海南島濱海臺(tái)地5種典型林分類型土壤理化特性研究

宿少鋒，陳毅青，薛 楊，王小燕，林之盼

（海南省林業(yè)科學(xué)研究所，海南 海口 571100）

海南島濱海臺(tái)地5種典型林分類型土壤理化特性研究

宿少鋒，陳毅青，薛 楊，王小燕，林之盼

（海南省林業(yè)科學(xué)研究所，海南 ?？?571100）

以海南島濱海臺(tái)地5種典型林分類型為研究對象，研究不同森林類型0～100 cm土層土壤理化性質(zhì)。結(jié)果表明，次生林土壤容重相對最大，相思林土壤容重相對最小，椰樹林土層間變異系數(shù)最大，木麻黃林最小。5種不同森林類型表層土壤（0～10 cm，10～20 cm）隨著土壤深度的變化，土壤總孔隙度和非毛管孔隙度呈增大趨勢，其他層次土壤總孔隙度變化和非毛管孔隙度呈不規(guī)律性變化。隨著土壤深度的增加，土壤含水率呈遞增狀態(tài)，不同森林類型間土壤總孔隙度、土壤含水率差異性顯著。5種不同森林類型土壤pH都呈酸性或微酸性，木麻黃林與次生林、桉樹林、 相思林pH值差異性顯著。5種森林土壤全N含量在土壤剖面中具有明顯的垂直分布性，隨著土壤深度的增加呈降低趨勢，不同森林類型間全N、全K含量差異性顯著，全P含量差異性不顯著。同一森林類型0～10 cm土壤全N與其他層次顯著性差異，說明濱海沙土表層更利于 N素循環(huán)。

海南島；濱海臺(tái)地；森林類型；森林土壤；理化性質(zhì)

濱海臺(tái)地是沿海防護(hù)林帶的重要分布區(qū)域，也是人口的密集區(qū)，由于地理區(qū)位的特殊而受到生態(tài)學(xué)者的廣泛關(guān)注［1］。森林土壤是影響林木生長發(fā)育的重要環(huán)境因素，也是森林生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)和能量交換的重要場所。土壤中有機(jī)質(zhì)、氮、磷、鉀等元素是土壤肥力的主要組成部分，也是土壤動(dòng)物和土壤微生物賴以生存的根本［2］，它們促進(jìn)土壤氮、磷、鉀等養(yǎng)分元素的轉(zhuǎn)化和循環(huán)利用，進(jìn)而影響土壤的理化性質(zhì)、保水保肥和養(yǎng)分供應(yīng)能力。

土壤是經(jīng)過常年累月的變化成而形成的，既會(huì)受到母質(zhì)、地形、氣候等環(huán)境因素的影響，也會(huì)受人為因素、土壤動(dòng)物微生物等外力因素的改變。不同的森林植被下土壤的理化性質(zhì)也會(huì)不同，生物的緩慢累積過程使得土壤理化性質(zhì)逐漸發(fā)生改善。反過來，這些土壤理化特性又一定程度地促進(jìn)植物的生長，形成了物質(zhì)的良性循環(huán)［3］。通過對不同林型下土壤特性的差異性研究，對我們了解森林與土壤之間的關(guān)系，森林生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)、更新與重建等均具有重要意義［4］。

海南島濱海臺(tái)地林分類型多數(shù)為人工林，本研究以海南島濱海臺(tái)地5種典型森林類型的土壤為研究對象，分析不同森林類型的土壤理化性質(zhì)，探索不同森林類型土壤理化性質(zhì)的變化規(guī)律。開展濱海臺(tái)地人工林土壤有機(jī)碳和養(yǎng)分的研究，尤其是通過樣地實(shí)測獲得精準(zhǔn)數(shù)據(jù)以分析其分布規(guī)律及與環(huán)境變量間的關(guān)系，將有助于探討濱海臺(tái)地人工林土壤的生態(tài)功能，對濱海臺(tái)地森林生態(tài)系統(tǒng)更新、修復(fù)提供科學(xué)依據(jù)，對濱海臺(tái)地林地的可持續(xù)經(jīng)營和林地生產(chǎn)力的恢復(fù)具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 研究地概況

研究區(qū)位于海南省文昌市、臨高縣、樂東縣、萬寧市等4個(gè)市縣（18°30′1″～19°58′20″N，109°9′22″～110°58′34″E），該區(qū)域是典型的海南島濱海臺(tái)地地貌，氣候?qū)贌釒ШＱ笮约撅L(fēng)氣候，雨量充足，氣候溫和為濕潤氣候區(qū)。地勢低平，平原階地，海拔高度在45～50 m，主要土壤類型為濱海沉積物沙土，pH值為5.14～6.62。

1.2 樣地設(shè)置

在海南省文昌市、臨高縣、樂東縣、萬寧市等4個(gè)市縣內(nèi)，選擇不同森林類型（木麻黃林Casuarina equisetifolia、次生林secondary forest、桉樹林Eucalyptus、椰子林Cocos nucifera L.、大葉相思林Acacia auriculaeformis）為調(diào)查對象并建立樣地，采用水泥界樁或PVC管對每個(gè)樣地做標(biāo)記。在典型地段分別設(shè)置 20 m ×20 m的標(biāo)準(zhǔn)地各3塊，記錄各標(biāo)準(zhǔn)地的經(jīng)緯度、郁閉度并對喬木層進(jìn)行每木檢尺。

1.3 樣品采集和處理

于2015年7～10月，分別在每塊標(biāo)準(zhǔn)樣地內(nèi)設(shè)置代表性采樣點(diǎn)2個(gè)，分別挖掘剖面各1個(gè)，按0～10 cm、10～20 cm、20～40 cm、40～60c m和≥60 cm～100 cm土層分別采集土壤樣品，把相同標(biāo)準(zhǔn)地同一土層樣品混合后用四分法取混合土壤約0.5 kg帶回室內(nèi)，經(jīng)自然風(fēng)干、去雜、磨細(xì)、過篩和混勻后裝瓶保存，供測定土壤化學(xué)性質(zhì)用。同時(shí)用容積為100 cm 的不銹鋼環(huán)刀采集 0～10 cm、10～20 cm、20～40 cm、40～60 cm和≥60 cm～100 cm土層原狀土，每個(gè)層次制作環(huán)刀土3個(gè)，帶回實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，供測定土壤密度、孔隙度和持水量等。

1.4 土壤理化性質(zhì)的測定

物理指標(biāo)的測定：采用環(huán)刀法測定總孔隙度、孔隙度、土壤容重，用105℃烘干法測定土壤自然含水率。

化學(xué)指標(biāo)的測定：按水土比1∶1 pH計(jì)法測定各森林類型土壤pH值，用凱氏蒸餾法測定全N含量，用高氯酸濃硫酸——鉬銻抗比色法測定各森林類型土壤全P含量，用王水酸熔——火焰光度計(jì)法測定各森林類型土壤全K用含量。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

采用 Excel2003、SPSS18.0等軟件進(jìn)行常規(guī)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，用單因素方差分析比較5種森林類型土壤理化性質(zhì)的差異性分析，用Tukey-Kramer多重檢驗(yàn)法檢驗(yàn)不同森林類型間和0～100 cm不同土層間的差異顯著性，用sigmaplot12.0軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤物理特性

2.1.1 剖面土壤容重 對不同土層深度的土壤容重進(jìn)行測定和分析，結(jié)果見圖1。其中，木麻黃林0～100 cm土層容重介于1.34～1.39 g/cm3，平均1.36 g/cm3，變異系數(shù)為1.40%。次生林0～100 cm土層容重介于1.48～1.57 g/cm3，平均1.53 g/cm3，變異系數(shù)為3.61%。椰樹林0～100 cm土層容重介于1.39～1.57 g/cm3，平均1.51 g/cm3，變異系數(shù)為7.01%。桉樹林0～100 cm土層容重介于1.36～1.43 g/cm3，平均1.40 g/cm3，變異系數(shù)為2.79%。相思林0～100 cm土層容重介于1.31～1.37 g/cm3，平均1.34 g/cm3，變異系數(shù)為2.10%。次生林土壤容重相對最大，相思林土壤容重相對最小，土壤容重關(guān)系：次生林＞椰樹林＞桉樹林＞木麻黃林＞相思林，椰樹林0～100 cm土層間變異系數(shù)最大，木麻黃林最小。

圖1 不同森林類型土壤容重

2.1.2 土壤孔隙度 土壤孔隙是部分土壤動(dòng)物和微生物賴以生存的地方，也是植物根系獲取水分和養(yǎng)料的重要場所，更是土壤中物質(zhì)和能量貯存和交換的場所。土壤孔隙度的大小直接影響土壤透水性、通氣性以及植物根系生長。土壤總孔隙度的大小更能反映出森林對水分和養(yǎng)分的利用率情況［5］。

從表1可以看出，土壤總孔隙度的大小順序?yàn)椋耗韭辄S林（60.822%）＞桉樹林（60.438%）＞相思林（59.326%）＞次生林（43.646%）＞椰樹林（42.84%）。土壤非毛管孔隙度的大小順序?yàn)椋捍紊郑?4.696%）＞相思林（21.404%）＞椰樹林（18.806%）＞桉樹林（11.256%）＞木麻黃林（10.496%）。5種不同森林類型表層土壤（0～10cm，10cm～20cm）隨著土壤深度的變化，土壤總孔隙度和非毛管孔隙度呈增大趨勢，其他層次土壤總孔隙度變化和非毛管孔隙度呈不規(guī)律性變

化。不同森林類型土壤總孔隙度差異顯著。次生林非毛管孔隙度最大，這是因?yàn)榇紊至窒驴萋湮镙^多，由于枯落物的分解增加了土壤中有機(jī)質(zhì)的含量［6］，土壤有機(jī)質(zhì)含量富集，更有利于土壤動(dòng)物和土壤微生物的活動(dòng)，使得土壤顆粒排列越疏松，孔隙度增大，通氣性及透水性都變的增加，致使土壤物理性狀得以改善。其次為相思林，木麻黃林最小。

2.1.3 土壤含水量 土壤質(zhì)量含水量作為森林土壤水分物理性質(zhì)指標(biāo)，能夠反映林地土壤的水分特性［7］。土壤含水量一般都隨著土壤深度的增加而減少，然而在海南島濱海沙地情況卻是相反，隨著土壤深度的增加，土壤含水率卻是呈遞增狀態(tài)，這與土壤質(zhì)地、土壤密度及地上植被狀況有一定的關(guān)系。砂質(zhì)土壤保水性差，下層土壤比上層含水率會(huì)高。由圖2可知，木麻黃林的各土壤深度的平均含水率最低，大葉相思林的各土壤深度的平均含水率最高，在40cm～100 cm土壤深度，桉樹林的土壤含水率高于大葉相思林。不同森林類型間土壤含水率差異顯著。

表1 不同森林類型土壤平均孔隙度

圖2 不同森林類型土壤平均含水率

表2 不同森林類型土壤平均pH值

2.2 土壤化學(xué)特性

2.2.1 土壤pH值 海南濱海臺(tái)地森林土壤pH值介于5.14～6.62之間（表2）。其中木麻黃林0～100 cm土壤pH介于6.10～6.55，屬于弱酸性土壤；次生林0～100 cm土壤pH值介于5.17～5.56，屬于酸性土壤；椰樹林0～100 cm土壤pH值介于6.42～6.62，屬于弱酸性土壤；桉樹林0～100 cm土壤pH值介于5.41～5.93，屬于酸性土壤；相思林0～100 cm土壤pH值介于5.14～5.20，屬于酸性土壤；5種森林類型中木麻黃林與次生林、桉樹林、相思林pH值差異顯著，木麻黃林與椰樹林之間pH值差異不顯著。

2.2.2 土壤全N、全P、全K含量 海南濱海臺(tái)地森林土壤全氮的比較見圖3。海南濱海臺(tái)地5種森林土壤全氮介于0.21～1.04 g/kg之間，屬于低氮肥力土壤。除相思林外，其他4種森林類型表層（0～10 cm）土壤與其他層次土壤全N含量差異性顯著。5種森林土壤全氮含量在土壤剖面中具有明顯的垂直分布性，隨著土壤深度的增加呈降低趨勢。不同森林類型間土壤全氮差異顯著，次生林土壤全氮顯著的高于其他林分。

海南濱海臺(tái)地5種森林土壤全P介于0.33～0.91 g/kg，基本上不超過1.0 g/kg（圖3）。統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果表明，5種森林類型土壤層次和林分之間全P含量之間差異均不顯著。5種森林類型0～100 cm土壤各個(gè)層次間全P含量基本一致。

海南濱海臺(tái)地5種森林土壤全K介于6.5～16.3 g/kg，大多介于四級(jí)和五級(jí)之間（圖3）。5種森林類型土壤全K含量在林分間差異顯著，5種森林類型在不同層次上土壤全K含量差異不顯著。5種森林土壤全氮含量在土壤剖面中具有明顯的垂直分布性，隨著土壤深度的增加呈遞增趨勢。5種森林類型全K含量以次生林最高，木麻黃林最低。

圖3 不同森林類型土壤全N、全P、全K含量

3 結(jié)論與討論

3.1 不同森林土壤物理性質(zhì)的差異

土壤容重對土壤水、氣、肥、熱量的變化有顯著影響，也是土壤肥力和土壤質(zhì)量的重要指標(biāo)之一［8-9］。除木麻黃林外，其他林分隨著土壤深度的增加，容重總體呈遞增趨勢，有所不同的是次生林土壤40～60 cm土壤容重減小，這是由于次生林林下根系多，根系在40～60 cm土層間又相對集中。木麻黃林隨著土壤深度的增加，容重呈遞減趨勢，這是由于木麻黃林主要集中在海岸線偏近地帶，土壤類型主要是沙土，表層由于雨水沖擊，人為踩踏，表層容重相對較大。5種森林類型土壤容重關(guān)系為次生林＞椰樹林＞桉樹林＞木麻黃林＞相思林，椰樹林0～100 cm土層間變異系數(shù)最大，木麻黃林最小。

土壤總孔隙度的大小順序?yàn)椋耗韭辄S林＞桉樹林＞相思林＞次生林＞椰樹林。5種不同森林類型表層土壤（0～10 cm，10～20 cm）隨著土壤深度的變化，土壤總孔隙度和非毛管孔隙度呈增大趨勢，其他層次土壤總孔隙度變化和非毛管孔隙度呈不規(guī)律性變化。不同森林類型土壤總孔隙度差異顯著。

木麻黃林的各土壤深度的平均含水率最低，大葉相思林的各土壤深度的平均含水率最高，在40～100 cm土壤深度，桉樹的土壤含水率高于大葉相思。不同森林類型間土壤含水率差異顯著。木麻黃各土壤深度的平均含水率最低，主要是因?yàn)槟韭辄S林林下灌草稀疏，植物多樣性指數(shù)小，林地蓄水能力弱。這與徐馨等研究中國東南沿海木麻黃防護(hù)林林下植被多樣性結(jié)論一致［10］。

3.2 不同森林土壤化學(xué)性質(zhì)的差異

土壤pH值主要取決于成土母質(zhì)和成土過程及土壤溶液濃度。土壤pH值對植物生長有著極其重要的作用，不但影響土壤養(yǎng)分元素的存在形態(tài)及其轉(zhuǎn)化，而且影響土壤微生物區(qū)系，進(jìn)而影響?zhàn)B分的有效性［11］。按照土壤的pH值，可以把土壤酸堿度劃分為：強(qiáng)酸性（pH值＜4.5）、酸性（p H值 4.5～5.4）、微酸性（pH值5.5～6.4）、中性（pH值6.5～7.4）、堿性（pH值 7.5～8.5）和強(qiáng)堿性（pH值＞ 8.5）。本研究中，5種不同類型森林土壤pH介于5.14～6.62之間，呈酸性到中性土壤，這主要是由于樣地都處于濱海臺(tái)地，降雨量相對集中，而且雨水主要呈酸性，對土壤的影響較大。不同森林類型中，次生林pH值最低，木麻黃林pH值相對最高。木麻黃林與次生林、桉樹林、相思林pH值差異顯著，木麻黃林與椰樹林之間pH值差異不顯著。

5種森林土壤全氮含量在土壤剖面中具有明顯的垂直分布性，隨著土壤深度的增加呈降低趨勢，這與大部分研究結(jié)論都相同［12-13］。同一森林類型表層含N量與其他層次差異性顯著，這是因?yàn)榈乇砜萋湮锏姆纸?，使得土壤肥力增加，土壤的通氣、水性良好，土壤微生物量高，更利于N元素的循環(huán)。不同森林類型土壤全氮差異顯著。次生林土壤全氮顯著的高于其他林分。不同森林類型土壤層次和林分之間全P含量之間差異均不顯著。不同森林類型和土壤各個(gè)層次間全P含量基本一致。5種森林類型土壤全K含量在林分間差異顯著，在不同層次上土壤全K含量差異不顯著。5種森林土壤全氮含量在土壤剖面中具有明顯的垂直分布性，隨著土壤深度的增加呈遞增趨勢。5種森林類型全K含量以次生林最高，木麻黃林最低。

5種森林類型次森林全N含量最高，木麻黃林最低；5種森林類型全P含量差異不大；5種森林類型全K含量以次生林最高，木麻黃林最低。土壤0～100 cm不同層次間全P、全K含量差異性較大，并不呈明顯的垂直分布，而全N含量呈明顯的垂直分布。土壤全磷、全鉀的變化規(guī)律并不一致，剖面特征不如全氮顯著。這主要可能由于 P、K元素受土壤母質(zhì)影響較大，濱海沙土，土壤貧瘠，風(fēng)速大，鹽分高，而受植被、微生物等因素影響較小所致。土壤全 N、P、K的含量僅表示土壤 N、P、K 儲(chǔ)量情況，并不能夠真正意義上代表土壤肥力情況，僅在一定程度上影響速效養(yǎng)分。

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（責(zé)任編輯 楊賢智）

Soil physical and chemical properties of five subtropical forests in Wenchang coastal platform, Hainan

SU Shao-feng，CHEN Yi-qing，XUE Yang，WANG Xiao-yan，LIN Zhi-pan
（Hainan Institute of Forestry Science，Haikou 571100，China）

To understand the physical and chemical properties of soil in 0-100 cm layer in different forest types，this paper studied five typical forest types in the coastal platform of Hainan Island. The results showed that soil bulk density of secondary forest was the highest, while Acacia auriculaeformis forest was the lowest. The variation coefficient of soil layer showed that the coconut forest was the largest, and Casuarina equisetifolia forest was the lowest. The total soil porosity and non-capillary porosity of five different forest types (0-10 cm, 10-20 cm) increased with the depth of soil, but in other layers, they were irregularity. The soil water content increased with the depth of soil, and the differences were significant in different forest types. The pH value in five different forest types was acidic or slightly acidic, the differences between Casuarina equisetifolia forest and secondary forest, Eucalyptus forest, Acacia auriculaeformis forest were significant. Soil total N content in soil profile had a clear vertical distribution, which decreased with the depth of soil. The differences of total N and K contents were significant，while the P content was not in different forest types. There was significant difference in soil total nitrogen between 0-10 cm and other layers in the same forest type, which indicated that the surface layer of seashore sand soil was more beneficial for N cycle.

Hainan island；coastal terrace；forest type；forest soil；physical and chemical properties

S151.9

A

1004-874X（2016）11-0064-06

2016-08-16

海南省省屬科研院所技術(shù)開發(fā)研究專項(xiàng)（KYYS-2015-21）

宿少鋒（1985-），男，碩士，林業(yè)工程師，E-mail：s396487005@163.com

陳毅青（1976-），男，林業(yè)高級(jí)工程師，E-mail：13876350188@126.com

宿少鋒，陳毅青，薛楊，等. 海南島濱海臺(tái)地5種典型林分類型土壤理化特性研究［J］.廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016，43（11）：64-69.