海南省文昌市9個(gè)不同植被類型林地土壤成分分析研究

王康雄，王小燕，薛 楊，林之盼，宿少鋒，薛超文

(1．定安縣林業(yè)局，海南定安570012;2．海南省林業(yè)科學(xué)研究所，海南海口571100)

森林群落可分為人工森林群落和自然森林群落2種類型，前者是通過人為措施營(yíng)造的組成和結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單的森林群落，后者則是在長(zhǎng)期歷史過程中發(fā)展而成的植物復(fù)合體，由集合在一起的植物相互間以及與其他生物間的作用形成的復(fù)雜的森林群落［1-2］。森林的種類組成和結(jié)構(gòu)是森林群落最基本特征，是了解其組成、變化和發(fā)展趨勢(shì)的基礎(chǔ)［3-4］。海南省文昌地區(qū)森林群落具有林分復(fù)雜、種類多、面積分布廣泛等特點(diǎn)，主要由木麻黃(Casuarina equisetifolia)、桉樹(Eucalyptus urophylla)、大葉相思(Acacia auriculaeformis)、濕加松(Pinuselliottii var．elliottii× P．caribaea var．hondurensis)、椰樹(Cocosnucifera)形成的人工單優(yōu)植被群落和人工混交植被群落。土壤為林木生長(zhǎng)和發(fā)育提供物質(zhì)基礎(chǔ)，而森林的出現(xiàn)也影響著土壤的形成和發(fā)育［5-6］，研究不同植被類型土壤養(yǎng)分狀況，對(duì)于認(rèn)識(shí)森林生長(zhǎng)和土壤養(yǎng)分形成之間的關(guān)系有重要意義［7］。森林土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)應(yīng)包含土壤的物理、化學(xué)和生物學(xué)指標(biāo)，其中常用的化學(xué)指標(biāo)有土壤有機(jī)質(zhì)，pH，N、P和K的全量及其有效量等，這些因子能很好地反映土壤肥沃程度、穩(wěn)定性，在近自然經(jīng)營(yíng)的土壤調(diào)查中常被采用［8］。

海南省文昌地區(qū)的有林地幾乎被木麻黃、桉樹、大葉相思、濕加松、椰樹等樹種覆蓋，但關(guān)于這些不同植被類型林分土壤化學(xué)性質(zhì)少見報(bào)道。筆者對(duì)文昌地區(qū)木麻黃、桉樹、大葉相思、濕加松、椰樹等9個(gè)不同植被類型土壤化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了測(cè)定與比較，以期為該地區(qū)造林再造林提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1．1 研究區(qū)概況 研究區(qū)域主要選擇在海南省文昌市境內(nèi)，地處110°36′～111°01′E，19°40′～20°06′N，屬于沿海平原地帶，海撥在5～10 m，最高海撥70 m。研究區(qū)屬于熱帶北緣沿海地帶，屬熱帶海洋季風(fēng)氣候，終年無霜、少嚴(yán)寒、四季常青，日照充足，氣候溫和，年平均溫度23．9℃，最高氣溫35．5 ℃，最低氣溫3．4 ℃，年平均雨量1 808．8 mm，最高雨量2 769．3 mm，最低年雨量979．9 mm，臺(tái)風(fēng)較多，常風(fēng)2 ～3 級(jí)，最大風(fēng)力18．4級(jí)。常年平均濕度為86%，最小濕度為34%。主要土壤類型為濱海沉積物沙壤土，pH為5．0～6．6，該區(qū)域植被類型為熱帶季雨林，人工經(jīng)營(yíng)樹種主要有木麻黃、濕加松、桉樹、相思類、椰子等。

1．2 不同植被類型林地概況 研究的9個(gè)不同植被類型林分分別為木麻黃純林、濕加松純林、桉樹純林、椰子純林、次生林、人工混交林、人工—天然混雜林、大葉相思純林、半紅樹林。

1．2．1 木麻黃純林。2009年造林，平均株行距為4．0 m×1．2 m，林分生長(zhǎng)良好，郁閉度為70% ～75%，林木胸徑為2．4～17．2 cm，樹高為 3．3 ～17．2 m，林下有勝紅薊(Ageratum conyzoides)、飛機(jī)草(Chromolaena odorata)、夜香牛(Vernonia cinerea)、一點(diǎn)紅(Emilia sonchifolia)、短葉黍(Panicum brevifolium)、葉下珠(Phyllanthus urinaria)等草本植物，土壤類型為濱海沙壤。

1．2．2 濕加松純林。2009年造林，平均株行距為4．0 m×1．5 m，該植被群落林分生長(zhǎng)良好，郁閉度為75% ～85%，林木胸徑為2．0 ～15．1 cm，平均胸徑為 7．0 cm，樹高為 1．8 ～11．6 m，林下主要草本植物有勝紅薊、鬼針草(Bidens pilosa)、夜香牛、白花蛇舌草(Hedyotis diffusa)、含羞草(Mimosa pudica)、飛機(jī)草等，土壤類型為磚紅壤。

1．2．3 桉樹純林。1993年造林，平均株行距為4．0 m×2．0 m，該植被群落發(fā)育一般，郁閉度為90% ～98%，林木胸徑為3．0 ～19．4 cm，樹高為3～17 m，林下有白花蛇舌草、豐花草(Borreria stricta)、地毯草(Axonopus compressus)、短葉黍、鋪地黍(Panicum repens)等，土壤類型為濱海沙壤。

1．2．4 椰子純林。1993年造林，平均株行距為5．0 m×6．0 m，該植被群落發(fā)育良好，郁閉度為90% ～98%，林木胸徑為7．0 ～39．0 cm，樹高為7．0 ～15．0 m，林下有冰糖草(Scoparia dulcis)、地毯草、黃花稔(Sida acuta)、金腰箭(Synedrella nodiflora)、牛膝(Achyranthes bidentata)、莎草(Cyperus rotundus)等，土壤類型為淺海沉積砂土壤。

1．2．5 次生林。該植被群落發(fā)育良好，郁閉度為75% ～85%，結(jié)構(gòu)可分為3層，喬木層為1層，3～18 m高;灌木層有1層，1～2 m 高;草本層1層，0．3～0．6 m高。主要植被喬木層有百日青(Podocarpus neriifolius)、木麻黃、柳葉密花樹(打鐵樹)(Rapanea linearis)、瓊涯海棠(Calophyllum inophyllum)等;灌木層有銀柴(Aporusa dioica)、桃金娘(Rhodomyrtus tomentosa)、九節(jié)木(Psychotria rubra)、東風(fēng)橘(Atalantia buxifolia)、大青(Clerodendrum cyrtophyllum)等;草本層有鬼針草、莎草、勝紅薊等，土壤類型為濱海沙壤。

1．2．6 人工混交林。該植被群落發(fā)育良好，郁閉度為80%～90%，主要植被喬木有木麻黃、椰子、大葉相思、苦楝(Melia azedarach);灌木層有馬櫻丹(Lantana camara)、大青、潺槁樹(Litsea glutinosa)等;草本層有小商陸(Rivina humilis)、猩猩草(Euphorbia heberophylla)、菊三七(Gynura japonica)、勝紅薊、飛蓬(Conyza canadensis)等，土壤類型為濱海沙壤土。

1．2．7 人工—天然混雜林。該植被群落發(fā)育良好，郁閉度為65% ～75%，主要植被喬木有椰子、木麻黃、瓊涯海棠等;草本層有飛機(jī)草、猩猩草、馬鞭草(Verbena officinalis)等，土壤類型為濱海沙壤土。

1．2．8 大葉相思純林。2010年造林，株行距為3．0 m×1．2 m，該植被群落發(fā)育良好，郁閉度為75% ～80%，林木胸徑為1～7 cm，樹高為2～7 m，林下有勝紅薊、飛機(jī)草、一點(diǎn)紅(Emilia sonchifolia)等，土壤類型為濱海沙壤土。

1．2．9 半紅樹林。該植被群落發(fā)育良好，郁閉度為75% ～80%，主要植被喬木樹種有海蓮(Bruguiera sexangula)、正紅樹(Rhizophora apiculata)、木果楝(Xylocarpusgranatum)、杯萼海桑(Sonneratia alba)、海漆(Excoecaria agallocha)等;灌木層有東風(fēng)橘、馬櫻丹、鵲腎樹(Nephrolepis auriculata)等;草本層有露兜(Pandanus tectorius)、鹵蕨(Acrostiehum aureum)、夜香牛、老鼠簕(Acanthus ilicifolius)等，土壤類型為沿海灘涂地。

1．3 土壤樣品采集 每個(gè)樣地設(shè)置3個(gè)土壤取樣點(diǎn)，采集1個(gè)腐殖層，重復(fù)樣點(diǎn)間距不少于20 m。每個(gè)樣點(diǎn)采用人工典型剖面，每個(gè)剖面挖取100 cm，按照0～20、20～40、40～60、60～100 cm 4個(gè)土層深度用自封袋采集土樣，樣品重1 000 g，土壤袋外均做好標(biāo)記，寫明樣地號(hào)、剖面號(hào)數(shù)、采樣深度、土壤名稱、采樣人和采樣日期。原狀土樣采回后，用土壤篩進(jìn)行篩理并挑去石塊、石礫和動(dòng)植物殘?bào)w(如根、莖、葉、蟲體等)，放在紙上風(fēng)干7 d左右。風(fēng)干后，四分法取樣用于土壤肥力及pH的測(cè)定。

1．4 土壤樣品分析方法 土壤養(yǎng)分指標(biāo)分析按魯如坤《土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法》執(zhí)行。其中土壤pH采用電位法測(cè)定;土壤有機(jī)質(zhì)采用鉻酸氧還滴定法測(cè)定;土壤全氮采用半微量凱氏法測(cè)定;土壤全磷采用酸溶—鉬銻抗比色法測(cè)定;土壤全鉀采用堿溶—火焰光度法測(cè)定;土壤有效磷采用BrayⅠ提取—鉬銻抗吸光光度法測(cè)定;土壤速效鉀采用乙酸銨浸提—火焰光度法測(cè)定;土壤硝態(tài)氮采用NaCl浸提—紫外分光光度法測(cè)定;土壤銨態(tài)氮采用NaCl浸提—靛酚藍(lán)吸光光度法測(cè)定;植物全氮采用H2SO4-H2O2消煮—半微量蒸餾法;植物全磷采用H2SO4-H2O2消煮—鉬銻抗吸光光度法測(cè)定;植物全鉀采用H2SO4-H2O2消煮—火焰光度法測(cè)定。

2 結(jié)果與分析

2．1 土壤p H 土壤pH是重要的化學(xué)性質(zhì)指標(biāo)，影響著土壤養(yǎng)分的有效性。9個(gè)樣地內(nèi)林分土壤的pH除了位于龍樓鎮(zhèn)月亮灣濱海沙壤土的人工混交林呈堿性(pH 8．23)，其他類型林分均呈現(xiàn)酸性。其中，位于文昌市龍樓鎮(zhèn)星光村淺海沉積砂土的椰子林土壤酸性(pH 6．55)最弱，其次為大葉相思(pH 5．68)、木麻黃純林(pH 5．40)、混雜林(pH 5．00)、次生林(pH 5．00)、桉樹林(pH 4．98)，處于幼磚紅壤地帶的濕加松(pH 4．53)和沿海灘涂地半紅樹林(pH 4．53)土壤酸性最強(qiáng)。

2．2 土壤有機(jī)質(zhì)含量 有機(jī)質(zhì)是土壤固相部分的重要組成成分，盡管土壤有機(jī)質(zhì)的含量只占土壤總量的很小一部分，但它對(duì)土壤形成、土壤肥力、環(huán)境保護(hù)及農(nóng)林業(yè)可持續(xù)發(fā)展等方面都有著重要作用。同時(shí)，土壤有機(jī)質(zhì)含量還影響著土壤N、P的全量和有效量。9種類型林分土壤表層的有機(jī)質(zhì)含量從小到大依次為:木麻黃純林(0 g/kg)、大葉相思林(0．47 g/kg)、濕加松林(3．22 g/kg)、桉樹林(4．48 g/kg)、次生林(8．18 g/kg)、椰子林(8．83 g/kg)、混雜林(8．93 g/kg)、混交林(12．07 g/kg)、半紅樹林(24．89 g/kg)，不同層次土壤有機(jī)質(zhì)含量在9種類型林分間的差異與土壤表層有機(jī)質(zhì)相同。

2．3 土壤氮含量 氮素是植物細(xì)胞質(zhì)的重要組成部分。同時(shí)，氮素又是植物葉綠體的重要成分，缺乏氮素，葉綠素含量減少，光合作用顯著降低，直接影響著植株體的生長(zhǎng)速度。9種類型林分表層土壤全氮均值為0．055～1．132 g/kg，其中位于沙質(zhì)土壤地帶的大葉相思幼齡林全氮含量最低(0．055 g/kg)，而其他7種類型林分土壤全氮含量較高，其中桉樹0．298 g/kg，混雜林0．289 g/kg，次生林 0．302 g/kg，混交林0．634 g/kg，椰子林0．821 g/kg，濕加松 0．208 g/kg，半紅樹1．132 g/kg。9種類型林分土壤表層(0～20 cm)堿解氮含量從小到大依次為:桉樹林(0．11 g/kg)、混雜林(0．28 g/kg)、大葉相思林(0．65 g/kg)、椰子林(0．71 g/kg)、濕加松林(0．77 g/kg)、木麻黃林(0．78 g/kg)、混交林(0．95 g/kg)、次生林(1．59 g/kg)、半紅樹林(2．43 g/kg)，且 9 種類型林分不同土壤層次中堿解氮的差異與表層相同，同一林分類型不同土壤層次的堿解氮含量表現(xiàn)為從表層到深層有顯著降低的趨勢(shì)。

2．4 土壤磷含量 磷素是組成核素的主要成分，對(duì)促進(jìn)植物細(xì)胞分裂和增殖有重要作用。另外，磷素也是植物體內(nèi)酶的重要組成部分，可以使植物的酶轉(zhuǎn)化活動(dòng)增強(qiáng)，進(jìn)一步增加植物生長(zhǎng)和植株抗性。9種類型林分表層土壤全磷介于0．017 ～0．110 g/kg，除了半紅樹林(0．110 g/kg)、混交林(0．064 g/kg)、椰子林(0．042 g/kg)、濕加松(0．038 g/kg)，其他5種類型林分均為0．020 g/kg左右。9種類型林分土壤表層(0～20 cm)有效磷含量從小到大依次為:桉樹林(3．12 g/kg)、混交林(4．08 g/kg)、混雜林(4．46 g/kg)、次生林(6．67 g/kg)、木麻黃林(20．53 g/kg)、大葉相思林(27．10 g/kg)、椰子林(36．51 g/kg)、濕加松林(48．89 g/kg)、半紅樹林(56．97 g/kg)。有效磷含量在木麻黃林、椰子林中表現(xiàn)為隨土層深度先增加后降低的趨勢(shì);相思林、桉樹林、混交林、濕加松等類型林分則持續(xù)降低;次生林、混雜林持續(xù)增加。

2．5 土壤鉀含量 鉀素能夠促進(jìn)植物的光合作用，制造更多的養(yǎng)料。鉀素還具有促進(jìn)植物對(duì)氮、磷的吸收，有利于蛋白質(zhì)的形成，維持根系強(qiáng)壯等作用。9種類型林分表層土壤中鉀含量除木麻黃林(0．07 g/kg)、混交林(0．10 g/kg)、椰子林(0．14 g/kg)、半紅樹林(0．95 g/kg)外，其他 5 種類型表層和深層土壤全鉀含量均為0。速效鉀含量測(cè)定結(jié)果顯示，除幼磚紅壤區(qū)的濕加松林(8．12 mg/kg)、椰子林(9．28 mg/kg)、混交林(10．35 mg/kg)、混雜林(13．28 mg/kg)、次生林(0．82 mg/kg)，半紅樹林(119．36 mg/kg)外，其他3 種林分速效鉀含量也均為0。速效鉀在不同類型人工林間的差異可能由于成土母質(zhì)的化學(xué)成分不同。

3 結(jié)論與討論

(1)按照我國(guó)森林土壤養(yǎng)分貧瘠等級(jí)的劃分標(biāo)準(zhǔn)［9］，9種類型林分土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮和速效鉀均處于極低水平，全磷和全鉀含量也均處于分級(jí)中最低的水平;除桉樹林土壤養(yǎng)分貧瘠狀況外，其他8種類型林分土壤表層有效磷也較低，接近貧瘠狀態(tài)，所以應(yīng)根據(jù)不同林分類型土壤養(yǎng)分的狀況輔以技術(shù)措施，提高土壤養(yǎng)分水平，促進(jìn)林木生長(zhǎng)。

(2)9個(gè)樣地內(nèi)林分土壤的pH除了沿海人工混交林呈堿性外，其他8個(gè)樣地內(nèi)林分土壤的pH都呈酸性，而處于幼磚紅壤地帶的濕加松和沿海灘涂地半紅樹林土壤酸性最強(qiáng)。

(3)多樹種混交的林分有機(jī)質(zhì)顯著高于純林林分有機(jī)質(zhì)，處于沿海灘涂地半紅樹林有機(jī)質(zhì)最高。處于過熟林階段的林分氮素含量顯著高于幼齡林;混交林林分土壤表層堿解氮含量顯著高于純林林分，半紅樹林最高，不同土壤層次的堿解氮含量從表層到深層有顯著降低的趨勢(shì);林分表層土壤全磷和有效磷含量都較低，且有效磷含量在木麻黃林、椰子林中表現(xiàn)為隨土層深度先增加后降低的趨勢(shì);大葉相思林、桉樹林、混交林、濕加松林等類型林分則持續(xù)降低;次生林、混雜林持續(xù)增加;林分表層土壤全鉀含量都較低，除濕加松林、椰子林、混交林、混雜林、次生林、半紅樹林外，其他3種林分速效鉀含量也均為0，半紅樹林速效鉀含量最多。

(4)從結(jié)果分析可以看出，為了改變當(dāng)前土壤養(yǎng)分的狀況，建議在人工林營(yíng)造時(shí)，選擇多樹種造林，混交林可延長(zhǎng)經(jīng)營(yíng)周期，保證土壤養(yǎng)分循環(huán)，有利森林持續(xù)利用。

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