落叶松人工林土壤多功能性空间分布特征及其影响因素

　　 摘要:

森林土壤功能是森林生态系统功能的重要组成部分。目前，大多数研究主要集中在单个土壤功能，缺乏对不同人工林土壤多功能性(SMF, Soil multifunctionality)的研究。基于我国4种落叶松(华北落叶松、日本落叶松、落叶松、长白落叶松)人工林分布区41个样地调查和土壤测定数据，选取22个土壤功能指标，利用平均值法和因子分析法计算SMF指数，采用冗余分析和结构方程模型等方法探究其空间分布特征及影响因素。结果表明：落叶松人工林SMF指数范围为-2.91—6.25，随土层深度增加而显著降低，在垂直和水平空间分布上均表现出显著变化规律。0—10 cm土层，SMF呈现出自南向北和自西向东逐渐递增的趋势；10—20 cm土层，SMF自南向北呈现逐渐增加的趋势，而自西向东呈现先增加再减小的趋势；20—30 cm土层，SMF均呈现先增加再减小再增加的波动变化。冗余分析表明不同土层SMF的主导影响因子存在差异。0—10 cm土层SMF主要受全氮(66.0%)和交换性钙离子(10.3%)影响；10—20 cm土层主导因子为有机质(66.7%)和过氧化氢酶(10.8%)；20—30 cm土层SMF则主要受碱解氮(53.3%)和土壤质量含水量(12.0%)影响。SMF与海拔、坡度、林分平均年龄呈多项式函数关系。结构方程模型显示，地理因子(经度、纬度)和气候因子(年均气温、年均降水量)对SMF均产生正向影响，地形因子(海拔、坡度)在0—10 cm和10—20 cm土层为负效应，而在20—30 cm土层表现为正效应，林分特征(郁闭度、平均年龄、株数)影响仅存在于0—10 cm和10—20 cm土层。研究结果对深入理解落叶松人工林SMF的空间分布及影响因素具有重要意义，为科学评估全球变化背景下森林生态系统的响应规律提供了理论依据。