海南島濱海臺地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

（海南省林業科學研究所，海南 海口 571100）

海南島濱海臺地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

（海南省林業科學研究所，海南 海口 571100）

以海南島濱海臺地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。結果表明，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律性變化。隨著土壤深度的增加，土壤含水率呈遞增狀態，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。

海南島；濱海臺地；森林類型；森林土壤；理化性質

濱海臺地是沿海防護林帶的重要分布區域，也是人口的密集區，由于地理區位的特殊而受到生態學者的廣泛關注［1］。森林土壤是影響林木生長發育的重要環境因素，也是森林生態系統物質循環和能量交換的重要場所。土壤中有機質、氮、磷、鉀等元素是土壤肥力的主要組成部分，也是土壤動物和土壤微生物賴以生存的根本［2］，它們促進土壤氮、磷、鉀等養分元素的轉化和循環利用，進而影響土壤的理化性質、保水保肥和養分供應能力。

土壤是經過常年累月的變化成而形成的，既會受到母質、地形、氣候等環境因素的影響，也會受人為因素、土壤動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也會不同，生物的緩慢累積過程使得土壤理化性質逐漸發生改善。反過來，這些土壤理化特性又一定程度地促進植物的生長，形成了物質的良性循環［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系，森林生態系統的恢復、更新與重建等均具有重要意義［4］。

海南島濱海臺地林分類型多數為人工林，本研究以海南島濱海臺地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，探索不同森林類型土壤理化性質的變化規律。開展濱海臺地人工林土壤有機碳和養分的研究，尤其是通過樣地實測獲得精準數據以分析其分布規律及與環境變量間的關系，將有助于探討濱海臺地人工林土壤的生態功能，對濱海臺地森林生態系統更新、修復提供科學依據，對濱海臺地林地的可持續經營和林地生產力的恢復具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 研究地概況

研究區位于海南省文昌市、臨高縣、樂東縣、萬寧市等4個市縣（18°30′1″～19°58′20″N，109°9′22″～110°58′34″E），該區域是典型的海南島濱海臺地地貌，氣候屬熱帶海洋性季風氣候，雨量充足，氣候溫和為濕潤氣候區。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 樣地設置

在海南省文昌市、臨高縣、樂東縣、萬寧市等4個市縣內，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）為調查對象并建立樣地，采用水泥界樁或PVC管對每個樣地做標記。在典型地段分別設置 20 m ×20 m的標準地各3塊，記錄各標準地的經緯度、郁閉度并對喬木層進行每木檢尺。

1.3 樣品采集和處理

于2015年7～10月，分別在每塊標準樣地內設置代表性采樣點2個，分別挖掘剖面各1個，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，把相同標準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，經自然風干、去雜、磨細、過篩和混勻后裝瓶保存，供測定土壤化學性質用。同時用容積為100 cm 的不銹鋼環刀采集 0～10 cm、10～20 cm、20～40 cm、40～60 cm和≥60 cm～100 cm土層原狀土，每個層次制作環刀土3個，帶回實驗室內，供測定土壤密度、孔隙度和持水量等。

1.4 土壤理化性質的測定

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

化學指標的測定：按水土比1∶1 pH計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——火焰光度計法測定各森林類型土壤全K用含量。

1.5 數據統計分析

采用 Excel2003、SPSS18.0等軟件進行常規數據統計分析，用單因素方差分析比較5種森林類型土壤理化性質的差異性分析，用Tukey-Kramer多重檢驗法檢驗不同森林類型間和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行測定和分析，結果見圖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物和微生物賴以生存的地方，也是植物根系獲取水分和養料的重要場所，更是土壤中物質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為：木麻黃林（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為：次生林（24.696%）＞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，這是因為次生林林下枯落物較多，由于枯落物的分解增加了土壤中有機質的含量［6］，土壤有機質含量富集，更有利于土壤動物和土壤微生物的活動，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 土壤質量含水量作為森林土壤水分物理性質指標，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，這與土壤質地、土壤密度及地上植被狀況有一定的關系。砂質土壤保水性差，下層土壤比上層含水率會高。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 土壤化學特性

2.2.1 土壤pH值 海南濱海臺地森林土壤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 海南濱海臺地森林土壤全氮的比較見圖3。海南濱海臺地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）。統計分析結果表明，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土壤各個層次間全P含量基本一致。

海南濱海臺地5種森林土壤全K介于6.5～16.3 g/kg，大多介于四級和五級之間（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 結論與討論

3.1 不同森林土壤物理性質的差異

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量的重要指標之一［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土層間變異系數最大，木麻黃林最小。

土壤總孔隙度的大小順序為：木麻黃林＞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，主要是因為木麻黃林林下灌草稀疏，植物多樣性指數小，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林林下植被多樣性結論一致［10］。

3.2 不同森林土壤化學性質的差異

土壤pH值主要取決于成土母質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，不但影響土壤養分元素的存在形態及其轉化，而且影響土壤微生物區系，進而影響養分的有效性［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，這是因為地表枯落物的分解，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。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元素受土壤母質影響較大，濱海沙土，土壤貧瘠，風速大，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分。

［1］楊青青，楊眾養，薛楊，等. 海南文昌濱海臺地不同森林林下灌草多樣性及其與土壤因子關聯分析［J］. 熱帶作物學報，2015，36（12）：2238-2244.

［2］肖靈香，方 晰，項文化，等. 湘中丘陵區4種森林類型土壤理化性質［J］. 中南林業科技大學學報，2015，35（5）：90-97.

［3］孫繼軍，馬青艷，孟 林，等. 遼西半干旱區典型森林植被土壤理化性質比較分析［J］. 農業科技通訊，2015，8：249-251.

［4］黃承標，吳仁宏，何斌，等．三匹虎自然保護區森林土壤理化性質的研究［J］. 西部林業科學，2009，38（3）：17-21．

［5］邢兆凱，焦樹仁，章古臺，等. 固沙造林技術與效益評價［J］．中國沙漠，1999，19（2）：179-183．

［6］蘇日娜，海春興，李占宏. 不同空間表土土壤孔隙度分布規律研究［J］. 農業研究，2015，11：201-202.

［7］劉曼麗. 遼東山區4種典型林分類型的土壤理化性質［J］. 防護林科技，2016（4）：20-22.

［8］Tietema A，Riemer L，Verstraten J M，et al. Nitrogen cycling in acid forest solis subject to increased atmospheric nitrogen input［J］.Forest Ecology and Managemengt，1993，57：29-44.

［9］LeBauer D S，Treseder K K. Nitrogen limitation of net primary productivity in terrestrial ecosystems in globally distribuled［J］. Ecology，2008，89：371-379.

［10］徐馨，王法明，鄒碧，等. 不同林齡木麻黃人工林生物多樣性與土壤養分研究［J］. 生態環境學報，2013，22（9）：1514-1522.

［11］渠開躍，代力民，馮慧敏，等. 遼東山區不同林型土壤有機質和NPK分布特征［J］. 土壤通報，2009，40（3）：558-562.

［12］秦嘉海，金自學，王 進，等. 祁連山不同林地類型對土壤理化性質和水源涵養功能的影響［J］. 水土保持學報，2007，21（1）：92-95.

［13］Six J，E Telliott，K paustian. Soil macroaggregate turnover and microaggregate formation：a mechanism for C sequestration under notillage agriculture［J］. Soil Biology and Biochemistey，2000，32：2099-2103.

（責任編輯 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開發研究專項（KYYS-2015-21）

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

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

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