武夷山不同植被类型下山地黄壤对比

钟福昌，谭亚兰

（福建师范大学地理科学学院，福建福州350108）

武夷山不同植被类型下山地黄壤对比

钟福昌，谭亚兰

（福建师范大学地理科学学院，福建福州350108）

实地考察武夷山国家自然保护区并进行土壤采样，对其水热条件大致相当、地形坡度相似，母岩母质相同的先锋岭、桐木关西侧、挂墩三个样地的土壤剖面A层的土壤有机质、土壤酸性、土壤黏性进行比较.研究表明：常绿阔叶林下的土壤A层的有机质含量最高，针叶林其次，茶园最低；茶园土壤中的酸性最强，针叶林其次，常绿阔叶林最低；常绿阔叶林下的土壤黏性最强，针叶林其次，茶园最弱.

土壤；植被类型；武夷山国家自然保护区

土壤是独立的历史自然体，其形成发展与周围的地理环境联系密切.俄国土壤学家道库恰耶夫提出土壤是母质、气候、生物、地形、时间等自然成土因素综合作用的产物[1-2].其中，生物因素的主要表现之一即是地表植被的作用.植被类型的差异会引起土壤剖面中养分的差异[3]，进而影响土壤的理化性质.因此，不同植被类型下的土壤理化性质有着明显的异质性[4-5].近期研究表明，不同植被类型是影响土壤理化性质和成土过程的主要因素之一[6-9].如王贵霞等通过对沙质海岸5种植被类型的土壤物理性状和水源涵养功能的研究，发现不同植被类型土壤的物理性状和贮水能力差异明显[7].伍玉容等通过对比，研究了山西吴起县植被恢复区不同植被类型林草地和农田的土壤物理性质，发现不同类型植被土壤质量恢复具有明显差异[9].夏江宝等对南方红壤丘陵区4种植被类型的土壤颗粒分形与水分物理特征研究，发现红壤丘陵区不同植被类型具有显著提高土壤细砂砾和粉黏粒质量含量的作用，并且混交林作用程度高于纯林[10].

武夷山地区是全球同纬度带保存最完整、面积最大的典型中亚热带原生性森林生态系统，区内植被垂直带谱分布完整，沿海拔植被带依次为常绿阔叶林、针叶林、亚高山矮林和高山草甸[11].在不同植被类型的影响下，同一高度上发育的山地黄壤各有差异.目前，对于山地黄壤的研究多集中于其系统分类、基本特点及开发利用[12-14]，研究的大多是位于我国西南山地、高原的山地黄壤[15-22].而对于东部的武夷山中不同植被类型下的山地黄壤的对比研究较少.本文在对武夷山实地考察与采样的基础上，通过对武夷山三个剖面土壤的处理分析，探究土壤的发育与不同植被类型的关系，分析不同植被类型对同一类型土壤发育的影响.

1 研究区概况

研究区位于福建省武夷山国家级自然保护区核心区(117°27′～117°51′E，27°33′～27°54′N)，总面积999.75 km2.该区地处中亚热带，属于中亚热带季风气候，气候的垂直变化颇为显著，年平均降水量为1 600～2 200mm，相对湿度75%～85%以上，年平均温度在13℃～19℃，具有降水量多、湿度大、雾日长的特点[23].保护区森林覆盖率达92%，主要有针阔混交林、常绿阔叶林、针阔毛竹混交林、毛竹林、灌木林、高山矮林和针叶林7大类[24].

先锋岭、桐木关西侧、挂墩三地的海拔高度大致相当，是地壳运动中相对稳定的阶段形成的夷平面，土壤发育时间大致相当[25]；三地的水热条件大致相似，年均温13℃～15℃，降水量大于2 000mm，气候湿润，相对湿度较大；从母岩和母质的角度看，三地的母岩均为火山凝灰岩，母质以坡积残积物为主；从地形地貌的角度看，三地均为中山坡地，坡度大致为43°左右；从发生学分类来看，三地的土壤类型也一样，均为普通山地黄壤.因此，这三地土壤差异的主要因素是植被类型.

2 材料与方法

选取福建省武夷山国家级自然保护区核心区海拔高度大致相同的桐木关西侧、先锋岭以及挂墩三个土壤剖面（表1）.在剖面不同层位，对土壤进行剖面观察记录，分别采集其剖面A层土壤样品.所采集的样品根据分析项目的要求不同及时做风干、辗碎、过1mm筛等处理，土壤样品分析均根据《土壤理化分析》[26]的方法进行了室内化验，其中，机械组成采用甲种比重计法；有机质采用重铬酸钾－浓硫酸外加热法；pH值采用酸度计法；另有部分材料引自其他文献[12,27].

表1 土壤剖面成土环境条件Table1 Soilenvironmentalconditionsof the soilprofile

3 结果与分析

3.1 土壤理化性质对比

土壤的有机质含量是衡量土壤肥力高低的重要指标之一.不同植被类型对有机质累积的方式和数量等产生影响，使土壤在发育过程中有机质的积累量有一定的差异.从三个剖面的来源地来看，气候环境与成土条件大致相当，有机物积累量的变化因其地表植被类型的不同而不同,其中常绿阔叶林下的土壤Ah层的有机质含量最高为35 g/kg，杉木林为30 g/kg，而茶园植被下土壤Ah层的有机质含量最低为28 g/kg(表2).由此可见，常绿阔叶林下的土壤Ah的有机质含量明显高于杉木林及茶园土壤，而且，常绿阔叶林的Ah层也相对较厚.这与不同植被下土壤有机质累积方式和数量的不同有很大关系.

表2 土壤剖面理化性质Table 2 The physicochemicalpropertiesofsoilprofile

土壤的酸碱性是土壤中许多化学性质的综合反映，它不仅直接影响植物的生长和土壤养分的有效性，还影响土壤中微生物的活动和各种元素的转化迁移.从土壤酸性的角度来看，三地的土壤酸性均较强，三地Ah层的pH均小于等于5.10，其中，先锋岭Ah层的pH为5.10，桐木关西侧Ah层的pH为4.91，而挂墩Ah层的pH为4.70.所以，茶园土壤的Ah层的酸性明显强于常绿阔叶林与杉木林下的土壤Ah层.这是由于茶园土壤存在铝的活化和富集过程[28]，使土壤酸性不断加强.

从机械组成和黏化率上看，先锋岭土壤中的砾石含量最低，土壤黏化率为1.63，其土壤的黏性最强；而茶园土壤中的砾石含量最高，土壤黏化率为1.06，其土壤的黏性最弱.

3.2 成因分析

先锋岭的植被类型为常绿阔叶林，该植被类型下灰分含量较高，根系较为发达，枯枝落叶量较大，能给土壤提供较多的有机质来源，同时凋落物的分解速率及养分归还土壤速度较快，通过对凋落物的分解返回土壤的养分较多，有较好的自肥作用.在三种植被类型中，常绿阔叶林的根系最为发达，根系在土壤中的穿插最为明显，将表层土壤的细颗粒物质带入深层土壤的能力最强，因而其黏化率最高.由于常绿阔叶林的灰分含量大于针叶林，并且常绿阔叶林的枯枝落叶所形成的腐殖质以胡敏酸为主，淋溶较弱，盐基饱和度较高，因而酸度最低.

桐木关西侧的植被类型主要为针叶树种的杉木，阔叶树与灌木较少，林内茂密，光照较弱.一方面，针叶林的幼林期生长发育较快，需要的养分量大，所以从土壤中吸收的养分也较多，增大了土壤中营养系统的输出；且针叶林灰分含量较低，枯枝落叶较少，通过枯枝落叶的形式返回土壤的养分较少，使得土壤养分含量随着林木的生长而迅速下降[29].同时，针叶林的根系较茶园植被根系更发达，较常绿阔叶林的根系更稀疏，通过根系穿插将表层土壤中的细颗粒物质带入深层土壤的能力比茶园植被更强，比常绿阔叶林更弱.所以，针叶林下土壤黏性比茶园植被下的更强，比常绿阔叶林下的更弱.另一方面，有研究表明[30]，针叶林中某些代谢物的过度积累而形成的种内自毒作用也是其中的重要原因之一.针叶林凋落物的主要成分为单宁、树脂、木质素等，这些物质在森林土壤中可转化为各种酚类物质[31].这些酚类化合物会影响林地土壤养分含量和酶活性，降低土壤中的某些有效养分，如有效N、有效K等，进而造成土壤养分的亏缺[32].同时，针叶林的凋落物在缓慢分解的过程中，形成的腐殖酸多为酸性较强的咖啡酸，进入土壤后使土壤的pH值降低，抑制了微生物的生长和繁殖活动，使纤维素分解菌、氨化和硝化细菌等的数量减少，有机物质分解和转化速率降低[33].

挂墩茶园的有机质含量在三种植被类型中最低，这是由于茶树的根系较少且分布较浅，保土能力较弱，表层土相对容易被冲刷.表层土壤的有机质随着土壤的冲刷而流失，使得土壤的肥力逐渐下降.而表层土被冲刷也使得上层土壤结构主要以单粒为主，砾石较多.因其根系相对于另外两种植被类型最稀疏，根系穿插能力最弱，通过根系的穿插带入深层土壤的细颗粒最少.所以，其土壤的黏性最弱，黏化率最低.此外，茶园土壤的酸性最强.这是由于茶树长期种植后会导致土壤酸化.茶树对K、P需求量较大，而对于Al的需求量不高，它能吸收较多的Al，吸收的Al通过茶叶的形式回到土壤中，茶叶腐烂后，Al被释放出来，然后又被根系吸收.这样，茶树源源不断地把土壤深部的Al吸收上来，而后又以凋落物的形式回到土壤表层，使得表层土壤的Al不断聚集，土壤酸性不断加强.

4 结论

（1）在水热条件大致相当、地形坡度相似，母岩母质相同的三个样地上发育的山地黄壤各有差异.常绿阔叶林下的土壤A层的有机质含量最高，针叶林其次，茶园最低；茶园土壤中的酸性最强，针叶林其次，常绿阔叶林最低；常绿阔叶林下的土壤黏性最强，针叶林其次，茶园最弱.

（2）植被类型的不同对山地黄壤的理化性质产生不同的影响.常绿阔叶林的灰分含量较高，以凋落物的形式返回土壤的养分较多，具有较好的自肥作用；针叶林的灰分含量较低，枯枝落叶较少，通过枯枝落叶的形式返回土壤的养分较少，土壤养分含量随着林木的生长而下降；茶树的根系较少，分布较浅，表层土壤易被冲刷，使土壤肥力逐渐下降.常绿阔叶林的枯枝落叶所形成的腐殖质以胡敏酸为主，淋溶较弱，酸度较低；针叶林凋落物中的单宁、树脂会影响林地土壤养分含量和酶活性，降低土壤中的某些有效养分，进而造成土壤养分的亏缺；同时，它们在分解过程中形成的腐殖酸多为酸性较强的咖啡酸，土壤酸性不断加强；茶树大量吸收铝离子的同时又以枯枝落叶的形式回归土壤，使土壤酸性不断加强.常绿阔叶林的根系最为发达，将表层土壤的细颗粒物质带入深层土壤的能力最强，其黏化率最高；针叶林通过根系穿插将表层土壤中的细颗粒物质带入深层土壤的能力比茶园植被更强，比常绿阔叶林更弱，其黏化率次之；茶树根系相对于另外两种植被类型最稀疏，其通过根系的穿插带入深层土壤的细颗粒最少，因而茶园土壤黏化率最低.

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【编校：李青】

A Comparison on the Mountainous Yellow Soil in W uyishan Area Covered by Different Vegetation Types

ZHONGFuchang,TAN Yalan
(CollegeofGeographic Science,Fujian NormalUniversity,Fuzhou,Fujian 350108,China)

On the basis of fieldwork and sampling ofWuyishan national nature reserve,a comparison of the soil organic matter,soil acidity and soil clay viscosity of A layer soil on three plotswith corresponding conditions,namely spotswith roughly similar hydrothermal conditions,terrain slope and parent rock,wasmade.The study shows that:the contentoforganicmatter of A layer soil is highest in laurisilvae forest,followed by the soil in coniferous forest,while tea plantation's is lowest.And the soilacidity in tea plantation is strongest,followed by the soil in coniferous forest,while laurisilvae's is lowest.The soil stickiness of laurisilvae forest is strongest,followed by the soil in coniferous forest,while the soil in tea plantation is lowest.

soil;vegetation types;Wuyishan nationalnature reserve

S159.257

A

1671-5365(2014)12-0114-04

2014-07-28修回：2014-08-21

福建省自然科学基金（2013J01156）；福建师范大学地理科学学院2013年本科生科技创新项目（20132439）

钟福昌（1992-），男，本科生，研究方向为自然地理学

时间：2014-08-22 15:23

http://www.cnki.net/kcms/detail/51.1630.Z.20140822.1523.001.htm l