通道縣森林土壤理化特性調查

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局，湖南 通道 418500)

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通道縣森林土壤理化特性調查

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、測定和室內理化分析相結合的方法，選擇了21個土壤剖面調查資料，確認了通道縣的土壤類型為紅壤、山地黃壤、山地黃棕壤。結果表明：這些剖面是發育較完整的A—B—C—D型，該境內的成土環境是順向演替過程。除具有富鋁化過程，生物自肥過程，黃化過程特征外，其土壤剖面形態特征也很明顯。土壤有機質含量高達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，腐殖質化過程偏長，具有肥力高、質地好、通透性好，持水保土能力強等特點。

關鍵詞：森林土壤；理化特性；調查分析；通道縣

1引言

通道縣地處湖南省西南邊陲，湘、桂、黔三省(區)交界之處。境內氣候溫和，冬無嚴寒，夏無酷暑，降雨充沛，年蒸發量小于年均降水量，林中空氣濕度高，土壤自然含水量高。區內主要為砂質頁巖、頁巖、沙礫巖發育的母質，地帶性土壤為紅壤、山地黃壤、山地黃棕壤，海拔為206～1077 m。保護區內保留著成片的常綠闊葉林，其區系地理成分復雜、起源古老，物種薈萃，群峰聳立，溝谷縱橫，水系發達，林木繁茂。這種山、水、石、林兼備的優美生態環境，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查與研究。

2研究方法

對通道縣的森林土壤調查與研究中，采取野外挖掘土壤剖面觀察、記載測定和室內理化分析相結合的方法。室內分析采用的是國家標準方法[1，2]。土壤水分物理性質采用環刀法，土壤團粒結構采用機械篩分法，常規方法測定土壤含水量、有機質、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調查結果與分析

3.1土壤剖面形態的觀察與描述

土壤剖面形態，是諸成土因素共同作用下形成的內在性質和外在形態的綜合表現，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為下界。土壤剖面是在成土因素不斷影響下而逐漸產生層次分化所表現出來的一種縱向變化現象，是在土體同外界物質發生相互交換而促使內部物質遷出、歸回，分解合成和依變創新而產生的層次變異。土壤是成土因素的函數，也是自然環境的一面鏡子，它將各種自然環境因素在土壤剖面上反映出來，這樣就能從土壤剖面形態來推斷成土環境。保護區土壤主要形態是：枯枝落葉層(A0)較厚2～6 cm，在坡度大而陡的環境條件下，這種粗腐殖質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，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難以分解，腐殖質化程度較高，使土壤表層出現黑色。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)。土壤結構好，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。土壤質地為重壤土、輕粘土。

3.2土壤發育層次分化特征

土壤層次，是指層次界線性質、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。在調查的21個剖面保護區土壤的發生層不論是海拔為350 m低點，還是海拔1350 m高點，中部為發育較完善的A0—A—B—C—D土體構型或A0—A1A—B—C—D土體構型，說明該區的成土環境是良好的，在該保護區基本沒出現A1層、A層，而是A1A層交織一起，A1層、A層上下腐殖質層之間無明顯的過渡，形成A0—A1A—B—C—D土體構型。這里的土體構型，與溝谷森林地貌景觀有關，與降雨量和蒸發量消長有關。降雨量決定其干濕狀況。以濕潤系數(K)為指標，境內的干濕消長狀況是降雨>蒸發，濕潤系數(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，把復雜的有機物轉變為簡單的化合物，最后變成無機物—礦質化過程減弱。

發生層粘粒含量及比率。根據機械組成分析結果計算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、坡度上發育的土壤有關。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，說明境內在植物繁茂的條件下森林土壤環境較好，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黃紅色基調。這類土壤一般分布在中低山丘陵及山麓地區，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為土壤剖面厚度達65 cm以上，枯枝落葉層2～6 cm，層次發育良好，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。質地為重壤土、輕粘土。土壤結構，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別，常以潤在各剖面中出現。pH值4.5～5.5，在土體中為強酸性。植物根系不太發達，植被為破壞程度較輕的針闊混交林和落葉闊葉林，土壤各類理化性質見表4。

表4　紅壤理化性質

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。母質類型為頁巖、板巖、沙礫巖發育。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構型，A0層3～6 cm，土壤表層為粒狀結構，土體厚度一般在70～100 cm，土壤顏色與腐殖質聚合、分解緊密相關，肥力高的土壤顏色就深，也就是說腐殖質含量就高。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)。土壤結構、松緊度一般在層次上分異明顯。A層為粒狀結構，B層為核狀結構，C層為碎塊狀結構；松緊度A層為散，B層為緊，C層為緊；質地為重壤土、輕粘土。其他理化性質見表5。

表5　山地黃壤理化性質

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，質地重壤土，pH值5.0；23～45 cm，暗黃棕色(10YR5/4)，碎塊狀結構，中量根系，土壤緊，質地重壤土，潤，pH值5.2；45～61 cm，淡黃棕色(10YR7/6)，碎塊狀結構，中根系，土壤緊，質地重壤土，潤，pH值5.5，其理化性質見表6。

表6　山地黃棕壤理化性質

3.4典型植物群落森林土壤養分特征

3.4.1典型群落森林土壤養分差異大

從表7可見：①21個典型樣地中森林土壤有機質平均值為61.83 g/kg，標準差為15.92 g/kg，是平均數的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。由于土壤生態環境的變化，造就了植物多樣性良性循環的大環境。

3.4.2典型森林群落對土壤有機質含量的影響

根據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，參照有關文獻[5]，選取與肥力特征有關的特征指標。土壤有機質是土壤養分最重要的指標之一，它是土壤中各營養元素特別是氮、磷的重要來源，以林地土壤有機質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個群落中有機質大于75 g/kg的有6個群落為I類型，有機質在50～75 g/kg的有10個群落為Ⅱ類型，有機質低于50 g/kg有5個群落為Ⅲ類型。在成土環境基本相同的條件下，坡面位置和植物種類及生長勢有關。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“九五”期間的研究結果[6]，土壤有機質：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含量，其原因為本樣地林木粗壯，林齡偏大，土壤粗腐殖質厚為5 cm，在森林土壤中粗腐殖質是每年增補有機質的主要方式。森林每年從土壤中吸收的物質只有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，而由于生物氣候差異引起土壤腐殖質積累偏低。

表7　不同森林土壤化學分析結果

4結論與建議

4.1通道縣森林土壤物理性能好，有機質含量高

從物理學的觀點來看，土壤是一個極其復雜的，三相物質的分散系，它的固體基質包括大小、形狀和排列不同的土粒。這些土粒的相互排列和組織，決定著土壤結構與孔隙的特征，水和空氣在孔隙中保存和傳導。境內土壤質地為重壤土、輕黏土，沙、黏比例適中。由于境內特有氣候和地形形成的天然次生林，因此，森林土壤有機質平均達61.83 g/kg。新鮮腐殖質是土壤團聚體的主要膠結劑，在鈣離子的作用下，能形成水穩性團粒結構。結構良好的土壤，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基礎

在這塊肥沃的土地上，經過漫長的地質年代，才逐漸由砂質頁巖、板頁巖、硅質巖類風化成母質，數千年后才形成土壤。建議加強森林保護，合理開發和利用，實施退耕還林，增加森林質量，增加林下土壤枯枝落葉層，涵養水源等特殊功能，對土壤進化起著積極的作用。

參考文獻：

[1]中國科學院南京土壤研究所.土壤理化分析[M].上海：上海科學技術出版社，1976.

[2]中國科學院.森林土壤分析方法[S].北京：國家標準局，1998.

[3]朱先貴.土壤調查與制圖[M].北京：中國農業出版社，1998.

[4]陳紹栓.杉木細柄阿丁楓混交林涵養水源功能和土壤肥力的研究[J].生態學報，2001.

[5]丘風瓊，丁慶堂.不同肥力水平的黑土中有機質碳、氮、磷的形成及其分配與供肥強度關系[M].沈陽：遼寧科學技術出版社，1983.

[6]吳建平，袁正科.湖南天然林生物因子與土壤養分物理特性的關系[J].湖南林業科技，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，主要從事林業技術工作。

中圖分類號：S714

文獻標識碼：A

文章編號：1674-9944(2016)12-0022-04