文仕知， 賀 希， 劉迪欽，楊麗麗

(1.中南林業(yè)科技大學(xué)林學(xué)院， 湖南 長沙 410004； 2.桃江縣林業(yè)局， 湖南 桃江 413400)

湘西南山地主要森林類型土壤養(yǎng)分研究

文仕知1， 賀 希1， 劉迪欽2，楊麗麗1

(1.中南林業(yè)科技大學(xué)林學(xué)院， 湖南 長沙 410004； 2.桃江縣林業(yè)局， 湖南 桃江 413400)

對湘西南永州市6種主要森林類型(針闊混交林、闊葉林、濕地松林、馬尾松林、毛竹林和杉木林)林地的土壤養(yǎng)分進行測定與分析，結(jié)果表明：針闊混交林和毛竹林的土壤有機質(zhì)含量較高；針闊混交林的氮、鉀元素含量高，而磷元素含量相對較低；毛竹林的速效磷含量最高；闊葉林鉀、磷元素含量較高，氮元素含量相對較低；濕地松和馬尾松純林的土壤有機質(zhì)和營養(yǎng)元素含量均為最低。表明濕地松和馬尾松林純林不利于改善土壤養(yǎng)分狀況，針闊混交林、闊葉林和幼林期毛竹林有利于土壤營養(yǎng)狀況改良和防止地力衰退及保持林業(yè)持續(xù)發(fā)展。

土壤； 植被類型； 土壤營養(yǎng)元素含量

森林具有調(diào)節(jié)氣候、涵養(yǎng)水源、保持水土、防風(fēng)固沙等功能，對維護自然生態(tài)環(huán)境具有不可替代的作用。土壤則是森林生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，是森林植物主要生活基質(zhì)的供體，也直接影響到森林的生長。一方面，森林植被的出現(xiàn)及其演替將影響其土壤的形成和發(fā)育[1]及養(yǎng)分狀況，與構(gòu)成林分的樹種及樹種組成、林分結(jié)構(gòu)等林分因子也有著密切關(guān)系[2]；另一方面，森林土壤為森林植被的生存和發(fā)展提供了必要的物質(zhì)基礎(chǔ)，森林土壤肥力影響并控制著林木的健康狀態(tài)[3]，土壤養(yǎng)分狀況則是反映土壤肥力水平的一個重要因素[4]。隨著生態(tài)環(huán)境問題的日趨尖銳，為更好地實現(xiàn)森林的更新、恢復(fù)與重建，人們越來越重視對土壤與植被之間關(guān)系的研究[5-6]。

我們對湘西南永州市6個森林類型土壤養(yǎng)分狀況進行比較研究，旨在探討不同森林類型與土壤養(yǎng)分狀況之間的關(guān)系及其變化規(guī)律，為今后科學(xué)營林、合理利用土壤資源提供參考。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)設(shè)在永州市，位于湖南省西南部的湘、粵、桂三省區(qū)交匯部，地理坐標(biāo)為111°06′—112°21′E、24°39′—26°51′N；屬典型的中亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，全年平均氣溫17.6～18.6℃，極端最高氣溫39℃以上，極端最低氣溫一般出現(xiàn)在1月初至2月底，無霜期285～311d，年降雨量 1290～1900mm。土壤以紅壤為主。該區(qū)地帶性森林植被為中亞熱帶常綠闊葉林，但由于長期亂砍濫伐，地帶性森林植被遭到嚴(yán)重破壞?，F(xiàn)有森林植被類型主要有馬尾松林、針闊混交林、竹林、杉木林、濕地松林以及灌叢植被。主要森林類型樣地基本情況見表1。

表1 主要森林類型樣地概況Tab.1 Basicstatusofplotsundermainforesttypes森林類型主要樹種林齡密度(株/hm2)平均胸徑(cm)平均樹高(m)郁閉度A馬尾松,青岡15136413.927.230.6B杉木10336110.938.520.8C濕地松12181014.657.680.6D櫟林8105114.239.150.5E毛竹720259.078.520.7F馬尾松11108813.747.590.6 注:“A”表示針闊混交林;“B”表示杉木林;“C”表示濕地松林;“D”表示闊葉林;“E”表示毛竹林;“F”表示馬尾松林。下同。

2 研究方法

2.1土壤樣品采集

2008年3月，在湘西南永州市境內(nèi)選取有代表性的針闊混交林、杉木林、濕地松林、闊葉林、毛竹林、馬尾松林共6種森林類型的林地，在各種林地內(nèi)選取有代表性的樣點，每個類型選4個樣點(做4次重復(fù))，其中2個固定樣點，2個臨時樣點，樣點大小均為2m×2m。

在各個樣點內(nèi)分別于0～20cm、20～40cm土層采集土壤樣品。采樣時于剖面自上而下取土，所取土塊大小、厚薄相同。每1個樣點均取約1kg土樣放入無菌袋中，混合均勻，裝袋貼好標(biāo)簽。樣品自然風(fēng)干后，分出雜物，去除石礫，用木棒研細，過20和100目篩，樣品封存在鋁盒中備用。

2.2土樣分析

土壤有機質(zhì)用重鉻酸鉀硫酸硝化法測定；pH值采用電位法，用PHSJ-4A型pH計測定；土壤全N用高氯酸-硫酸快速消化法測定；速效N用蒸餾法測定；土壤全P用堿熔—鉬銻鈧比色法測定，有效P依據(jù)氫氧化鈉堿熔-鉬銻抗比色法；全K用堿熔—火焰光度測定，土壤速效K用乙酸銨提取，用TX50-FP6410型火焰光度計測定；Cd、Pb、Cu、Ni、Zn全量用碳酸鈉堿熔-鹽酸提取，用Hp3510原子吸收分光光度計測定。測定方法主要依照《土壤理化分析》[7]。

2.3數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用SPSS13.0軟件處理。數(shù)據(jù)統(tǒng)計采用因子分析法，對土壤各個層次化學(xué)營養(yǎng)元素含量進行比較。

3 結(jié)果與分析

3.1土壤pH值

土壤的酸堿度是土壤的重要屬性，它直接影響著土壤的許多物理、化學(xué)及生物學(xué)過程和性質(zhì)。從表2可以看出，針闊混交林、杉木林、濕地松林、闊葉林、毛竹林、馬尾松林的土壤pH值分別為4.79、 4.42、 4.51、 4.56、 4.48、4.77，差異不明顯(P>0.05)，均屬于酸性土壤。土壤的酸堿度主要受母巖母質(zhì)的影響，森林植被對土壤pH值的影響不明顯。

表2 主要森林類型土壤pH值Tab.2 SoilpHundermainforesttypes森林類型pH值0～20cm土層20～40cm土層平均值標(biāo)準(zhǔn)差變異系數(shù)平均值標(biāo)準(zhǔn)差變異系數(shù)A4.750.010.0024.830.070.014B4.360.190.0444.480.230.051C4.480.180.0404.540.190.042D4.450.110.0254.680.290.062E4.460.080.0184.510.100.022F4.660.090.0194.880.090.018

3.2土壤有機質(zhì)含量

土壤有機質(zhì)是土壤中各種營養(yǎng)元素，特別是N和P的重要來源，它在改善土壤的透水性、蓄水性、通氣性，促進土壤疏松和形成團粒結(jié)構(gòu)方面起主導(dǎo)作用[1-2]。

比較表3、圖1中數(shù)據(jù)可以看出，6種森林類型的土壤有機質(zhì)含量的平均值均有隨土層深度增加而顯著減小的規(guī)律。其中上層(0～20cm)土壤有機質(zhì)平均含量明顯高于下層(20～40cm)；針闊混交林和毛竹林的有機質(zhì)含量高于其它森林類型，含量分別為60.252g·kg-1、58.305g·kg-1，馬尾松林有機質(zhì)含量最低，為12.79g·kg-1，闊葉林的含量也比較低，僅有24.31g·kg-1。導(dǎo)致這一結(jié)果的原因可能是：闊葉林密度較小，每年歸還土壤的枯枝落葉相對較少，導(dǎo)致土壤中的有機質(zhì)含量低；土壤有機質(zhì)含量與凋落物分解速率大小有關(guān)[8]。李海濤等[9]的研究表明，井岡山地區(qū)亞熱帶常綠闊葉林凋落物分解的質(zhì)量損失較針闊混交林的大，凋落物分解達95%的時間常綠闊葉林比針闊混交林的短。

表3 主要森林類型土壤營養(yǎng)成分含量Tab.3 Soilnutrientcontentsundermainforesttypes森林類型土層(cm)營養(yǎng)成分含量(g·kg-1)有機質(zhì)全N全P全K平均值標(biāo)準(zhǔn)差變異系數(shù)平均值標(biāo)準(zhǔn)差變異系數(shù)平均值標(biāo)準(zhǔn)差變異系數(shù)平均值標(biāo)準(zhǔn)差變異系數(shù)A 0～2079.6680.3630.0823.9350.6280.1600.4000.0460.1154.4430.3000.068B71.1180.3300.1132.1060.3300.1570.1900.0080.0423.8810.7380.190C19.1780.1300.0261.1650.1300.1120.2540.0040.0162.8620.9880.345D34.6770.1940.0281.1620.1940.1670.5200.0080.0153.7311.1960.321E85.0440.1560.0651.9230.1560.0810.3790.0150.0403.9810.1350.034F15.7800.0320.0660.9160.0320.0350.1820.0030.0163.5260.2090.059A20～4040.8364.3270.1062.9450.3810.1290.2240.0130.0583.5730.2120.059B29.6095.8220.1971.4030.4410.3140.1540.0130.0844.2070.7960.189C14.5580.5820.0400.9790.2010.2050.2230.0080.0363.4290.6510.190D13.9377.9610.5710.8810.2330.2640.4420.0080.0183.6540.4650.127E31.5669.9450.3151.6020.2060.1370.2770.0320.1163.8150.2750.072F9.7990.6570.0670.7140.1800.2520.1490.0100.0672.8511.4790.519

圖1 6種森林類型有機質(zhì)含量變化圖Fig.1 Changes of organic matter content in six forest types

3.3土壤營養(yǎng)元素含量

3.3.1 土壤氮元素 土壤中氮元素是植物必需的三大營養(yǎng)元素之一。土壤全氮和堿解氮是衡量土壤N素供應(yīng)狀況的重要指標(biāo)。6種森林類型土壤全氮平均含量見表3。由表3可以看出，不同森林類型土壤的全氮含量在0～40cm的土層內(nèi)均有自上而下逐漸減小的規(guī)律。針闊混交林和毛竹林的土壤全氮含量高，分別為3.440g·kg-1、1.763mg·kg-1，杉木林和闊葉林次之，濕地松林和馬尾松林的含量最低，分別為針闊混交林土壤全氮含量的31%和24%。

圖2 6種森林類型堿解氮含量變化圖Fig.2 Changes of alkali-hydrolyzable N content in six forest types

從圖2可知，針闊混交林和毛竹林的堿解氮含量為最高，分別為289.779g·kg-1、178.674mg·kg-1。土壤全氮和速效氮含量變化規(guī)律比較一致，其大小順序為：針闊混交林>毛竹林>杉木林>闊葉林>濕地松林>馬尾松林。由以上分析可知，不同森林類型土壤全氮和速效氮同有機質(zhì)變化規(guī)律一致。這主要是因為土壤有機質(zhì)是土壤氮元素的重要來源之一，土壤有機質(zhì)含量積累越高土壤氮元素含量也會隨之增高。

3.3.2 土壤磷元素 磷元素也是植物營養(yǎng)的重要三元素之一。全磷是衡量土壤各種形態(tài)磷元素的一個綜合指標(biāo)，而速效磷則說明了土壤的供磷水平，在實際生產(chǎn)中有重大的作用。從表3可以看出，馬尾松林土壤全磷含量最低，闊葉林的全磷含量最高，達0.481g·kg-1，是馬尾松林的2.9倍。由圖3可以看出，速效磷含量由高到低依次排序為：毛竹林>闊葉林>馬尾松林>濕地松林>針闊混交林>杉木林，但馬尾松林、濕地松林和針闊混交林等3種森林類型的土壤速效磷含量差異不明顯。

圖3 6種森林類型速效磷含量的變化Fig.3 Changes of available P content in six forest types

3.3.3 土壤鉀元素 鉀元素是植物光合作用、淀粉合成和糖類轉(zhuǎn)化所必需的元素。土壤全鉀量反應(yīng)了土壤鉀元素的潛在供應(yīng)能力。我國土壤全鉀含量一般為5～25g·kg-1[9]。從表3可以看出，各森林類型的土壤全鉀平均含量為3.146～4.044g·kg-1，處于全國低水平。其含量由高到低次序依次為：杉木林(4.044g·kg-1)>針闊混交林(4.008g·kg-1)>毛竹林(3.898g·kg-1)>闊葉林(3.693g·kg-1)>馬尾松林(3.189g·kg-1)>濕地松林 (3.146g·kg-1)。

圖4 6種森林類型速效鉀含量的變化Fig.4 Changes of available K content in six forest types

土壤速效鉀含量水平的等級劃分標(biāo)準(zhǔn)為： <80mg·kg-1為嚴(yán)重缺鉀；80～125mg·kg-1為缺鉀；125～155mg·kg-1適量；>155mg·kg-1為富鉀[10]。由圖4可知，針闊混交林和闊葉林為含鉀適量型土壤，其含量為187.318mg·kg-1和150.005mg·kg-1；毛竹林、濕地松林、杉木林和馬尾松林為缺鉀型土壤，其含量分別為113.451mg·kg-1、68.239mg·kg-1、55.465mg·kg-1、46.430mg·kg-1。

4 結(jié)論與討論

(1) 不同森林類型的土壤有機質(zhì)含量以針闊混交林和毛竹林含量較高；濕地松和馬尾松林的含量最低。

(2) 在不同森林類型的土壤中，針闊混交林的氮、鉀元素含量高，磷元素含量相對較低；毛竹林的速效磷含量最高，表明毛竹林幼林期有利于促進森林生態(tài)養(yǎng)分循環(huán)；闊葉林鉀、磷元素含量較高，氮元素含量相對較低；濕地松和馬尾松純林的土壤營養(yǎng)元素含量均為最低。表明濕地松和馬尾松林純林不利于改善土壤養(yǎng)分狀況，針闊混交林、闊葉林和幼林期毛竹林有利于土壤營養(yǎng)狀況改良和防止地力衰退及保持林地可持續(xù)發(fā)展。

[1] 宋會興，蘇智先，彭遠英.山地土壤肥力與植物群落次生演替關(guān)系研究[J].生態(tài)學(xué)雜志，2005,24(12): 1531-1533.

[2] 耿玉清，余新曉，孫向陽，等.北京八達嶺地區(qū)油松與管叢林地土壤肥力特征的研究[J].北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報,2007,29(2): 50-54.

[3] Fisher R F,Binklet D. Ecology and management of forest soils[M]. New York: John Wiley and Sons,2000:282-284.

[4] 黃志宏，田大倫，周益光，等.廣東南嶺不同林分類型土壤養(yǎng)分狀況比較分析[J].東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報,2009,37(9): 63-67.

[5] 楊玉盛，李振問，劉愛琴.人工闊葉林取代格氏栲天然林后土壤肥力變化的研究[J].東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報，1993,21(5): 14-21.

[6] 王政權(quán)，王慶成.森林土壤理性的空間異質(zhì)性研究[J].生態(tài)學(xué)報,2000,20(6): 945-950.

[7] 中國科學(xué)院南京土壤研究所.土壤理化分析[M].上海：科學(xué)技術(shù)出版社，1978.

[8] 鄒碧，李志安，丁永禎，等.南亞熱帶4種人工林凋落物動態(tài)特征[J].生態(tài)學(xué)報,2006,26(3): 702-709.

[9] 李海濤，于貴瑞，李家永，等.井岡山森林凋落物分解動態(tài)及磷、鉀釋放速率[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2007,18(2): 233-240.

[10] 李志洪，趙紅坡，竇森.土壤學(xué)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005: 80-86.

Researchonsoilnutrientstatusundermainforesttypesinmountainousareas,southwestHunan

WEN Shizhi1, HE Xi1, LIU Diqin2, YANG Lili1

(1.Central South University of Forestry and Technology, Changsha 410004, China;2.Forestry Bureau of Taojiang County, Taojiang 413400, China)

The soil nutrients in six main forest types (Coniferous-broadleavedmixedforest,Broad-leavedforest,Pinuselliottiigrove,Pinusmassonianagrove,Phyllostachyspubescensgrove,Cunninghamialanceolatagrove) of Yongzhou City of southwest Hunan were measured and analyzed. The results showed that, the organic matter contents of soil were relatively high inConiferous-broadleavedmixedforestandPhyllostachyspubescensgrove. The contents of N, K in soil were high inConiferous-broadleavedmixed forest, while P content was relatively low. The content of P was the highest inPhyllostachyspubescensgrove. The contents of K, P were higher inBroad-leavedforest, while N content was relatively lower. The contents of soil organic matter and soil nutrients were relatively low inPinuselliottiigroveandPinusmassonianagrove. Results indicated thatPinuselliottiigroveandPinusmassonianagrovecould be not conducive to improve the conditions of soil nutrient.Coniferous-broadleavedmixedforest,Broad-leavedforestand youngPhyllostachyspubescensgrovewould be beneficial to improve the conditions of soil nutrient, to prevent soil fertility declination and to maintain forestry sustainable development.

soil; forest type; soil nutrient content

文仕知(1958-)，男，湖南省衡陽市人。教授，博導(dǎo)，主要從事生態(tài)學(xué)、水土保持學(xué)研究。

S 158.3

A

1003-5710(2011)03-0016-04

10. 3969/j. issn. 1003-5710. 2011. 03. 003

(文字編校:：唐效蓉, 龔玉子)