磷是植物生长发育和新陈代谢的必需元素, 土壤是植物所需磷的直接供体。酸性土壤中总磷含量很高, 但有效磷含量却很低, 是植物生长发育受限的主要原因之一^[1]。在酸性土壤中铝易溶出成为活性铝^[2-3], 常与磷酸根结合, 转化成难溶性磷, 造成土壤磷的生物有效性进一步降低^[4-5]。因此, 如何防治酸性土壤中铝溶出引发的磷有效性降低, 是农林业生产中亟需解决的问题之一^[6]。

在酸性土壤中的无机磷常以4种形式存在, 即铝磷(Al-P)、铁磷(Fe-P)、闭蓄态磷(O-P)和钙磷(Ca-P)。其中, Al-P和Fe-P是潜在磷源, 并不对植物直接有效, Ca-P在酸性土壤中有效性较高, 而O-P是以水化氧化铁胶膜包被的磷酸盐, 其溶解度小^[7-9]。铝的活性形态有4种, 即交换性铝(Ex-Al)、羟基态铝(Hy-Al)、酸溶无机铝(Col-Al)和腐殖酸铝(Al-HA)^[10]。已有研究表明Ex-Al和Hy-Al是高活性形态, 达到一定浓度后易对植物产生毒性, Col-Al和Al-HA是低活性形态, 对植物无毒或低毒^[10-11]。在酸性土壤中, 低磷和高铝是限制植物生长的主要原因之一, 两者之间有明显的互作关系。有研究发现磷可直接与铝形成对植物无毒的复合物来缓解活性铝对植物的毒害^[12]。在铝胁迫下, 小麦根分泌的无机磷在根表面或根际中与Al³⁺形成复合物, 明显减少铝的毒性^[13]；杨婉身等^[14]发现, 杉木对土壤中无机磷的转运和吸收都受到活性铝的影响。可见, 无机磷与活性铝之间存在着一定的相互作用。

已有研究发现, 土壤中无机磷形态与分布受多种因素如植被类型、土壤发生层次、土壤耕作方式和施肥制度^{[7, 15, 16]}等的影响；活性铝形态与分布和植被类型、土地利用方式、土壤类型和层次、土壤酸度^{[10, 17-18]}等密切相关。然而, 在同一植被条件下土壤无机磷和活性铝的形态与分布特征, 它们之间的联系与作用, 目前还鲜少报道。对此展开研究, 不仅有助于我们对土壤理化成分内部相互作用的理解, 还能通过对外界影响因素的分析来改良农林业经营管理措施。一般而言, 土壤pH值降低有利于Ca-P的溶解^[19]和Ex-Al的溶出^[20], 此过程必然包含着无机磷与活性铝组分内的转化以及它们间的相互作用。我国西南地区存在大面积的酸性土壤, 植被类型和土壤剖面层次因影响着土壤有机质、容重、孔隙度、水分等理化性质^[21-22], 也必然影响到土壤无机磷与活性铝的形态与分布。为此, 研究以在我国西南地区广泛存在的4种植被即山莓林(灌木林)、马尾松林、楠竹林和柑橘林地土壤为对象, 通过测定土壤剖面层次中无机磷与活性铝的含量, 以分析它们在不同林分和土层中的分布特征, 探索无机磷与活性铝的相互作用, 为在我国西南地区酸性土壤上的农林经营管理提供理论和实践依据。

1 材料与方法 1.1 研究区域概况

研究区域位于我国西南地区的重庆缙云山国家级自然保护区(E 106°17′-106°24′、N 29°41′-29°52′、海拔200-952.5 m), 属典型的亚热带季风湿润性气候, 年平均气温13.6 ℃, 最热月(八月)平均温24.3 ℃, 最冷月(1月)平均温3.1 ℃, 极端最高温36.2 ℃, 极端最低温-4.6 ℃, 年平均降雨量1783.8 mm, 年平均日照1293.9 h, 年平均蒸发量777.1 mm, 相对湿度87%。区域内土壤以山地黄壤和黄棕壤为主, 有少量零星分布的紫色土；森林覆盖率96.6%, 自然植被类型丰富多样, 以常绿阔叶林、暖性针叶林为主, 间有常绿阔叶灌丛、灌草丛和水生植被；植物种类丰富, 多达249科、966属、1915种, 主要有马尾松(Pinus massoniana)、杉木(Cunninghamia lanceolata)、楠竹(Phyllostachys pubescens)、山莓(Rubus corchorifolius)、四川大头茶(Gordonia acuminate)、四川山矾(Syraplocos setchuensis)、香樟(Cinnamomum caphora)、木荷(Schima superba)、檵木(Loropetalum chinense)、栲树(Castanopsis fargesii)、菝葜(Smilax china)、红盖鳞毛蕨(Dryopteris erythrosora)、中华里白(Dicranopteris chinensis)、鸢尾(Iris tectorum)等。

1.2 样地设置和采样方法

在研究区域内选取山莓林、马尾松林、竹林、柑橘林4种典型森林植被, 每种林分类型中设置3个10 m×10 m样方。除林分类型不同外, 样地其他条件基本相似(表 1)。在样方内同一对角线四等分的3个等分点上设置3个采样点。采样前首先清理除去土壤表层的枯枝落叶、石块和其他杂物, 按传统方法^[23]挖取土壤剖面, 分别在A(0-15cm)、B(15-35cm)、C(35-55cm)三层用剖面取样法取样, 将同一样方3个样点的土样按土层分别混合成一个样品, 挑出植物根系、石砾和其他杂物, 干燥处通风阴干。四分法取样、磨细、过孔径1 mm和0. 25 mm筛备用。

1.3 测定项目和方法

分别采用酸度计法、烘干法和重铬酸钾-外加热法测定土壤pH值(m土∶V水=1∶2.5)、含水率和有机质含量, NaOH熔融-钼锑抗比色法测定土壤全磷^[23](表 2)；采用酸性土壤中无机磷分级方法^[24], 分别用1 mol/L NH₄Cl-0.5 mol/L NH₄F (pH 8.2)、0.1 mol/L NaOH、0.3 mol/L柠檬酸钠+1.0 g Na₂S₂O₄+0.5 mol/L NaOH、0.5 mol/L (1/2 H₂SO₄)连续浸提土壤, 分别得Al-P、Fe-P、O-P和Ca-P浸提液, 浸提液中的磷含量用钼锑抗比色法测定^[23]；分别采用1 mol/L KCl、1 mol/L NH₄Ac (pH 4.8)、1 mol/L HCl、0.5 mol/L NaOH四种浸提剂浸提土壤中不同形态的活性铝^[25], 浸提液中的铝含量用铝试剂比色法测定^[26], 用差减法得到Ex-Al、Hy-Al、Col-Al和Al-HA含量。土壤中总无机磷含量为Al-P、Fe-P、O-P和Ca-P含量之和, 总活性铝含量为Ex-Al、Hy-Al、Col-Al和Al-HA含量之和。

1.4 数据处理与分析

所得数据采用Microsoft excel 2019进行整理和基本运算, IBM Statistics SPSS 23.0作单因素方差分析, LSD法进行各水平间的多重比较；按(原始数据－平均值)÷标准差对各变量的原始数据标准化, 然后进行多元线性回归分析获得相应的标准化回归系数(β), 以衡量活性铝对无机磷的相对作用。采用GraphPad Prism 8.0制图, Microsoft excel 2019制表。图和表中所有数据均为3次重复的平均值±标准差, 显著性水平设为P≤0.05。

2 结果与分析

2.1缙云山4种林分土壤无机磷含量与分布

林分类型对4种形态无机磷含量和比例均有显著影响, 而土层仅对Fe-P含量和比例有显著影响(图 1、图 2)。缙云山4种林分土壤无机磷含量为126-308 mg/kg, 除马尾林的B(15-35cm)层、楠竹林和柑橘林的A(0-15cm)层外, O-P含量最高, 占27.9%-54.7%, Fe-P其次(14.2%-42.2%), Ca-P和Al-P含量均较低, 分别占5.9%-36.4%和6.6%-19.5%。各组分在无机磷中的比例因林分类型和土层而异(图 2)。

土壤Al-P含量和占比在A、B和C(35-55cm)层中均以山莓林最低, 在A和C层中均以楠竹林最高, 在B层Al-P含量以柑橘林最高, Al-P占比以楠竹林最高(图 1、图 2)。Al-P含量在A、C层中柑橘林和马尾松林居中且两者间无显著差异；在B层楠竹林和马尾松林居中且两者间差异显著；Al-P占比在A层中马尾松林高于柑橘林, 在B层中则相反, 在C层中两种林分无显著差异。山莓林、马尾松林和楠竹林的土壤Al-P含量均为A层显著高于B和C层, 且马尾松林和楠竹林的C层＞B层, 山莓林的B和C层间无显著差异；柑橘林的土壤Al-P含量在B层最高, 但在A、B和C层间无显著差异。四种林分土壤中的Al-P占比在A和C层中均无显著差异；在B层中, 山莓林、马尾松林中土壤Al-P占比显著低于A和C层的, 而柑橘林的则相反, 楠竹林的与A和C层间无显著差异。

土壤Fe-P含量和占比在A、B和C层中均以柑橘林最高, 在B和C层均是楠竹林中最低(图 1、图 2)。在A层土壤Fe-P含量以马尾松林最低, Fe-P占比以马尾松林和山莓林最低且两者无显著差异。在A层中土壤Fe-P含量在山莓林和楠竹林间无显著差异, 在B和C层山莓林显著高于楠竹林。楠竹林和柑橘林的土壤Fe-P含量和占比均为A层＞B层＞C层；山莓林的Fe-P含量为A层＞B层＞C层, 而Fe-P占比为B层最高, 在A、C层间无显著差异；马尾松林的Fe-P含量在A层最高, 但在A、B和C层间无显著差异, Fe-P占比为A层＞C层＞B层。

土壤O-P含量和占比在A和B层均为山莓林最高, 在C层为楠竹林最高(图 1、图 2)。在A层中O-P含量为马尾松林＞柑橘林＞楠竹林, O-P占比为马尾松林其次, 楠竹林和柑橘林最低且两者间无显著差异；在B层中O-P含量为柑橘林＞楠竹林≈马尾松林, O-P占比楠竹林其次, 马尾松林和柑橘林最低且两者间无显著差异；在C层中O-P含量为马尾松林最低, 山莓林和柑橘林居中且两者间无显著差异, O-P占比为山莓林其次, 马尾松林和柑橘林最低且两者间无显著差异。土壤O-P含量在山莓林随土层加深而显著降低, O-P占比为B层显著高于A、C层且A、C层间无显著差异；O-P含量和占比在楠竹林和柑橘林随土层加深而显著增加, 在马尾松林为A层＞C层＞B层。

土壤Ca-P含量在A层为柑橘林最高, 马尾松林其次, 山莓林和楠竹林最低且两者间无显著差异；在B层以马尾松林最高, 其余3种林分间无显著差异；在C层以柑橘林最高且和马尾松林无显著差异, 其余2种林地为楠竹林＞山莓林(图 1)。Ca-P占比在A、B和C层中均是马尾松林最高, 山莓林最低, 且A和C层中柑橘林＞楠竹林, 而B层中则为两种林分无显著差异(图 2)。Ca-P含量在山莓林的A、B和C层间无显著差异, Ca-P占比为C层＞A层＞B层；Ca-P含量和占比在马尾松林为B层＞C层＞A层, 在楠竹林随土层加深而增加；Ca-P含量在柑橘林的A和C层间无显著差异, 但均显著高于B层, Ca-P占比为C层＞A层＞B层。

2.2 缙云山4种林分土壤活性铝含量与分布

林分类型对4种形态活性铝的含量和比例均有显著影响, 而土层仅对Ex-Al和Hy-Al的含量和比例有显著影响。缙云山4种林分土壤活性铝总量为677-872 mg/kg, 其中, Al-HA占比最高, 达到50.9%-59.5%, Col-Al次之(33.9%-41.4%), Ex-Al和Hy-Al占比均较低, 分别为3.50%-7.19%和0.88%-6.13%, 活性铝各组分所占比例因林分类型和土层而异(图 3、图 4)。

土壤Ex-Al含量和占比在A层为山莓林＞楠竹林＞柑橘林＞马尾松林；在B层Ex-Al含量为楠竹林＞柑橘林＞马尾松林＞山莓林, Ex-Al占比为楠竹林＞柑橘林≈马尾松林＞山莓林；在C层山莓林、竹林和柑橘林间的土壤Ex-Al含量无显著差异, 但均显著高于马尾松林, Ex-Al占比为楠竹林＞山莓林＞柑橘林＞马尾松林(图 3、图 4)。土壤Ex-Al含量和占比在山莓林为A＞C＞B层, 在马尾松林中Ex-Al含量为A≈B＞C层, Ex-Al占比在A、B和B、C层间无显著差异, 但在A、C层差异显著；Ex-Al含量和占比在楠竹林为A＞B≈C层；在柑橘林中Ex-Al含量为为A＞C＞B层, Ex-Al占比A＞C≈B层。

土壤Hy-Al含量和占比在A、B层中均是马尾松林中最高, 其后依次为柑橘林＞楠竹林≈山莓林, 在C层为柑橘林≈马尾松林＞楠竹林≈山莓林(图 3、图 4)；在各林分中Hy-Al含量和占比均是B层最高, 且柑橘林的A和C层间无显著差异, 马尾松林为A层＞C层, 而山莓林和楠竹林则为A层＜C层。

土壤Col-Al含量在A层为楠竹林最高且和马尾松林没有显著的差异, 其次为柑橘林＞山莓林, 在B层为柑橘林≈马尾松林＞楠竹林≈山莓林, 在C层为柑橘林最高, 和楠竹林没有显著的差异, 其次为山莓林, 马尾松林最低(图 3)；Col-Al占比在A、B、C层中均是楠竹林最高, 其后依次为A层: 山莓林＞马尾松林≈柑橘林, B层: 马尾松林＞山莓林＞柑橘林, C层: 山莓林＞柑橘林＞马尾松林(图 4)。柑橘林的土壤Col-Al含量和占比随土层加深而增加, 山莓林的Col-Al含量随土层加深而增加, Col-Al占比为C＞A＞B层；马尾松林的Col-Al含量在A和B层间无显著差异, 但都显著高于C层, Col-Al占比为B＞A＞C层；楠竹林的Col-Al含量为C层＞A层＞B层, Col-Al占比为A≈C＞B层。

土壤Al-HA含量和占比在A层中以马尾松林最高, 其后依次为柑橘林和山莓林, 楠竹林最低；在B层中Al-HA含量为柑橘林＞山莓林＞马尾松林＞楠竹林, Al-HA占比为山莓林＞柑橘林＞楠竹林＞马尾松林；在C层中Al-HA含量为柑橘林＞马尾松林＞山莓林高＞楠竹林, Al-HA占比为马尾松林＞≈柑橘林＞山莓林＞楠竹林(图 3、图 4)。在3个剖面层次中, 土壤Al-HA含量和占比在柑橘林随土层加深而显著增加, 在楠竹林的B、C层间无显著差异, 但都显著高于A层, 在马尾松林为C层＞A层＞B层；在山莓林中Al-HA含量为B层＞C层＞A层, Al-HA占比在山莓林为B＞A≈C层。

2.3 缙云山4种林分土壤中活性铝与无机磷间的关系

为衡量土壤活性铝对无机磷的影响, 以活性铝为自变量, 无机磷为因变量, 采用多元线性回归分析土壤活性铝与无机磷间的关系。由表 3可见, 土壤活性铝与无机磷间存在一定程度的多元线性回归关系, 特别是Ca-P与活性铝组分间关系达到显著(R²=0.48, P＜0.05), 即活性铝含量的改变会在一定程度上影响到无机磷(尤其是Ca-P)含量。其中, Ex-Al对Al-P(β=0.604, P＜0.05)和Fe-P(β=0.533, P＜0.05)、Hy-Al对Ca-P(β=0.757, P＜0.05)均有显著正效应, 即土壤Ex-Al和Hy-Al含量的增加将显著影响Al-P、Fe-P和Ca-P含量。除此外的其他活性铝组分虽对无机磷组分有一定影响, 但均未达显著程度(P＞0.05)。

3 讨论 3.1 林分类型对土壤无机磷与活性铝含量和分布的影响

林分类型显著影响无机磷在土壤中的含量和分布。相较而言, 山莓林易促进O-P的形成, 而马尾松、楠竹和柑橘林则相反, 有利于Al-P、Fe-P和Ca-P的形成(图 1和图 2)。包先明和崔宏^[7]、胡宁等^[27]、张鼎华等^[28]的研究也发现不同植被下的土壤无机磷组分差异较大: 芦苇地的土壤Fe-P和Al-P含量高于苔草地, 桃林和花椒林地的土壤O-P含量高于柳杉林地, 马尾松林比杉木林地更有利于Fe-P和Al-P的形成。上述结果可能与土壤中根系分布格局^[29]、根系分泌物种类和数量^[30-31]、凋落物分解和养分归还速率^[32]等有关, 因它们能显著改变土壤结构和通透性^[21]、pH值^[19]、水分^[32]和有机质含量^[33]等土壤理化性质, 进而可能改变土壤无机磷含量与分布。多数研究认为^{[8, 19]}, 土壤pH值是无机磷形态转化的主要原因, 且pH值越低, 土壤无机磷尤其是Ca-P的溶解程度越高^[34-35]。此外, 凋落物分解产生的有机质、根系分泌的有机物质等因能络合金属离子而促进无机磷释放^[36]。如苗霄霖^[30]发现茶树根系分泌物显著降低土壤Fe-P含量；卞方圆^[37]、龚松贵^[38]等发现根系分泌的有机酸较高是楠竹林比常绿阔叶林更能促进O-P向Al-P转化的主要原因之一, 且有机酸对Al-P的作用更为明显。供试的4种林地中, 山莓林属灌木林, 根系较少且分布较浅, 人为干扰程度较大, 土壤常因人为踩踏较为紧实, pH值高于其余3种林地(表 2), 因而其土壤通透性、土壤含水率和根系分泌物均较低, 无机磷易被氧化铁膜包裹而不利于O-P的氧化-还原反应^{[9, 38]}, 所以O-P的相对含量与占比高于其余3种林分。柑橘、楠竹和马尾松林的根系分布较深, 土壤pH值依次是柑橘林>楠竹林>马尾松林(表 2), 其中马尾松林属针叶林, 凋落物难以分解, 养分归还能力较差^[39]；楠竹林的腐殖质层较厚, 有机质丰富, 根系数量较多^[40]；柑橘林属阔叶林, 凋落物分解速度较快, 养分归还能力较好^[41]。因而这三种林分的土壤通透性和H⁺含量较高, 有利于Al-P、Fe-P和Ca-P的形成。至于根系分泌物在这4种林分土壤无机磷形态转化中是否作用和怎样作用, 还有待进一步探索。

林分类型显著影响土壤活性铝的含量与分布(图 3和图 4)。相较而言, 除柑橘林有利于铝转化成低活性的Al-HA外, 其余3种林分均促进活性铝的溶出, 即由低活性转化成高活性铝。其中, 山莓和楠竹林促进Ex-Al的溶出, 马尾松林有利于Hy-Al溶出。陈志为等^[10]、雷波等^[42]也发现, 林分类型影响活性铝含量与分布: 杉桐混交林的Ex-Al含量显著高于杉木纯林, Col-Al含量显著低于杉木和千年桐纯林, 千年桐纯林、杉桐混交林的根际土Ex-Al及Hy-Al含量均显著低于非根际土；杉木和木荷混交能降低高活性铝含量, 杉木和茶树混交能增加高活性铝含量。与之不同的是, 本研究供试的4种林分中有3种促进铝从低活性向高活性形态转化, 这可能与森林凋落物、根系分泌物等差异使土壤pH值、有机质等组成与含量不同有关。Schmitt等^[43]指出, 土壤溶液中存在AlO-OH+3H⁺Al³⁺+2H₂O的可逆反应, 即铝的存在形态与pH值密切相关, pH降低时Ex-Al和Hy-Al含量增加, 但若存在无机阴离子或有机配位体时, 土壤中的Ex-Al或Hy-Al会络合成低活性的Col-Al或Al-HA^{[4, 11]}。此外, 辜夕容等^[34]发现, 土壤微生物类群和数量也影响活性铝的含量和分布。山莓和楠竹生长迅速、枝叶繁茂、落叶量大且容易分解^[40], 林地土壤微生物种群结构和数量较丰富, 纤维素分解菌数量与相对酶活性、养分归还能力等均显著高于马尾松林^[44]；宋影等^[45]发现, 马尾松林针叶凋落物中分解菌数量和酶活性、养分归还能力和对土壤理化性质的改善能力均显著低于阔叶凋落物；李萌等^[46]也发现, 阔叶林土壤动物的群落密度、生物量以及多样性大于针阔混交林和暗针叶林, 其中以暗针叶林最低。上述结果都可能引起山莓林和楠竹林对土壤养分和铝的活化能力较强, 有利于土壤Ex-Al溶出。另外, 马尾松是喜铝植物^[47], 对Ex-Al的吸收量较大, 也可能使林地土壤Ex-Al下降而Hy-Al含量和比例相对上升。柑橘为芸香科植物, 凋落物富含油脂、酯类等芳香类有机化合物^[48], 凋落物分解速率较快^[39], 而且土壤中微生物种群和丰度较高^[49], 易产生有机酸或其他有机物质, 螯合Ex-Al, 因而其Al-HA含量和比例相对高于山莓、楠竹和马尾松林地。可见, 土壤活性铝含量和分布的改变应是多种因素综合作用的结果。

3.2 土层对土壤无机磷与活性铝含量和分布的影响

除马尾松林和楠竹林的Ca-P、楠竹林的O-P、柑橘林的Al-P和O-P外, 其他无机磷组分均是在A层高于B和C层, 存在表层富集现象(图 1和图 2)。山莓林的4种形态无机磷、楠竹和柑橘林的Fe-P含量均随土层加深而降低；马尾松林的Ca-P和柑橘林的Al-P在B层高于A和C层；竹林的O-P和Ca-P、柑橘林的O-P含量均随土层加深而增加。包先明等^[7]也发现土壤无机磷含量和分布因土层而改变, 且改变趋势和本研究有所不同: 其研究表明除酸模群落下0-6 cm土层外, 苔草、芦苇和酸模土壤无机磷含量随土层的加深而增加。已有研究认为, 土壤中植物根系分布^[50]、有机质含量^[51]、根系分泌物^[30]和pH^[8]等是引起土层间无机磷含量与分布差异的主要原因。一般而言, A层的凋落物、植物残体、根系等都多于B、C层, 因而其中有机质含量、凋落物归还的养分量、根系分泌的有机酸、代谢产生的H⁺等也都高于B、C层, 这有利于磷等养分在A层的富集、无机难溶性磷的溶解与活化^{[7, 30]}；此外, 随着土层加深, 土壤孔隙度、通气透水性等降低, 土壤中磷因氧化铁胶膜的包裹而形成O-P^[52]。本研究中四种林分土壤无机磷含量与分布在不同土层中的变化趋势并不完全一致, 但只有Fe-P的含量和比例因土层而显著改变(图 1和图 2), 说明林分类型和组成应是造成土壤无机磷含量和分布差异的主要因素。

土壤剖面层次显著影响Ex-Al和Hy-Al的含量与分布(图 3和图 4)。4种林分的Ex-Al均在A层高于B、C层, Hy-Al均在B层高于A、C层。此外, 山莓林和楠竹林中的Al-HA及马尾松林地的Col-Al均在B层高于A、C层, 山莓林、楠竹林和柑橘林中的Col-Al及马尾松林和柑橘林的Al-HA均在C层高于A、B层。这与王娅娅等^[11]的结果略有不同。他们发现不同退耕年限下菜子湖湿地4种活性铝在土壤中的分布均为表层多于亚表层。铝溶解理论认为, 土壤中铝形态主要受pH控制, 在pH < 5.0时, Ex-Al含量增加^{[3, 4]}。本研究4种林分下的土壤A层pH < 5.0(4.31-4.79)(表 2), 因而其中Ex-Al相对高于B、C层；而B层pH也在5.0以下(3.80-4.32, 仅山莓林pH>5, 表 2), 但Hy-Al含量却相对高于A、C层(图 3和图 4), 可能与根系主要分布于B层导致对Ex-Al吸收较多、Hy-Al含量相对上升有关^[17]。在陈志为等^[10]对杉桐混交林和千年桐纯林的研究中即发现根际土Ex-Al显著低于非根际土, 说明根系对Ex-Al的吸收会引起Hy-Al含量和比例相对增加。在4种活性铝的形态中, Col-Al介于沉淀铝和可溶性铝之间, Al-HA相对稳定且与土壤有机官能团密切相关, 两者都在活性铝中所占比重较大^{[4, 11]}, 本研究结果也证实了这一点。此外, 在本研究中, 土壤Col-Al在马尾松林为C层低于A、B层, 在其余林分下则相反, 为C层高于A、B层, 这应与马尾松在土壤中的根系分布深度大于其余3种植物有关^[44]。

3.3 土壤活性铝和无机磷间的相互关系

土壤活性铝和无机磷之间存在一定程度的相互关系, 主要表现为土壤Ex-Al含量和Al-P与Fe-P含量, Hy-Al与Ca-P含量之间呈显著正相关(表 3)。Al-HA和Col-Al在土壤中相对稳定, 在活性铝中的含量和比例均较高(图 3和图 4), 对土壤无机难溶性磷各组分的含量虽有一定作用, 但均未达显著程度(表 3)。本研究与辜夕容等^[34]在马尾松根际土壤中发现的部分结果相似, 即Ex-Al与Al-P显著正相关。不同的是, 他们还发现Ex-Al、Col-Al、Al-HA与O-P和Ca-P显著负相关, 且Al-HA还与Al-P显著正相关, 而Hy-Al与4种形态无机磷间无显著相关。上述不同可能源于两者所用土壤的差异: 本研究供试土壤是未经处理的非根际土壤, 而辜夕容等所用土壤主要为接种外生菌根真菌之后的马尾松根际土壤。一般而言, 微生物是引起土壤理化性质产生重要变化的原因之一^[49], 如丛枝菌根真菌可增加土壤pH值^[53], 双色蜡蘑的3个株系(Lb 270、Lb S238A和Lb S238N)能降低Ex-Al溶出量, Lb 270和Lb S238N能增加Hy-Al的溶出^[33]。根际和非根际^[54]、不同植物种类^[49]之间土壤微生物种群和数量差异显著, 极可能引起活性铝和无机磷各组分含量和比例, 以及它们之间相互关系的改变, 将来可对此深入研究和探索。另外, 多数研究认为, 酸性土壤中铝极易溶出成为活性较高的Ex-Al和Hy-Al ^{[11, 17]}, 与HPO₄^2-、H₂PO₄^-、PO₄^3-结合转化成Al-P等难溶性磷^{[4, 29]}, 因而Ex-Al溶出会显著增加Al-P等含量。本研究的结果不仅证实了这一点, 同时还发现Ex-Al和Fe-P含量, Hy-Al和Ca-P含量均呈显著正相关。

4 结论

土壤无机磷与活性铝在不同土层中的含量和分布因林分类型而差异显著, 且Fe-P、Ex-Al和Hy-Al的含量和比例还因土层而显著不同。相较而言, 山莓林能促进O-P的形成, 而马尾松、楠竹和柑橘林则有利Al-P、Fe-P和Ca-P的形成；柑橘林促进低活性的Al-HA形成, 而山莓、马尾松和楠竹林均有利于高活性的Ex-Al或Hy-Al溶出；Ex-Al、Al-P、Fe-P在土层的分布上有表层富集现象, Hy-Al集中分布于B层。此外, 土壤Ex-Al和Al-P与Fe-P含量, Hy-Al与Ca-P含量均呈显著正相关。表明林分类型是影响土壤中各形态无机磷和活性铝含量和分布的关键因子；柑橘林能显著降低活性铝的毒性, 马尾松林、楠竹林可显著提高无机磷的有效性, 这可为今后我国西南地区酸性土壤上的林业经营管理提供理论和实践依据。