長(zhǎng)崗山不同林分類型對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響*

趙江寧馮嘉儀劉露李賽楠梁憲如王政輝

（華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)與風(fēng)景園林學(xué)院，廣東 廣州，510642）

長(zhǎng)崗山不同林分類型對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響*

趙江寧馮嘉儀劉露李賽楠梁憲如王政輝

（華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)與風(fēng)景園林學(xué)院，廣東 廣州，510642）

以廣州市長(zhǎng)崗山自然保護(hù)區(qū)中的濕地松林（Pinus elliottii）、桉樹(shù)林（Eucalyptus uroph ylla）和木荷林（Schima superba）為研究對(duì)象，對(duì)比不同林分類型、不同土壤層次下的土壤理化性質(zhì)。結(jié)果表明：（1）土壤容重和吸濕水含量表現(xiàn)為濕地松林＞木荷林＞桉樹(shù)林，土壤自然含水量、全氮和速效鉀含量表現(xiàn)為濕地松林＞桉樹(shù)林＞木荷林，土壤pH、有機(jī)質(zhì)和速效鉀含量表現(xiàn)為桉樹(shù)林＞濕地松林＞木荷林；（2）在不同林分類型0～60 cm土層下，土壤容重、自然含水量、有機(jī)質(zhì)差異顯著（P＜0.05），土壤吸濕水含量、pH、全氮、速效磷、速效鉀含量差異不顯著；（3）不同土層深度、林分類型與土層深度交互作用下土壤理化性質(zhì)無(wú)顯著差異。

土壤理化性質(zhì)；林分類型；長(zhǎng)崗山

森林土壤是影響林木生長(zhǎng)發(fā)育的重要環(huán)境因子，也是森林生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)、能量流動(dòng)的重要場(chǎng)所[1]。森林土壤為森林的存在和發(fā)展提供必要的物質(zhì)基礎(chǔ)，其形成發(fā)育的過(guò)程也受到森林生存和發(fā)展的影響，進(jìn)而形成植被與土壤相互作用、相互影響的良性循環(huán)系統(tǒng)[2-3]。充分了解植被與土壤性質(zhì)間的相互關(guān)系，是森林經(jīng)營(yíng)的基礎(chǔ)[4]。目前，不同植被類型下的土壤理化性狀差異問(wèn)題已引起大量國(guó)內(nèi)外學(xué)者的持續(xù)關(guān)注[5-11]。

近年來(lái)，關(guān)于長(zhǎng)崗山自然保護(hù)區(qū)的研究多集中于土壤動(dòng)物方面[12-15]，也有針對(duì)不同林分下土壤化學(xué)性質(zhì)開(kāi)展的研究[16]，但有關(guān)長(zhǎng)崗山不同林分類型對(duì)土壤理化性質(zhì)影響的報(bào)道較少。本文以長(zhǎng)崗山自然保護(hù)區(qū)濕地松（Pinus elliottii）、尾葉桉（Eucalyptus urophylla）、木荷（Schima superba）3種人工林為研究對(duì)象，通過(guò)測(cè)定土壤理化性質(zhì)等相關(guān)指標(biāo)，分析不同林分類型對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響，以期為揭示土壤和植被之間的關(guān)系提供理論依據(jù)，并為長(zhǎng)崗山自然保護(hù)區(qū)的資源利用和管理提供參考依據(jù)。

1 試驗(yàn)地概況

長(zhǎng)崗山自然保護(hù)區(qū)位于華南農(nóng)業(yè)大學(xué)校區(qū)南部，東接S81環(huán)城高速，西、北近岳洲路，南臨紫荊路，坐標(biāo)為113°22′E，23°09′N(xiāo)，東西寬約419.0 m，南北長(zhǎng)約453.0 m，海拔約為40 m。該地屬南亞熱帶季風(fēng)氣候，夏季高溫、高濕、多雨，冬季低溫、干燥、少雨，年平均氣溫為21.8℃，年平均降水量1 714.4 mm，年平均相對(duì)濕度79%。土壤為花崗巖發(fā)育而成的地區(qū)赤紅壤，整體情況良好，局部地區(qū)因植被受到破壞而形成塊狀或帶狀侵蝕。

保護(hù)區(qū)現(xiàn)有植被為大葉山楝（Aphanamixis grandifolia）、米錐（Castanopsis carlessii）、火力楠（Michelia macclurei）、濕地松、木荷、蒲桃（Syzygium jambos）、尾葉桉等喬木樹(shù)種以及梅葉冬青（Ilex asprella）、鼠刺（Itea chinensis）等灌木樹(shù)種。

2 材料與方法

2.1 樣地調(diào)查、取樣與制樣

樣地設(shè)在華南農(nóng)業(yè)大學(xué)校內(nèi)長(zhǎng)崗山自然保護(hù)區(qū)，采用樣方調(diào)查法，在濕地松林、桉樹(shù)林和木荷林中部各設(shè)置1個(gè)20 m×20 m樣方，進(jìn)行每木檢尺，林分概況見(jiàn)表1。在3種林分中遠(yuǎn)離林緣的位置分別隨機(jī)選擇3個(gè)點(diǎn)，樣點(diǎn)之間間隔約為20 m，挖取土壤剖面（0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm），每一層打2個(gè)環(huán)刀，取2個(gè)小鋁盒及1袋土帶回實(shí)驗(yàn)室處理。

樣品于實(shí)驗(yàn)室風(fēng)干1周左右進(jìn)行除雜、稱重、磨細(xì)、過(guò)篩（3、2、0.25 mm）、裝密封袋保存。

2.2 指標(biāo)測(cè)定

土壤容重測(cè)定采用環(huán)刀法；土壤自然含水量測(cè)定采用酒精燃燒法；土壤吸濕水含量測(cè)定采用烘干法；土壤質(zhì)地測(cè)定采用簡(jiǎn)易比重計(jì)法，測(cè)定結(jié)果依據(jù)卡慶斯基制土壤質(zhì)地分類簡(jiǎn)明系統(tǒng)[17]進(jìn)行分類；土壤pH測(cè)定采用電位法；土壤有機(jī)質(zhì)測(cè)定采用重鉻酸鉀氧化—遠(yuǎn)紅外加熱法；土壤全氮測(cè)定采用擴(kuò)散吸收法；土壤速效磷測(cè)定采用鹽酸硫酸溶液浸提—鉬銻抗比色法；土壤速效鉀測(cè)定采用醋酸銨浸提—火焰分光光度計(jì)法[18]。

2.3 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)整理。使用SPSS17.0數(shù)據(jù)分析軟件對(duì)不同林分類型下的土壤理化性質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行單因素方差分析（one-way ANOVA）和Duncan’s多重比較。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同林分條件下土壤物理性質(zhì)

土壤物理性質(zhì)是土壤的基本性質(zhì)，涉及體積、質(zhì)量、組成、質(zhì)地、孔隙度和含水性等多個(gè)方面。由表2可以看出，不同林分類型、不同層次的土壤物理性質(zhì)有所區(qū)別，對(duì)不同林分類型0～60 cm土層物理性質(zhì)的平均值比較得出：土壤質(zhì)量體積從大到小依次為濕地松林＞木荷林＞桉樹(shù)林；濕地松林自然含水量（221.24 g·kg-1）最大，其次是桉樹(shù)林（192.75 g·kg-1），木荷林最?。?48.44 g·kg-1）；3種林分吸濕水含量表現(xiàn)為濕地松林＞木荷林＞桉樹(shù)林。對(duì)同一林分下土壤的不同層次比較發(fā)現(xiàn)，除桉樹(shù)林外，其余2種林分的土壤容重都隨著土壤深度的增加而增加，并且增長(zhǎng)程度逐漸趨于平緩，濕地松林的土壤容重從土深0～20 cm到20～40 cm增加1.97%，從20～40 cm到40～60 cm增加0.65%。此外，土壤自然含水量和吸濕水含量隨土壤深度的變化則無(wú)明顯變化趨勢(shì)。濕地松林下的土壤為輕壤土，桉樹(shù)林和木荷林下則為中壤土。

表1 長(zhǎng)崗山3種林分概況

對(duì)不同林分條件下土壤物理性質(zhì)進(jìn)一步比較發(fā)現(xiàn)：在表層土壤（0～20 cm）3種林分間土壤容重差異顯著（P＜0.05），桉樹(shù)林顯著小于濕地松林和木荷林；3種林分間自然含水量在表層土壤存在顯著差異（P＜0.05），木荷林顯著小于濕地松林和桉樹(shù)林；3種林分間吸濕水含量在所有土層均差異不顯著。

3.2 不同林分條件下土壤化學(xué)性質(zhì)及養(yǎng)分含量

在同一林分類型不同土層條件下，土壤化學(xué)性質(zhì)及養(yǎng)分含量狀況變化見(jiàn)表3。其中，土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量呈現(xiàn)隨著土層深度增加而下降的趨勢(shì)；濕地松林下土壤速效磷含量表現(xiàn)為隨土層深度的增加先降低再升高，桉樹(shù)林以及木荷林則是持續(xù)降低；木荷林下土壤速效鉀含量表現(xiàn)為隨土層深度的增加持續(xù)升高，濕地松林和桉樹(shù)林則是先降低再升高；土壤pH無(wú)明顯變化規(guī)律。

3種不同林分類型下土壤化學(xué)性質(zhì)及養(yǎng)分含量在0～60 cm土層中的表現(xiàn)有所不同，土壤pH從大到小依次為桉樹(shù)林（4.53）＞濕地松林（4.51）＞木荷林（4.46）；土壤有機(jī)質(zhì)含量依次為桉樹(shù)林（24.70 g·kg-1）＞濕地松林（21.90 g·kg-1）＞木荷林（14.23 g·kg-1）；土壤全氮含量依次為濕地松林（0.45 g·kg-1）＞桉樹(shù)林（0.34 g·kg-1）＞木荷林（0.24 g·kg-1）；土壤速效磷含量依次為桉樹(shù)林（1.31 mg·kg-1）＞濕地松林（0.91 mg·kg-1）＞木荷林（0.86 mg·kg-1）；土壤速效鉀含量依次為濕地松林（32.08 mg·kg-1）＞桉樹(shù)林（22.45 mg·kg-1）＞木荷林（19.11 mg·kg-1）。

表2 長(zhǎng)崗山不同林分類型土壤物理性質(zhì)

表3 長(zhǎng)崗山不同林分類型土壤化學(xué)及養(yǎng)分含量

對(duì)不同林分條件下土壤化學(xué)性質(zhì)及養(yǎng)分含量進(jìn)一步對(duì)比得到，相同土層不同林分間土壤pH、全氮、速效磷及速效鉀含量均為差異不顯著。木荷林的有機(jī)質(zhì)含量與濕地松林、桉樹(shù)林在0～20 cm土層差異顯著（P＜0.05），木荷林與桉樹(shù)林在40～60 cm土層差異顯著（P＜0.05）。

通過(guò)進(jìn)一步分析表明，不同土層深度對(duì)土壤理化性質(zhì)無(wú)顯著影響，不同林分類型和土層深度的交互作用對(duì)土壤理化性質(zhì)無(wú)顯著影響。

4 結(jié)論與討論

在不同林分類型0～60 cm土層下，土壤容重、自然含水量、有機(jī)質(zhì)含量差異顯著（P＜0.05），土壤吸濕水含量、pH、全氮含量、速效磷和速效鉀含量差異不顯著。不同土層深度、林分類型與土層深度交互作用下土壤理化性質(zhì)差異不顯著。

對(duì)于不同的林分類型，林下凋落物、樹(shù)木根系分布以及土壤動(dòng)物等因素都會(huì)導(dǎo)致土壤的物理性質(zhì)出現(xiàn)差異。濕地松林下土壤的自然含水量和吸濕水含量最高，表明濕地松林對(duì)水分的保持能力更強(qiáng)，這是由于濕地松林下凋落物層相較于其他兩種林分更厚，降低了土壤蒸發(fā)從而讓水分得以保存。桉樹(shù)林下土壤吸濕水含量最低，說(shuō)明桉樹(shù)林在一定程度上改變了土壤顆粒表面結(jié)構(gòu)，從而使土壤顆粒對(duì)水分的吸持能力產(chǎn)生了變化。桉樹(shù)林下土壤容重最小且與其它兩種林分差異顯著，濕地松林容重最大，表明桉樹(shù)林下的土壤疏松，空隙多，而濕地松林下的土壤則正好相反。理論上桉樹(shù)作為一種速生樹(shù)種，一般會(huì)導(dǎo)致林下土壤容重增加，緊實(shí)度增大。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果可能是由于長(zhǎng)崗山的桉樹(shù)林下存在著一些侵蝕溝，侵蝕使土壤緊實(shí)度發(fā)生了一些改變，具體原因還需進(jìn)一步研究。在土壤質(zhì)地方面，3種林分類型下的土壤均為壤質(zhì)土，比較適合于發(fā)展農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)。

桉樹(shù)林下土壤pH為4.53，濕地松林為4.51，木荷林為4.46，三者均屬于強(qiáng)酸性土且差異不顯著，說(shuō)明桉樹(shù)林的酸性弱于后兩者，但不同林分類型對(duì)土壤pH影響不大。在本研究中，不同林分類型對(duì)不同土壤化學(xué)性質(zhì)及養(yǎng)分含量指標(biāo)的影響有所差異，這可能與樹(shù)種組成、林分密度以及人為干擾程度等多方面因素有關(guān)。進(jìn)一步分析可以發(fā)現(xiàn)，濕地松林下土壤的有機(jī)質(zhì)、全氮和速效鉀含量均高于木荷林，這與秦嘉海等人[19]的研究結(jié)果基本一致，說(shuō)明針葉林和闊葉林下凋落物的分解速率有所區(qū)別，同時(shí)也可證明不同樹(shù)種間吸收養(yǎng)分的速率存在差異。土壤有機(jī)質(zhì)和全氮呈現(xiàn)出一定的“表聚”現(xiàn)象，即有機(jī)質(zhì)和全氮含量隨土層深度的增加而降低，這也與很多學(xué)者的研究結(jié)果相吻合[20-22]。3種林分的土壤速效磷含量全都低于2 mg·kg-1，這是南方紅壤、赤紅壤等土壤的普遍現(xiàn)象，林木無(wú)法從土壤中獲取足夠的速效磷，則會(huì)出現(xiàn)缺磷現(xiàn)象[18]。3種林分土壤的速效鉀含量表現(xiàn)為：濕地松林＞桉樹(shù)林＞木荷林，這與林培松等人[23]的研究結(jié)果相反，可能是因?yàn)闈竦厮闪窒碌蚵湮镙^厚，減少了因降水造成的鉀的大量流失。和桉樹(shù)是“抽肥機(jī)”這一觀點(diǎn)不同的是，桉樹(shù)林下土壤的有機(jī)質(zhì)含量和速效磷含量最高，這與桉樹(shù)對(duì)土壤養(yǎng)分的快速消耗有所沖突，其中原因還有待進(jìn)一步探究。

從同一地區(qū)相同林分不同時(shí)間維度比較可以看到，相比于長(zhǎng)崗山2009年的土壤物理性質(zhì)[24]，濕地松林下的土壤容重稍有上升，桉樹(shù)表層和木荷林則稍有下降，說(shuō)明闊葉樹(shù)種使土壤更加疏松而針葉樹(shù)種使土壤更加緊實(shí)。其中桉樹(shù)是否也和闊葉樹(shù)種一樣具此種效果還有待商榷。與2009年相比，木荷林下土壤的自然含水量稍有下降，濕地松林則稍有上升，這可能是因?yàn)閮纱螌?shí)驗(yàn)取樣時(shí)的天氣狀況差異較大，也可能是相比闊葉樹(shù)種，針葉樹(shù)種的保水性能更好。相比于長(zhǎng)崗山2003年的土壤化學(xué)性質(zhì)及養(yǎng)分含量[25-26]，濕地松林下土壤的pH、有機(jī)質(zhì)和速效鉀含量上升，全氮和速效磷下降，桉樹(shù)林下土壤的有機(jī)質(zhì)、全氮和速效鉀含量上升，pH和速效磷則下降，相比于桉樹(shù)林，濕地松林可以減弱土壤的酸性并加強(qiáng)對(duì)土壤全氮的消耗，這種現(xiàn)象很可能是由土壤微生物、植物凋落物以及人為干擾等因素綜合作用造成的。

同一土層深度不同林分類型下部分土壤理化性質(zhì)差異顯著，說(shuō)明不同種類的林木對(duì)土壤存在一定的影響，這種影響可能是由樹(shù)木根系、土壤動(dòng)物和凋落物等因素所造成的。同一林分類型不同土層深度下土壤理化性質(zhì)差異不顯著，表明隨著土層的加深，土壤的理化性質(zhì)會(huì)出現(xiàn)一定程度的變化，但這種變化是有限的，不會(huì)發(fā)生質(zhì)的改變。不同林分類型和土層深度交互作用下土壤理化性質(zhì)差異不顯著，表明兩者對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響程度不同，具體差異還有待進(jìn)一步量化。

致謝：感謝項(xiàng)目指導(dǎo)老師曾曙才教授在試驗(yàn)設(shè)計(jì)和論文寫(xiě)作方面給予的指導(dǎo)和幫助。

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Soil Physical and Chemical Properties under Different Forest Types in Changgang Mountain

ZHAO Jiangning FENG JiayiLIU Lu LI Sainan LIANG Xianru WANG Zhenghui
(College of Forestry and Landscape Architecture, South China Agricultural University， Guangzhou, Guangdong 510642, China)

To research the soil under Pinus elliottii forest, Eucalyptus urophylla forest and Schima superba forest in Changgangshan Natural Reserve of Guangzhou. We made a comparative study for the physical and chemical properties of soil under different forest types and in different soil layers. The results showed that∶（1）the soil bulk density and hygro scopic water content under differernt forest type followed the linage order that P. elliottii forest ＞S. superba forest ＞E. urophylla; for soil nat ural water content, total nitrogen (TN) and available potassium(AK), the linage order was P. elliottii forest＞E. urophylla forest ＞S. superba; for soil pH, soil organic matter (SOM) and available phosphorus (AP), the linage order was E. urophylla forest＞P. elliottii forest＞S. superba forest. （2）The soil bulk density, natural water content, SOM in the 0～60 cm soil layer of different forest types showed significant differences, but there were no significant differences between the soil hygroscopic water content, pH, TN，AP and AK.（3）The physical and chemical properties of soil showed no significant difference in different soil layers. Moreover, the physical and chemical properties of soil had no significant difference under the interaction of forest types and soil layers.

soil physical and chemical properties；forest types；Changgang mountain

S714

A

2096-2053（2017）03-0048-05

華南農(nóng)業(yè)大學(xué)校級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（201510564239）。

趙江寧（1995— ），男，在讀本科生，研究方向?yàn)樯峙嘤?，E-mail∶ 1561313145@qq.com。

馮嘉儀（1991— ），女，科研助理，主要從事森林生態(tài)學(xué)研究，E-mail∶ leave4s@126.com。