湿地松林和加勒比松林的土壤特性研究

2024年4月1日发(作者：写简历)

湿地松林和加勒比松林的土壤特性研究

薛立;冯慧芳;潘澜;梁丽丽;刘斌;傅静丹;赵鸿杰

【摘 要】研究比较了湿地松Pinus elliottii林和加勒比松Pinus caribaea林的土

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

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

的土壤有机质、全N、全P、土壤水解N含量分别比加勒比松高170%、90%、

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

量相近.湿地松土壤细菌、真菌和放线菌数量和脲酶活性分别为加勒比松的1.2、

3.8和3.8倍,脲酶活性比后者高43%,而土壤磷酸酶和过氧化氢酶活性分别比后者

低15%和8%.

【期刊名称】《华南农业大学学报》

【年(卷),期】2010(031)003

【总页数】4页(P52-55)

【关键词】湿地松;加勒比松;土壤;物理性质;养分;微生物;酶活性

【作 者】薛立;冯慧芳;潘澜;梁丽丽;刘斌;傅静丹;赵鸿杰

【作者单位】华南农业大学,林学院,广东,广州,510642;华南农业大学,林学院,广东,

广州,510642;华南农业大学,林学院,广东,广州,510642;华南农业大学,林学院,广东,

广州,510642;广州市科美都市景观规划有限公司,广东,广州,510635;华南农业大学,

林学院,广东,广州,510642;华南农业大学,林学院,广东,广州,510642;佛山市林业科

学研究所,广东,佛山,528222

【正文语种】中 文

【中图分类】Q143%Q958.1

土壤为森林的生长发育提供了必要的环境条件，而森林也影响着土壤发育，森林的

形成与生长过程，就是森林与土壤相互影响和相互作用的过程［1］.由于土壤是森

林发展的基础，研究人工林的土壤质量演变规律成为近年来土壤学研究的热点.湿

地松Pinus elliottii原产于美国东南部暖热潮湿的低海拔地区，由于适应性强、速

生和材质好，被世界亚热带及部分热带地区广泛引种栽培.我国自20世纪30年代

引种以来，种植面积已达200万hm2以上［2］.加勒比松Pinus caribaea自然

分布于中美洲及加勒比海诸岛，具有生长快、适应性强和耐瘠薄的特点，是世界热

带地区栽植面积最广的针叶树种［3］.我国于1961年从古巴引进加勒比松古巴变

种以来，栽植面积已超过10万hm－2［4］.国内学者对湿地松的土壤进行过一定

的研究，李贻铨等［5］报道施肥使湿地松幼林土壤速效P含量提高，有机质等其

他土壤肥力指标下降;谭芳林等 ［6］的研究表明，湿地松可能导致沿海沙地土壤

的酸化，26年生的湿地松林分造成土壤养分含量的下降;与黎蒴栲Castanopsis

fissa×湿地松、红荷Schima wallichii×湿地松针阔混交林、杉木Cunninghamia

lanceolata和马占相思Acacia mangium相比，湿地松纯林的有机质和土壤养分

含量较低［7-8］;湿地松纯林的氮转化率小于阔叶林［9］.关于加勒比松土壤的报

道有马尾松林皆伐地上生长的黎蒴栲×加勒比松混交林显著提高了土壤养分［10］，

去除地表枯落物恶化了加勒比松混交林的土壤理化性质［11］等.以往对这2种树

种研究的地点不同，林龄和立地条件差异较大，对其土壤状况进行对比分析时难以

排除这些因子的影响.本研究对相似立地条件的湿地松林和加勒比松的土壤物理性

质、化学性质、微生物数量及酶活性进行对比分析，以期揭示其对土壤影响的机理，

为合理利用土壤提供参考.

1 材料与方法

1.1 样地概况

试验地位于广东省佛山市林业科学研究所，东经 113°00'、北纬 23°06'，属亚热

带季风性气候.年平均温度22℃，年降水量2383 mm，集中在4—8月.试验林位

于5°的东坡上.土壤为赤红壤，土层深厚，呈强酸性.试验林为18年生湿地松和加

勒比松人工林，林分结构简单，林冠稀疏，密度为204株·hm－2.湿地松和加勒比

松的平均胸径分别为28.8和36.3 cm，平均树高分别为12.2和16.1 m.湿地松和

加勒比松每公顷的枯落物干质量分别为12.02和10.92 t.林下层植物以海金莎

Lygodium japonicum、扇叶铁线蕨Adiantum flabellulatum和金银花

Lonicera japonica为主.

1.2 试验方法

在2种林分中部各设置一个30 m×30 m的样地，3个重复.2008年4月在样地中，

测定每木的胸径和高度.用容积为100 cm3的环刀在20 cm深土层采取自然状态

土样，同一剖面取3个环刀，带回实验室测土壤容重，并按文献［12］方法进行

其他土壤物理性质的分析.

用五点混合采样法在样地取0～40 cm深的土样，带回实验室，经室内风干后进行

分析.土壤pH、有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷和速效钾的测定见文

献［13］.土壤微生物计数用稀释平板法［14］.脲酶采用比色法测定，酶活性以

37℃下培养24 h后1 kg土释放的NH3-N的质量(mg)表示;酸性磷酸酶活性采用

磷酸苯二钠比色法测定，酶活性以37℃下培养24 h后1 kg土消耗P2O5的质量

(mg)表示;过氧化氢酶活性采用0.1 mol/L高锰酸钾滴定法测定.酶活性以常温条件

培养1 h后1 g土消耗0.1 mol/L KMnO4 的体积(mL)表示［15］.

每个样品分成3份测定，结果取平均值.对2种林分的数据进行平均数差异假设检

验(t检验).

2 结果与分析

2.1 土壤物理性质

湿地松土壤容重略大于加勒比松的土壤容重，二者无显著差异(表1)，说明湿地松

和加勒比松对土壤容重的影响相近.湿地松林地土壤毛管孔隙度比加勒比松减少了

14%，非毛管孔隙度增加了9%，总孔隙度减少了3%，但是二者的这3个指标无

显著差异.由于湿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%，但是未达到显著水平.湿地松土壤中＜0.01 mm粘粒的比例比加勒比松

大6%.

表1 土壤物理性质1)Tab.1 Physical properties of soil1)表中数据为平均值±标

准差;同列数据后凡具有一个相同英文字母，表示差异不显著(t检验，P＞0.05).?

2.2 土壤化学性质

湿地松和加勒比松的土壤pH相近(表2)，土壤有机质、全N和全P含量分别为后

者的270%、190%和171%，差异极显著(P＜0.01)，土壤全K含量比加勒比松减

少了30%，极显著小于后者(P＜0.01).

湿地松和加勒比松对土壤速效养分影响各异.湿地松林地土壤碱解N含量比加勒比

松增加了27%，差异达到极显著水平(P＜0.01)，速效P含量与后者相近，而速效

K含量显著小于后者(14%，P＜0.05).

表2 土壤化学性质1)Tab.2 Chemical properties of soil1)表中数据为平均值±标

准差;同列数据后凡具有一个相同英文字母，表示差异不显著(t检验，P＞0.05).?

2.3 土壤微生物和酶活性

湿地松土壤细菌、真菌和放线菌数量分别为加勒比松的2.2、4.8 和4.8 倍(表3)，

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

而土壤磷酸酶和过氧化氢酶活性分别比加勒比松小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 讨论

本研究表明，湿地松和加勒比松在长期的生长过程中，由于对土壤养分的需求有差

异，凋落物数量、性质和分解速度及根系的生长和穿插能力有差异，造成其土壤的

理化性质的差异.

土壤容重的大小反映土壤透水性、透气性和根系的生长阻力状况.与广东的其他森

林土壤［16-18］相比，湿地松和加勒比松土壤容重大，土壤总孔隙和毛管孔隙过

少，不易保水，而非毛管孔隙较多，通气性好.湿地松和加勒比松土壤中的孔隙粗

大，但数目较少，总的孔隙容积较小，故容重较大.2种松林土壤的这些特点与其

生物学特性有关，与其他森林在林龄和立地条件的差异也会对2种松林的土壤特

性产生影响.松树生长速度快，有机质缺乏，可能会导致土壤容重偏大，林下植被

根系伸展困难，而林下植被稀少反过来影响土壤孔隙度和增加了土壤容重［19］.

湿地松土壤非毛管孔隙度比加勒比松土壤大可能与其＜0.01 mm 的粘粒和有机质

含量高有关［20］.有机质含量高，构成团聚体的能力增加，有效胶结土壤颗粒，

土壤疏松多孔，非毛管孔隙增加［11］.

2种松林土壤中的有机质、全N、全P和全K含量通常小于其他森林土壤［10，

17，21］.森林生态系统中，凋落物对于提高土壤肥力有重要作用，是森林土壤有

机质、氮和磷的主要补给者［21］.林地土壤有机质主要来源于凋落物的分解，并

受其分解速率的控制.针叶树种凋落物数量少，养分含量低，其针叶含有单宁、蜡

质和树脂等难分解的有机物，分解速度慢，造成其土壤养分含量低.土壤有机质能

改善土壤的吸附能力，而土壤粘粒包含较多养分［11］.湿地松的枯落物现存量为

12.02 t·hm－1，加勒比松为 10.9 t·hm－1，两者差异较大，可能是造成有机质差

异的重要原因之一.湿地松土壤的有机质极显著大于加勒比松，＜0.01 mm粘粒的

比例也大于后者，有利于全N和碱解N的积累.土壤中全P一部分来源于凋落物，

另一部分来源于成土母质.湿地松土壤中的全P含量大于加勒比松土壤，是受其凋

落物数量和分解转化速度影响的结果.湿地松土壤的速效K含量极显著小于后者，

可能是前者在生长过程中消耗较多的钾，引起土壤的钾含量下降所致.

森林植物物种组成是影响土壤微生物数量、群落结构及活性的重要因素.森林植被

能影响林地微环境，通过根系分泌物、凋落物及树冠拦截和淋洗等作用改变土壤微

生物生长所需能量物质的数量和质量.土壤有机质含量和组成是影响微生物的关键

因素.湿地松土壤的细菌、真菌和放线菌数量极显著大于加勒比松，与其非毛管孔

隙度大和有机质含量高有关.土壤团粒间的非毛管孔隙主要起到透气作用，有利于

好氧性微生物的活动，而有机质含有丰富的养分，促进了微生物的发育.湿地松土

壤的脲酶活性高，这主要是由于土壤表层的有机质含量高，有充分的营养源促进微

生物的生长.脲酶活性高有利于有机分子中肽键的水解，使有机氮的分解迅速，有

利于土壤速效氮的形成.加勒比松土壤的磷酸酶活性高，能加速有机磷的循环，提

高磷的有效性，对于生长在严重缺磷的赤红壤上的加勒比松极为有利.

由上可见，在华南贫瘠的赤红壤上，湿地松和加勒比松均能迅速生长，但是针叶凋

落物分解缓慢，在人工林生长过程中土壤有机质迅速下降，土壤物理性状恶化

［20］是造成土壤的全量养分含量低的重要原因.由于加勒比松的生长显著大于湿

地松，吸收的氮和磷较多，使林地有机质降低，导致土壤氮和磷含量及微生物数量

的减少，而湿地松土壤的速效钾含量低可能与其消耗较多的钾有关.阔叶树枯枝落

叶量大且易分解，有利于生物循环，增加土壤有机质含量.建议在松林下套种阔叶

树，将结构简单的松林改造成为针阔混交林，对林分适时施肥，特别是对湿地松林

施钾肥，对加勒比松施氮肥和磷肥，使养分损耗与补充保持平衡，有利于提高松林

的土壤质量，实现其生态系统的稳定.今后，在华南贫瘠土壤上开展松树人工林土

壤生态和功能的长期研究，将有助于了解松树人工林土壤质量的变化机理，实现松

树人工林的可持续发展.

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