武夷山不同植被類型下山地黃壤對比

鐘福昌，譚亞蘭

（福建師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院，福建福州350108）

武夷山不同植被類型下山地黃壤對比

鐘福昌，譚亞蘭

（福建師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院，福建福州350108）

實地考察武夷山國家自然保護(hù)區(qū)并進(jìn)行土壤采樣，對其水熱條件大致相當(dāng)、地形坡度相似，母巖母質(zhì)相同的先鋒嶺、桐木關(guān)西側(cè)、掛墩三個樣地的土壤剖面A層的土壤有機質(zhì)、土壤酸性、土壤黏性進(jìn)行比較.研究表明：常綠闊葉林下的土壤A層的有機質(zhì)含量最高，針葉林其次，茶園最低；茶園土壤中的酸性最強，針葉林其次，常綠闊葉林最低；常綠闊葉林下的土壤黏性最強，針葉林其次，茶園最弱.

土壤；植被類型；武夷山國家自然保護(hù)區(qū)

土壤是獨立的歷史自然體，其形成發(fā)展與周圍的地理環(huán)境聯(lián)系密切.俄國土壤學(xué)家道庫恰耶夫提出土壤是母質(zhì)、氣候、生物、地形、時間等自然成土因素綜合作用的產(chǎn)物[1-2].其中，生物因素的主要表現(xiàn)之一即是地表植被的作用.植被類型的差異會引起土壤剖面中養(yǎng)分的差異[3]，進(jìn)而影響土壤的理化性質(zhì).因此，不同植被類型下的土壤理化性質(zhì)有著明顯的異質(zhì)性[4-5].近期研究表明，不同植被類型是影響土壤理化性質(zhì)和成土過程的主要因素之一[6-9].如王貴霞等通過對沙質(zhì)海岸5種植被類型的土壤物理性狀和水源涵養(yǎng)功能的研究，發(fā)現(xiàn)不同植被類型土壤的物理性狀和貯水能力差異明顯[7].伍玉容等通過對比，研究了山西吳起縣植被恢復(fù)區(qū)不同植被類型林草地和農(nóng)田的土壤物理性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)不同類型植被土壤質(zhì)量恢復(fù)具有明顯差異[9].夏江寶等對南方紅壤丘陵區(qū)4種植被類型的土壤顆粒分形與水分物理特征研究，發(fā)現(xiàn)紅壤丘陵區(qū)不同植被類型具有顯著提高土壤細(xì)砂礫和粉黏粒質(zhì)量含量的作用，并且混交林作用程度高于純林[10].

武夷山地區(qū)是全球同緯度帶保存最完整、面積最大的典型中亞熱帶原生性森林生態(tài)系統(tǒng)，區(qū)內(nèi)植被垂直帶譜分布完整，沿海拔植被帶依次為常綠闊葉林、針葉林、亞高山矮林和高山草甸[11].在不同植被類型的影響下，同一高度上發(fā)育的山地黃壤各有差異.目前，對于山地黃壤的研究多集中于其系統(tǒng)分類、基本特點及開發(fā)利用[12-14]，研究的大多是位于我國西南山地、高原的山地黃壤[15-22].而對于東部的武夷山中不同植被類型下的山地黃壤的對比研究較少.本文在對武夷山實地考察與采樣的基礎(chǔ)上，通過對武夷山三個剖面土壤的處理分析，探究土壤的發(fā)育與不同植被類型的關(guān)系，分析不同植被類型對同一類型土壤發(fā)育的影響.

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于福建省武夷山國家級自然保護(hù)區(qū)核心區(qū)(117°27′～117°51′E，27°33′～27°54′N)，總面積999.75 km2.該區(qū)地處中亞熱帶，屬于中亞熱帶季風(fēng)氣候，氣候的垂直變化頗為顯著，年平均降水量為1 600～2 200mm，相對濕度75%～85%以上，年平均溫度在13℃～19℃，具有降水量多、濕度大、霧日長的特點[23].保護(hù)區(qū)森林覆蓋率達(dá)92%，主要有針闊混交林、常綠闊葉林、針闊毛竹混交林、毛竹林、灌木林、高山矮林和針葉林7大類[24].

先鋒嶺、桐木關(guān)西側(cè)、掛墩三地的海拔高度大致相當(dāng)，是地殼運動中相對穩(wěn)定的階段形成的夷平面，土壤發(fā)育時間大致相當(dāng)[25]；三地的水熱條件大致相似，年均溫13℃～15℃，降水量大于2 000mm，氣候濕潤，相對濕度較大；從母巖和母質(zhì)的角度看，三地的母巖均為火山凝灰?guī)r，母質(zhì)以坡積殘積物為主；從地形地貌的角度看，三地均為中山坡地，坡度大致為43°左右；從發(fā)生學(xué)分類來看，三地的土壤類型也一樣，均為普通山地黃壤.因此，這三地土壤差異的主要因素是植被類型.

2 材料與方法

選取福建省武夷山國家級自然保護(hù)區(qū)核心區(qū)海拔高度大致相同的桐木關(guān)西側(cè)、先鋒嶺以及掛墩三個土壤剖面（表1）.在剖面不同層位，對土壤進(jìn)行剖面觀察記錄，分別采集其剖面A層土壤樣品.所采集的樣品根據(jù)分析項目的要求不同及時做風(fēng)干、輾碎、過1mm篩等處理，土壤樣品分析均根據(jù)《土壤理化分析》[26]的方法進(jìn)行了室內(nèi)化驗，其中，機械組成采用甲種比重計法；有機質(zhì)采用重鉻酸鉀－濃硫酸外加熱法；pH值采用酸度計法；另有部分材料引自其他文獻(xiàn)[12,27].

表1 土壤剖面成土環(huán)境條件Table1 Soilenvironmentalconditionsof the soilprofile

3 結(jié)果與分析

3.1 土壤理化性質(zhì)對比

土壤的有機質(zhì)含量是衡量土壤肥力高低的重要指標(biāo)之一.不同植被類型對有機質(zhì)累積的方式和數(shù)量等產(chǎn)生影響，使土壤在發(fā)育過程中有機質(zhì)的積累量有一定的差異.從三個剖面的來源地來看，氣候環(huán)境與成土條件大致相當(dāng)，有機物積累量的變化因其地表植被類型的不同而不同,其中常綠闊葉林下的土壤Ah層的有機質(zhì)含量最高為35 g/kg，杉木林為30 g/kg，而茶園植被下土壤Ah層的有機質(zhì)含量最低為28 g/kg(表2).由此可見，常綠闊葉林下的土壤Ah的有機質(zhì)含量明顯高于杉木林及茶園土壤，而且，常綠闊葉林的Ah層也相對較厚.這與不同植被下土壤有機質(zhì)累積方式和數(shù)量的不同有很大關(guān)系.

表2 土壤剖面理化性質(zhì)Table 2 The physicochemicalpropertiesofsoilprofile

土壤的酸堿性是土壤中許多化學(xué)性質(zhì)的綜合反映，它不僅直接影響植物的生長和土壤養(yǎng)分的有效性，還影響土壤中微生物的活動和各種元素的轉(zhuǎn)化遷移.從土壤酸性的角度來看，三地的土壤酸性均較強，三地Ah層的pH均小于等于5.10，其中，先鋒嶺Ah層的pH為5.10，桐木關(guān)西側(cè)Ah層的pH為4.91，而掛墩Ah層的pH為4.70.所以，茶園土壤的Ah層的酸性明顯強于常綠闊葉林與杉木林下的土壤Ah層.這是由于茶園土壤存在鋁的活化和富集過程[28]，使土壤酸性不斷加強.

從機械組成和黏化率上看，先鋒嶺土壤中的礫石含量最低，土壤黏化率為1.63，其土壤的黏性最強；而茶園土壤中的礫石含量最高，土壤黏化率為1.06，其土壤的黏性最弱.

3.2 成因分析

先鋒嶺的植被類型為常綠闊葉林，該植被類型下灰分含量較高，根系較為發(fā)達(dá)，枯枝落葉量較大，能給土壤提供較多的有機質(zhì)來源，同時凋落物的分解速率及養(yǎng)分歸還土壤速度較快，通過對凋落物的分解返回土壤的養(yǎng)分較多，有較好的自肥作用.在三種植被類型中，常綠闊葉林的根系最為發(fā)達(dá)，根系在土壤中的穿插最為明顯，將表層土壤的細(xì)顆粒物質(zhì)帶入深層土壤的能力最強，因而其黏化率最高.由于常綠闊葉林的灰分含量大于針葉林，并且常綠闊葉林的枯枝落葉所形成的腐殖質(zhì)以胡敏酸為主，淋溶較弱，鹽基飽和度較高，因而酸度最低.

桐木關(guān)西側(cè)的植被類型主要為針葉樹種的杉木，闊葉樹與灌木較少，林內(nèi)茂密，光照較弱.一方面，針葉林的幼林期生長發(fā)育較快，需要的養(yǎng)分量大，所以從土壤中吸收的養(yǎng)分也較多，增大了土壤中營養(yǎng)系統(tǒng)的輸出；且針葉林灰分含量較低，枯枝落葉較少，通過枯枝落葉的形式返回土壤的養(yǎng)分較少，使得土壤養(yǎng)分含量隨著林木的生長而迅速下降[29].同時，針葉林的根系較茶園植被根系更發(fā)達(dá)，較常綠闊葉林的根系更稀疏，通過根系穿插將表層土壤中的細(xì)顆粒物質(zhì)帶入深層土壤的能力比茶園植被更強，比常綠闊葉林更弱.所以，針葉林下土壤黏性比茶園植被下的更強，比常綠闊葉林下的更弱.另一方面，有研究表明[30]，針葉林中某些代謝物的過度積累而形成的種內(nèi)自毒作用也是其中的重要原因之一.針葉林凋落物的主要成分為單寧、樹脂、木質(zhì)素等，這些物質(zhì)在森林土壤中可轉(zhuǎn)化為各種酚類物質(zhì)[31].這些酚類化合物會影響林地土壤養(yǎng)分含量和酶活性，降低土壤中的某些有效養(yǎng)分，如有效N、有效K等，進(jìn)而造成土壤養(yǎng)分的虧缺[32].同時，針葉林的凋落物在緩慢分解的過程中，形成的腐殖酸多為酸性較強的咖啡酸，進(jìn)入土壤后使土壤的pH值降低，抑制了微生物的生長和繁殖活動，使纖維素分解菌、氨化和硝化細(xì)菌等的數(shù)量減少，有機物質(zhì)分解和轉(zhuǎn)化速率降低[33].

掛墩茶園的有機質(zhì)含量在三種植被類型中最低，這是由于茶樹的根系較少且分布較淺，保土能力較弱，表層土相對容易被沖刷.表層土壤的有機質(zhì)隨著土壤的沖刷而流失，使得土壤的肥力逐漸下降.而表層土被沖刷也使得上層土壤結(jié)構(gòu)主要以單粒為主，礫石較多.因其根系相對于另外兩種植被類型最稀疏，根系穿插能力最弱，通過根系的穿插帶入深層土壤的細(xì)顆粒最少.所以，其土壤的黏性最弱，黏化率最低.此外，茶園土壤的酸性最強.這是由于茶樹長期種植后會導(dǎo)致土壤酸化.茶樹對K、P需求量較大，而對于Al的需求量不高，它能吸收較多的Al，吸收的Al通過茶葉的形式回到土壤中，茶葉腐爛后，Al被釋放出來，然后又被根系吸收.這樣，茶樹源源不斷地把土壤深部的Al吸收上來，而后又以凋落物的形式回到土壤表層，使得表層土壤的Al不斷聚集，土壤酸性不斷加強.

4 結(jié)論

（1）在水熱條件大致相當(dāng)、地形坡度相似，母巖母質(zhì)相同的三個樣地上發(fā)育的山地黃壤各有差異.常綠闊葉林下的土壤A層的有機質(zhì)含量最高，針葉林其次，茶園最低；茶園土壤中的酸性最強，針葉林其次，常綠闊葉林最低；常綠闊葉林下的土壤黏性最強，針葉林其次，茶園最弱.

（2）植被類型的不同對山地黃壤的理化性質(zhì)產(chǎn)生不同的影響.常綠闊葉林的灰分含量較高，以凋落物的形式返回土壤的養(yǎng)分較多，具有較好的自肥作用；針葉林的灰分含量較低，枯枝落葉較少，通過枯枝落葉的形式返回土壤的養(yǎng)分較少，土壤養(yǎng)分含量隨著林木的生長而下降；茶樹的根系較少，分布較淺，表層土壤易被沖刷，使土壤肥力逐漸下降.常綠闊葉林的枯枝落葉所形成的腐殖質(zhì)以胡敏酸為主，淋溶較弱，酸度較低；針葉林凋落物中的單寧、樹脂會影響林地土壤養(yǎng)分含量和酶活性，降低土壤中的某些有效養(yǎng)分，進(jìn)而造成土壤養(yǎng)分的虧缺；同時，它們在分解過程中形成的腐殖酸多為酸性較強的咖啡酸，土壤酸性不斷加強；茶樹大量吸收鋁離子的同時又以枯枝落葉的形式回歸土壤，使土壤酸性不斷加強.常綠闊葉林的根系最為發(fā)達(dá)，將表層土壤的細(xì)顆粒物質(zhì)帶入深層土壤的能力最強，其黏化率最高；針葉林通過根系穿插將表層土壤中的細(xì)顆粒物質(zhì)帶入深層土壤的能力比茶園植被更強，比常綠闊葉林更弱，其黏化率次之；茶樹根系相對于另外兩種植被類型最稀疏，其通過根系的穿插帶入深層土壤的細(xì)顆粒最少，因而茶園土壤黏化率最低.

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【編校：李青】

A Comparison on the Mountainous Yellow Soil in W uyishan Area Covered by Different Vegetation Types

ZHONGFuchang,TAN Yalan
(CollegeofGeographic Science,Fujian NormalUniversity,Fuzhou,Fujian 350108,China)

On the basis of fieldwork and sampling ofWuyishan national nature reserve,a comparison of the soil organic matter,soil acidity and soil clay viscosity of A layer soil on three plotswith corresponding conditions,namely spotswith roughly similar hydrothermal conditions,terrain slope and parent rock,wasmade.The study shows that:the contentoforganicmatter of A layer soil is highest in laurisilvae forest,followed by the soil in coniferous forest,while tea plantation's is lowest.And the soilacidity in tea plantation is strongest,followed by the soil in coniferous forest,while laurisilvae's is lowest.The soil stickiness of laurisilvae forest is strongest,followed by the soil in coniferous forest,while the soil in tea plantation is lowest.

soil;vegetation types;Wuyishan nationalnature reserve

S159.257

A

1671-5365(2014)12-0114-04

2014-07-28修回：2014-08-21

福建省自然科學(xué)基金（2013J01156）；福建師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院2013年本科生科技創(chuàng)新項目（20132439）

鐘福昌（1992-），男，本科生，研究方向為自然地理學(xué)

時間：2014-08-22 15:23

http://www.cnki.net/kcms/detail/51.1630.Z.20140822.1523.001.htm l