海南岛滨海台地5种典型林分类型土壤理化特性研究

宿少锋，陈毅青，薛 杨，王小燕，林之盼

（海南省林业科学研究所，海南 海口 571100）

海南岛滨海台地5种典型林分类型土壤理化特性研究

宿少锋，陈毅青，薛 杨，王小燕，林之盼

（海南省林业科学研究所，海南 海口 571100）

以海南岛滨海台地5种典型林分类型为研究对象，研究不同森林类型0～100 cm土层土壤理化性质。结果表明，次生林土壤容重相对最大，相思林土壤容重相对最小，椰树林土层间变异系数最大，木麻黄林最小。5种不同森林类型表层土壤（0～10 cm，10～20 cm）随着土壤深度的变化，土壤总孔隙度和非毛管孔隙度呈增大趋势，其他层次土壤总孔隙度变化和非毛管孔隙度呈不规律性变化。随着土壤深度的增加，土壤含水率呈递增状态，不同森林类型间土壤总孔隙度、土壤含水率差异性显著。5种不同森林类型土壤pH都呈酸性或微酸性，木麻黄林与次生林、桉树林、 相思林pH值差异性显著。5种森林土壤全N含量在土壤剖面中具有明显的垂直分布性，随着土壤深度的增加呈降低趋势，不同森林类型间全N、全K含量差异性显著，全P含量差异性不显著。同一森林类型0～10 cm土壤全N与其他层次显著性差异，说明滨海沙土表层更利于 N素循环。

海南岛；滨海台地；森林类型；森林土壤；理化性质

滨海台地是沿海防护林带的重要分布区域，也是人口的密集区，由于地理区位的特殊而受到生态学者的广泛关注［1］。森林土壤是影响林木生长发育的重要环境因素，也是森林生态系统物质循环和能量交换的重要场所。土壤中有机质、氮、磷、钾等元素是土壤肥力的主要组成部分，也是土壤动物和土壤微生物赖以生存的根本［2］，它们促进土壤氮、磷、钾等养分元素的转化和循环利用，进而影响土壤的理化性质、保水保肥和养分供应能力。

土壤是经过常年累月的变化成而形成的，既会受到母质、地形、气候等环境因素的影响，也会受人为因素、土壤动物微生物等外力因素的改变。不同的森林植被下土壤的理化性质也会不同，生物的缓慢累积过程使得土壤理化性质逐渐发生改善。反过来，这些土壤理化特性又一定程度地促进植物的生长，形成了物质的良性循环［3］。通过对不同林型下土壤特性的差异性研究，对我们了解森林与土壤之间的关系，森林生态系统的恢复、更新与重建等均具有重要意义［4］。

海南岛滨海台地林分类型多数为人工林，本研究以海南岛滨海台地5种典型森林类型的土壤为研究对象，分析不同森林类型的土壤理化性质，探索不同森林类型土壤理化性质的变化规律。开展滨海台地人工林土壤有机碳和养分的研究，尤其是通过样地实测获得精准数据以分析其分布规律及与环境变量间的关系，将有助于探讨滨海台地人工林土壤的生态功能，对滨海台地森林生态系统更新、修复提供科学依据，对滨海台地林地的可持续经营和林地生产力的恢复具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 研究地概况

研究区位于海南省文昌市、临高县、乐东县、万宁市等4个市县（18°30′1″～19°58′20″N，109°9′22″～110°58′34″E），该区域是典型的海南岛滨海台地地貌，气候属热带海洋性季风气候，雨量充足，气候温和为湿润气候区。地势低平，平原阶地，海拔高度在45～50 m，主要土壤类型为滨海沉积物沙土，pH值为5.14～6.62。

1.2 样地设置

在海南省文昌市、临高县、乐东县、万宁市等4个市县内，选择不同森林类型（木麻黄林Casuarina equisetifolia、次生林secondary forest、桉树林Eucalyptus、椰子林Cocos nucifera L.、大叶相思林Acacia auriculaeformis）为调查对象并建立样地，采用水泥界桩或PVC管对每个样地做标记。在典型地段分别设置 20 m ×20 m的标准地各3块，记录各标准地的经纬度、郁闭度并对乔木层进行每木检尺。

1.3 样品采集和处理

于2015年7～10月，分别在每块标准样地内设置代表性采样点2个，分别挖掘剖面各1个，按0～10 cm、10～20 cm、20～40 cm、40～60c m和≥60 cm～100 cm土层分别采集土壤样品，把相同标准地同一土层样品混合后用四分法取混合土壤约0.5 kg带回室内，经自然风干、去杂、磨细、过筛和混匀后装瓶保存，供测定土壤化学性质用。同时用容积为100 cm 的不锈钢环刀采集 0～10 cm、10～20 cm、20～40 cm、40～60 cm和≥60 cm～100 cm土层原状土，每个层次制作环刀土3个，带回实验室内，供测定土壤密度、孔隙度和持水量等。

1.4 土壤理化性质的测定

物理指标的测定：采用环刀法测定总孔隙度、孔隙度、土壤容重，用105℃烘干法测定土壤自然含水率。

化学指标的测定：按水土比1∶1 pH计法测定各森林类型土壤pH值，用凯氏蒸馏法测定全N含量，用高氯酸浓硫酸——钼锑抗比色法测定各森林类型土壤全P含量，用王水酸熔——火焰光度计法测定各森林类型土壤全K用含量。

1.5 数据统计分析

采用 Excel2003、SPSS18.0等软件进行常规数据统计分析，用单因素方差分析比较5种森林类型土壤理化性质的差异性分析，用Tukey-Kramer多重检验法检验不同森林类型间和0～100 cm不同土层间的差异显著性，用sigmaplot12.0软件作图。

2 结果与分析

2.1 土壤物理特性

2.1.1 剖面土壤容重 对不同土层深度的土壤容重进行测定和分析，结果见图1。其中，木麻黄林0～100 cm土层容重介于1.34～1.39 g/cm3，平均1.36 g/cm3，变异系数为1.40%。次生林0～100 cm土层容重介于1.48～1.57 g/cm3，平均1.53 g/cm3，变异系数为3.61%。椰树林0～100 cm土层容重介于1.39～1.57 g/cm3，平均1.51 g/cm3，变异系数为7.01%。桉树林0～100 cm土层容重介于1.36～1.43 g/cm3，平均1.40 g/cm3，变异系数为2.79%。相思林0～100 cm土层容重介于1.31～1.37 g/cm3，平均1.34 g/cm3，变异系数为2.10%。次生林土壤容重相对最大，相思林土壤容重相对最小，土壤容重关系：次生林＞椰树林＞桉树林＞木麻黄林＞相思林，椰树林0～100 cm土层间变异系数最大，木麻黄林最小。

图1 不同森林类型土壤容重

2.1.2 土壤孔隙度 土壤孔隙是部分土壤动物和微生物赖以生存的地方，也是植物根系获取水分和养料的重要场所，更是土壤中物质和能量贮存和交换的场所。土壤孔隙度的大小直接影响土壤透水性、通气性以及植物根系生长。土壤总孔隙度的大小更能反映出森林对水分和养分的利用率情况［5］。

从表1可以看出，土壤总孔隙度的大小顺序为：木麻黄林（60.822%）＞桉树林（60.438%）＞相思林（59.326%）＞次生林（43.646%）＞椰树林（42.84%）。土壤非毛管孔隙度的大小顺序为：次生林（24.696%）＞相思林（21.404%）＞椰树林（18.806%）＞桉树林（11.256%）＞木麻黄林（10.496%）。5种不同森林类型表层土壤（0～10cm，10cm～20cm）随着土壤深度的变化，土壤总孔隙度和非毛管孔隙度呈增大趋势，其他层次土壤总孔隙度变化和非毛管孔隙度呈不规律性变

化。不同森林类型土壤总孔隙度差异显著。次生林非毛管孔隙度最大，这是因为次生林林下枯落物较多，由于枯落物的分解增加了土壤中有机质的含量［6］，土壤有机质含量富集，更有利于土壤动物和土壤微生物的活动，使得土壤颗粒排列越疏松，孔隙度增大，通气性及透水性都变的增加，致使土壤物理性状得以改善。其次为相思林，木麻黄林最小。

2.1.3 土壤含水量 土壤质量含水量作为森林土壤水分物理性质指标，能够反映林地土壤的水分特性［7］。土壤含水量一般都随着土壤深度的增加而减少，然而在海南岛滨海沙地情况却是相反，随着土壤深度的增加，土壤含水率却是呈递增状态，这与土壤质地、土壤密度及地上植被状况有一定的关系。砂质土壤保水性差，下层土壤比上层含水率会高。由图2可知，木麻黄林的各土壤深度的平均含水率最低，大叶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，桉树林的土壤含水率高于大叶相思林。不同森林类型间土壤含水率差异显著。

表1 不同森林类型土壤平均孔隙度

图2 不同森林类型土壤平均含水率

表2 不同森林类型土壤平均pH值

2.2 土壤化学特性

2.2.1 土壤pH值 海南滨海台地森林土壤pH值介于5.14～6.62之间（表2）。其中木麻黄林0～100 cm土壤pH介于6.10～6.55，属于弱酸性土壤；次生林0～100 cm土壤pH值介于5.17～5.56，属于酸性土壤；椰树林0～100 cm土壤pH值介于6.42～6.62，属于弱酸性土壤；桉树林0～100 cm土壤pH值介于5.41～5.93，属于酸性土壤；相思林0～100 cm土壤pH值介于5.14～5.20，属于酸性土壤；5种森林类型中木麻黄林与次生林、桉树林、相思林pH值差异显著，木麻黄林与椰树林之间pH值差异不显著。

2.2.2 土壤全N、全P、全K含量 海南滨海台地森林土壤全氮的比较见图3。海南滨海台地5种森林土壤全氮介于0.21～1.04 g/kg之间，属于低氮肥力土壤。除相思林外，其他4种森林类型表层（0～10 cm）土壤与其他层次土壤全N含量差异性显著。5种森林土壤全氮含量在土壤剖面中具有明显的垂直分布性，随着土壤深度的增加呈降低趋势。不同森林类型间土壤全氮差异显著，次生林土壤全氮显著的高于其他林分。

海南滨海台地5种森林土壤全P介于0.33～0.91 g/kg，基本上不超过1.0 g/kg（图3）。统计分析结果表明，5种森林类型土壤层次和林分之间全P含量之间差异均不显著。5种森林类型0～100 cm土壤各个层次间全P含量基本一致。

海南滨海台地5种森林土壤全K介于6.5～16.3 g/kg，大多介于四级和五级之间（图3）。5种森林类型土壤全K含量在林分间差异显著，5种森林类型在不同层次上土壤全K含量差异不显著。5种森林土壤全氮含量在土壤剖面中具有明显的垂直分布性，随着土壤深度的增加呈递增趋势。5种森林类型全K含量以次生林最高，木麻黄林最低。

图3 不同森林类型土壤全N、全P、全K含量

3 结论与讨论

3.1 不同森林土壤物理性质的差异

土壤容重对土壤水、气、肥、热量的变化有显著影响，也是土壤肥力和土壤质量的重要指标之一［8-9］。除木麻黄林外，其他林分随着土壤深度的增加，容重总体呈递增趋势，有所不同的是次生林土壤40～60 cm土壤容重减小，这是由于次生林林下根系多，根系在40～60 cm土层间又相对集中。木麻黄林随着土壤深度的增加，容重呈递减趋势，这是由于木麻黄林主要集中在海岸线偏近地带，土壤类型主要是沙土，表层由于雨水冲击，人为踩踏，表层容重相对较大。5种森林类型土壤容重关系为次生林＞椰树林＞桉树林＞木麻黄林＞相思林，椰树林0～100 cm土层间变异系数最大，木麻黄林最小。

土壤总孔隙度的大小顺序为：木麻黄林＞桉树林＞相思林＞次生林＞椰树林。5种不同森林类型表层土壤（0～10 cm，10～20 cm）随着土壤深度的变化，土壤总孔隙度和非毛管孔隙度呈增大趋势，其他层次土壤总孔隙度变化和非毛管孔隙度呈不规律性变化。不同森林类型土壤总孔隙度差异显著。

木麻黄林的各土壤深度的平均含水率最低，大叶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，桉树的土壤含水率高于大叶相思。不同森林类型间土壤含水率差异显著。木麻黄各土壤深度的平均含水率最低，主要是因为木麻黄林林下灌草稀疏，植物多样性指数小，林地蓄水能力弱。这与徐馨等研究中国东南沿海木麻黄防护林林下植被多样性结论一致［10］。

3.2 不同森林土壤化学性质的差异

土壤pH值主要取决于成土母质和成土过程及土壤溶液浓度。土壤pH值对植物生长有着极其重要的作用，不但影响土壤养分元素的存在形态及其转化，而且影响土壤微生物区系，进而影响养分的有效性［11］。按照土壤的pH值，可以把土壤酸碱度划分为：强酸性（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）、碱性（pH值 7.5～8.5）和强碱性（pH值＞ 8.5）。本研究中，5种不同类型森林土壤pH介于5.14～6.62之间，呈酸性到中性土壤，这主要是由于样地都处于滨海台地，降雨量相对集中，而且雨水主要呈酸性，对土壤的影响较大。不同森林类型中，次生林pH值最低，木麻黄林pH值相对最高。木麻黄林与次生林、桉树林、相思林pH值差异显著，木麻黄林与椰树林之间pH值差异不显著。

5种森林土壤全氮含量在土壤剖面中具有明显的垂直分布性，随着土壤深度的增加呈降低趋势，这与大部分研究结论都相同［12-13］。同一森林类型表层含N量与其他层次差异性显著，这是因为地表枯落物的分解，使得土壤肥力增加，土壤的通气、水性良好，土壤微生物量高，更利于N元素的循环。不同森林类型土壤全氮差异显著。次生林土壤全氮显著的高于其他林分。不同森林类型土壤层次和林分之间全P含量之间差异均不显著。不同森林类型和土壤各个层次间全P含量基本一致。5种森林类型土壤全K含量在林分间差异显著，在不同层次上土壤全K含量差异不显著。5种森林土壤全氮含量在土壤剖面中具有明显的垂直分布性，随着土壤深度的增加呈递增趋势。5种森林类型全K含量以次生林最高，木麻黄林最低。

5种森林类型次森林全N含量最高，木麻黄林最低；5种森林类型全P含量差异不大；5种森林类型全K含量以次生林最高，木麻黄林最低。土壤0～100 cm不同层次间全P、全K含量差异性较大，并不呈明显的垂直分布，而全N含量呈明显的垂直分布。土壤全磷、全钾的变化规律并不一致，剖面特征不如全氮显著。这主要可能由于 P、K元素受土壤母质影响较大，滨海沙土，土壤贫瘠，风速大，盐分高，而受植被、微生物等因素影响较小所致。土壤全 N、P、K的含量仅表示土壤 N、P、K 储量情况，并不能够真正意义上代表土壤肥力情况，仅在一定程度上影响速效养分。

［1］杨青青，杨众养，薛杨，等. 海南文昌滨海台地不同森林林下灌草多样性及其与土壤因子关联分析［J］. 热带作物学报，2015，36（12）：2238-2244.

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［12］秦嘉海，金自学，王 进，等. 祁连山不同林地类型对土壤理化性质和水源涵养功能的影响［J］. 水土保持学报，2007，21（1）：92-95.

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（责任编辑 杨贤智）

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

海南省省属科研院所技术开发研究专项（KYYS-2015-21）

宿少锋（1985-），男，硕士，林业工程师，E-mail：s396487005@163.com

陈毅青（1976-），男，林业高级工程师，E-mail：13876350188@126.com

宿少锋，陈毅青，薛杨，等. 海南岛滨海台地5种典型林分类型土壤理化特性研究［J］.广东农业科学，2016，43（11）：64-69.