全 文 ：收稿日期:2004-11-26
基金项目:国家科技攻关计划子课题(编号 2001BA510B0804)和国家林业局海南尖峰岭热带林生
态系统定位研究站项目(2001-08)的部分内容
作者简介:骆土寿(1963-),男 , 广东吴川人 ,中国林业科学研究院热带林业研究所高级工程师.
第 23卷第 4期 海 南 大 学学 报自 然 科 学版 Vol.23 No.4
2005年 12月 NATURAL SCIENCE JOURNAL OF HAINAN UNIVERSITY Dec.2005
　　文章编号:1004-1729(2005)04-0340-07
海南岛热带山地鸡毛松人工林的土壤性质研究
骆土寿 , 李意德 , 陈德祥 , 林明献 , 孙云霄
(中国林业科学研究院热带林业研究所 , 广东 广州 510520)
摘　要:对海南岛尖峰岭热带雨林区采伐迹地鸡毛松(Dacrycarpus imbricatus Bl.)人工林与原始林
以及皆伐迹地的天然更新林的土壤理化性质进行了研究 , 结果表明:鸡毛松人工林的土壤经过长
期的恢复发育 ,其毛管孔隙 、土壤含水率 、容积湿度和容重等较原始林高;与皆伐迹地天然更新林
比 ,其土壤容重减少 , 毛管孔隙 、含水率和持水量有较大增加 , 土壤物理性能得到改善 , 保持了涵
养水源等系统服务能力;与原始林比较 ,土壤有机质 、P这两个关键肥力因子未得到完全恢复 , N、
K和交换性盐基总量得到保持 , Ca和 Mg有较大幅度增加 , pH 值和离子交换量有较大的提高 , 酸
缓冲能力增强;鸡毛松林土壤恢复发育存在空间差异 , 阴坡土壤的物理性质相对较接近原始林 ,
阳坡土壤的养分元素含量和离子交换量存在较大优势;不同层次土壤的容重 、含水率 、持水量 、总
孔隙度 、大部分土壤养分元素和交换性离子含量的变化趋势与原始林的相同 ,但阴坡表层含水率
高 ,通气性差 , 土壤 P素向深层淋溶.由此认为 ,在热带雨林区采伐迹地适地种植鸡毛松人工林 ,
只要经营得当 ,对林地土壤理化环境不会造成大的影响 ,群落生态系统功能会逐渐恢复.
关键词:热带山地;鸡毛松人工林;土壤性质;土壤环境
中图分类号:S 714.2　　文献标识码:A
海南岛热带天然林曾经为我国主要用材资源 ,其蕴含丰富的优良用材树种.为了更好利用
热带资源 ,挖掘速生树种及探索其丰产人工林栽培技术 ,实现热带天然林的可持续经营 ,同时为
了尽快恢复采伐迹地的植被系统及生态功能 ,促进天然林保护 ,20世纪六七十年代 ,人们曾在
海南尖峰岭热带雨林区的小块状皆伐迹地营造鸡毛松纯林(Dacrycarpus imbricatus Bl.)[ 1] .
我国在采伐更新方式和人工次生林类型下林地土壤理化性质方面有较多研究 ,研究表明:
对大兴安岭落叶松(Larix gmelini)、白桦林(Betula platyphylla)进行皆伐和择伐对迹地的土壤物理
性质存在影响 ,但并不显著 ,然而却对土壤化学性质存在比较显著的影响[ 2] ;在福建省 ,在常绿
阔叶林采伐迹地 ,通过人工促进天然更新的方式所形成的米楮(Castanopsis carlesii)单优群落的
土壤结构好 ,有机质含量和养分储量较高 ,速效养分含量较为丰富[ 3] ,人工促进天然更新次生阔
叶林与人工造林相比 ,其 0 ～ 20 cm表土层的土壤容重下降 ,毛管孔隙 、总孔隙和通气度增加 ,含
水量 、有机质 、全氮 、全磷 、水解氮 、速效磷和速效钾均有不同程度的提高[ 4] ;在云南 ,山桂花(Pa-
ramichelia baillonii)、西南华(Betula alnoides)、马占相思(Acacia mangium)、高阿丁枫(Altingia excelsa)
人工纯林 ,由于经营得当 ,对林地土壤理化状况并未造成重大影响 ,也未引起地力迅速衰退[ 5] ,热
带雨林次生林营养元素吸收量大 ,大量贮存于植物体中 ,土壤养分相对贫乏 ,并随林龄增大 ,物质
DOI :10.15886/j.cnki.hdxbzkb.2005.04.009
循环速度加快 ,群落具有较强的生物自肥能力[ 6] .在海南的研究表明 ,次生植被的土壤有机质含量
随群落结构的复杂化明显上升 ,K和P 的含量没有明显的规律性[ 7] ;土壤肥力的恢复与植被的组
成性状 、生物多样性的增加紧密相关[ 8] .但对于光 、热 、水资源丰富的热带山地雨林区 ,尚未见文献
报道其采伐迹地鸡毛松人工更新林的生态系统结构和功能恢复程度.为此 ,本文主要对其土壤环
境特别是土壤理化性质恢复变化的结果进行测定和分析 ,以探讨热带人工更新林土壤环境的生态
恢复效果 ,旨在为热带雨林区林业生态工程的构建和海南岛天然林的保护提供理论依据.
1　试验地概况
试验地位于 18°40′N ,108°49′E ,海拔 800 ～ 1 100 m的海南岛尖峰岭热带山地雨林区内 ,该区
为1960—1980年的采伐更新区 ,属热带季风气候 ,全年干湿季明显 , 5 ～ 10月为雨季 ,年均气温
19.7 ℃,年均降雨量2 651.6 mm ,年均相对湿度 88%,年辐射总量 4 938.56 MJ m2 .成土母岩主
要是含大量粉红色长石斑晶的似斑状花岗岩 ,土壤为砖黄壤 ,土层深厚 ,具有完整的剖面结构.
原始林植被群落结构复杂 ,乔木种类在 100种 hm2 以上 ,没有明显的优势种.原始林皆伐迹地上
发育的天然更新林 ,优势种有黎蒴栲(Castanopsis fissa)、尖峰栲(Castanopsis jianfenglingensis)、山
乌桕(Sapium discolor)、黄桐(Endospermum chinense)等种类[ 1 , 9] .试验观测的鸡毛松(Dacrycarpus
imbricatus Bl.)林地是 1969—1974年在原始林小块状皆伐迹地上种植的人工纯林 ,对照林地为附
近的同期皆伐迹地上的天然更新试验林及原始林.
2　研究方法
2.1　样地设置　在试验地内选择一东西走向的山谷集水区 ,在中部坡位的阴坡(北坡)和阳坡
(南坡)的 2块鸡毛松人工林地上分别设置调查样地;在同一集水区内鸡毛松林地附近选设坡
向 、坡位相近的原始林 、皆伐迹地天然更新林样地作对照 ,每样地面积 400 ～ 600 m2.
2.2　土壤调查与取样　按常规方法在每样地内挖 2个土壤剖面(调查),按 0 ～ 10 cm , 10 ～ 20
cm ,20 ～ 40 cm ,40 ～ 60 cm ,60 ～ 100 cm土壤层次挖取土壤环刀和土壤分析样品 ,并分层进行理化
性质分析.
2.3　土壤理化分析　在物理性质方面测定土壤容重 、机械组成 、水分等物理常数;在化学性质
方面测定 pH 值 ,有机质 ,全量N ,P ,K ,Ca ,Mg ,阳离子交换量 ,交换性盐基总量 ,交换性总酸 、交
换性氢离子和交换性铝离子;分析按《中国生态系统研究网络观测与分析标准方法》[ 10] 进行.
3　结果与分析
3.1　鸡毛松人工林土壤物理性质变化　从表 1可见 ,不同更新方式林分的林地土壤的物理性
质有较大差别 ,与原始林比较 ,鸡毛松人工林土壤容重增加了 14.41%,总孔隙度下降 9.52%,
非毛管孔隙减少 61.39%,毛管孔隙增加 3.42%,直接提高了土壤含水率和容积湿度 ,而土壤持
水量和通气性等都有所降低 ,这与采伐和更新时集材和机械行走的压实 、缺失林冠和地被物保
护造成的土壤微粒淋溶淀积及土壤微生物尤其是土壤动物的数量及活动减少有很大关系.与皆
伐迹地天然更新林比较 ,鸡毛松人工林土壤容重减少 12.92%,非毛管孔隙减少 59.62%,毛管
孔隙增加14.66%,含水率和持水量有较大增加.所以 ,鸡毛松人工林能改善土壤水相气相结构 ,
提高了涵养水源能力.
在土壤机械组成方面与原始林比较 ,鸡毛松人工林土壤砂粒(>2.0 mm)增加 69.20%,粘
粒(<0.002 mm)增加 15.33%,天然更新林土壤砂粒增加超过 300%,与海南岛吊罗山热带次生
林土壤性质的研究结果类似[ 11] ,反映了采伐更新会造成林地土壤尤其是表层土壤粘粒及腐殖
质的流失 ,采伐利用和植被恢复不当均有造成砂砾化的危险.
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3.2　鸡毛松人工林土壤化学性质变化
3.2.1　土壤养分改变　从表 2可见 ,鸡毛松人工林土壤养分元素的含量有所变化 ,与原始林比
较 ,有机质 、全 P含量相差不大 ,只分别减少 5.16%和 4.76%,全 N 、全 K和交换性盐基总量稍
有增加 ,全 Ca和全Mg 增加接近或超过200%,间接显示鸡毛松利用 Ca、Mg较少的特性.与天然
更新林比较 ,鸡毛松人工林土壤的有机质 、全N和全Ca分别下降了 20.70%、3.39%和48.73%,
土壤全P ,K ,Mg和交换性盐基总量有较大的增加.这一结果与“植物-土壤”联体间养分流动及
其分配有关 ,因为在热带山地雨林更新林中 ,N ,P ,K ,Mg在树叶含量最高 ,Ca在树皮含量最高 ,C
在树根和干 、枝含量最高[ 1] ,试验地的鸡毛松林分生长快 ,材积量大 ,叶量少 ,以致土壤中的有机
质 、Ca等肥力元素相对较低 ,N ,K ,Mg 等元素相对增加 ,而天然更新林中阔叶树种占绝大部分 ,
林内结构复杂 ,生物蓄积量大 ,枝叶繁茂 ,群落处于生长上升势头 ,凋落量与生长量的比率小 ,养
分元素大量贮存于植物体中 ,土壤养分相对贫乏 ,所以在热带更新林植被生长恢复期 ,以阔叶树
种为主的天然更新林与树种组成较为简单的鸡毛松人工林相比 ,未充分体现自肥能力方面的差
异.但热带雨林次生林随着林龄的增长 ,群落具有较强的生物自肥能力[ 6] .
3.2.2　土壤离子交换容量及酸碱特性　与原始林比较 ,鸡毛松土壤交换性总酸减少 7.78%,交
换性铝减少25.15%,交换性盐基总量提高了 40.10%,阳离子交换总量仅降低 6.28%, pH值提
高0.62;与天然更新林相比较 ,阳离子交换量有较大的提高 ,pH值提高 0.52.所以 ,鸡毛松林地
土壤离子交换量接近原始林 ,而比天然更新林大 ,酸缓冲容量增强.对中度富铁铝化的海南尖峰
岭砖黄壤来说 ,更新林地(包括鸡毛松林和天然更新林)在一定程度上有降低铝的潜在危害作用
(详见表 2).
3.3　鸡毛松人工林土壤性质的空间差异
3.3.1　不同坡向土壤性质变化　不同坡向林地存在一定程度的光 、热 、水等环境差异.试验选
取的阴坡(北坡)、阳坡(南坡)的鸡毛松人工林地的土壤性质差异见表 3和表 4.
从表 3可见 ,阴坡土壤的结构疏松 ,非毛管孔隙大 ,含水率高 ,持水能力强 ,石砾(>2mm)含
量多 ,粘粒含量少(<0.002 mm),通气性和排水能力较好 ,也反证出阳坡的土壤风化能力和水分
蒸发较强.从表 4可见 ,阴坡土壤的有机质 、全N 、全 P 、全Mg 以及交换性总酸 、交换性氢 、交换
性铅 、交换性盐基的含量不及阳坡 ,全 K 、全 Ca 较高 ,交换性离子容量低 , pH 较高 ,反映出阳坡
土壤肥力较好.
阴坡的土壤容重 、毛管孔隙度 、含水量 、pH值 、全 K 、全 Mg 、全 Ca 和盐基离子总量超过原始
林;阳坡土壤容重 、毛管孔隙度 、含水量 ,以及除有机质 、全 K 外的其他土壤养分和元素含量都
高于原始林.阴坡土壤的物理性质相对接近原始林 ,阳坡土壤的养分元素含量和离子交换量存
在较大优势.
3.3.2　不同深度的土壤性质变化　对不同层次土壤的主要物理 、化学性质的测定结果如图 1
和图 2.由图可知 ,阴坡 、阳坡鸡毛松林地不同层次土壤的容重 、含水率 、持水量和总孔隙度的变
化趋势与原始林的相同 ,但层次间毛管孔隙度变化平缓 ,阴坡表层通气性较差 、土壤含水量高和
非毛管孔隙度低 ,反映出阴坡水分蒸发少 、人工造林造成表土压实和土壤微粒淋溶等过程.天然
更新林60 cm以下土层粘重 ,毛管孔隙度和总孔隙度低 ,非毛管孔隙度大 ,反映了自然更新过程
中外力干扰较少.
由图 2可知 ,除土壤磷元素外 ,鸡毛松人工林的大部分土壤养分元素和交换性离子含量在
土层中的变化与原始林 、天然更新林的变化趋势相同.但酸性土壤的关键元素磷的分布有区别 ,
不论阴坡或阳坡 ,鸡毛松人工林的土壤全磷含量随土壤深度呈“U”形曲线 ,0 ～ 20 cm 表土层的
含量最高 ,20 ～ 60 cm土层的含量低 ,60～ 100 cm 的深层土壤的含量又升高 ,这与原始林表层和深
层土壤全磷含量(较低)的曲线恰好相反 ,天然更新林的土壤全磷含量随土层加深而持续下降.
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图 1　鸡毛松人工林不同层次土壤的物理性质
结果反映出试验林地土壤磷素的分布特性 ,即原始林中间土层富集磷素 ,更新林(包括人工更
新)表层土壤磷素含量高 ,人工林土壤磷素向深层淋溶 ,也反映出鸡毛松人工更新林土壤经过
30 ～ 40年的恢复发育已渐近原始林状态.
4　结论与讨论
4.1　热带山地雨林区鸡毛松人工更新林土壤经过较长期恢复发育 ,其毛管孔隙 、土壤含水率 、
容积湿度和容重较原始林高 ,比皆伐迹地天然更新林的土壤容重减少 ,毛管孔隙 、含水率和持水
量有较大增加 ,土壤物理性能得到改善 ,保持了涵养水源等系统服务能力 ,但采伐更新林地均有
砂砾化的危险.
4.2　鸡毛松人工更新林的土壤有机质和P 两关键肥力因子未得到完全恢复 ,N ,K和交换性盐
基总量得到保持 ,Ca和 Mg有较大幅度增加 ,pH 值和阳离子交换量有较大的提高 ,酸缓冲能力
增强 ,在一定程度上有降低铝潜在危害的作用.
4.3　不同立地条件下鸡毛松人工更新林的土壤恢复发育存在空间差异 ,阴坡土壤的物理性质
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图 2　鸡毛松人工林不同层次土壤的化学性质
相对接近原始林 ,阳坡土壤的养分元素含量和离子交换量存在较大优势.鸡毛松林地不同层次
土壤的容重 、含水率 、持水量和总孔隙度的变化趋势与原始林的相同 ,但阴坡表层含水率高 ,通
气性差.鸡毛松人工林的大部分土壤养分元素和交换性离子含量在土层中的变化与原始林 、天
然更新林的变化趋势相同 ,但原始林的中间土层富集磷素 ,更新林(包括人工更新)表层的土壤
磷素含量高 ,人工林的土壤磷素向深层淋溶.
4.4　根据热带雨林区采伐迹地的土壤环境条件适当种植鸡毛松人工林 ,只要经营得当 ,对林地
土壤理化环境不会造成大的影响 ,群落的生态系统功能会逐渐恢复.
(海南尖峰岭国家自然保护区管理局的蒋忠亮 、谢一峰 、洪小江 、罗文等同志参与了野外调查 ,特此致谢 !)
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A Study on the Soil Properties of Dacrycarpus imbricatus Bl.
Plantation in Tropical Mountainous Region in Hainan Island
LUO Tu-shou , LI Yi-de , CHEN De-xiang , LIN Ming-xian , SUN Yun-xiao
(Research Institute of Tropical Forestry, CAF , Guangzhou 510520 , Guangdong, China)
Abstract:The soil physical chemistry characteristics of Dacrycarpus imbricatus BI.plantation are studied
and analyzed in tropical mountainous rainforest region in Hainan Island , China.After the development of
soils over a long period of time in clear felling areas , the capillary porosity , water content rate , moisture
and bulk density of the soils in this plantation are higher than which of virgin forests .The Comparing nat-
ural regeneration woods with clear felling area , the soil bulk density shows decreases , whereas the porosity
capillary , water content rate and holding water capacity are increase relatively.It implies that the soil
physical characteristics have been improved and soil system service capabilities such as water conservation
are beenmaintained.The organic matter and phosphor contents which are key factors for soil fertility don t
obtain to recover completely , however , the content level of nitrogen , kalium and total exchangeable salt
foundation are got onmaintaining , calcium and magnesium are raised on a large scale , and the pH s value
and ion exchange capacity are increased.Therefore , the sour buffering capacity gets on improving.
There is a striking spatial dissimilarity in soil development between the sun-forward slope and sun-
backward slope.In sun-backward slope area , the physical characteristics of soil approximated to which of
virgin , while the content of nutrient elements and exchangeable ion in soil are higher relatively in the sun-
forward slope.The change trend in soil characteristics , such as bulk density , water content , holding wa-
ter , total porosity , content of a majority of nutrient elements and exchangeable ion , exhibits similarity to
which of virgin with soil depth.But the sun-forward slope area , water content elevated and ventilation
property decreased , phosphorus within soil layer underwent eluviations to deeper layer.This research re-
sults indicate that planting Dacrycarpus imbricatus BI.in tropical mountainous rainforest region don t affect
soil properties fiercely and the function of forest community ecosystem will be resumed gradually if matching
the species with the site and technique management is properly.
Key words:tropical mountainous region;Dacrycarpus imbricatus BI.plantation;soil properties;soil en-
vironment
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