全 文 ：湖南林业科技 2013 年第 40 卷第 6 期
研究报告
收稿日期:2013 —08 —14
基金项目:福建省良种基地建设项目。
作者简介:曹必荣 (1965 —)，男，福建省长汀县人，工程师，
从事营林生产管理与林业科研项目实施工作。
杉松轮作对土壤全铝及交换性铝的影响
曹必荣
(福建省长汀楼子坝国有林场，福建 长汀 366300)
摘 要:于福建省长汀县四都楼子坝国有林场选择 3 种利用方式的林地设置标准样地，测定其土壤中全铝及交换
性铝的含量。结果表明:杉木连栽 (AA)、杉木—马尾松—杉木 (ABA)轮作及杉木—马尾松轮作 (AB)等 3 种
利用方式林地的不同土层土壤全铝含量差异略有不同，除了上坡 20 ～ 40 cm土层 及中坡 0 ～ 20 cm和 20 ～ 40 cm土
层 AB与 AA、ABA的土壤全铝含量存在显著差异外，其余各种林地利用方式和不同土层的土壤全铝含量都没有显
著差异;与全铝含量相比，土壤交换性铝含量的变化规律约有不同，除了上坡 0 ～ 20 cm 土层的 AB 与 AB、ABA，
中坡 0 ～ 20 cm土层的 ABA与 AA、AB，下坡 20 ～ 40 cm和 40 ～ 60 cm的 ABA与 AA、AB土层的土壤交换性铝含量
差异显著外，其余无显著差异。
关键词:杉木;马尾松;轮作;全铝;交换性铝
中图分类号:S 153. 6 文献标识码:A 文章编号:1003 —5710 (2013)06 —0014 —03
doi:10. 3969 / j. issn． 1003 —5710. 2013. 06. 004
Effects of fir-pine rotation on total aluminum and
exchangeable aluminum in soil
CAO Birong
(Changting Louziba State-owned Forest Farm of Fujian Province，Changting 366300，China)
Abstract:Total aluminum and exchangeable aluminum content in soil of 3 kind utilization patterns in Fujian Sidu Louziba national for-
est farm were explored. Ｒesults showed that continuous Chinese fir planting，fir-pine-fir rotation and fir-pine rotation did not showed
significant difference on total aluminum content，except for upper slope layers of 20 ～ 40 cm and middle slope layers of 0 ～ 20 cm and
20 ～ 40 cm between AB and AA，ABA. Ｒule of exchangeable aluminum was not similar to total aluminum. There were not significant
differences on exchangeable aluminum content，except for 0 ～ 20 cm layers in upper slope between AB and AB，ABA，and 0 ～ 20 cm
layers in middle slope between ABA and AA，AB，and 20 ～ 40 cm and 40 ～ 60 cm layers in lower slope between ABA and AA，AB.
Key words:Chinese fir;Pinus massoniana;rotation;total aluminum;exchangeable aluminum
杉木 (Cunninghamia lanceolata (Lamb. )Hook)
是杉科 (Taxodiaceae)杉木属 (Cunninghamia)植物，
是我国特有的速生商品材树种，生长快，其木材材质
好，功能多样，具有良好的经济价值。杉木人工林在
我国人工林中占据着重要的地位。然而近年来，在连
续多代栽培之后，杉木林地肥力存在着逐代衰竭的现
象。特别是速生丰产林，其单位面积木材生长量随着
连栽次数的增加而逐代下降，影响了杉木人工林的持
续高产［1］。铝不是植物矿质元素中的营养元素，但微
量的铝可促进一些作物的生长发育，而其浓度偏高则
会导致毒害。早在 20 世纪初，Pember 和 Hartwell［2］的
研究结果显示，铝对植物有毒害作用。近年来，随着
环境的日益恶化，土壤酸化呈加速趋势，而土壤的酸
化直接导致铝毒害。有研究显示，铝毒造成酸性森林
土壤地力衰退，是引起森林生态系统恶化的重要原因
之一［3，4］。从 20 世纪 70 年代初期以来，国内外学者证
明了杉木、冷杉、皂荚树、挪威云杉、欧洲山毛举、
连香树、马尾松、桉树、柚木、茶树、龙眼等树种都
存在铝毒害，而我国南方土壤为富铁铝化的酸性土壤，
随着土壤 pH值的下降，铝离子大量被活化，且杉木对
活性 Al较敏感［5 － 7］。俞新妥教授指出，随着杉木连栽
代数的增加，杉木人工林土壤 pH 值会出现下降现
象［8］，这种现象也会加剧杉木人工林的铝毒害。在我
研究报告
国的湖南资江、重庆南山、四川盆周山地等地区杉木
人工林的衰退与土壤铝毒害密切相关［9 － 12］。杉松的合
理混交或轮作，能够提高林分生产力和土壤肥力，主
要是因为马尾松具菌根，而菌根菌有富集 P 作用［13］。
但杉木与马尾松轮作后，其土壤中全铝和交换性铝含
量的变化，尚未见报道。我们对松杉轮作后土壤全铝
和交换性铝含量的变化进行研究，为进一步揭示杉木
连栽导致地力衰退的机理提供参考。
1 试验地概况
长汀县四都楼子坝国有林场地处福建省西部，地
理位置为 25°1840″—26°0205″N，116°0045″—116°39
20″E，海拔 270 ～ 771 m。其无霜期 247 ～ 338 d，年平
均温度 18 ℃，年平均降雨量 1 304 ～ 1 974 mm;气候
属亚热带湿润性季风气候。该林场以低山、丘陵为主，
土壤主要为花岗岩发育的红黄壤。
2 研究方法
2. 1 样地设置
选择 3 种利用方式的林地:①杉木连栽地 (以下简
称 AA)位于红楼工区 1 大班 4 小班，面积 3. 5 hm2，
前茬杉木 (26 年生)砍伐后，于 2010 年造林 (第 2
茬为 3 年生)。②杉松杉轮作地 (以下简称 ABA)位于
红楼工区 1 大班 5、6、7 小班，面积为 7. 7 hm2
(AB)，坡度为 25°，第 1 茬杉木 (26 年生)砍伐后，
于 1999 年营造马尾松林，受 2008 年冰冻灾害，于
2010 年 (10 年生时)重新营造杉木林。③杉松轮作地
(以下简称 AB)为 ABA中冰冻灾害后保留的部分受灾
较轻的马尾松林。3 种林地连成一片，并处于同一面坡
(南坡)。在对以上林地详细踏查的基础上，于上、中、
下坡各设置 3 个标准样地 (20 m ×20 m)。
2. 2 土样采集
在样地中心按走蛇形方式各选 3 个采样点，各样
点间距 5 m，并分别不同土层 (A (0 ～ 20 cm)、B
(20 ～ 40 cm)、C (40 ～ 60 cm))按从上而下的顺序取
土样，将每 1 个样地各采样点每 1 层 3 个土样均匀混
合，每 1 层取土样 1． 0 kg左右，带回实验室室内风干
后备用。风干后的土样研磨过筛 (2 mm、0. 25 mm、
0. 149 mm)，供分析测定。采样日期为 2012 年 3 月 30
号，采样时避开下雨及其前后。
2. 3 土样分析
(1)全铝。采用三酸 (硝酸 －硫酸 －盐酸)消化
－ Al试剂比色法［14］。
(2)交换性铝。采用 1 mol /L KCl浸提法［14］。
2. 4 数据处理与分析
采用 Excel 进行数据处理，SPSS13. 0 进行方差
分析。
3 结果与分析
3. 1 林地利用方式对土壤全铝含量的影响
从表 1 可以看出:不同利用方式林地的土壤全铝
平均含量上坡 ＞中坡 ＞下坡，但无显著差异。AA、AB
和 ABA 的上坡全铝平均含量比中坡分别高 0%、
21. 85%和 11. 01%，中坡全铝平均含量分别比下坡高
5. 91%、 －11. 54%和 13. 27%。但同一坡度中不同利
用方式林地的不同土层土壤全铝含量差异略有不同。
除了上坡 20 ～ 40 cm 土层 及中坡 0 ～ 20 cm 和 20 ～
40 cm土层 AB与 AA、ABA 的土壤全铝含量存在显著
(P ＞0. 05)差异外，其余各种林地利用方式和不同土
层的土壤全铝含量都没有显著差异。
表 1 不同坡位和土层土壤的全铝含量
Tab. 1 Total aluminium content of different slope position
and soil layers
坡位
土壤层
(cm)
林地不同利用方式的全铝含量(g － 1·kg)
AA AB ABA
0 ～ 20 52. 95a 55. 70a 62. 91a
上坡 20 ～ 40 60. 69a 55. 59b 62. 69a
40 ～ 60 57. 69a 58. 64a 63. 43a
0 ～ 20 56. 49a 40. 05b 63. 76a
中坡 20 ～ 40 52. 14a 49. 57b 51. 97a
40 ～ 60 62. 72a 49. 84a 54. 55a
0 ～ 20 52. 72a 51. 15a 48. 69a
下坡 20 ～ 40 54. 92a 52. 64a 49. 22a
40 ～ 60 54. 15a 53. 87a 52. 42a
3. 2 林地利用方式对土壤交换性铝含量的影响
从表 2 可以看出，不同利用方式林地的土壤交换
性铝平均含量上坡 ＞中坡 ＞下坡，无显著差异，但同
一坡面，不同利用方式的林地，其差异程度不尽相同。
AA、AB和 ABA上坡土壤中交换性铝平均含量比中坡
分别高 16. 27%、5. 79% 和 9. 54%，中坡比下坡高
2 . 67%、2. 65%和20. 84%。同一坡面中不同利用方式
表 2 不同坡位和不同土壤层交换性铝含量
Tab. 2 Exchangeable aluminium content of different slope
position and soil layers
坡位 土壤层
林地不同利用方式的全铝含量(mg －1·kg)
AA AB ABA
0 ～ 20 379. 65a 475. 66b 384. 22a
上坡 20 ～ 40 412. 09a 438. 22a 405. 47a
40 ～ 60 365. 66a 272. 35a 340. 77a
0 ～ 20 368. 14a 382. 91a 337. 58b
中坡 20 ～ 40 267. 46a 371. 14a 410. 8a
40 ～ 60 345. 87a 367. 25a 394. 88a
0 ～ 20 370. 33a 312. 79a 337. 11a
下坡 20 ～ 40 346. 26a 362. 05a 297. 71b
40 ～ 60 366. 76a 417. 50a 294. 74b
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曹必荣:杉松轮作对土壤全铝及交换性铝的影响
林地的土壤交换性铝含量，除了上坡 0 ～ 20 cm 土层的
AB 与 AB、ABA，中坡 0 ～ 20 cm 土层的 ABA 与 AA、
AB，下坡 20 ～ 40 cm 和 40 ～ 60 cm 的 ABA 与 AA、AB
土层的土壤交换性铝含量差异显著 (P ＞0. 05)外，其
余无显著差异。
4 结论与讨论
(1)杉木连栽、杉木—马尾松—杉木轮作及杉木
—马尾松轮作等 3 种利用方式林地的不同土层土壤全
铝含量差异略有不同，除了上坡 20 ～ 40 cm 土层 及中
坡 0 ～ 20 cm和 20 ～ 40 cm土层 AB与 AA、ABA的土壤
全铝含量存在显著差异外，其余各种林地利用方式和
不同土层的土壤全铝含量都没有显著差异;与土壤全
铝含量相比，土壤交换性铝含量的变化规律约有不同，
除了上坡 0 ～ 20 cm 土层的 AB 与 AB、ABA，中坡 0 ～
20 cm土层的 ABA 与 AA、AB，下坡 20 ～ 40 cm 和 40
～ 60 cm的 ABA与 AA、AB 土层的土壤交换性铝含量
差异显著外，其余无显著差异。
(2)铝是土壤中最丰富的金属元素，占地壳重量
的 7. 1%，土壤中铝能以各种化学形态存在［15］。铝在
土壤中以离子态形式非常牢固地吸附在土壤的交换点
或黏土颗粒上，土壤 pH的降低能促使它从这些交换点
或黏土颗粒上脱落下来。即为土壤铝的溶出。pH 进一
步下降时，活性铝就会急剧增加［16］。杉木连栽会导致
pH值下降，并加剧杉木铝毒害［17 － 21］。茶树与大豆间
作可以有效提高土壤的 pH值，降低土壤中交换性铝的
含量［21］，陈爱玲 (2007)［22］对杉木连栽地轮作柳杉和
闽楠 28 年后全铝及交换铝含量的影响，达到显著差
异。本研究中的全铝和交换性铝含量规律性不明显的
原因，可能是杉木与马尾松的轮作年限太短 (仅 10
年)，这有待进一步跟踪研究。另一方面，土壤中全铝
及交换性铝的含量还与其他的环境条件相关。但本研
究结果的共同特征是不同坡位土壤的全铝及交换性铝
含量的规律是上坡 ＞中坡 ＞下坡，与土壤肥力变化趋
势相同。表明，对土壤铝毒的矫正、修复富铝化土壤
的措施中，不仅是施用石灰和有机肥料 (秦瑞君等，
1997;肖厚军等，2007)［23 － 24］，而且适量的施用无机
肥，也可能可以降低杉木的铝毒害，进一步促进杉木
的生长。因此，施基肥，特别是在杉木一般产区和边
缘产区，是杉木造林成效的关键技术之一。
(3)空间换时间的方法常应用于以往的类似研究
中。由于受到环境条件、营林措施及时间的限制，会
造成试验结果的偏差。本研究的设计虽然在环境条件
和空间方面进行了控制，但试验结果是差异不显著。
因此，对该结果最有效的验证是对样地进行长期的定
们研究。因此，该样地拟每间隔 5 年进行 1 次系统调
查，为杉木人工林合理经营提供参照。
参考文献:
［1］ 邵锦锋． 杉木连栽对土壤肥力和林木生长的影响 ［J］． 江西
林业科技，1989，2 (6):1 － 1．
［2］ Hartwell B L． ，Pember F Ｒ ． The presence of aluminum as a
reason for the difference in the effect of so － called acid soil on
barey and rlge． ［J］． Soil Ssi． 1918，6:59 － 279．
［3］ 罗成德，张健，刘继龙． 四川盆周山地杉木人工林衰退与 Al
毒害阀值的探讨 ［J］． 林业科学，2000，36 (1):59 － 65．
［4］ 刘菊秀． 酸沉降下铝毒对森林的影响 ［J］． 热带亚热带植物
学报，2000，8 (3):269 － 274．
［5］ 刘东华，蒋悟生． 铝对植物的毒害 ［J］． 植物学通报，1995，
12 (001):24 － 32．
［6］ 杜晓明，田仁生． 重庆南山马尾松衰亡与铝中毒 ［J］． 环境
科学研究，1996，9 (6):21 － 25．
［7］ 朱晓帆，卢红． 峨眉山冷杉衰亡与土壤铝活化的关系研究
［J］． 环境科学，1997，18 (004):25 － 28．
［8］ 俞新妥，张其水． 杉木连栽林地土壤生化特性及土壤肥力的
研究 ［J］． 福建林学院学报，1989，9 (3):263 － 271．
［9］ 刘厚田，田仁生． 重庆南山马尾松衰亡与土壤铝活化的关系
［J］． 环境科学学报，1992，12 (3):297 － 305．
［10］ 潘开文． 四川大沟流域土壤活性铝含量极其对连香树群落的
影响 ［J］． 山地学报，1999，17 (2):147 － 151．
［11］ 陈应发． 资江氮肥厂周围杉木衰亡原因初探 ［J］． 林业科技
通讯，1992，(5):15 － 17．
［12］ 罗承德，张健，刘继龙． 四川盆周山地杉木人工林衰退与铝
毒害阈值的探讨 ［J］． 林业科学，2000，36 (1):9 － 14．
［13］ Giardina CP，Huffman S．，Binkley D．，Caldwell BA． Alders
increase soil phosphorus availability in a Douglas － fir planta-
tion ［J］． Can． J． For． Ｒes．，25 (1995):1652 － 1657．
［14］ 中国科学院南京土壤研究所． 土壤理化分析 ［M］． 上海:
上海科学技术出版社，1978．
［15］ 张其水． 杉木连栽林地营造混交林后土壤肥力变化 ［J］． 福
建林学院学报，1990，13 (3):12 － 14．
［16］ 王维君，陈家坊． 土壤铝形态及其溶液化学的研究 ［J］． 土
壤学进展，1992，20 (3)10 － 18．
［17］ 傅柳松，吴杰民，杨影，等． 模拟酸雨对浙江省主要土壤类
型土壤铝溶出规律研究 ［J］． 农业环境保护，1993，12
(3):114 － 119．
［18］王晓丽，杨婉身，陈惠，等． 酸铝对杉木根 DNA合成的影响
［J］． 西南农业大学学报． 2000，22 (4):362 － 364．
［19］ 杨婉身，陈惠，王晓丽，等． 酸铝对杉木磷吸收和代谢的影
响 ［J］． 林业科学． 2000，36 (3):73 － 77．
［20］ 张健，李贤伟，胡庭兴． 铝毒害与森林衰退研究评述 ［J］．
世界林业研究，1999，12 (2):28 － 30．
［21］ 黎健龙，涂攀峰，陈娜，等． 茶树与大豆间作效应分析
［J］． 中国农业科学，2008，41 (7):2040 － 2047．
［22］ 陈爱玲． 杉木连栽地轮栽柳杉和闽楠后养分及铝分布与迁移
动态 ［D］． 福州:福建农林大学，2007．
［23］ 肖厚军，王正银． 酸性土壤铝毒与植物营养研究进展 ［J］．
西南农业学报，2006，19 (6):1180 － 1188．
［24］ 秦瑞君，陈福兴． 长期种植牧草和绿肥对降低土壤铝毒的作
用 ［J］． 土壤肥料，1997，(5):37 － 39．
(文字编校:唐效蓉)
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