全 文 :生态环境学报 2012, 21(11): 1810-1816 http://www.jeesci.com
Ecology and Environmental Sciences E-mail: editor@jeesci.com
基金项目:国家自然科学基金项目(40961031);云南省应用基础研究面上项目(2009CD022);云南大学“中青年骨干教师培养计划”项目
(XT412003)
作者简介:赵筱青(1969 年生),女(白族),副教授,博士,主要从事生态环境与景观生态安全格局研究。E-mail: xqzhao@ynu.edu.cn
*通信作者;E-mail: zhaoxq748@sohu.com
收稿日期:2012-08-13
云南山地尾叶桉类林引种对土壤物理性质的影响
赵筱青 1*,和春兰 2,许新惠 1
1. 云南大学资源环境与地球科学学院,云南 昆明 650091;2. 云南国土资源职业学院,云南 昆明 650217
摘要:采用野外调查和室内分析相结合的方法,对澜沧县尾叶桉类林(Eucalyptus uraphylla spp.)、次生常绿阔叶林、思茅松
林(Pinus kesiya)3 种林型土壤物理性质进行研究,以揭示云南山地大面积引种尾叶桉类林对土壤物理性质的影响。结果表明:
(1)尾叶桉类林取代次生常绿阔叶林和思茅松林后,土壤含水量分别下降了10.98%和 9.55%,对土壤水分的消耗增加;土壤
容重分别增加了10.14%和 3.31%,土壤紧实度增加;土壤总孔隙度和毛管孔隙度分别下降了 6.77%、3.15%和 11.96%、4.09%,
桉树(Eucalyptus)土壤吸持水分能力降低,保水性能变差。土壤非毛管孔隙度分别上升了 7.07%和 2.66%,土壤接纳降雨量、
减少地表径流量的能力提高,但是桉树林表层土壤的非毛管孔隙却小于次生常绿阔叶林和思茅松林,涵养水源、消洪能力较
弱;(2)尾叶桉类林的引种使土壤物理性质发生了一定的变化,变化大小与桉树引种前原用地类型关系很大。在第一轮伐期
内,桉树林地土壤总孔隙度在 50%左右,土壤松紧程度处于较适宜范围。以次生常绿阔叶林为原用地类型的桉树林地,土
壤非毛管孔隙占总孔隙度的比例均在 20%~40%,土壤通气性和持水性较好。而以思茅松林为原用地类型的桉树林地土壤非
毛管孔隙占总孔隙度的比例均小于 20%,土壤通气性和持水性相对较差。
关键词:尾叶桉类林引种;土壤含水量;土壤容重;土壤孔隙度;云南山地
中图分类号:S714.2 文献标志码:A 文章编号:1674-5906(2012)11-1810-07
引用格式:赵筱青, 和春兰, 许新惠. 云南山地尾叶桉类林引种对土壤物理性质的影响[J]. 生态环境学报, 2012, 21(11):
1810-1816.
ZHAO Xiaoqing, HE Chunlan, XU Xinhui. The effect of Eucalyptus uraphylla spp. introduction on soil physical properties in a
mountainous region of Yunnan [J]. Ecology and Environmental Sciences, 2012, 21(11): 1810-1816.
土壤是森林生态系统的重要组成部分,是生态
系统中诸多生态过程(如营养物质循环、水分平衡
和凋落物分解等)的载体,土壤结构是度量退化生
态系统生态功能恢复与维持的关键指标之一,而土
壤水分、容重和孔隙度又是衡量土壤结构的重要物
理因子[1]。土壤含水量能较好地反映土壤水分和群
落生境的湿润状况,直接影响凋落物与土壤表层的
物质和能量交换及土壤盐基养分的淋溶程度;土壤
容重能反映土壤透水性、通气性和根系伸展时的阻
力状况;土壤孔隙度不仅是土壤养分、水分、空气
和微生物等的传输通道、贮存库和活动空间,也是
植物根系生长的场所,对土壤中水、肥、气、热和
微生物活性等具有重要的调控功能[2]。通过分析土
壤物理因子的变化情况,可以反映不同植被类型对
生态环境的贡献。
桉树(Eucalyptus)是我国南方重要的速生用材
树种,已产生巨大的经济和社会效益,然而对于
能否大力发展桉树人工林,学术界对此争议不断。
桉树人工林土壤退化问题是争议的焦点之一,有
的研究认为桉树能在一定程度上改善土壤物理性
质或者对土壤负面影响很小[3-8],有的研究认为桉
树与其它人工林相比影响了土壤的物理性质,破
坏了土壤结构[9-11],但这些研究在样区选择时都没
有考虑桉树种植前的原用地状况。21 世纪初云南
亚热带山地大面积引种桉树,同样带来了质疑,
桉树的引种是否对土壤物理性质产生影响,影响
程度如何?这方面研究报道不多,特别是云南山
地桉树人工林与天然次生林、其他人工林在土壤
土壤物理性质等方面的差异还未见报道。因此本
研究以大面积连片种植尾叶桉类林的澜沧县为研
究区,选择生境条件相似的天然次生常绿阔叶林、
尾叶桉类林(Eucalyptus uraphylla spp.)、思茅松林
(Pinus kesiya)为研究对象,研究比较其土壤容重、
土壤含水量和土壤孔隙度的差异,为云南亚热带
山地的植被恢复及桉树人工林的合理经营提供一
定的科学依据。
DOI:10.16258/j.cnki.1674-5906.2012.11.006
赵筱青等:云南山地尾叶桉类林引种对土壤物理性质的影响 1811
1 研究区概况
普洱市澜沧县位于滇西南澜沧江以西,地处
99°29′—100°35′E,22°31′—23°16′N。全县总面积
8 807 km2,其中山区、半山区占 98.8%,是云南省
面积的第 2 大县,也是云南省引种尾叶桉类林面积
最多的县。该区属亚热带山地季风气候,年平均气
温 19.1 ℃,年均降雨量 1 626.5 mm;境内海拔高
差达 1 936 m,土壤类型以赤红壤和红壤为主;立
体气候明显,境内植被类型多样,水平地带性植被
属季风常绿阔叶林,垂直地带性植被分异明显,主
要有热带季雨林、热带季风常绿阔叶林、以思茅松
为代表的暖热性针叶林、半湿润常绿阔叶林、中山
湿性常绿阔叶林。
2 研究方法
2.1 样地的设置与调查
在普洱市澜沧县的桉树林内根据其造林前林
地类型不同,设置 10 块 2004 年种植的桉树为调查
样地。为避免环境因素造成的影响,减少样地间差
异,在所设立的桉树林调查样地附近,选择 10 块
立地条件基本相似的次生常绿阔叶林及思茅松林
为对照样地,共 20 块调查样地。每个样地按“品”
形分别相隔 50 m 布设 3 个样方,每个样方投影面
积为 20 m×20 m。其中在每个样方内按“S”形布设3
个样点,共 180 个样点,于 2011 年 1 月对每个样
点按 0~20 cm(表层)、20~40 cm(中层)和 40~
60 cm(深层)进行土壤分层,每层用 100 cm3 的环
刀取原状土样,并用铝盒取土供土壤含水量的测
定。同时对样方进行常规调查,并记录海拔、坡度、
土壤类型、盖度等指标,样地概况见表 1。
2.2 土壤物理性质的测定及分析
2.2.1 土壤物理性质的测定与计算方法
土壤含水量采用烘干法测定。土壤容重、总孔
隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度等物理性质采用
环刀法测定[12]。
2.2.2 变异系数的计算
各物理性质指标变异系数的计算公式:
Cv=S/X
式中:S 为土壤各物理指标的均方差;X 为
各物理指标的样本平均值。
根据 Nielsen 的划分方法,将土壤特征指标的
变异系数 Cv 划分为 3 级:小于 10%属于弱变异、
10%~100%为中度变异、大于 100%为强变异[13]。本
文采用该方法来衡量各物理指标的变异程度。
2.2.3 数据处理
试验数据采用 Excel 2003 进行处理,通过 SPSS
13.5 统计软件的单因素方差分析(ANOVA)检验不
同样地土壤物理性质的差异、不同土壤层次变异系
数的计算、方差的分析等(α=0.05)。
3 结果与分析
3.1 桉树引种对土壤含水量的影响
土壤水分是植物所需水分的主要来源,直接影
响到植物的生长和土壤中各种物质的转化过程
表 1 样地基本情况
Table 1 The basic situation of samples
林地类型 样地 海拔/m 坡度/(°) 土壤类型
盖度
造林前的用地类型
乔木层 灌草层
桉树林(A1) 1 1574 20 红壤 40% 90%
A2
2 1555 18 红壤 35% 85%
3 1545 20 红壤 38% 88%
4 1540 19 红壤 45% 90%
5 1560 18 红壤 35% 85%
次生常绿阔叶林(A2) 6 1648 21 红壤 85% 25%
A2
7 1567 17 红壤 90% 20%
8 1590 23 红壤 80% 20%
9 1600 21 红壤 85% 25%
10 1620 24 红壤 90% 20%
桉树林(B1) 11 1894 20 红壤 60% 80%
B2
12 1270 30 赤红壤 45% 30%
13 1258 26 赤红壤 40% 80%
14 1590 27 红壤 60% 40%
15 1568 23 红壤 50% 20%
思茅松林(B2) 16 1934 17 红壤 70% 85%
B2
17 1277 26 赤红壤 40% 60%
18 1204 24 赤红壤 65% 60%
19 1590 17 红壤 60% 50%
A1:原用地类型为常绿阔叶林的桉树林;A2:次生常绿阔叶林;B1:原用地类型为思茅松林的桉树林;B2:思茅松林
1812 生态环境学报 第 21 卷第 11 期(2012 年 11 月)
[14-15]。土壤水分状况往往受到气候、地形、植被、
土壤性质等的制约。
3 种林地类型土壤含水量(SWC)的对比分析
表明:(1)从水平层面来看(表 2),0~60 cm 土层
深度,3 种林型SWC的变化差异不显著(P>0.05),
各样点土壤含水量在 22%~25.06%之间,3 种林地
SWC 略有差异,其中思茅松林平均 SWC 最高,其
次为次生常绿阔叶林,桉树林最低,表明桉树林对
土壤水分的消耗最大。桉树林取代次生常绿阔叶林
和思茅松林后,土壤平均含水量分别下降了 10.98%
和 9.55%。(2)从垂直剖面来看(表 3),3 种林型
林下表层、中层、深层 SWC 差异不显著,其变异
系数均在 10%~100%之间,属中度变异。在不同土
层深度,各林地类型 SWC 变化情况各异,具体表
层土壤变化情况为 A2 >B2> B1>A1;中层土壤变化
情况为 A2>B2 >A1>B1;深层土壤变化情况为 B2>
A2> B1>A1(图 1)。表明在土壤垂直剖面,桉树林
地 SWC 均低于次生常绿阔叶林和思茅松林。
桉树林取代常绿阔叶林后,表层、中层和深层
SWC 分别下降了 14.44%、11.58%、6.60%;取代了
思茅松林后,分别下降了 6.35%、11.20%、10.87%。
表明桉树引种使土壤含水量减少,且土壤含水量的
减少与种植桉树的原始用地类型有关。
3.2 桉树引种对土壤容重的影响
土壤容重是表征土壤松紧程度的一个敏感性
指标,反映土壤的孔隙状况、透水性、通气性和根
系生长的阻力状况[16-18]。容重越大,表明土壤越紧
实,通气透水性越差;容重越小,表明土壤疏松多
孔,物理通透性能好 [19-20],一般认为容重值在
1.1~1.4 g∙cm-3 之间表示土壤松紧程度比较适
宜,>1.4 g∙cm-3 则较紧,<1.1 g∙cm-3 则较松[21-22]。
3 种林型土壤容重的对比分析表明:(1)从水
平角度看,0~60 cm 土层深度,桉树林地、思茅松
林地土壤容重差异不显著,次生常绿阔叶林地土壤
容重差异极其显著(P<0.05)(表 4)。次生常绿阔
叶林地土壤平均容重最小,为 0.994 g∙cm-3,桉树林
地(原用地类型为思茅松林)土壤平均容重最大,
为1.313 g∙cm-3,各林地土壤平均容重由大到小的排
序为 B1,B2,A1,A2(表 4),表明次生常绿阔叶
林与思茅松林及桉树林地相比,其土质较疏松,对
土壤的改良作用好。这是因为次生常绿阔叶林林下
枯落物的组成与数量、分解状况、地下根系的生长
发育和微生物种类与数量均相对优于思茅松林和
桉树林。即使同为桉树人工林地,由于原始用地类
型不同,林下土壤容重也有较大差异,表明土壤容
重的大小与林地自身的特性和林地的原始用地类
型有很大关系。桉树林取代次生常绿阔叶林和思茅
松林后,土壤平均容重分别增加了10.14%和3.31%。
表明桉树林引种改变了土壤物理结构,使土壤紧实
度增加。但 3 种林地土壤平均容重均在 1.1~1.4
g∙cm-3 范围内(表 4),表明研究区 3 种林地土壤松
紧程度仍较适宜。
图 1 各林型土壤平均含水量
Fig.1 The average soil water content under different forestland types
表 3 各林型不同土层深度土壤含水量状况
Table 3 The soil water content in different soil depth under each forestland types
土层厚度/cm 林地类型
土壤平均含水量
林地类型
土壤平均含水量
F Sig.
均值/% Cv/% 均值/% Cv/%
0~20
A1 21.28 26.43 B1 22.28 19.28
0.352 0.788
A2 24.87 17.64 B2 23.79 16.5
20~40
A1 23.06 22.77 B1 22.48 15.34
1.512 0.227
A2 26.08 16.26 B2 25.31 13.37
40~60
A1 21.67 23.66 B1 23.25 14.4
1.953 0.137
A2 23.2 12.64 B2 26.08 19.79
表 2 0~60 cm 土层深度不同林地土壤平均含水量
Table 2 The average soil water content in 0-60cm soil depth under
different forestland types
林地类型
土壤含水量
均值/% F Sig.
A1 22 0.159 0.854
A2 24.72 0.734 0.496
B1 22.67 0.28 0.757
B2 25.06 0.815 0.45
A1
A2
B1
B2
20%
21%
22%
23%
24%
25%
26%
27%
10 30 50
土层厚度/cm
土
壤
平
均
含
水
量
A1 A2 B1 B2
赵筱青等:云南山地尾叶桉类林引种对土壤物理性质的影响 1813
(2)从垂直角度看(表 5),在 0~20、20~40、
40~60 cm 土层深度,3 种林地类型土壤容重差异显
著(P<0.05),特别是在土壤表层,不同林地土壤容
重差异最大(F=14.858),表明表层土壤容重受不同
林型影响最大。随土壤深度的增加,3 种林地类型
土壤容重呈上升趋势,这是由于微生物分解、合成
的腐殖质集中在土壤表层,表层土壤疏松多孔,容
重减小。随着土壤深度的增加,土壤有机质含量逐
渐减少,土壤团聚性降低,土壤紧实度增加,容重
增加。3 种林地类型表层、中层、深层土壤容重变
化情况均为 B1>B2>A1>A2 (图 2),桉树林取代次生
常绿阔叶林后,3 个土层土壤容重分别增加了
11.41%、17.61%、0.83%,取代思茅松林后,分别
增加了 4.08%、2.05%、3.82%。表明桉树林取代次
生常绿阔叶林和思茅松林后,土壤紧实度增加,通
气透水能力下降,土壤结构变差。
3.3 桉树引种对土壤孔隙状况的影响
土壤孔隙状况是土壤结构的重要指标,土壤孔
隙度越大说明土壤结构越疏松,通透性越好,越有
利于雨水迅速下渗,减少地表径流的冲刷[2]。土壤
毛管孔隙度的大小反映了森林植被吸持水分用于
维持自身生长发育的能力。毛管孔隙越大,土壤中
有效水的贮存容量越大,越利于植物根系吸收土壤
中的水分,促进植被的生长;土壤非毛管孔隙度的
大小反映了土壤接纳降雨量、减少地表径流量、森
林植被滞留水分以及发挥涵养水源和削减洪水的
表 5 各林地不同土层深度土壤容重及孔隙状况
Table 5 The soil bulk density and soil porosity in different soil depth under each forest types
土层厚度/cm 林地类型
土壤容重 总孔隙度
均值/(g·cm-3) Cv/% F Sig. 均值/% Cv/% F Sig.
0~20 A1 1.0307 7.43
14.858 0
61.1 4.73
14.474 0
A2 0.9132 4.51 65.54 2.37
B1 1.2824 15.12 51.61 14.18
B2 1.2301 5.76 53.58 4.99
20~40 A1 1.1926 11.17
7.748 0
55 9.14
7.44 0
A2 0.9826 7.69 62.92 4.53
B1 1.3123 15.87 50.48 15.57
B2 1.2854 5.98 51.49 5.64
40~60 A1 1.0956 10.28
6.605 0.001
58.66 7.25
6.885 0.001
A2 1.0865 10.04 59 6.98
B1 1.3453 12.47 49.24 12.86
B2 1.2938 9.29 51.18 8.86
土层厚度/cm 林地类型
毛管孔隙度 非毛管孔隙度
均值/% Cv/% F Sig. 均值/% Cv/% F Sig.
0~20 A1 41.12 10.69
1.451 0.243
19.98 17.31
19.021 0
A2 44.11 8.56 21.43 13.56
B1 43.46 11.57 8.15 63.72
B2 45.4 7.2 8.18 14.88
20~40 A1 40.74 8.39
0.778 0.514
14.26 15.82
15.644 0
A2 50.39 9.81 12.53 25.77
B1 43.63 12.7 6.85 70.89
B2 44.38 7.83 7.11 32.88
40~60 A1 39.51 10.62
2.022 0.127
19.15 24.26
20.515 0
A2 43.35 9.26 15.65 12.06
B1 42.24 11.32 7 54.6
B2 45.06 8.76 6.12 35.88
表 4 0~60 cm 土层厚度各林地土壤平均容重与孔隙状况
Table 4 The average soil bulk density and soil porosity in 0-60cm depth under each forestland types
林地类型
容重 毛管孔隙度 总孔隙度 非毛管孔隙度
均值/(g·cm-3) Sig. 均值/% Sig. 均值/% Sig. 均值/% Sig.
A1 1.106 0.374 40.5 0.734 58.3 0.374 17.8 0.739
A2 0.994 0 46 0.032 62.5 0 16.5 0.075
B1 1.313 0.668 43.1 0.668 50.4 0.668 7.3 0.706
B2 1.27 0.402 44.9 0.873 52.1 0.512 7.1 0.179
1814 生态环境学报 第 21 卷第 11 期(2012 年 11 月)
能力[11, 23-24]。
不同林地土壤总孔隙度、毛管孔隙度和非毛
管孔隙度对比分析,结果表明:(1)从水平角度来
看(表 4),0~60 cm 土层深度,桉树林和思茅松林
的土壤总孔隙度及毛管孔隙度差异不显著,次生常
绿阔叶林土壤总孔隙度和毛管孔隙度差异极其显
著(P<0.05),3 种林地土壤非毛管孔隙度差异均
不显著;与不同林地土壤容重的变化规律一致,表
明土壤的孔隙状况与林地类型、土壤容重有很大关
系。桉树林取代次生常绿阔叶林和思茅松林后,土
壤总孔隙度分别下降了 6.77%和 3.15%,土壤毛管
孔隙度分别下降了 11.96%和 4.09%,但是土壤非
毛管孔隙度分别增加了 7.07%和 2.66%。表明桉树
林地土壤吸持水分用于维持自身生长发育的能力
低,保水性能差,但是桉树林地接纳降雨量、减少
地表径流量的能力较高,土壤抗冲刷和抗侵蚀的能
力有所增加。
(2)从垂直角度来看(表 5),在 3 个土层深度,
3 种林型土壤总孔隙度和非毛管孔隙度差异极其显
著(P<0.05),而土壤毛管孔隙度差异不显著。3 种
林型表层、中层、深层土壤总孔隙度变化情况均为
A2>A1>B2>B1,次生常绿阔叶林地 3 个土层的总
孔隙度均大于桉树林地和思茅松林地(图 2)。桉树
林取代次生常绿阔叶林后,3 个土层土壤总孔隙度
分别下降了 6.77%、12.60%、0.58%;取代思茅松
林后,分别下降了 3.68%、1.97%、3.79%。表明桉
树引种影响了土壤结构的疏松性和通透性,这与不
同林地类型根系分布、林下枯枝落叶的多少有关。
3 种林型表层和深层土壤平均毛管孔隙度均为
B2>A2>B1>A1 ; 中 层 土 壤 毛 管 孔 隙 度 为
A2>B2>B1>A1(图 3),表明思茅松林地土壤表层
和深层毛管孔隙度最大,持水能力最强;次生常绿
阔叶林地土壤中层毛管孔隙度最大,持水性能最
强,这与不同林型根系的分布情况有关。桉树林地
图 2 各林地土壤平均容重和总孔隙度
Fig.2 The average soil bulk and total soil porosity under each forestland types
图 3 各林地土壤平均毛管孔隙度和非毛管孔隙度
Fig.3 The average capillary porosity and non-capillary porosity under each forestland types
A1
A2
B1
B2
38%
40%
42%
44%
46%
48%
50%
10 30 50
土层厚度/cm
土
壤
平
均
毛
管
孔
隙
度
A1 A2 B1 B2
A1
A2
B1
B2
5%
7%
9%
11%
13%
15%
17%
19%
21%
23%
10 30 50
土层厚度/cm
土
壤
平
均
非
毛
管
孔
隙
度
A1 A2 B1 B2
A1
A2
B1
B2
45%
50%
55%
60%
65%
70%
10 30 50
土层厚度/cm
土
壤
平
均
总
孔
隙
度
A1 A2 B1 B2
A1
A2
B1
B2
0.8
0.9
1
1.1
1.2
1.3
1.4
10 30 50
土层厚度/cm
土
壤
平
均
容
重
/(g
·c
m
- ³)
A1 A2 B1 B2
赵筱青等:云南山地尾叶桉类林引种对土壤物理性质的影响 1815
土壤表、中、深 3 个土层毛管孔隙度最小,土壤持
水能力较弱。桉树林在取代了次生常绿阔叶林后,
3个土层土壤毛管孔隙度分别下降了2.99%、9.65%、
3.84%,取代思茅松林后,3 个土层土壤平均毛管孔
隙度分别下降了 4.28%、1.68%、6.26%。
3 种林型土壤表层非毛管孔隙度均表现为
A2>A1>B2>B1,土壤中层均表现为 A1>A2>B2>
B1,土壤深层均表现为 A1>A2>B1>B2(图 3)。桉
树林取代次生常绿阔叶林和思茅松林后,土壤表层
的非毛管孔隙度分别下降了 6.77%和 0.36%,但是
土壤中层分别增加 12.14%和下降 3.74%,土壤深层
也分别增加 18.27%和 12.56%。在涵养水源和消洪
能力方面,表层土壤起到至关重要的作用,可见次
生常绿阔叶林地涵养水源和消洪能力较强。桉树林
取代次生常绿阔叶林和思茅松林后,土壤表层非毛
管孔隙度下降,雨水下渗速度变小,当降雨量较大
时,地表径流加大,土壤易遭受侵蚀,抗蚀性降低;
土壤中层和深层抗蚀性能有所提高。
4 讨论与结论
4.1 讨论
本研究选取种植7年的尾叶桉类林,其原始用
地类型与参照对象次生常绿阔叶林与思茅松林一
致,生境条件基本类似。在第一轮伐期内,尾叶桉
类林引种7年时,林下土壤物理性质发生了变化。
与次生常绿阔叶林和思茅松林比较,尾叶桉类
林林下土壤含水量减少,与周卫卫等作者的研究结
果一致[10,25],桉树对水分的消耗较大;而且土壤容
重增加,土壤紧实度增加,与徐柳斌等作者对滇西
山地桉树林土壤容重的研究一致[9,11,15],但尾叶桉类
林下土壤容重值在1.1~1.4 g∙cm-3之间,土壤松紧程
度还处于较适宜范围内。
土壤平均总孔隙度和毛管孔隙度均下降,保水
性能变差。但是土壤平均非毛管孔隙度上升,尾叶
桉类林在一定程度上具有涵养水源和削减洪水的
作用,与李灵[11]对南方红壤丘陵区次生阔叶林转变
为桉树人工林后的土壤孔隙度研究不完全一致。另
外,土壤孔隙状况的优劣取决于毛管孔隙与非毛管
孔隙的有机组合。研究发现,当土壤总孔隙度在50%
左右,其中非毛管孔隙占20%~40%时,土壤的通气
性、透水性、保水保肥性和持水能力比较协调,最
适宜林木生长[18,26-27]。研究区3种林型土壤总孔隙度
均在50%左右,其中次生常绿阔叶林和以次生常绿
阔叶林为背景的尾叶桉类林下土壤非毛管孔隙度
占 总 孔 隙 度 的 比 例 为 26.40% 和 30.53% , 均 在
20%~40%范围内,说明其通气性、持水性较好;思
茅松林地和以思茅松林为背景的尾叶桉类林地非
毛管孔隙占总孔隙度的13.64%和14.48%,均小于
20%,其土壤的通气性、持水性相对较差。
同时,尾叶桉类林对土壤物理性质的影响大
小与其引种前原用地类型有很大的关系,原用地
类型为次生常绿阔叶林的尾叶桉类林对土壤物理
性质的影响,小于原用地类型为思茅松林的尾叶
桉类林。
4.2 结论
4.2.1 尾叶桉类林对土壤含水量的影响
0~60 cm 土层深度,思茅松林土壤平均含水量
(SWC)最高,其次是次生常绿阔叶林,尾叶桉类
林最低;尾叶桉类林取代次生常绿阔叶林和思茅松
林后,土壤平均含水量分别下降了10.98%和9.55%;
表、中、深 3 个土层的土壤含水量均低于次生常绿
阔叶林和思茅松林。表明尾叶桉类林引种使土壤含
水量减少,对水分消耗增加。
4.2.2 尾叶桉类林对土壤容重的影响
0~60 cm 土层深度,3 种林型土壤平均容重表
现为 B1>B2>A1>A2。尾叶桉类林取代次生常绿阔
叶林和思茅松林后,土壤平均容重分别增加了
10.14%和 3.31%;随土壤深度的增加,各林地土壤
容重增大,尾叶桉类林地表、中、深 3 个土层的土
壤容重均大于次生常绿阔叶林和思茅松林。表明尾
叶桉类林取代次生常绿阔叶林和思茅松林后,土壤
紧实度增加,通气透水能力下降,土壤结构变差。
4.2.3 尾叶桉类林对土壤孔隙状况的影响
0~60 cm 土层深度,尾叶桉类林取代次生常绿
阔叶林和思茅松林后,土壤平均总孔隙度和毛管孔
隙度分别下降了 6.77%、3.15%和 11.96%、4.09%,
土壤中有效水的贮存容量变小,尾叶桉类林吸持水
分维持自身生长发育的能力降低,保水性能变差;
但土壤平均非毛管孔隙度分别上升了 7.07%和
2.66%,尾叶桉类林地接纳降雨量、减少地表径流
量的能力提高,表明尾叶桉类林在一定程度上具有
涵养水源和削减洪水的作用;尾叶桉类林取代次生
常绿阔叶林和思茅松林后,表、中、深 3 个土层深
度的总孔隙度和毛管孔隙度均下降,土壤疏松性和
通透性降低,持水能力减弱。土壤表层非毛管孔隙
度下降,而中层和深层上升,说明尾叶桉类林地表
层土壤在涵养水源和削洪能力较差,但是土壤中层
和深层抗蚀性能较好。
参考文献:
[1] 王政权,王庆成. 森林土壤物理性质的空间异质性研究[J]. 生态学
报, 2000, 20(6): 945-950.
[2] 康冰,刘世荣,蔡道雄,等. 南亚热带不同植被恢复模式下土壤理化性
质[J]. 应用生态学报, 2010,21(10): 2479-2486.
[3] GARTEN J C T. Soil carbon storage beneath recently established tree
plantations in Tennessee and South Carolina, USA[J]. Biomass and
1816 生态环境学报 第 21 卷第 11 期(2012 年 11 月)
Bioenergy, 2002, 23: 93-102.
[4] MISHRAA A, SHARMAA S D, KHAN G H. Improvement in
physical and chemical properties of sodic soil by 3, 6 and 9 years old
plantation of Eucalyptus tereticornis: Biorejuvenation of sodic soil [J].
Forest Ecology and Management, 2003, 184: 115-124.
[5] 胡慧蓉,杨超本,郭勇. 桉树黑荆树种植对土壤物理性质的影响[J].
西南林学院学报, 2000, 20(2): 85-89.
[6] 廖观荣,林书蓉,李淑仪,等. 雷州半岛按树人工林地力退化的现状与
特征[J]. 土壤与环境, 2002, 11(1): 25-28.
[7] 李明臣. 桉树林取代马尾松疏林后群落组成结构与土壤理化性质
的变化[D]. 广西: 广西大学, 2007.
[8] 吕祥涛. 尾巨桉人工林土壤物理性质变化的研究[J]. 内蒙古林业
调查设计, 2011, 34(4): 121-122.
[9] 徐柳斌,陆梅,向仕敏. 滇西山地桉树林土壤物理性质研究[J]. 山东
林业科技, 2007(6): 41-43.
[10] 周卫卫,于雪标,王旭,等. 海南 3 种典型森林土壤蓄水和渗透能力
比较研究[D]. 安徽农业科学, 2009, 37(14): 6789-6792.
[11] 李灵. 南方丘陵区不同土地利用的土壤生态效应研究[D]. 北京:
北京林业大学, 2010.
[12] 林业部科技司. 森林生态系统定位研究方法[M]. 北京: 中国科学
技术出版社,1994: 98-100.
[13] 耿玉清 . 北京八达岭地区森林土壤理化特征及健康指数的研
究[D]. 北京: 北京林业大学, 2006.
[14] 陈爱玲, 洪伟. 福建中亚热带常绿阔叶林林隙对土壤肥力的影响研
究[J]. 江西农业大学学报, 2006, 28(5): 723-727.
[15] 龚珊珊,廖善刚. 桉树人工林与天然林土壤养分的对比研究[J]. 江
苏林业科技, 2009, 36(3): 1-4.
[16] 刘世梁,傅伯杰,马克明,等. 岷江上游高原植被类型与景观特征对土
壤性质的影响[J]. 应用生态学报, 2004, 15(l): 26-30.
[17] 王燕,王兵,赵广东,等. 江西大岗山 3 种林型土壤水分物理性质研究
[J]. 水土保持学报, 2008,22(l): 151-153.
[18] 孙艳红,张洪江,杜士才,等. 四面山不同林地类型土壤特性及其水源
涵养功能[J]. 水土保持学报, 2009, 23(5): 109-117.
[19] 韩艺师,魏彦昌,欧阳志云,等. 连栽措施对桉树人工林结构及持水性
能的影响[J]. 生态学报, 2008, 28(9): 4609-4617.
[20] 杨永东. 黄土丘陵区不同土地利用类型土壤水分动态及水土保持
效应研究[D]. 兰州: 甘肃农业大学, 2008.
[21] 丁访军,王兵,钟洪明,等. 赤水河下游不同林地类型土壤物理特性及
其水源涵养功能[J]. 水土保持学报, 2009,23(3): 179-183,231.
[22] 陈晓燕. 大青山前山区主要植被类型土壤水分动态和植被承载力
研究[D]. 呼和浩特市: 内蒙古农业大学, 2010.6.
[23] 黄进勇, 严力蛟, 王兆赛. 红壤小流域不同土地利用方式下的水土
流失特征[J]. 浙江大学学报: 农业与生命科学版, 2002,28(l): 78-52.
[24] 史东梅,吕刚,蒋光毅,等. 马尾松林地土壤物理性质变化及抗蚀性研
究[J]. 水土保持学报, 2005, 19(6):35-39.
[25] 赵筱青,和春兰,易琦. 大面积桉树引种区土壤水分及水源涵养性能
研究[J]. 水土保持学报, 2012,26(3): 205-210.
[26] 北京林业大学. 土壤学[M]. 北京: 中国林业出版社, 1993: 130-134.
[27] 丁新新,洪伟,陈建忠,等. 不同经营模式下毛竹林土壤水分物理性质
比较[J]. 水土保持研究,2009,13( 6): 74-78.
The effect of Eucalyptus uraphylla spp. introduction on soil physical properties
in a mountainous region of Yunnan
ZHAO Xiaoqing1*, HE Chunlan2, XU Xinhui1
1. School of Resource & Environment and Earth Science, Yunnan University, Kunming 650091, China;
2. Yunnan Land and Resources Vocational College, Kunming 650217 China
Abstract: The aim was to study the effects of large-scale introduction of Eucalyptus uraphylla spp. on the physical properties of the
soil of a mountainous region of Yunnan. Field survey and laboratory analysis were employed. The original site was a secondary
evergreen broad-leaved forest and a Pinus kesiya forest in Lancang County. The result showed that: after the Eucalyptus uraphylla
spp. forest replaced the secondary evergreen broad-leaved and Pinus forests, the soil water content decreased by 10.98% in the
evergreen broad-leaved forest and 9.55% in the Pinus forest. The consumption of soil moisture increased. The soil bulk deteriorated,
soil bulk density increased by 10.14% in the evergreen broad-leaved forest, and by 3.31% in the Pinus forest. The total soil porosity
and capillary porosity decreased by 6.77%, 3.15% and 11.96%, 4.09% respectively, which shows a low level of soil water absorption
and holding capacity in the Eucalyptus uraphylla spp. forests. The soil non-capillary porosity increased by 7.07% and 2.26%
respectively, which indicates a higher capacity of holding rainfall and reducing ground runoff flow in Eucalyptus uraphylla spp.
forest. However, the minimum non-capillary porosity of Eucalyptus uraphylla spp. in soil surface layer shows a weak water
conservation function. Eucalyptus uraphylla spp. can change physical properties of the soil, depending on the original land use. In
the first cutting stage, the soil density under the Eucalyptus was within a suitable range, with porosity around 50%. As Eucalyptus
replaced the secondary evergreen broad-leaved forest, the soil non-capillary comprised 20%-40% of total soil porosity, and the soil
aeration and water retention improved. But where the Eucalyptus replaced Pinus kesiya, the level of soil non-capillary porosity was
lower than 20% of the total soil porosity, and the soil aeration and capacity for water retention deteriorated.
Key words: Eucalyptus uraphylla spp. introduction; soil water content (SWC); soil bulk density; soil porosity; Yunnan mountainous
region