海南乐东3种不同森林类型样地土壤化学性质分析

詹道华，陈祥泽，王小燕，薛 杨，宿少锋，林之盼

(1.海南省乐东黎族自治县林业局，海南乐东572500；2.海南省乐东黎族自治县林业服务中心，海南乐东572500；3.海南省林业科学研究所，海南海口 571100)

土壤是森林植被下产生和发育起来的，是地表的一部分，是供给森林生活物质的基质，由矿物和有机物组成[1]。在森林生态系统中，植物固定的CO2中约1/2通过凋落物归还到土壤[2]，通过微生物分解转化成土壤肥力，使土壤肥力在植物生长中发挥着决定作用。森林植被以凋落物的形式向土壤归还大量的有机质，由于不同森林类型其凋落物、根系生物量等存在一定差异，从而影响土壤有机数量和不同的土壤肥力。因此，对不同森林类型下土壤化学性质研究是评价森林土壤质量的重要指标，同时对保持森林土壤肥力具有重要意义[3]。该研究以乐东县年龄组成相近的木麻黄纯林、桉树林、大叶相思林为研究对象，通过对比3种不同森林类型土壤化学性质，比较不同森林类型和不同土壤层化学性质(包括pH、有机质、全氮、全磷、全钾、有效磷、速效钾、硝态氮和铵态氮等)之间的关系[4]，揭示乐东县3种不同森林类型土壤营养成分的现状情况，以期为乐东县森林人工林可持续经营和改造提供参考。

1 材料与方法

1.1调查区域概况乐东县位于海南岛西南部(18°24′～18°58′N，108°39′～109°24′E)，属热带海洋性季风气候，光照充足，热量丰富，轻风无霜，干湿季节分明，年平均气温25 ℃，年降水量1 600 mm[5]。主要植被类型有原生林、次生林、橡胶林、椰子林、木麻黄纯林、桉树林、大叶相思林、红树林等，土壤类型有砖红壤和滨海沙壤等，pH在5.17～6.99。

1.2样地概况选取年龄组成相近的典型林分3种，包括木麻黄(Casuarinaequisetifolia)纯林、桉树(Eucalyptusrobusta)纯林、马占相思(Acaciamangium)纯林。林地植被概况详见表1。

表1 3种样地植被基本概况

1.3研究方法

1.3.1调查方法。在每个固定样地内挖掘出剖面3个，按照0～10、10～20、20～40、40～60、60～100 cm 分5层采集土样，把同一土层样品混合均匀搅拌，取样品重1 000 g，放密封袋内，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。拿回化验室，风干研磨、过0.149 mm筛，送检测定土壤化学性质。

1.3.2土壤养分测试方法。土壤化学性质分析指标按鲁如坤《土壤农业化学分析方法》[6]执行。其中土壤pH采用电位法测定；重铬酸钾-外热法测土壤有机质含量[7]；土壤全氮采用半微量开氏法测定；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KCl浸提-紫外分光光度法测定；土壤铵态氮采用1 mol/L KCl浸提-靛酚蓝比色法测定[8]。

1.3.3数据统计分析。数据处理采用Microsoft Excel 2003软件进行。采用SAS 8.1软件进行方差分析。采用最小显著差异法(LSD)比较各处理平均值。

2 结果与分析

2.1土壤pH土壤pH是重要的化学性质指标，影响着土壤养分的有效性。土壤pH主要取决于成土母质、成土过程和土壤溶液浓度[9]。3种森林类型土壤pH为5.17～6.99(表2)，属于酸性到中性土壤。其中木麻黄纯林0～100 cm土壤pH为6.00～6.99，属于弱酸性到中性土壤；桉树林土壤pH为5.17～6.12，属于弱酸性土壤；大叶相思林土壤pH为5.47～5.76，属于酸性土壤；就表层土壤(0～10 cm)而言，木麻黄纯林表层土壤pH显著高于其他2种森林；就土层60～100 cm而言，大叶相思林显著低于其他2种森林。

表2 3种植被类型土壤pH比较

注：同行数据后面不同小写字母表示差异显著(P<0.05)

Note：Different lowercase letters after peer data indicate significant differentes (P<0.05)

2.2土壤有机质土壤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仅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极其重要的作用。

从表3可看出，3种森林土壤有机质含量为0.64～10.69 g/kg，属于低有机质含量土壤，且变异较大。木麻黄纯林0～100 cm土壤有机质含量为0.64～9.25 g/kg；桉树林为2.93～10.53 g/kg，大叶相思林为1.65～10.69 g/kg。0～10 cm土层有机质含量比其他4种土层都高，其中大叶相思林最高(10.69 g/kg)，桉树林次之，木麻黄纯林最低。对3种森林类型不同土层有机质含量进行统计分析，结果表明，60～100 cm土层中有机质含量木麻黄纯林显著低于桉树林和大叶相思林，其他4种土层中土壤有机质含量在统计上差异并不显著。3种森林类型中除了大叶相思林外，其他2种森林类型土层土壤有机质从上到下出现了明显的下降，这与杨青青等[10]、宿少锋等[9]的研究结论一致。

表3 3种植被类型土壤有机质比较

注：同行数据后面不同小写字母表示差异显著(P<0.05)

Note：Different lowercase letters after peer data indicate significant differentes (P<0.05)

2.3土壤全氮从表4可看出，3种森林土壤全氮含量为0.03～0.70 g/kg，属于低氮肥力土壤。其中木麻黄纯林0～100 cm土壤有机质含量为0.03～0.34 g/kg，桉树林为0.23～0.46 g/kg，大叶相思林为0.13～0.70 g/kg。3种森林土壤表层(0～10 cm)全氮含量高于其他4种土层。3种森林土壤层10～40 cm全氮含量之间差异显著(P<0.05)，其中桉树林土壤全氮显著高于木麻黄纯林和大叶相思林。

表4 3种植被类型土壤全氮比较

注：同行数据后面不同小写字母表示差异显著(P<0.05)

Note：Different lowercase letters after peer data indicate significant differentes (P<0.05)

2.4土壤全磷从表5可看出，3种森林土壤全磷为0.01～0.03 g/kg，10～20和60～100 cm森林土壤全磷含量之间差异显著(P<0.05),其中木麻黄纯林显著低于其他2种森林类型；其他土层中土壤全磷含量之间差异不大，桉树林最高，大叶相思林最低。

表5 3种植被类型土壤全磷比较

注：同行数据后面不同小写字母表示差异显著(P<0.05)

Note：Different lowercase letters after peer data indicate significant differentes (P<0.05)

2.5土壤全钾表6显示，3种森林土壤全钾为0.88～4.29 g/kg，桉树林和大叶相思林全钾含量之间差异不大，木麻黄纯林最低。

表6 3种植被类型土壤全钾比较

注：同行数据后面不同小写字母表示差异显著(P<0.05)

Note：Different lowercase letters after peer data indicate significant differentes (P<0.05)

2.6土壤有效磷从表7可看出，3种森林土壤有效磷含量为1.29～12.38 mg/kg，有效磷含量很低，它们之间变异很大。其中，木麻黄纯林0～100 cm土壤有效磷为3.09～12.38 mg/kg，桉树林为1.29～3.98 mg/kg，大叶相思林为1.61～3.65 mg/kg。3种森林10～20、60～100 cm土壤有效磷含量之间差异不大；而0～10、40～60 cm土壤有效磷之间存在差异，木麻黄纯林显著高于其他2种森林。

表73种植被类型土壤有效磷比较

Table7Comparisonofavailablephosphorousinthreevegetationsoiltypes

mg/kg

注：同行数据后面不同小写字母表示差异显著(P<0.05)

Note：Different lowercase letters after peer data indicate significant differentes (P<0.05)

2.7土壤速效钾从表8可看出，3种森林土壤速效钾含量为2.17～32.79 mg/kg，速效钾含量低，它们之间变异较大。其含量变化在土壤剖面中大致也呈现随着土壤深度的增加而减少的趋势。其中，木麻黄纯林0～100 cm土壤速效钾为2.17～19.18 mg/kg，桉树林为11.28～32.79 mg/kg，大叶相思林为7.04～31.05 mg/kg。统计分析结果表明，3种森林10～40 cm土壤速效钾含量无显著差异，0～10、40～60 cm不同土层土壤速效钾含量存在差异，其中桉树林速效钾含量最高，大叶相思林次之，木麻黄纯林最低。

2.8土壤硝态氮从表9可看出，3种森林土壤硝态氮含量为0.18～6.82 mg/kg。其中，木麻黄纯林0～100 cm土壤硝态氮含量为0.18～2.93 mg/kg，桉树林为0.62～1.34 mg/kg，大叶相思林为0.77～6.82 mg/kg。统计分析结果表明，3种森林表层(0～10 、40～60 cm)土壤速效钾含量存在差异，大叶相思林显著高于其他2种森林。木麻黄纯林随着土壤深度的增加，硝态氮含量逐渐减少，桉树林和大叶相思林随着土壤深度的增加，硝态氮含量变化不一[11-13]。

表83种植被类型土壤速效钾比较

Table8Comparisonofavailablepotassiuminthreevegetationsoiltypes

mg/kg

注：同行数据后面不同小写字母表示差异显著(P<0.05)

Note：Different lowercase letters after peer data indicate significant differentes (P<0.05)

表93种植被类型土壤硝态氮比较

Table9Comparisonofnitratenitrogeninthreevegetationsoiltypes

mg/kg

注：同行数据后面不同小写字母表示差异显著(P<0.05)

Note：Different lowercase letters after peer data indicate significant differentes (P<0.05)

2.9土壤铵态氮从表10可看出，3种森林土壤铵态氮含量为0.91～8.56 mg/kg。其中，木麻黄纯林0～100 cm土壤铵态氮含量为1.17～8.56 mg/kg，桉树林为2.46～4.33 mg/kg；大叶相思林为0.91～1.16 mg/kg。统计分析结果表明，3种森林0～60 cm土层土壤铵态氮含量无显著差异。

表103种植被类型土壤铵态氮比较

Table10Comparisonofammoniumnitrogeninthreevegetationsoiltypes

mg/kg

注：同行数据后面不同小写字母表示差异显著(P<0.05)

Note：Different lowercase letters after peer data indicate significant differentes (P<0.05)

3 结论

木麻黄纯林0～100 cm土壤层化学特性分析表明，土壤pH为6.00～6.99，属于弱酸性到中性土壤；有机质含量为0.64～9.25 g/kg；土壤全氮含量为0.03～0.34 g/kg；全磷含量为0.01～0.02 g/kg；全钾含量为0.88～1.46 g/kg；有效磷含量为3.09～12.38 mg/kg；速效钾含量为2.17～19.18 mg/kg；硝态氮含量为0.18～2.93 mg/kg；铵态氮含量为1.17～8.56 mg/kg。

桉树林0～100 cm土壤层化学特性分析表明，土壤pH为5.17～6.12，属于弱酸性土壤；有机质含量为2.93～10.53 g/kg；土壤全氮含量为0.23～0.46 g/kg；全磷含量为0.02～0.03 g/kg；全钾含量为3.00～4.10 g/kg；有效磷含量为1.29～3.98 mg/kg；速效钾含量为11.28～32.79 mg/kg；硝态氮含量为0.62～1.34 mg/kg；铵态氮含量为2.46～4.33 mg/kg。

大叶相思林0～100 cm土壤层化学特性分析表明，土壤pH为5.47～5.76，属于酸性土壤；有机质含量为1.65～10.69 g/kg；全氮含量为0.13～0.70 g/kg；全磷含量为0.02～0.03 g/kg；全钾含量为2.83～4.29 g/kg；有效磷含量为1.61～3.65 mg/kg；速效钾含量为7.04～31.05 mg/kg；硝态氮含量为0.77～6.82 mg/kg；铵态氮含量为0.91～1.16 mg/kg。

总体而言，3种森林类型土壤pH为5.17～6.99，属于酸性到中性土壤。木麻黄纯林pH最高，大叶相思林次之，桉树林最低；土壤有机质含量为0.64～10.69 g/kg，除了大叶相思林外，其他2种森林类型土层从上到下随着土壤深度的增加呈降低趋势；土壤全氮含量为0.03～0.70 g/kg，属于低氮肥力土壤；土壤全磷含量为0.01～0.03 g/kg，土壤全磷含量之间差异不大；土壤全钾含量为0.88～4.29 g/kg，桉树林和大叶相思林全钾含量之间差异不大，木麻黄纯林最低。

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