濕地松林和加勒比松林的土壤特性研究

2024年4月1日發(fā)(作者：寫簡歷)

濕地松林和加勒比松林的土壤特性研究

薛立;馮慧芳;潘瀾;梁麗麗;劉斌;傅靜丹;趙鴻杰

【摘 要】研究比較了濕地松Pinus elliottii林和加勒比松Pinus caribaea林的土

壤特性.研究表明,濕地松土壤容重略大于加勒比松,土壤毛管孔隙度、總孔隙度和毛

管持水量分別比后者小14%、3%和16%,而非毛管孔隙度比后者大9%.濕地松林

的土壤有機質(zhì)、全N、全P、土壤水解N含量分別比加勒比松高170%、90%、

71%和27%,而土壤全K和速效K含量分別比后者低30%和14%,二者的速效P含

量相近.濕地松土壤細菌、真菌和放線菌數(shù)量和脲酶活性分別為加勒比松的1.2、

3.8和3.8倍,脲酶活性比后者高43%,而土壤磷酸酶和過氧化氫酶活性分別比后者

低15%和8%.

【期刊名稱】《華南農(nóng)業(yè)大學學報》

【年(卷),期】2010(031)003

【總頁數(shù)】4頁(P52-55)

【關鍵詞】濕地松;加勒比松;土壤;物理性質(zhì);養(yǎng)分;微生物;酶活性

【作 者】薛立;馮慧芳;潘瀾;梁麗麗;劉斌;傅靜丹;趙鴻杰

【作者單位】華南農(nóng)業(yè)大學,林學院,廣東,廣州,510642;華南農(nóng)業(yè)大學,林學院,廣東,

廣州,510642;華南農(nóng)業(yè)大學,林學院,廣東,廣州,510642;華南農(nóng)業(yè)大學,林學院,廣東,

廣州,510642;廣州市科美都市景觀規(guī)劃有限公司,廣東,廣州,510635;華南農(nóng)業(yè)大學,

林學院,廣東,廣州,510642;華南農(nóng)業(yè)大學,林學院,廣東,廣州,510642;佛山市林業(yè)科

學研究所,廣東,佛山,528222

【正文語種】中 文

【中圖分類】Q143%Q958.1

土壤為森林的生長發(fā)育提供了必要的環(huán)境條件，而森林也影響著土壤發(fā)育，森林的

形成與生長過程，就是森林與土壤相互影響和相互作用的過程［1］.由于土壤是森

林發(fā)展的基礎，研究人工林的土壤質(zhì)量演變規(guī)律成為近年來土壤學研究的熱點.濕

地松Pinus elliottii原產(chǎn)于美國東南部暖熱潮濕的低海拔地區(qū)，由于適應性強、速

生和材質(zhì)好，被世界亞熱帶及部分熱帶地區(qū)廣泛引種栽培.我國自20世紀30年代

引種以來，種植面積已達200萬hm2以上［2］.加勒比松Pinus caribaea自然

分布于中美洲及加勒比海諸島，具有生長快、適應性強和耐瘠薄的特點，是世界熱

帶地區(qū)栽植面積最廣的針葉樹種［3］.我國于1961年從古巴引進加勒比松古巴變

種以來，栽植面積已超過10萬hm－2［4］.國內(nèi)學者對濕地松的土壤進行過一定

的研究，李貽銓等［5］報道施肥使?jié)竦厮捎琢滞寥浪傩含量提高，有機質(zhì)等其

他土壤肥力指標下降;譚芳林等 ［6］的研究表明，濕地松可能導致沿海沙地土壤

的酸化，26年生的濕地松林分造成土壤養(yǎng)分含量的下降;與黎蒴栲Castanopsis

fissa×濕地松、紅荷Schima wallichii×濕地松針闊混交林、杉木Cunninghamia

lanceolata和馬占相思Acacia mangium相比，濕地松純林的有機質(zhì)和土壤養(yǎng)分

含量較低［7-8］;濕地松純林的氮轉(zhuǎn)化率小于闊葉林［9］.關于加勒比松土壤的報

道有馬尾松林皆伐地上生長的黎蒴栲×加勒比松混交林顯著提高了土壤養(yǎng)分［10］，

去除地表枯落物惡化了加勒比松混交林的土壤理化性質(zhì)［11］等.以往對這2種樹

種研究的地點不同，林齡和立地條件差異較大，對其土壤狀況進行對比分析時難以

排除這些因子的影響.本研究對相似立地條件的濕地松林和加勒比松的土壤物理性

質(zhì)、化學性質(zhì)、微生物數(shù)量及酶活性進行對比分析，以期揭示其對土壤影響的機理，

為合理利用土壤提供參考.

1 材料與方法

1.1 樣地概況

試驗地位于廣東省佛山市林業(yè)科學研究所，東經(jīng) 113°00'、北緯 23°06'，屬亞熱

帶季風性氣候.年平均溫度22℃，年降水量2383 mm，集中在4—8月.試驗林位

于5°的東坡上.土壤為赤紅壤，土層深厚，呈強酸性.試驗林為18年生濕地松和加

勒比松人工林，林分結(jié)構簡單，林冠稀疏，密度為204株·hm－2.濕地松和加勒比

松的平均胸徑分別為28.8和36.3 cm，平均樹高分別為12.2和16.1 m.濕地松和

加勒比松每公頃的枯落物干質(zhì)量分別為12.02和10.92 t.林下層植物以海金莎

Lygodium japonicum、扇葉鐵線蕨Adiantum flabellulatum和金銀花

Lonicera japonica為主.

1.2 試驗方法

在2種林分中部各設置一個30 m×30 m的樣地，3個重復.2008年4月在樣地中，

測定每木的胸徑和高度.用容積為100 cm3的環(huán)刀在20 cm深土層采取自然狀態(tài)

土樣，同一剖面取3個環(huán)刀，帶回實驗室測土壤容重，并按文獻［12］方法進行

其他土壤物理性質(zhì)的分析.

用五點混合采樣法在樣地取0～40 cm深的土樣，帶回實驗室，經(jīng)室內(nèi)風干后進行

分析.土壤pH、有機質(zhì)、全氮、全磷、全鉀、堿解氮、速效磷和速效鉀的測定見文

獻［13］.土壤微生物計數(shù)用稀釋平板法［14］.脲酶采用比色法測定，酶活性以

37℃下培養(yǎng)24 h后1 kg土釋放的NH3-N的質(zhì)量(mg)表示;酸性磷酸酶活性采用

磷酸苯二鈉比色法測定，酶活性以37℃下培養(yǎng)24 h后1 kg土消耗P2O5的質(zhì)量

(mg)表示;過氧化氫酶活性采用0.1 mol/L高錳酸鉀滴定法測定.酶活性以常溫條件

培養(yǎng)1 h后1 g土消耗0.1 mol/L KMnO4 的體積(mL)表示［15］.

每個樣品分成3份測定，結(jié)果取平均值.對2種林分的數(shù)據(jù)進行平均數(shù)差異假設檢

驗(t檢驗).

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤物理性質(zhì)

濕地松土壤容重略大于加勒比松的土壤容重，二者無顯著差異(表1)，說明濕地松

和加勒比松對土壤容重的影響相近.濕地松林地土壤毛管孔隙度比加勒比松減少了

14%，非毛管孔隙度增加了9%，總孔隙度減少了3%，但是二者的這3個指標無

顯著差異.由于濕地松林地土壤毛管孔隙度小于加勒比松，所以其毛管持水量比后

者小16%，但是未達到顯著水平.濕地松土壤中＜0.01 mm粘粒的比例比加勒比松

大6%.

表1 土壤物理性質(zhì)1)Tab.1 Physical properties of soil1)表中數(shù)據(jù)為平均值±標

準差;同列數(shù)據(jù)后凡具有一個相同英文字母，表示差異不顯著(t檢驗，P＞0.05).?

2.2 土壤化學性質(zhì)

濕地松和加勒比松的土壤pH相近(表2)，土壤有機質(zhì)、全N和全P含量分別為后

者的270%、190%和171%，差異極顯著(P＜0.01)，土壤全K含量比加勒比松減

少了30%，極顯著小于后者(P＜0.01).

濕地松和加勒比松對土壤速效養(yǎng)分影響各異.濕地松林地土壤堿解N含量比加勒比

松增加了27%，差異達到極顯著水平(P＜0.01)，速效P含量與后者相近，而速效

K含量顯著小于后者(14%，P＜0.05).

表2 土壤化學性質(zhì)1)Tab.2 Chemical properties of soil1)表中數(shù)據(jù)為平均值±標

準差;同列數(shù)據(jù)后凡具有一個相同英文字母，表示差異不顯著(t檢驗，P＞0.05).?

2.3 土壤微生物和酶活性

濕地松土壤細菌、真菌和放線菌數(shù)量分別為加勒比松的2.2、4.8 和4.8 倍(表3)，

極顯著大于后者(P＜0.01).濕地松林土壤的脲酶活性比加勒比松大43%(P＜0.01)，

而土壤磷酸酶和過氧化氫酶活性分別比加勒比松小15%(P＜0.01)和8%.

表3 土壤微生物和酶活性1)Tab.3 Soil microorganism and enzyme activity?

3 討論

本研究表明，濕地松和加勒比松在長期的生長過程中，由于對土壤養(yǎng)分的需求有差

異，凋落物數(shù)量、性質(zhì)和分解速度及根系的生長和穿插能力有差異，造成其土壤的

理化性質(zhì)的差異.

土壤容重的大小反映土壤透水性、透氣性和根系的生長阻力狀況.與廣東的其他森

林土壤［16-18］相比，濕地松和加勒比松土壤容重大，土壤總孔隙和毛管孔隙過

少，不易保水，而非毛管孔隙較多，通氣性好.濕地松和加勒比松土壤中的孔隙粗

大，但數(shù)目較少，總的孔隙容積較小，故容重較大.2種松林土壤的這些特點與其

生物學特性有關，與其他森林在林齡和立地條件的差異也會對2種松林的土壤特

性產(chǎn)生影響.松樹生長速度快，有機質(zhì)缺乏，可能會導致土壤容重偏大，林下植被

根系伸展困難，而林下植被稀少反過來影響土壤孔隙度和增加了土壤容重［19］.

濕地松土壤非毛管孔隙度比加勒比松土壤大可能與其＜0.01 mm 的粘粒和有機質(zhì)

含量高有關［20］.有機質(zhì)含量高，構成團聚體的能力增加，有效膠結(jié)土壤顆粒，

土壤疏松多孔，非毛管孔隙增加［11］.

2種松林土壤中的有機質(zhì)、全N、全P和全K含量通常小于其他森林土壤［10，

17，21］.森林生態(tài)系統(tǒng)中，凋落物對于提高土壤肥力有重要作用，是森林土壤有

機質(zhì)、氮和磷的主要補給者［21］.林地土壤有機質(zhì)主要來源于凋落物的分解，并

受其分解速率的控制.針葉樹種凋落物數(shù)量少，養(yǎng)分含量低，其針葉含有單寧、蠟

質(zhì)和樹脂等難分解的有機物，分解速度慢，造成其土壤養(yǎng)分含量低.土壤有機質(zhì)能

改善土壤的吸附能力，而土壤粘粒包含較多養(yǎng)分［11］.濕地松的枯落物現(xiàn)存量為

12.02 t·hm－1，加勒比松為 10.9 t·hm－1，兩者差異較大，可能是造成有機質(zhì)差

異的重要原因之一.濕地松土壤的有機質(zhì)極顯著大于加勒比松，＜0.01 mm粘粒的

比例也大于后者，有利于全N和堿解N的積累.土壤中全P一部分來源于凋落物，

另一部分來源于成土母質(zhì).濕地松土壤中的全P含量大于加勒比松土壤，是受其凋

落物數(shù)量和分解轉(zhuǎn)化速度影響的結(jié)果.濕地松土壤的速效K含量極顯著小于后者，

可能是前者在生長過程中消耗較多的鉀，引起土壤的鉀含量下降所致.

森林植物物種組成是影響土壤微生物數(shù)量、群落結(jié)構及活性的重要因素.森林植被

能影響林地微環(huán)境，通過根系分泌物、凋落物及樹冠攔截和淋洗等作用改變土壤微

生物生長所需能量物質(zhì)的數(shù)量和質(zhì)量.土壤有機質(zhì)含量和組成是影響微生物的關鍵

因素.濕地松土壤的細菌、真菌和放線菌數(shù)量極顯著大于加勒比松，與其非毛管孔

隙度大和有機質(zhì)含量高有關.土壤團粒間的非毛管孔隙主要起到透氣作用，有利于

好氧性微生物的活動，而有機質(zhì)含有豐富的養(yǎng)分，促進了微生物的發(fā)育.濕地松土

壤的脲酶活性高，這主要是由于土壤表層的有機質(zhì)含量高，有充分的營養(yǎng)源促進微

生物的生長.脲酶活性高有利于有機分子中肽鍵的水解，使有機氮的分解迅速，有

利于土壤速效氮的形成.加勒比松土壤的磷酸酶活性高，能加速有機磷的循環(huán)，提

高磷的有效性，對于生長在嚴重缺磷的赤紅壤上的加勒比松極為有利.

由上可見，在華南貧瘠的赤紅壤上，濕地松和加勒比松均能迅速生長，但是針葉凋

落物分解緩慢，在人工林生長過程中土壤有機質(zhì)迅速下降，土壤物理性狀惡化

［20］是造成土壤的全量養(yǎng)分含量低的重要原因.由于加勒比松的生長顯著大于濕

地松，吸收的氮和磷較多，使林地有機質(zhì)降低，導致土壤氮和磷含量及微生物數(shù)量

的減少，而濕地松土壤的速效鉀含量低可能與其消耗較多的鉀有關.闊葉樹枯枝落

葉量大且易分解，有利于生物循環(huán)，增加土壤有機質(zhì)含量.建議在松林下套種闊葉

樹，將結(jié)構簡單的松林改造成為針闊混交林，對林分適時施肥，特別是對濕地松林

施鉀肥，對加勒比松施氮肥和磷肥，使養(yǎng)分損耗與補充保持平衡，有利于提高松林

的土壤質(zhì)量，實現(xiàn)其生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定.今后，在華南貧瘠土壤上開展松樹人工林土

壤生態(tài)和功能的長期研究，將有助于了解松樹人工林土壤質(zhì)量的變化機理，實現(xiàn)松

樹人工林的可持續(xù)發(fā)展.

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