磷是植物生长发育和新陈代谢必须的元素之一,也是限制植物生长的重要因子。由于土壤是岩石经过多年的风化作用形成的,成土母质是土壤形成的物质基础和植物矿质养分的最初来源,因此不同岩石发育土壤养分的生物有效性存在差异。因此,开展不同母岩发育土壤全磷、磷素分级、磷素分布及其相互关系研究,对于制订林业经营对策和挖掘南方土壤难溶性磷的利用潜力具有重要现实意义。杉木是我国南方重要的速生用材树种,全国杉木林种植面积达1.13×107公顷,但长期来杉木连栽存在地力衰退问题,其中,土壤有效磷匮乏是导致杉木人工林地力衰退的重要原因之一。因此,如何缓解杉木人工林连栽地力衰退问题成为当前林学界急需解决的重大课题。虽然近年来国内外有关不同类型土壤、不同林龄土壤的磷素分级研究已有不少报道,但目前有关不同母岩、不同林龄杉木人工林土壤磷形态特征的研究相对较少,特别是利用核磁共振技术进行杉木人工林土壤磷形态的研究很少。因此,截至目前,仍未弄清楚不同杉木人工林土壤磷素的动态特征和找到解决杉木人工林连栽地力衰退问题的有效方法。有鉴于此,本文选择福建农林大学莘口教学林场花岗岩和粉砂岩母质的不同发育阶段杉木人工林为研究对象,通过对不同母岩、不同发育阶段杉木人工林土壤全磷及有效磷的测定,进行不同类型土壤磷素分级分析,在此基础上,利用核磁共振技术从成键类型角度分析不同土壤磷素形态的细化差异,并进行土壤不同形态磷与其他养分之间的相关分析,揭示不同母岩土壤磷素形态组成的差异机制,探讨发育阶段对杉木人工林土壤磷形态的影响规律,确定影响不同母岩和林龄杉木林土壤磷有效性的因素,为制订合理的杉木经营措施,挖掘杉木对南方土壤难溶性磷的利用潜力,缓解杉木多代连栽生产力下降问题提供科学依据。主要研究结果如下:(1)不同母岩和发育阶段杉木林土壤全磷随土层深度的增加而呈下降趋势;在相同的中龄林中,粉砂岩土壤的全磷含量均显著低于花岗岩发育土壤;在相同的成熟林中,粉砂岩发育土壤全磷显著高于花岗岩发育土壤;在相同母岩条件下不同发育阶段杉木林土壤全磷大小排序为成熟林>幼龄林>中龄林。(2)不同母岩和不同发育阶段杉木林土壤有效磷随土壤深度的增加而呈下降趋势;在相同林龄中,花岗岩土壤有效磷含量均显著高于粉砂岩发育土壤。在相同母岩条件下不同发育阶段杉木林土壤有效磷大小排序为幼龄林>中龄林>成熟林。(3)不同母岩发育土壤的无机磷大小排序为粉砂岩>花岗岩,在粉砂岩发育土壤中,无机磷含量排序为中龄林>成熟林>幼龄林;花岗岩发育土壤的无机磷含量排序为成熟林>中龄林>幼龄林。不同形态无机磷以O-P的占比最高,平均超过了无机磷总量的60%;而含量最低的为Al-P,所占比例在无机磷总量的5.5%以下。(4)不同母岩不同林龄土壤中,四种不同形态有机磷的含量占比排序为中等活性有机磷>活性有机磷>中等稳定有机磷>高稳定有机磷。不同母岩发育土壤中有机磷的含量差异不显著。在相同母岩发育的土壤中除了活性有机磷含量表现为中龄林>成熟林>幼龄林外,其于三种形态的有机磷含量均呈现出成熟林>中龄林>幼龄林。(5)不同母岩杉木林土壤的核磁共振磷谱分析显示,在粉砂岩发育的不同林龄土壤及花岗岩发育的中龄林土壤中均检测出正磷酸盐、焦磷酸盐、正磷酸单酯等三种形态的磷,且其含量排序为正磷酸盐>正磷酸单酯>焦磷酸盐;而花岗岩发育土壤的幼龄林和成熟林中除以上三种形态磷外,还检测出磷酸酯。不同母岩土壤中,粉砂岩中龄林表层土壤正磷酸盐及正磷酸单酯含量显著高于花岗岩;花岗岩发育的幼龄林土壤中20-40cm 土层焦磷酸盐含量较粉砂岩土壤高6%;粉砂岩发育的成熟林土壤各层次焦磷酸盐含量显著高于花岗岩发育的土壤。在粉砂岩发育土壤中,成熟林的正磷酸盐含量显著高于幼龄林;正磷酸单酯含量排序为幼龄林>成熟林>中龄林,差异达显著水平;中龄林、成熟林的焦磷酸盐含量显著高于幼龄林,并随土层深度的增加而增加。在花岗岩发育土壤中,20-40 cm、40-60 cm 土层的正磷酸盐含量表现为中龄林和成熟林显著高于幼龄林;幼龄林土壤的正磷酸单酯含量显著高于成熟林;幼龄林20-40 cm 土层焦磷酸盐含量显著高于其余层次。(6)不同母岩杉木人工林中的C、N、C/N、全磷、有效磷、Al-P、Fe-P、活性有机磷、中等活性有机磷、中等稳定有机磷等指标具有向表层聚集分布的特点,均表现为随着土层的增加而降低的趋势。(7)相关性分析表明,不同母岩杉木人工林土壤中全磷含量与C、N、C/N ratio、Al-P、Fe-P、O-P和除活性有机磷外的三种有机磷呈正相关关系,而与土壤全钾、Ca-P呈负相关;有效磷含量与C、CNratio呈显著正相关,表明土壤中的有机质是其有效磷的主要来源,有效磷与Al-P呈正相关,表明Al-P是土壤中有效磷的潜在来源;而有效磷含量与全钾及除Al-P以外的其他形态磷均呈负相关。