长岗山不同林分类型对土壤理化性质的影响*

赵江宁冯嘉仪刘露李赛楠梁宪如王政辉

（华南农业大学 林学与风景园林学院，广东 广州，510642）

长岗山不同林分类型对土壤理化性质的影响*

赵江宁冯嘉仪刘露李赛楠梁宪如王政辉

（华南农业大学 林学与风景园林学院，广东 广州，510642）

以广州市长岗山自然保护区中的湿地松林（Pinus elliottii）、桉树林（Eucalyptus uroph ylla）和木荷林（Schima superba）为研究对象，对比不同林分类型、不同土壤层次下的土壤理化性质。结果表明：（1）土壤容重和吸湿水含量表现为湿地松林＞木荷林＞桉树林，土壤自然含水量、全氮和速效钾含量表现为湿地松林＞桉树林＞木荷林，土壤pH、有机质和速效钾含量表现为桉树林＞湿地松林＞木荷林；（2）在不同林分类型0～60 cm土层下，土壤容重、自然含水量、有机质差异显著（P＜0.05），土壤吸湿水含量、pH、全氮、速效磷、速效钾含量差异不显著；（3）不同土层深度、林分类型与土层深度交互作用下土壤理化性质无显著差异。

土壤理化性质；林分类型；长岗山

森林土壤是影响林木生长发育的重要环境因子，也是森林生态系统物质循环、能量流动的重要场所[1]。森林土壤为森林的存在和发展提供必要的物质基础，其形成发育的过程也受到森林生存和发展的影响，进而形成植被与土壤相互作用、相互影响的良性循环系统[2-3]。充分了解植被与土壤性质间的相互关系，是森林经营的基础[4]。目前，不同植被类型下的土壤理化性状差异问题已引起大量国内外学者的持续关注[5-11]。

近年来，关于长岗山自然保护区的研究多集中于土壤动物方面[12-15]，也有针对不同林分下土壤化学性质开展的研究[16]，但有关长岗山不同林分类型对土壤理化性质影响的报道较少。本文以长岗山自然保护区湿地松（Pinus elliottii）、尾叶桉（Eucalyptus urophylla）、木荷（Schima superba）3种人工林为研究对象，通过测定土壤理化性质等相关指标，分析不同林分类型对土壤理化性质的影响，以期为揭示土壤和植被之间的关系提供理论依据，并为长岗山自然保护区的资源利用和管理提供参考依据。

1 试验地概况

长岗山自然保护区位于华南农业大学校区南部，东接S81环城高速，西、北近岳洲路，南临紫荆路，坐标为113°22′E，23°09′N，东西宽约419.0 m，南北长约453.0 m，海拔约为40 m。该地属南亚热带季风气候，夏季高温、高湿、多雨，冬季低温、干燥、少雨，年平均气温为21.8℃，年平均降水量1 714.4 mm，年平均相对湿度79%。土壤为花岗岩发育而成的地区赤红壤，整体情况良好，局部地区因植被受到破坏而形成块状或带状侵蚀。

保护区现有植被为大叶山楝（Aphanamixis grandifolia）、米锥（Castanopsis carlessii）、火力楠（Michelia macclurei）、湿地松、木荷、蒲桃（Syzygium jambos）、尾叶桉等乔木树种以及梅叶冬青（Ilex asprella）、鼠刺（Itea chinensis）等灌木树种。

2 材料与方法

2.1 样地调查、取样与制样

样地设在华南农业大学校内长岗山自然保护区，采用样方调查法，在湿地松林、桉树林和木荷林中部各设置1个20 m×20 m样方，进行每木检尺，林分概况见表1。在3种林分中远离林缘的位置分别随机选择3个点，样点之间间隔约为20 m，挖取土壤剖面（0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm），每一层打2个环刀，取2个小铝盒及1袋土带回实验室处理。

样品于实验室风干1周左右进行除杂、称重、磨细、过筛（3、2、0.25 mm）、装密封袋保存。

2.2 指标测定

土壤容重测定采用环刀法；土壤自然含水量测定采用酒精燃烧法；土壤吸湿水含量测定采用烘干法；土壤质地测定采用简易比重计法，测定结果依据卡庆斯基制土壤质地分类简明系统[17]进行分类；土壤pH测定采用电位法；土壤有机质测定采用重铬酸钾氧化—远红外加热法；土壤全氮测定采用扩散吸收法；土壤速效磷测定采用盐酸硫酸溶液浸提—钼锑抗比色法；土壤速效钾测定采用醋酸铵浸提—火焰分光光度计法[18]。

2.3 数据分析

采用Microsoft excel 2010进行数据整理。使用SPSS17.0数据分析软件对不同林分类型下的土壤理化性质指标进行单因素方差分析（one-way ANOVA）和Duncan’s多重比较。

3 结果与分析

3.1 不同林分条件下土壤物理性质

土壤物理性质是土壤的基本性质，涉及体积、质量、组成、质地、孔隙度和含水性等多个方面。由表2可以看出，不同林分类型、不同层次的土壤物理性质有所区别，对不同林分类型0～60 cm土层物理性质的平均值比较得出：土壤质量体积从大到小依次为湿地松林＞木荷林＞桉树林；湿地松林自然含水量（221.24 g·kg-1）最大，其次是桉树林（192.75 g·kg-1），木荷林最小（148.44 g·kg-1）；3种林分吸湿水含量表现为湿地松林＞木荷林＞桉树林。对同一林分下土壤的不同层次比较发现，除桉树林外，其余2种林分的土壤容重都随着土壤深度的增加而增加，并且增长程度逐渐趋于平缓，湿地松林的土壤容重从土深0～20 cm到20～40 cm增加1.97%，从20～40 cm到40～60 cm增加0.65%。此外，土壤自然含水量和吸湿水含量随土壤深度的变化则无明显变化趋势。湿地松林下的土壤为轻壤土，桉树林和木荷林下则为中壤土。

表1 长岗山3种林分概况

对不同林分条件下土壤物理性质进一步比较发现：在表层土壤（0～20 cm）3种林分间土壤容重差异显著（P＜0.05），桉树林显著小于湿地松林和木荷林；3种林分间自然含水量在表层土壤存在显著差异（P＜0.05），木荷林显著小于湿地松林和桉树林；3种林分间吸湿水含量在所有土层均差异不显著。

3.2 不同林分条件下土壤化学性质及养分含量

在同一林分类型不同土层条件下，土壤化学性质及养分含量状况变化见表3。其中，土壤有机质和全氮含量呈现随着土层深度增加而下降的趋势；湿地松林下土壤速效磷含量表现为随土层深度的增加先降低再升高，桉树林以及木荷林则是持续降低；木荷林下土壤速效钾含量表现为随土层深度的增加持续升高，湿地松林和桉树林则是先降低再升高；土壤pH无明显变化规律。

3种不同林分类型下土壤化学性质及养分含量在0～60 cm土层中的表现有所不同，土壤pH从大到小依次为桉树林（4.53）＞湿地松林（4.51）＞木荷林（4.46）；土壤有机质含量依次为桉树林（24.70 g·kg-1）＞湿地松林（21.90 g·kg-1）＞木荷林（14.23 g·kg-1）；土壤全氮含量依次为湿地松林（0.45 g·kg-1）＞桉树林（0.34 g·kg-1）＞木荷林（0.24 g·kg-1）；土壤速效磷含量依次为桉树林（1.31 mg·kg-1）＞湿地松林（0.91 mg·kg-1）＞木荷林（0.86 mg·kg-1）；土壤速效钾含量依次为湿地松林（32.08 mg·kg-1）＞桉树林（22.45 mg·kg-1）＞木荷林（19.11 mg·kg-1）。

表2 长岗山不同林分类型土壤物理性质

表3 长岗山不同林分类型土壤化学及养分含量

对不同林分条件下土壤化学性质及养分含量进一步对比得到，相同土层不同林分间土壤pH、全氮、速效磷及速效钾含量均为差异不显著。木荷林的有机质含量与湿地松林、桉树林在0～20 cm土层差异显著（P＜0.05），木荷林与桉树林在40～60 cm土层差异显著（P＜0.05）。

通过进一步分析表明，不同土层深度对土壤理化性质无显著影响，不同林分类型和土层深度的交互作用对土壤理化性质无显著影响。

4 结论与讨论

在不同林分类型0～60 cm土层下，土壤容重、自然含水量、有机质含量差异显著（P＜0.05），土壤吸湿水含量、pH、全氮含量、速效磷和速效钾含量差异不显著。不同土层深度、林分类型与土层深度交互作用下土壤理化性质差异不显著。

对于不同的林分类型，林下凋落物、树木根系分布以及土壤动物等因素都会导致土壤的物理性质出现差异。湿地松林下土壤的自然含水量和吸湿水含量最高，表明湿地松林对水分的保持能力更强，这是由于湿地松林下凋落物层相较于其他两种林分更厚，降低了土壤蒸发从而让水分得以保存。桉树林下土壤吸湿水含量最低，说明桉树林在一定程度上改变了土壤颗粒表面结构，从而使土壤颗粒对水分的吸持能力产生了变化。桉树林下土壤容重最小且与其它两种林分差异显著，湿地松林容重最大，表明桉树林下的土壤疏松，空隙多，而湿地松林下的土壤则正好相反。理论上桉树作为一种速生树种，一般会导致林下土壤容重增加，紧实度增大。本实验结果可能是由于长岗山的桉树林下存在着一些侵蚀沟，侵蚀使土壤紧实度发生了一些改变，具体原因还需进一步研究。在土壤质地方面，3种林分类型下的土壤均为壤质土，比较适合于发展农林业生产。

桉树林下土壤pH为4.53，湿地松林为4.51，木荷林为4.46，三者均属于强酸性土且差异不显著，说明桉树林的酸性弱于后两者，但不同林分类型对土壤pH影响不大。在本研究中，不同林分类型对不同土壤化学性质及养分含量指标的影响有所差异，这可能与树种组成、林分密度以及人为干扰程度等多方面因素有关。进一步分析可以发现，湿地松林下土壤的有机质、全氮和速效钾含量均高于木荷林，这与秦嘉海等人[19]的研究结果基本一致，说明针叶林和阔叶林下凋落物的分解速率有所区别，同时也可证明不同树种间吸收养分的速率存在差异。土壤有机质和全氮呈现出一定的“表聚”现象，即有机质和全氮含量随土层深度的增加而降低，这也与很多学者的研究结果相吻合[20-22]。3种林分的土壤速效磷含量全都低于2 mg·kg-1，这是南方红壤、赤红壤等土壤的普遍现象，林木无法从土壤中获取足够的速效磷，则会出现缺磷现象[18]。3种林分土壤的速效钾含量表现为：湿地松林＞桉树林＞木荷林，这与林培松等人[23]的研究结果相反，可能是因为湿地松林下凋落物较厚，减少了因降水造成的钾的大量流失。和桉树是“抽肥机”这一观点不同的是，桉树林下土壤的有机质含量和速效磷含量最高，这与桉树对土壤养分的快速消耗有所冲突，其中原因还有待进一步探究。

从同一地区相同林分不同时间维度比较可以看到，相比于长岗山2009年的土壤物理性质[24]，湿地松林下的土壤容重稍有上升，桉树表层和木荷林则稍有下降，说明阔叶树种使土壤更加疏松而针叶树种使土壤更加紧实。其中桉树是否也和阔叶树种一样具此种效果还有待商榷。与2009年相比，木荷林下土壤的自然含水量稍有下降，湿地松林则稍有上升，这可能是因为两次实验取样时的天气状况差异较大，也可能是相比阔叶树种，针叶树种的保水性能更好。相比于长岗山2003年的土壤化学性质及养分含量[25-26]，湿地松林下土壤的pH、有机质和速效钾含量上升，全氮和速效磷下降，桉树林下土壤的有机质、全氮和速效钾含量上升，pH和速效磷则下降，相比于桉树林，湿地松林可以减弱土壤的酸性并加强对土壤全氮的消耗，这种现象很可能是由土壤微生物、植物凋落物以及人为干扰等因素综合作用造成的。

同一土层深度不同林分类型下部分土壤理化性质差异显著，说明不同种类的林木对土壤存在一定的影响，这种影响可能是由树木根系、土壤动物和凋落物等因素所造成的。同一林分类型不同土层深度下土壤理化性质差异不显著，表明随着土层的加深，土壤的理化性质会出现一定程度的变化，但这种变化是有限的，不会发生质的改变。不同林分类型和土层深度交互作用下土壤理化性质差异不显著，表明两者对土壤理化性质的影响程度不同，具体差异还有待进一步量化。

致谢：感谢项目指导老师曾曙才教授在试验设计和论文写作方面给予的指导和帮助。

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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

华南农业大学校级大学生创新创业训练计划项目（201510564239）。

赵江宁（1995— ），男，在读本科生，研究方向为森林培育，E-mail∶ 1561313145@qq.com。

冯嘉仪（1991— ），女，科研助理，主要从事森林生态学研究，E-mail∶ leave4s@126.com。