海南省文昌市9個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．定安縣林業局，海南定安570012;2．海南省林業科學研究所，海南?？?71100)

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造的組成和結構相對簡單的森林群落，后者則是在長期歷史過程中發展而成的植物復合體，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雜的森林群落［1-2］。森林的種類組成和結構是森林群落最基本特征，是了解其組成、變化和發展趨勢的基礎［3-4］。海南省文昌地區森林群落具有林分復雜、種類多、面積分布廣泛等特點，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)形成的人工單優植被群落和人工混交植被群落。土壤為林木生長和發育提供物質基礎，而森林的出現也影響著土壤的形成和發育［5-6］，研究不同植被類型土壤養分狀況，對于認識森林生長和土壤養分形成之間的關系有重要意義［7］。森林土壤質量評價指標應包含土壤的物理、化學和生物學指標，其中常用的化學指標有土壤有機質，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、穩定性，在近自然經營的土壤調查中常被采用［8］。

海南省文昌地區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，但關于這些不同植被類型林分土壤化學性質少見報道。筆者對文昌地區木麻黃、桉樹、大葉相思、濕加松、椰樹等9個不同植被類型土壤化學性質進行了測定與比較，以期為該地區造林再造林提供技術支撐。

1 材料與方法

1．1 研究區概況 研究區域主要選擇在海南省文昌市境內，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。研究區屬于熱帶北緣沿海地帶，屬熱帶海洋季風氣候，終年無霜、少嚴寒、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，臺風較多，常風2 ～3 級，最大風力18．4級。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，該區域植被類型為熱帶季雨林，人工經營樹種主要有木麻黃、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)、飛機草(Chromolaena odorata)、夜香牛(Vernonia cinerea)、一點紅(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。該植被群落發育良好，郁閉度為75% ～85%，結構可分為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)、九節木(Psychotria rubra)、東風橘(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、飛機草、一點紅(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 每個樣地設置3個土壤取樣點，采集1個腐殖層，重復樣點間距不少于20 m。每個樣點采用人工典型剖面，每個剖面挖取100 cm，按照0～20、20～40、40～60、60～100 cm 4個土層深度用自封袋采集土樣，樣品重1 000 g，土壤袋外均做好標記，寫明樣地號、剖面號數、采樣深度、土壤名稱、采樣人和采樣日期。原狀土樣采回后，用土壤篩進行篩理并挑去石塊、石礫和動植物殘體(如根、莖、葉、蟲體等)，放在紙上風干7 d左右。風干后，四分法取樣用于土壤肥力及pH的測定。

1．4 土壤樣品分析方法 土壤養分指標分析按魯如坤《土壤農業化學分析方法》執行。其中土壤pH采用電位法測定;土壤有機質采用鉻酸氧還滴定法測定;土壤全氮采用半微量凱氏法測定;土壤全磷采用酸溶—鉬銻抗比色法測定;土壤全鉀采用堿溶—火焰光度法測定;土壤有效磷采用BrayⅠ提取—鉬銻抗吸光光度法測定;土壤速效鉀采用乙酸銨浸提—火焰光度法測定;土壤硝態氮采用NaCl浸提—紫外分光光度法測定;土壤銨態氮采用NaCl浸提—靛酚藍吸光光度法測定;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定;植物全鉀采用H2SO4-H2O2消煮—火焰光度法測定。

2 結果與分析

2．1 土壤p H 土壤pH是重要的化學性質指標，影響著土壤養分的有效性。9個樣地內林分土壤的pH除了位于龍樓鎮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酸性。其中，位于文昌市龍樓鎮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。

2．2 土壤有機質含量 有機質是土壤固相部分的重要組成成分，盡管土壤有機質的含量只占土壤總量的很小一部分，但它對土壤形成、土壤肥力、環境保護及農林業可持續發展等方面都有著重要作用。同時，土壤有機質含量還影響著土壤N、P的全量和有效量。9種類型林分土壤表層的有機質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)，不同層次土壤有機質含量在9種類型林分間的差異與土壤表層有機質相同。

2．3 土壤氮含量 氮素是植物細胞質的重要組成部分。同時，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為從表層到深層有顯著降低的趨勢。

2．4 土壤磷含量 磷素是組成核素的主要成分，對促進植物細胞分裂和增殖有重要作用。另外，磷素也是植物體內酶的重要組成部分，可以使植物的酶轉化活動增強，進一步增加植物生長和植株抗性。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、椰子林中表現為隨土層深度先增加后降低的趨勢;相思林、桉樹林、混交林、濕加松等類型林分則持續降低;次生林、混雜林持續增加。

2．5 土壤鉀含量 鉀素能夠促進植物的光合作用，制造更多的養料。鉀素還具有促進植物對氮、磷的吸收，有利于蛋白質的形成，維持根系強壯等作用。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。速效鉀含量測定結果顯示，除幼磚紅壤區的濕加松林(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的化學成分不同。

3 結論與討論

(1)按照我國森林土壤養分貧瘠等級的劃分標準［9］，9種類型林分土壤有機質、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中最低的水平;除桉樹林土壤養分貧瘠狀況外，其他8種類型林分土壤表層有效磷也較低，接近貧瘠狀態，所以應根據不同林分類型土壤養分的狀況輔以技術措施，提高土壤養分水平，促進林木生長。

(2)9個樣地內林分土壤的pH除了沿海人工混交林呈堿性外，其他8個樣地內林分土壤的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。

(3)多樹種混交的林分有機質顯著高于純林林分有機質，處于沿海灘涂地半紅樹林有機質最高。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;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、椰子林中表現為隨土層深度先增加后降低的趨勢;大葉相思林、桉樹林、混交林、濕加松林等類型林分則持續降低;次生林、混雜林持續增加;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)從結果分析可以看出，為了改變當前土壤養分的狀況，建議在人工林營造時，選擇多樹種造林，混交林可延長經營周期，保證土壤養分循環，有利森林持續利用。

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