磷等養(yǎng)分指標(biāo)和pH值,采用常規(guī)分析方法進(jìn)行分析,具體見《土壤理化分析》.所有的分析均采用3個平行樣.海拔和土壤層次對各指標(biāo)的影響采用二因素ANOVA分析,采用R程序分析.為了解西天目山土壤pH變化情況,對2006年的結(jié)果與1986年和1995年土壤pH進(jìn)行比較,數(shù)據(jù)分別引自葉仲節(jié)等和徐秋芳等,差異顯著性采用成對樣本t-檢驗,所用軟件為OfficeExcel.2結(jié)果2.1不同層次土壤容重的變化西天目山土壤除海拔1350m的A1和A2層為砂土外,其余均屬于壤土,但粒徑有所差異,隨著海拔的升高,粗顆粒成分增加(數(shù)據(jù)略).土壤由低海拔的粘壤、壤土,逐漸過渡到高海拔的砂壤土、砂土.土壤含水量隨著海拔高度的增加而增加,海拔間含水量存在極顯著差異(P<0.001),土壤層次間差異不顯著(P=0.231).在海拔1350m處,土壤含水量達(dá)到最高.在350m海拔處,A1,A2和B三層土壤的含水量相差不大;在海拔550,750和950m處,A2層土壤的含水量最高;而在1150和1350m處A1層土壤的含水率最高.其中,A1層土壤平均含水量為32.15%,A2層土壤平均含水量為31.72%,B層土壤平均含水量為30.56%.不同層次土壤含水量與取樣前降水情況有關(guān),本研究在春季取樣,并且降水后時間不長,呈現(xiàn)的是表層土壤含水量高于下層的格局.土壤容重可反映土壤透水性、通氣性和根系伸展時的阻力狀況.西天目山土壤的容重隨海拔的升高呈下降趨勢,但在海拔1150m處略有上升(見圖1),ANOVA分析表明海拔間容重差異達(dá)到極顯著差異(P<0.001).A1層土壤的容重平均值為0.77mg/cm3,A2層土壤的容重平均值為0.82mg/cm3,B層土壤的容重平均值為0.87mg/cm3,不同層次間也存在顯著差異(P=0.019).但在不同海拔處,這種由表層往下層容重遞增的格局不一定都存在,在海拔350,1150和1350m處,A1層土壤的容重最低,A2和B層容重相近;在海拔550和750m處,土壤的容重按照B,A2和A1依次下降.2.2不同層次土壤有機(jī)質(zhì)含量的變化規(guī)律天目山土壤的pH整體較低,為3.86~5.07之間,并且存在層次性,A1層土壤pH值的平均值為4.19,A2層土壤pH值的平均值為4.22,B層土壤的pH值的平均值為4.36,表現(xiàn)出表層土壤pH降低的現(xiàn)象(P=0.031).不同海拔間的差異達(dá)到極顯著程度(P<0.001),隨著海拔的升高,土壤pH值逐漸降低,低海拔350m處土壤pH值顯著高于其他各海拔土壤(見圖2).在海拔350m和550m處,土壤有機(jī)質(zhì)含量變化不大,但從750m到1350m海拔處的有機(jī)質(zhì)含量波動較大(見圖3).總體規(guī)律是A1層>A2層>B層.A1層土壤有機(jī)質(zhì)含量的平均值為11.81%,A2層土壤有機(jī)質(zhì)含量的平均值為8.72%,而B層有機(jī)質(zhì)含量的平均值為7.41%.西天目山土壤中總氮的含量均分布在1.00~3.00mg/g之間,沒有明顯的海拔梯度變化(見圖4).但是不同層次之間仍然存在隨著深度增加,總氮含量降低的趨勢.然而由于氮含量有較大的變異系數(shù),各層次之間的總氮含量差異不顯著.從變異系數(shù)來看,A1層>A2層>B層,反映了上層土壤受外界環(huán)境影響較大.總體來講,西天目山表層土壤總磷含量高于底層,海撥350,1150和1350m,B層土壤總磷含量顯著低于A1和A2層.在550~950m之間,層次間的差異不顯著.從海拔梯度來看,350m處的磷含量最高,顯著高于其他海拔處相應(yīng)層次的總磷含量.其他海拔之間的差異不顯著(見圖5),為0.50~1.50mg/g.其中,海拔350m和1150m處的土壤中A1,A2和B三層土壤中總磷含量差別較大.其他幾個海拔處的每個土壤層次中總磷含量差別不大.總體來說,西天目山土壤A1層總磷含量平均值為1.21mg/g,A2層為1.20mg/g,B層為1.02mg/g.3土壤ph值的變化西天目山土壤呈現(xiàn)比較明顯層次變化規(guī)律,隨著土壤深度的增加,有機(jī)質(zhì)、總氮和總磷等的含量逐漸降低;除含水量外,各指標(biāo)在層次之間存在顯著差異.這一變化規(guī)律與其他山地土壤養(yǎng)分的層次變化格局類似.表層土壤養(yǎng)分相對較高有兩方面的原因:首先,植物根系吸收的養(yǎng)分(包括來自深層土壤)隨著枯枝落葉的分解,歸還到土壤表層,在土壤表層呈現(xiàn)養(yǎng)分的相對富集.其次,干濕沉降輸入,尤其是氮沉降,即使是在工業(yè)革命前,每年也有相當(dāng)?shù)牡妮斎?隨著工農(nóng)業(yè)的發(fā)展,氮沉降進(jìn)一步增加.因此,呈現(xiàn)由上至下的遷移格局.隨著海拔的升高,土壤容重呈現(xiàn)降低的趨勢,其原因是由于土壤質(zhì)地發(fā)生變化的結(jié)果,隨著海拔的升高,土壤細(xì)顆粒比例降低,孔隙度增加.而有機(jī)質(zhì)隨著海拔的升高而增加,則可能是隨著海拔的增高,溫度逐漸降低,微生物及土壤動物數(shù)量和活性的降低,從而導(dǎo)致有機(jī)質(zhì)分解速率低,有機(jī)質(zhì)累積.這一變化規(guī)律與其他山地基本一致,如中亞熱帶地區(qū)湖南連云山和萬洋山A層土壤有機(jī)質(zhì)含量隨海拔升高而增加,貢嘎山東坡土壤有機(jī)質(zhì)分布隨著海拔的升高而增加,與海拔呈顯著正相關(guān).在賀蘭山西坡,隨海拔的升高,土壤有機(jī)質(zhì)含量增加,土壤容重降低,土壤含水量增加.西天目山土壤pH值在低海拔處高,隨海拔升高而降低,在海拔1150m處最低.究其原因,可能與該處位于天目山云霧帶,降水豐富,酸性物質(zhì)的沉降較多有關(guān).土壤pH值的海拔分布格局與西天目山柳杉的受害格局相符:海拔1150m處的老殿景區(qū)是柳杉古樹衰退最嚴(yán)重的地段;而在較低海拔處,柳杉的受害相對較輕.這一現(xiàn)象以及2006年與1995年土壤pH值的變化情況證實了酸沉降與近年來西天目山柳杉古樹的衰退和死亡有較強(qiáng)的相關(guān)性.1995年不同海拔土壤pH值為5.0~5.6,低海拔350m處最低,以上海拔pH值的變化不大;11年后土壤各層pH值普遍低于5.0,尤其是中高海拔處,pH值降低最嚴(yán)重.采用成對樣本t檢驗,表明2006年土壤pH值顯著低于1995年和1986年,顯示出西天目山10年間呈現(xiàn)明顯的酸化.近20多年來隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,我國南方地區(qū)存在著普遍的酸沉降,近年來亞熱帶山地酸化現(xiàn)象比較普遍;對衡山土壤pH值對比研究表明,2001年土壤pH值也普遍低于1983年的數(shù)值,反映了酸沉降加速了衡山土壤酸化進(jìn)程.生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)和生態(tài)系統(tǒng)外的酸性物質(zhì)都可能導(dǎo)致土壤酸化.生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的酸性物質(zhì)主要是生物(尤其是植物)分泌的有機(jī)酸以及凋落物的分解產(chǎn)物,然而,生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生的酸性物質(zhì)積累導(dǎo)致土壤酸化并影響到物種的生長,往往需要很長的時間,并且范圍有限,不大可能在短期內(nèi)導(dǎo)致大范圍的土壤酸化.因此,西天目山土壤酸化的主要來源在該生態(tài)系統(tǒng)之外.生態(tài)系統(tǒng)之外的酸性物質(zhì)主要是通過干濕沉降輸入,在我國其成分主要為化石燃料燃燒排放