2015年 8月，在湖南省永州市金洞林场选择立地条件基本一致 4种林分类型为研究对象： 14年生闽楠纯林、 14年生闽楠木荷混交林、杉木林下补植的 4年生闽楠木荷混交林和 4年生闽楠纯林，在 4种林分类型中分别随机选择设置 3块面积为 20 m×30 m的标准地，共 12块。在每块标准地内随机设置“品”字形土壤坡面 3个，于 0～ 20 cm、20～ 30 cm、30～ 45 cm以及 45～ 60 cm四层，分别用环刀（ 100 cm³）取土壤，用于测定土壤的容重、持水量和孔隙度等物理性质。同时再将分层取的土样按不同的样地混合后拿回实验室测定土壤化学性质，一共 48个土样，样地物理性质基本情况见表1。

表1 调查样地基本情况表†
Table 1 Basic situation of sampling plots

（1）土壤毛管持水量

式中： W₀为土壤持水量（ %）；P_t为环刀内湿土质量（g）；P₀为环刀内干土质量（g）。

（2）土壤容重

式中： Y为土壤容重 (g/cm³)；g为环刀内湿样质量 (g)；V为环刀体积 (cm³)；W为样品含水百分数 (%)。

（3）土壤孔隙度

P₁=W₀Y。（3）

式中： P₁为土壤毛管孔隙度（ %）；Y为土壤容重（g/cm³）；W₀为土壤持水量（%）。

将取得的 48个土样风干后过 0.25 mm和 0.149 mm筛，以测定土壤全氮，全磷，全钾、速效氮、速效磷、速效钾有机质以及 pH值。全氮采用半微量凯氏法，全磷采用氢氧化钠碱熔—钼锑抗比色法，全钾采用氢氧化钠碱熔—火焰光度法，速效氮采用氯化钠浸提蒸馏法，速效磷采用盐酸—氟化铵法，速效钾采用中性醋酸铵浸提、火焰光度法，有机质采用重铬酸钾容量法（外加热法）、 pH值采用 pH酸度计法测定 ^[7]。

采用软件 Excel（2007）和 SPSS（19.0）进行数据分析和图表处理。其中，闽楠土壤物理、化学性质进行单因素ANOVA方差分析，并用LSD（最小显著差数法）多重比较法进行差异显著性分析。

森林土壤中氮元素含量的变化与有机质含量的变化基本一致，主要取决于有机质的积累和分解的速度，土壤微生物的活动对土壤氮元素含量也有较大影响。方差分析表明， 14年生闽楠纯林 20～ 30 cm土层全氮含量显著高于其他三个土层（P＜ 0.05），14年生闽楠混交林 0～ 20 cm、 20～ 30 cm土层土壤全氮含量显著高于其他两层（P＜ 0.05）。从图1可以得到闽楠混交林全氮的含量在整个土层（ 0～ 60 cm）均大于纯林，分别高于纯林 20.99%、6.44%、15.48%、12.73%，表现出随着土层深度增加而降低的趋势，说明混交林对于土壤全氮含量的影响随着土层的增加而减少。土壤中速效氮主要以铵态氮和硝态氮的形式存在，是易淋失和被植物吸收的。方差分析表明，纯林上中下土层土壤速效氮含量存在显著差异（P＜ 0.05），而混交林表层土壤速效氮含量显著高于其他各层（ P＜ 0.05）。闽楠混交林速效氮的含量在整个土层（ 0～ 60 cm）也均大于纯林，这与全氮的规律一致。分别高于纯林 59.99%、 53.99%、0.20%、55.39%，表现出随着土层加深而下降的趋势，说明闽楠混交林具有比闽楠纯林更高的生物归还量，从而提高土壤氮元素的含量，并且闽楠混交林土壤表层腐殖质较多，微生物活动更加频繁，土壤中植物可直接利用的速效氮更多。

图1 不同林分类型土壤氮元素含量
Fig.1 Soil nitrogen contents of different forest types

土壤中的磷是植物生理、生化过程中不可缺少的元素，磷素形成可分为有机磷和无机磷，其中以有机磷占多数。一般全磷量小于 0.8～ 1.0 g/kg以下时土壤出现磷素供应不足。图2显示闽楠纯林和混交林均表现出磷素供应不足的现象。闽楠纯林全磷含量在整个土层（ 0～ 60 cm）中均比混交林高，其中 20～ 30 cm、45～ 60 cm土层纯林比混交林高 35.73%、34.37%，这与楠木凋落物 P的释放率比木荷凋落物 P的释放率高有关 ^[8]。方差分析表明，纯林各土层土壤全磷含量间不存在显著差异（ P＜ 0.05），混交林表层土壤全磷显著高于其他各层（ P＜ 0.05）。土壤中速效磷含量是衡量土壤磷素供应状况的较好指标，较全磷相比，闽楠纯林土壤速效磷含量只在 0～ 20 cm土层中比混交林多 313.01%，其他土层混交林均比纯林多，其中 30～ 45cm土层闽楠混交林较纯林多 21.82%。方差分析表明， 0～ 20 cm土层土壤速效磷含量显著高于其他各层（ P＜ 0.05），说明闽楠纯林在土壤表层富集较多的速效磷，而随着土层加深，混交林表现出更强的分解释放速效磷能力。

图2 不同林分类型土壤磷元素含量
Fig.2 Soil phosphorus contents of different forest types

钾能加速植物对 CO₂的同化过程，能促进碳水化合物的转移、蛋白质的合成和细胞的分裂。在整个土层（ 0～ 60 cm）闽楠混交林土壤全钾含量均高于纯林（见图3），分别高于纯林 14.65%、18.47%、32.33%、29.56%，其中纯林土壤全钾含量表现出随土深增加而减少的趋势，混交林土壤全钾含量在四个土层中基本一致，表明混交林对土壤下层全钾含量影响较大，能促进土壤下层微生物分解释放钾元素。土壤中的速效钾包括土壤溶液中的钾和吸收在土壤胶体表面的代换性钾，是土壤钾素的现实供应指标，其含量不仅受成土母质的影响，而且还与植物和土壤水分的淋洗状况有关 ^[9]。速效钾与全钾变化规律相反，表现出纯林土壤速效钾含量较混交林多。方差分析表明， 14年生闽楠纯林不同土层间速效磷含量差异不显著（ P＜ 0.05），14年生混交林 0～ 20 cm、20～ 30 cm土层土壤速效钾含量显著高于其他两层（P＜ 0.05）纯林土壤速效钾含量在不同土层中基本一致，而混交林速效钾含量随土层深度增加表现出逐渐下降的趋势，表明混交林较纯林具有较少的植物和土壤水分的淋洗，从而速效钾元素富集于土壤表层。

方差分析表明， 4年生纯林与林下补植混交林均呈现表层土壤全氮含量显著高于底下各层（P＜ 0.05）。由图4所示， 4年生闽楠混交林和纯林土壤全氮含量均随着土壤深度增加而逐渐降低，符合土壤氮元素的变化规律， 4年生闽楠纯林林分土壤全氮含量在整个土层中（ 0～ 60 cm）均较混交林高，在 20～ 30 cm土层中纯林比林下补植多 14.37%，这与 4年生闽楠混交林类型是在杉木林下补植有关，由于杉木连载土壤中的 N 含量会下降且杉木凋落物初始 N含量（6.19 g/kg）较闽楠（ 7.61 g/kg）低，杉木凋落物分解速率较闽楠慢 ^[8]。而土壤速效氮含量在 20～ 30 cm和 45～ 60 cm土层中，林下补植混交林较全光生长纯林高，且高出 21.31%、 16.22%。说明林下补植混交林较全光造纯林可被植物直接利用的速效氮在某些土层多，且可能随着补植时间的增加效果越明显。

图3 不同林分类型土壤钾元素含量
Fig.3 Soil potassium contents of different forest types

图4 不同林分类型土壤氮元素含量
Fig.4 Soil nitrogen contents of different forest types

由图5可以看出，土壤全磷含量在两种林分类型中均表现出缺乏的现象。在整个土层（ 0～ 60 cm）中，林下补植 4年生混交林分土壤全磷含量均较纯林高，主要是由于杉木林下补植混交林在各个土层（ 0～ 60 cm）pH值均较纯林低，林下补植混交林分土壤的酸性对土壤全磷有较强的活化能力。土壤速效磷表现出和全磷相同的规律，林下补植混交林在整个土层（ 0～ 60 cm）中均较纯林多，分别高于纯林 132.84%、125.52%、 193.24%、198.08%。林下补植混交林和纯林土壤速效磷含量均表现出随着土层加深而减少的趋势。林下补植混交林分土壤 0～ 20 cm层全磷含量 0.657 mg/kg小于 20～ 30 cm层全磷含量 0.660 mg/kg，而速效磷含量却表现出相反的现象，主要是由于杉木林下补植混交造林磷素的矿化、解吸和释放作用更强 ^[9]，对土壤表层速效磷含量影响较明显。

土壤全钾元素含量在林下补植 4年生混交林和纯林林分中表现出纯林高（见图6）。方差分析表明林下补植混交林各土层全钾含量存在显著差

图5 不同林分类型土壤磷元素含量
Fig.5 Soil phosphorus contents of different forest types

图6 不同林分类型土壤钾元素含量
Fig.6 Soil potassium contents of different forest types

异（P＜ 0.05），表现出随土层深度增加而增加的趋势， 4年生纯林在 0～ 20 cm表层土壤中全钾含量最高，较林下补植混交林高 33.81%，说明林下补植混交林分对土壤全磷含量的影响从土壤底层开始。土壤速效钾含量表现出相反的现象，林下补植混交林较纯林高。方差分析表明， 4年生纯林各土层土壤速效钾含量差异显著（ P＜ 0.05），林下补植 4年生混交林 0～ 20 cm、20～ 30 cm土层土壤速效钾含量显著高于底下两层（ P＜ 0.05），林下补植混交林和纯林均表现出随着土层深度增加而下降的趋势，林下补植混交林分速效钾含量较全光造纯林随土层多 0.35%、28.42%、 20.82%、14.84%，可以推断林下补植混交林目前土壤中可利用钾元素较多。