海南省文昌市9个不同植被类型林地土壤成分分析研究

王康雄，王小燕，薛 杨，林之盼，宿少锋，薛超文

(1．定安县林业局，海南定安570012;2．海南省林业科学研究所，海南海口571100)

森林群落可分为人工森林群落和自然森林群落2种类型，前者是通过人为措施营造的组成和结构相对简单的森林群落，后者则是在长期历史过程中发展而成的植物复合体，由集合在一起的植物相互间以及与其他生物间的作用形成的复杂的森林群落［1-2］。森林的种类组成和结构是森林群落最基本特征，是了解其组成、变化和发展趋势的基础［3-4］。海南省文昌地区森林群落具有林分复杂、种类多、面积分布广泛等特点，主要由木麻黄(Casuarina equisetifolia)、桉树(Eucalyptus urophylla)、大叶相思(Acacia auriculaeformis)、湿加松(Pinuselliottii var．elliottii× P．caribaea var．hondurensis)、椰树(Cocosnucifera)形成的人工单优植被群落和人工混交植被群落。土壤为林木生长和发育提供物质基础，而森林的出现也影响着土壤的形成和发育［5-6］，研究不同植被类型土壤养分状况，对于认识森林生长和土壤养分形成之间的关系有重要意义［7］。森林土壤质量评价指标应包含土壤的物理、化学和生物学指标，其中常用的化学指标有土壤有机质，pH，N、P和K的全量及其有效量等，这些因子能很好地反映土壤肥沃程度、稳定性，在近自然经营的土壤调查中常被采用［8］。

海南省文昌地区的有林地几乎被木麻黄、桉树、大叶相思、湿加松、椰树等树种覆盖，但关于这些不同植被类型林分土壤化学性质少见报道。笔者对文昌地区木麻黄、桉树、大叶相思、湿加松、椰树等9个不同植被类型土壤化学性质进行了测定与比较，以期为该地区造林再造林提供技术支撑。

1 材料与方法

1．1 研究区概况 研究区域主要选择在海南省文昌市境内，地处110°36′～111°01′E，19°40′～20°06′N，属于沿海平原地带，海拨在5～10 m，最高海拨70 m。研究区属于热带北缘沿海地带，属热带海洋季风气候，终年无霜、少严寒、四季常青，日照充足，气候温和，年平均温度23．9℃，最高气温35．5 ℃，最低气温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，台风较多，常风2 ～3 级，最大风力18．4级。常年平均湿度为86%，最小湿度为34%。主要土壤类型为滨海沉积物沙壤土，pH为5．0～6．6，该区域植被类型为热带季雨林，人工经营树种主要有木麻黄、湿加松、桉树、相思类、椰子等。

1．2 不同植被类型林地概况 研究的9个不同植被类型林分分别为木麻黄纯林、湿加松纯林、桉树纯林、椰子纯林、次生林、人工混交林、人工—天然混杂林、大叶相思纯林、半红树林。

1．2．1 木麻黄纯林。2009年造林，平均株行距为4．0 m×1．2 m，林分生长良好，郁闭度为70% ～75%，林木胸径为2．4～17．2 cm，树高为 3．3 ～17．2 m，林下有胜红蓟(Ageratum conyzoides)、飞机草(Chromolaena odorata)、夜香牛(Vernonia cinerea)、一点红(Emilia sonchifolia)、短叶黍(Panicum brevifolium)、叶下珠(Phyllanthus urinaria)等草本植物，土壤类型为滨海沙壤。

1．2．2 湿加松纯林。2009年造林，平均株行距为4．0 m×1．5 m，该植被群落林分生长良好，郁闭度为75% ～85%，林木胸径为2．0 ～15．1 cm，平均胸径为 7．0 cm，树高为 1．8 ～11．6 m，林下主要草本植物有胜红蓟、鬼针草(Bidens pilosa)、夜香牛、白花蛇舌草(Hedyotis diffusa)、含羞草(Mimosa pudica)、飞机草等，土壤类型为砖红壤。

1．2．3 桉树纯林。1993年造林，平均株行距为4．0 m×2．0 m，该植被群落发育一般，郁闭度为90% ～98%，林木胸径为3．0 ～19．4 cm，树高为3～17 m，林下有白花蛇舌草、丰花草(Borreria stricta)、地毯草(Axonopus compressus)、短叶黍、铺地黍(Panicum repens)等，土壤类型为滨海沙壤。

1．2．4 椰子纯林。1993年造林，平均株行距为5．0 m×6．0 m，该植被群落发育良好，郁闭度为90% ～98%，林木胸径为7．0 ～39．0 cm，树高为7．0 ～15．0 m，林下有冰糖草(Scoparia dulcis)、地毯草、黄花稔(Sida acuta)、金腰箭(Synedrella nodiflora)、牛膝(Achyranthes bidentata)、莎草(Cyperus rotundus)等，土壤类型为浅海沉积砂土壤。

1．2．5 次生林。该植被群落发育良好，郁闭度为75% ～85%，结构可分为3层，乔木层为1层，3～18 m高;灌木层有1层，1～2 m 高;草本层1层，0．3～0．6 m高。主要植被乔木层有百日青(Podocarpus neriifolius)、木麻黄、柳叶密花树(打铁树)(Rapanea linearis)、琼涯海棠(Calophyllum inophyllum)等;灌木层有银柴(Aporusa dioica)、桃金娘(Rhodomyrtus tomentosa)、九节木(Psychotria rubra)、东风橘(Atalantia buxifolia)、大青(Clerodendrum cyrtophyllum)等;草本层有鬼针草、莎草、胜红蓟等，土壤类型为滨海沙壤。

1．2．6 人工混交林。该植被群落发育良好，郁闭度为80%～90%，主要植被乔木有木麻黄、椰子、大叶相思、苦楝(Melia azedarach);灌木层有马樱丹(Lantana camara)、大青、潺槁树(Litsea glutinosa)等;草本层有小商陆(Rivina humilis)、猩猩草(Euphorbia heberophylla)、菊三七(Gynura japonica)、胜红蓟、飞蓬(Conyza canadensis)等，土壤类型为滨海沙壤土。

1．2．7 人工—天然混杂林。该植被群落发育良好，郁闭度为65% ～75%，主要植被乔木有椰子、木麻黄、琼涯海棠等;草本层有飞机草、猩猩草、马鞭草(Verbena officinalis)等，土壤类型为滨海沙壤土。

1．2．8 大叶相思纯林。2010年造林，株行距为3．0 m×1．2 m，该植被群落发育良好，郁闭度为75% ～80%，林木胸径为1～7 cm，树高为2～7 m，林下有胜红蓟、飞机草、一点红(Emilia sonchifolia)等，土壤类型为滨海沙壤土。

1．2．9 半红树林。该植被群落发育良好，郁闭度为75% ～80%，主要植被乔木树种有海莲(Bruguiera sexangula)、正红树(Rhizophora apiculata)、木果楝(Xylocarpusgranatum)、杯萼海桑(Sonneratia alba)、海漆(Excoecaria agallocha)等;灌木层有东风橘、马樱丹、鹊肾树(Nephrolepis auriculata)等;草本层有露兜(Pandanus tectorius)、卤蕨(Acrostiehum aureum)、夜香牛、老鼠簕(Acanthus ilicifolius)等，土壤类型为沿海滩涂地。

1．3 土壤样品采集 每个样地设置3个土壤取样点，采集1个腐殖层，重复样点间距不少于20 m。每个样点采用人工典型剖面，每个剖面挖取100 cm，按照0～20、20～40、40～60、60～100 cm 4个土层深度用自封袋采集土样，样品重1 000 g，土壤袋外均做好标记，写明样地号、剖面号数、采样深度、土壤名称、采样人和采样日期。原状土样采回后，用土壤筛进行筛理并挑去石块、石砾和动植物残体(如根、茎、叶、虫体等)，放在纸上风干7 d左右。风干后，四分法取样用于土壤肥力及pH的测定。

1．4 土壤样品分析方法 土壤养分指标分析按鲁如坤《土壤农业化学分析方法》执行。其中土壤pH采用电位法测定;土壤有机质采用铬酸氧还滴定法测定;土壤全氮采用半微量凯氏法测定;土壤全磷采用酸溶—钼锑抗比色法测定;土壤全钾采用碱溶—火焰光度法测定;土壤有效磷采用BrayⅠ提取—钼锑抗吸光光度法测定;土壤速效钾采用乙酸铵浸提—火焰光度法测定;土壤硝态氮采用NaCl浸提—紫外分光光度法测定;土壤铵态氮采用NaCl浸提—靛酚蓝吸光光度法测定;植物全氮采用H2SO4-H2O2消煮—半微量蒸馏法;植物全磷采用H2SO4-H2O2消煮—钼锑抗吸光光度法测定;植物全钾采用H2SO4-H2O2消煮—火焰光度法测定。

2 结果与分析

2．1 土壤p H 土壤pH是重要的化学性质指标，影响着土壤养分的有效性。9个样地内林分土壤的pH除了位于龙楼镇月亮湾滨海沙壤土的人工混交林呈碱性(pH 8．23)，其他类型林分均呈现酸性。其中，位于文昌市龙楼镇星光村浅海沉积砂土的椰子林土壤酸性(pH 6．55)最弱，其次为大叶相思(pH 5．68)、木麻黄纯林(pH 5．40)、混杂林(pH 5．00)、次生林(pH 5．00)、桉树林(pH 4．98)，处于幼砖红壤地带的湿加松(pH 4．53)和沿海滩涂地半红树林(pH 4．53)土壤酸性最强。

2．2 土壤有机质含量 有机质是土壤固相部分的重要组成成分，尽管土壤有机质的含量只占土壤总量的很小一部分，但它对土壤形成、土壤肥力、环境保护及农林业可持续发展等方面都有着重要作用。同时，土壤有机质含量还影响着土壤N、P的全量和有效量。9种类型林分土壤表层的有机质含量从小到大依次为:木麻黄纯林(0 g/kg)、大叶相思林(0．47 g/kg)、湿加松林(3．22 g/kg)、桉树林(4．48 g/kg)、次生林(8．18 g/kg)、椰子林(8．83 g/kg)、混杂林(8．93 g/kg)、混交林(12．07 g/kg)、半红树林(24．89 g/kg)，不同层次土壤有机质含量在9种类型林分间的差异与土壤表层有机质相同。

2．3 土壤氮含量 氮素是植物细胞质的重要组成部分。同时，氮素又是植物叶绿体的重要成分，缺乏氮素，叶绿素含量减少，光合作用显著降低，直接影响着植株体的生长速度。9种类型林分表层土壤全氮均值为0．055～1．132 g/kg，其中位于沙质土壤地带的大叶相思幼龄林全氮含量最低(0．055 g/kg)，而其他7种类型林分土壤全氮含量较高，其中桉树0．298 g/kg，混杂林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，湿加松 0．208 g/kg，半红树1．132 g/kg。9种类型林分土壤表层(0～20 cm)碱解氮含量从小到大依次为:桉树林(0．11 g/kg)、混杂林(0．28 g/kg)、大叶相思林(0．65 g/kg)、椰子林(0．71 g/kg)、湿加松林(0．77 g/kg)、木麻黄林(0．78 g/kg)、混交林(0．95 g/kg)、次生林(1．59 g/kg)、半红树林(2．43 g/kg)，且 9 种类型林分不同土壤层次中碱解氮的差异与表层相同，同一林分类型不同土壤层次的碱解氮含量表现为从表层到深层有显著降低的趋势。

2．4 土壤磷含量 磷素是组成核素的主要成分，对促进植物细胞分裂和增殖有重要作用。另外，磷素也是植物体内酶的重要组成部分，可以使植物的酶转化活动增强，进一步增加植物生长和植株抗性。9种类型林分表层土壤全磷介于0．017 ～0．110 g/kg，除了半红树林(0．110 g/kg)、混交林(0．064 g/kg)、椰子林(0．042 g/kg)、湿加松(0．038 g/kg)，其他5种类型林分均为0．020 g/kg左右。9种类型林分土壤表层(0～20 cm)有效磷含量从小到大依次为:桉树林(3．12 g/kg)、混交林(4．08 g/kg)、混杂林(4．46 g/kg)、次生林(6．67 g/kg)、木麻黄林(20．53 g/kg)、大叶相思林(27．10 g/kg)、椰子林(36．51 g/kg)、湿加松林(48．89 g/kg)、半红树林(56．97 g/kg)。有效磷含量在木麻黄林、椰子林中表现为随土层深度先增加后降低的趋势;相思林、桉树林、混交林、湿加松等类型林分则持续降低;次生林、混杂林持续增加。

2．5 土壤钾含量 钾素能够促进植物的光合作用，制造更多的养料。钾素还具有促进植物对氮、磷的吸收，有利于蛋白质的形成，维持根系强壮等作用。9种类型林分表层土壤中钾含量除木麻黄林(0．07 g/kg)、混交林(0．10 g/kg)、椰子林(0．14 g/kg)、半红树林(0．95 g/kg)外，其他 5 种类型表层和深层土壤全钾含量均为0。速效钾含量测定结果显示，除幼砖红壤区的湿加松林(8．12 mg/kg)、椰子林(9．28 mg/kg)、混交林(10．35 mg/kg)、混杂林(13．28 mg/kg)、次生林(0．82 mg/kg)，半红树林(119．36 mg/kg)外，其他3 种林分速效钾含量也均为0。速效钾在不同类型人工林间的差异可能由于成土母质的化学成分不同。

3 结论与讨论

(1)按照我国森林土壤养分贫瘠等级的划分标准［9］，9种类型林分土壤有机质、全氮、碱解氮和速效钾均处于极低水平，全磷和全钾含量也均处于分级中最低的水平;除桉树林土壤养分贫瘠状况外，其他8种类型林分土壤表层有效磷也较低，接近贫瘠状态，所以应根据不同林分类型土壤养分的状况辅以技术措施，提高土壤养分水平，促进林木生长。

(2)9个样地内林分土壤的pH除了沿海人工混交林呈碱性外，其他8个样地内林分土壤的pH都呈酸性，而处于幼砖红壤地带的湿加松和沿海滩涂地半红树林土壤酸性最强。

(3)多树种混交的林分有机质显著高于纯林林分有机质，处于沿海滩涂地半红树林有机质最高。处于过熟林阶段的林分氮素含量显著高于幼龄林;混交林林分土壤表层碱解氮含量显著高于纯林林分，半红树林最高，不同土壤层次的碱解氮含量从表层到深层有显著降低的趋势;林分表层土壤全磷和有效磷含量都较低，且有效磷含量在木麻黄林、椰子林中表现为随土层深度先增加后降低的趋势;大叶相思林、桉树林、混交林、湿加松林等类型林分则持续降低;次生林、混杂林持续增加;林分表层土壤全钾含量都较低，除湿加松林、椰子林、混交林、混杂林、次生林、半红树林外，其他3种林分速效钾含量也均为0，半红树林速效钾含量最多。

(4)从结果分析可以看出，为了改变当前土壤养分的状况，建议在人工林营造时，选择多树种造林，混交林可延长经营周期，保证土壤养分循环，有利森林持续利用。

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