通道縣森林土壤理化特性調(diào)查

石銀問， 裴庭錦， 陸安信， 吳合意， 吳少武， 楊 丹， 楊昌巖

(湖南省通道侗族自治縣林業(yè)局，湖南 通道 418500)

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通道縣森林土壤理化特性調(diào)查

石銀問， 裴庭錦， 陸安信， 吳合意， 吳少武， 楊 丹， 楊昌巖

(湖南省通道侗族自治縣林業(yè)局，湖南 通道 418500)

摘要：為了解通道縣森林土壤類型與特性，采取野外挖掘土壤剖面、觀察、記載、測定和室內(nèi)理化分析相結(jié)合的方法，選擇了21個土壤剖面調(diào)查資料，確認了通道縣的土壤類型為紅壤、山地黃壤、山地黃棕壤。結(jié)果表明：這些剖面是發(fā)育較完整的A—B—C—D型，該境內(nèi)的成土環(huán)境是順向演替過程。除具有富鋁化過程，生物自肥過程，黃化過程特征外，其土壤剖面形態(tài)特征也很明顯。土壤有機質(zhì)含量高達61.83g/kg，心土層與表土層粘粒含量的比值略大于1，森林土壤較濕，腐殖質(zhì)化過程偏長，具有肥力高、質(zhì)地好、通透性好，持水保土能力強等特點。

關(guān)鍵詞：森林土壤；理化特性；調(diào)查分析；通道縣

1引言

通道縣地處湖南省西南邊陲，湘、桂、黔三省(區(qū))交界之處。境內(nèi)氣候溫和，冬無嚴寒，夏無酷暑，降雨充沛，年蒸發(fā)量小于年均降水量，林中空氣濕度高，土壤自然含水量高。區(qū)內(nèi)主要為砂質(zhì)頁巖、頁巖、沙礫巖發(fā)育的母質(zhì)，地帶性土壤為紅壤、山地黃壤、山地黃棕壤，海拔為206～1077 m。保護區(qū)內(nèi)保留著成片的常綠闊葉林，其區(qū)系地理成分復雜、起源古老，物種薈萃，群峰聳立，溝谷縱橫，水系發(fā)達，林木繁茂。這種山、水、石、林兼?zhèn)涞膬?yōu)美生態(tài)環(huán)境，充滿了大自然原始、幽野的神韻。為了保護這塊神圣土地，讓人們了解自然、認識自然，開展了森林土壤資源特征調(diào)查與研究。

2研究方法

對通道縣的森林土壤調(diào)查與研究中，采取野外挖掘土壤剖面觀察、記載測定和室內(nèi)理化分析相結(jié)合的方法。室內(nèi)分析采用的是國家標準方法[1，2]。土壤水分物理性質(zhì)采用環(huán)刀法，土壤團粒結(jié)構(gòu)采用機械篩分法，常規(guī)方法測定土壤含水量、有機質(zhì)、全氮、全磷、速效磷、速效鉀、pH值(H2O)，機械組成用比重計法進行測量。

3調(diào)查結(jié)果與分析

3.1土壤剖面形態(tài)的觀察與描述

土壤剖面形態(tài)，是諸成土因素共同作用下形成的內(nèi)在性質(zhì)和外在形態(tài)的綜合表現(xiàn)，是成土過程的客觀記錄。土壤剖面是指由上向下包括不同發(fā)育層次的垂直切面。它的界線，是以空氣或淺層水為上界，以堅硬的母巖或不再有生物活動的土狀物質(zhì)為下界。土壤剖面是在成土因素不斷影響下而逐漸產(chǎn)生層次分化所表現(xiàn)出來的一種縱向變化現(xiàn)象，是在土體同外界物質(zhì)發(fā)生相互交換而促使內(nèi)部物質(zhì)遷出、歸回，分解合成和依變創(chuàng)新而產(chǎn)生的層次變異。土壤是成土因素的函數(shù)，也是自然環(huán)境的一面鏡子，它將各種自然環(huán)境因素在土壤剖面上反映出來，這樣就能從土壤剖面形態(tài)來推斷成土環(huán)境。保護區(qū)土壤主要形態(tài)是：枯枝落葉層(A0)較厚2～6 cm，在坡度大而陡的環(huán)境條件下，這種粗腐殖質(zhì)層厚度的分布應視為良好。有的土層A1層與A層上下土層界面之間沒有明顯過渡。A層(淋溶層)平均厚20.5 cm，表層顏色從高海拔往低海拔的順序為黑色(5Y2/1)、暗灰棕(5YR/2)、暗棕(5Y2/1)，但在常綠闊葉、落葉林典型群落內(nèi)，特別是溝谷森林條件下的土壤剖面上反映顏色與海拔高度異同。如低海拔樣地，表層為黑色，其原因是溝谷邊或沖積土濕度大粗腐殖質(zhì)難以分解，腐殖質(zhì)化程度較高，使土壤表層出現(xiàn)黑色。B層(淀積層)為暗灰棕(5YR4/2)、淡棕(7.5.YR5/6)、淡黃棕(10YR7/6)、黃棕(10YR7/8)、為紅黃色(7SYR6/8)。土壤結(jié)構(gòu)好，一般剖面以A層為粒狀、核狀，B層為碎塊狀，C層為碎塊狀出現(xiàn)。土壤質(zhì)地為重壤土、輕粘土。

3.2土壤發(fā)育層次分化特征

土壤層次，是指層次界線性質(zhì)、層次厚度以及層次與層次之間或亞層與亞層之間的反差程度。在調(diào)查的21個剖面保護區(qū)土壤的發(fā)生層不論是海拔為350 m低點，還是海拔1350 m高點，中部為發(fā)育較完善的A0—A—B—C—D土體構(gòu)型或A0—A1A—B—C—D土體構(gòu)型，說明該區(qū)的成土環(huán)境是良好的，在該保護區(qū)基本沒出現(xiàn)A1層、A層，而是A1A層交織一起，A1層、A層上下腐殖質(zhì)層之間無明顯的過渡，形成A0—A1A—B—C—D土體構(gòu)型。這里的土體構(gòu)型，與溝谷森林地貌景觀有關(guān)，與降雨量和蒸發(fā)量消長有關(guān)。降雨量決定其干濕狀況。以濕潤系數(shù)(K)為指標，境內(nèi)的干濕消長狀況是降雨>蒸發(fā)，濕潤系數(shù)(K1.84)>1.5，干濕程度為過濕。說明，森林的土壤過濕，有機殘體進入土壤以后，在以土壤生物為主的作用下，把復雜的有機物轉(zhuǎn)變?yōu)楹唵蔚幕衔?，最后變成無機物—礦質(zhì)化過程減弱。

發(fā)生層粘粒含量及比率。根據(jù)機械組成分析結(jié)果計算A層、B層與C層的粘粒比率，可以確定土壤粘化作用的強弱[3]。土壤機械組成分析表明(表1、表2、表3)土壤質(zhì)地尚好，為重壤土、輕粘土。沙粒(>0.05 mm)占5.44 %～32.64 %，沙粒含量的多少與不同母質(zhì)、坡度上發(fā)育的土壤有關(guān)。粉沙粒(0.001～0.05 mm)占45 %以上，而粘粒含量在30 %以下，<0.001 mm粘粒含量表層都低于心土層，且其心土層與表土層黏粒含量的比值都略>1，為1.01～1.10，說明境內(nèi)在植物繁茂的條件下森林土壤環(huán)境較好，土壤侵蝕強度弱。

表1　紅壤機械組成

表2　山地黃壤機械組成

表3　山地黃棕壤機械組成

3.3森林土壤類型

境內(nèi)的地貌特征是山地夾丘陵谷地，以中低山為主，海拔206～1607.7 m。由于緯度偏低，地勢變化大，人類干擾小，加上氣候溫和，雨量充沛，適于亞熱帶動植物的生長和繁殖，植被覆蓋率大。在特殊的溝谷地貌和生物氣候條件下，有利于土壤的脫硅富鋁化作用和生物富集過程，決定著該區(qū)的土壤類型為紅壤、山地黃壤、山地黃棕壤。

3.3.1紅壤

紅壤分布在海拔300～800 m。根據(jù)中國森林土壤1984年分類的標準，紅壤幾種不同的亞類有紅壤、黃紅壤、棕紅壤等，由此將黃紅壤亞類歸在紅壤土類。保護區(qū)海拔300～550 m為紅壤，550～800 m的山地土壤為紅壤與黃壤的過渡帶即黃紅壤。黃紅壤分布地區(qū)水濕條件和紅壤基本類同，但熱量條件較紅壤差，同典型紅壤的區(qū)別是以黃紅色為主，即氧化鐵水化為褐鐵礦和針鐵礦而呈現(xiàn)黃紅色基調(diào)。這類土壤一般分布在中低山丘陵及山麓地區(qū)，坡度一般為25°～35°，粘粒(<0.001 mm)含量一般在20 %～26 %。在天然次生林下土壤特征表現(xiàn)為土壤剖面厚度達65 cm以上，枯枝落葉層2～6 cm，層次發(fā)育良好，有明顯的A—B—C—D層，土壤顏色表層暗棕、栗色，心土層為淡紅黃色、黃棕色、黃紅色。質(zhì)地為重壤土、輕粘土。土壤結(jié)構(gòu)，表土層為粒狀，心土層為核狀或碎塊狀。濕度表土和心土無明顯區(qū)別，常以潤在各剖面中出現(xiàn)。pH值4.5～5.5，在土體中為強酸性。植物根系不太發(fā)達，植被為破壞程度較輕的針闊混交林和落葉闊葉林，土壤各類理化性質(zhì)見表4。

表4　紅壤理化性質(zhì)

3.3.2山地黃壤

山地黃壤分布在海拔800～1100 m常綠闊葉林或常綠、落葉闊葉混交林及針闊混交林中，主要樹種有擬赤楊、楠木、楓香、杜英、檵木、栲、湖南山核桃、杉木、馬尾松等。母質(zhì)類型為頁巖、板巖、沙礫巖發(fā)育。地貌類型以群山接嶺的中低山為主。氣候特點是冬無嚴寒，夏無酷暑，空氣濕度高，土壤形成發(fā)育除一般富鋁化過程外，還進行著明顯的黃化作用。土壤剖面常有A0—A1A—B—C—D構(gòu)型，A0層3～6 cm，土壤表層為粒狀結(jié)構(gòu)，土體厚度一般在70～100 cm，土壤顏色與腐殖質(zhì)聚合、分解緊密相關(guān)，肥力高的土壤顏色就深，也就是說腐殖質(zhì)含量就高。表層顏色深淺順序依次為黑色(5Y2/1)、暗灰棕(SYR4/2)、暗棕(7.5YR3/4)，心土層為暗灰棕(5YR4/2)、淡棕(7.5YR5/6)、黃棕色(10YR5/8)。土壤結(jié)構(gòu)、松緊度一般在層次上分異明顯。A層為粒狀結(jié)構(gòu)，B層為核狀結(jié)構(gòu)，C層為碎塊狀結(jié)構(gòu)；松緊度A層為散，B層為緊，C層為緊；質(zhì)地為重壤土、輕粘土。其他理化性質(zhì)見表5。

表5　山地黃壤理化性質(zhì)

3.3.3山地黃棕壤

山地黃棕壤是亞熱帶土壤垂直帶譜的基本組成之一。保護區(qū)的山地黃棕壤主要分布在海拔1100 m以上的山地。山地黃棕壤的氣候是以雨量多，濕度大、氣壓低、云霧環(huán)繞、無霜期短為特征。山地黃棕壤分布的海拔較高，坡度植被組成以常綠革葉灌叢為主，主要樹種有鹿角杜鵑、南嶺杜鵑、馬尾松、山柳等。土壤緊，質(zhì)地重壤土，pH值5.0；23～45 cm，暗黃棕色(10YR5/4)，碎塊狀結(jié)構(gòu)，中量根系，土壤緊，質(zhì)地重壤土，潤，pH值5.2；45～61 cm，淡黃棕色(10YR7/6)，碎塊狀結(jié)構(gòu)，中根系，土壤緊，質(zhì)地重壤土，潤，pH值5.5，其理化性質(zhì)見表6。

表6　山地黃棕壤理化性質(zhì)

3.4典型植物群落森林土壤養(yǎng)分特征

3.4.1典型群落森林土壤養(yǎng)分差異大

從表7可見：①21個典型樣地中森林土壤有機質(zhì)平均值為61.83 g/kg，標準差為15.92 g/kg，是平均數(shù)的25.11 %，變幅范圍30.86～84.48 g/kg，差值達53.62 g/kg，最高含量為最小含量2.74倍。②21個典型樣地森林土壤全氮平均為2.87 g/kg，標準差為0.73 g/kg，是平均數(shù)的24.74 %，變幅范圍1.54～3.80 g/kg，差值達2.26 g/kg，最高含量是最低含量2.47倍。③21個典型樣地森林土壤全磷平均為0.44 g/kg，標準差0.24 g/kg，是平均數(shù)的52.27 %。變幅范圍0.17～0.91 g/kg，差值達0.74，最高含量為最低含量5.35倍。④21個典型樣地森林土壤速效磷平均為7.17 mg/kg，標準差4.78 mg/kg，是平均數(shù)的64.99 %。變幅范圍1.92～18.19 mg/kg，差值達16.27 mg/kg，最高含量為最低含量9.47倍。⑤21個典型樣地森林土壤速效鉀平均為118.73 mg/kg，標準差為48.86mg/kg，是平均數(shù)的41.15 %，變幅范圍76.44～218.2 mg/kg，差值達141.76 mg/kg，最高含量為最小的3.64倍。由于土壤生態(tài)環(huán)境的變化，造就了植物多樣性良性循環(huán)的大環(huán)境。

3.4.2典型森林群落對土壤有機質(zhì)含量的影響

根據(jù)通道縣土壤垂直地帶性和植物群落具有代表性的種類，選擇了21個剖面層次分化較為典型的森林林地，參照有關(guān)文獻[5]，選取與肥力特征有關(guān)的特征指標。土壤有機質(zhì)是土壤養(yǎng)分最重要的指標之一，它是土壤中各營養(yǎng)元素特別是氮、磷的重要來源，以林地土壤有機質(zhì)含量為化學指標作為評判肥力較為合理。從表10中看出，在21個群落中有機質(zhì)大于75 g/kg的有6個群落為I類型，有機質(zhì)在50～75 g/kg的有10個群落為Ⅱ類型，有機質(zhì)低于50 g/kg有5個群落為Ⅲ類型。在成土環(huán)境基本相同的條件下，坡面位置和植物種類及生長勢有關(guān)。從坡面位置看，I類型中有針葉林的馬尾松群落分布在脊背上，巖竹分布在龍底巖790 m的夷平面上，這兩種地段的土壤侵蝕微弱，比較陡坡面上的土壤年齡較長，肥力要高；1個為坡腳的杉木群落，土層較厚78.0 cm，分別比平均土層73.8 cm高6.2 cm，土壤坡積物多，沖積肥力高。另外5個由喙核桃—豌蕨、潤楠+杜英+青榨槭、櫸木+南酸棗—杜莖山、擬赤楊+羅浮栲—尖葉倫、光葉白蘭組成的落葉闊葉林、常綠闊葉林群落組成，前4個為落葉闊葉林，后1個為常綠闊葉林。根據(jù)“九五”期間的研究結(jié)果[6]，土壤有機質(zhì)：落葉闊葉林>常綠闊葉林>針葉林，分別為63.95 g/kg、45.35 g/kg、32.58 g/kg，前者分別為后者的41.01 %、96.29 %，而光葉白蘭常綠闊葉林群落，在調(diào)查中屬于異常的情況，高出其他幾個常綠闊葉林群落的有機質(zhì)含量，其原因為本樣地林木粗壯，林齡偏大，土壤粗腐殖質(zhì)厚為5 cm，在森林土壤中粗腐殖質(zhì)是每年增補有機質(zhì)的主要方式。森林每年從土壤中吸收的物質(zhì)只有30 %～40 %用來生長木材，而60 %～70 %以落葉枯枝的形式歸還給土壤，經(jīng)李昌華[7]測定，幾種主要森林類型歸還給土壤的凋落物，最多的是常綠闊里弄林(苦櫧、木荷)每年的歸還量有9.5l t/hm2。Ⅱ類型001、008、009、010、011、013、016、017、018、021有5個為常綠闊葉林群落，有2個為常綠落葉闊葉混交林，有一個為坡度大的落葉闊葉林群落。Ⅲ類型5個群落中，有003、004、007為低海拔的紅壤亞類，005為黃紅壤亞類，這一類型不但處于人為活動較大低山區(qū)，而由于生物氣候差異引起土壤腐殖質(zhì)積累偏低。

表7　不同森林土壤化學分析結(jié)果

4結(jié)論與建議

4.1通道縣森林土壤物理性能好，有機質(zhì)含量高

從物理學的觀點來看，土壤是一個極其復雜的，三相物質(zhì)的分散系，它的固體基質(zhì)包括大小、形狀和排列不同的土粒。這些土粒的相互排列和組織，決定著土壤結(jié)構(gòu)與孔隙的特征，水和空氣在孔隙中保存和傳導。境內(nèi)土壤質(zhì)地為重壤土、輕黏土，沙、黏比例適中。由于境內(nèi)特有氣候和地形形成的天然次生林，因此，森林土壤有機質(zhì)平均達61.83 g/kg。新鮮腐殖質(zhì)是土壤團聚體的主要膠結(jié)劑，在鈣離子的作用下，能形成水穩(wěn)性團粒結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)良好的土壤，具有多孔性，不僅有利于排水，也有利于保水。

4.2土壤資源是人類賴以生存的基本物質(zhì)基礎(chǔ)

在這塊肥沃的土地上，經(jīng)過漫長的地質(zhì)年代，才逐漸由砂質(zhì)頁巖、板頁巖、硅質(zhì)巖類風化成母質(zhì)，數(shù)千年后才形成土壤。建議加強森林保護，合理開發(fā)和利用，實施退耕還林，增加森林質(zhì)量，增加林下土壤枯枝落葉層，涵養(yǎng)水源等特殊功能，對土壤進化起著積極的作用。

參考文獻：

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[6]吳建平，袁正科.湖南天然林生物因子與土壤養(yǎng)分物理特性的關(guān)系[J].湖南林業(yè)科技，2001.

[7]H·詹尼.土壤資源起源與性狀[M].北京：科學出版社，1988.

收稿日期：2016-05-03

作者簡介：石銀問(1974—)，女，工程師，主要從事林業(yè)技術(shù)工作。

中圖分類號：S714

文獻標識碼：A

文章編號：1674-9944(2016)12-0022-04