全 文 ：第 33卷 第 6期 生 态 科 学 33(6): 1142-1146
2014 年 11 月 Ecological Science Nov. 2014

收稿日期: 2014-07-08; 修订日期: 2014-09-02
基金项目:海南省科学事业费项目“文昌航天城缓冲区域生态本底调查研究(KYYS-2013-39)”; 院所长基金“热带木麻黄海防林近自然更新正
相互作用机理” (CAFYBB2014QB044)
作者简介: 薛杨(1963—),男硕士, 林业高级工程师, 主要从事森林生态学研究, E-mail: xue13307539989@163.com
*通信作者: 刘宪钊(1981—), 男, 博士, 助理研究员, 研究方向为近自然森林经营, E-mail: lxz9179@caf.ac.cn

薛杨, 陈毅青, 刘宪钊, 等. 海南东北部 4种典型人工林土壤化学性质研究[J]. 生态科学, 2014, 33(6): 1142-1146.
XUE Yang, Chen Yiqing, LIU xianzhao, et al. Comparisons of soil chemical properties under four typical forest stands in northeast
Hainan[J]. Ecological Science, 2014, 33(6): 1142-1146.

海南东北部 4种典型人工林土壤化学性质研究
薛杨 1, 陈毅青 1, 刘宪钊 2,*, 王小燕 1, 林之盼 1
1. 海南省林业科学研究所, 海口 571100
2. 中国林业科学研究院资源信息所, 北京 100091

【摘要】 选取大叶相思、木麻黄、桉树和湿加松四个海南东北部沿海平原地带典型的人工林树种进行土壤取样和分析,
研究土壤 pH 值、有机质、全氮、碱解氮、全磷、速效磷、全钾和速效钾以及有机碳和全氮的比值(C/N 比)在四种类
型林分中的差异, 同时对不同深度的土壤养分进行比较分析。结果显示该区森林土壤呈强酸性, 土壤有机质含量低、
土壤碱解氮、有效磷和速效钾均处于中度到中度贫瘠的水平。由于小枝单宁含量高, 阻碍木麻黄凋落物分解和养分归
还进行 , 除有效磷外 , 其它土壤养分元素含量均低于另外三种类型人工林 , 过熟阶段的桉树林的有机质、全氮、C/N
比高于其他三种林分。除了桉树林土壤 C/N 比外, 土壤养分含量随土层深度增加总体上表现为不断减少的趋势, 最后
本研究给出提高土壤质量的一些经营建议。

关键词：人工林; 森林土壤; 土壤化学性质; 土壤养分
doi:10.14108/j.cnki.1008-8873.2014.06.017 中图分类号：S76 文献标识码：A 文章编号：1008-8873(2014)06-1142-05
Comparisons of soil chemical properties under four typical forest stands in
northeast Hainan
XUE Yang1, Chen Yiqing1, LIU xianzhao2, *, WANG Xiaoyan1, LIN Zhipan1
1. Forestry Institute of Hainan, Haikou 571100, China
2. Research Institute of Forest Resource Information Techniques, Beijing 100091, China
Abstract: Soil samples were collected from Acacia auriculiformis, Casuarina equisetifolia, Eucalyptus and Pinus elliottii ×
Pinus oaribaea stands in the northeast of Hainan Province, for analyzing soil chemical properties including soil pH, organic
matter, total and available N, P and K, as well as the ratio of soil organic carbon and total N. The effects of soil layers and
forest types on soil chemical properties were compared. Results showed that forest soils in the area were strong acidic, with
slight or moderate deficiency of organic matter, available N, P and K. Due to the high tannin content of C. equisetifolia, the
ranches and leaves of decomposed slowly, which decreased the speed of nutrient return. The nutrient content of C.
equisetifolia was lower than other three type of stands (except available P). The organic matter, total N and C/N of over
mature Eucalyptus were much higher than other three tree species stand. Soil nutrient decreased following the increase of
soil depth (except for C/N value in Eucalyptus stand). Some suggestions on forest management were also proposed to
improve forest soil quality.
Key words: plantation; forest soil; soil chemical properties; soil fertility
6期 薛杨, 等. 海南东北部 4种典型人工林土壤化学性质研究 1143
1 前言
土壤是森林的基础, 土壤为林木生长和发育提
供所需的物质基础, 而森林的出现也影响着土壤的
形成和发育[1–2], 研究不同森林类型的土壤养分状况,
对于了解森林生长与土壤养分发育之间的相互关系
有重要意义[3]。森林土壤质量评价指标应包含土壤
的物理、化学和生物学性质, 其中, 常用的化学指标
有土壤有机质、pH值、N、P和 K的全量及其有效
量等, 这些因子既能很好地反应土壤肥沃程度、稳
定性较高且易于调查和测定, 在近自然经营的土壤
调查中常被采用[4]。
海南岛海岸沙质地带土壤类型主要由初育土纲
的滨海砂土构成, 滨海砂土是浅海沉积物上在“海-
陆-水-气”等各种动力长期相互作用下形成的土壤,
一般具有深厚的土层且土体含有大量砂粒(80%—
90%)[5]。滨海砂土养分瘠薄 , 土壤有机质含量低
(0.5%左右), 无论氮、磷、钾的全量, 还是有效、速
效性养分含量都很低, 不过土层深厚、通透性和可
耕性良好的特点也适合于林木或多种作物生长。截
止目前, 海南省东北部地区的有林地几乎全部被木
麻黄(Casuarina equisetifolia)、相思(Acacia spp)、桉
树(Eucalyptus spp)等引种造林的人工林覆盖。但是,
关于这些典型人工林的土壤化学性质少见报道[6-7]。
本文对海南省东北部文昌地区木麻黄林、桉树林、
相思林和湿加松林 4 种典型林分土壤化学性质进行
了测定, 比较研究了不同土壤层次、不同林分类型
间土壤化学性质的差异程度, 以期为该地区实施森
林可持续经营及土壤资源可持续利用提供依据。
2 材料与方法
2.1 研究区域
本研究位于海南省文昌市, 位于海南省东北部,
总面积 2488 km2, 属于低丘台地平原地带, 平均海
拔高度 42.55 m, 地势由西南内陆向东北沿海倾斜。
东北部地势平坦属于平原阶地, 面积达 19.95´104 ha,
占土地总面积的 84.8%。具体实施地点位于文昌市
公坡镇、龙楼镇和昌洒作业区 E: 110°36′—111°01′,
N: 19°40′—20°06′, 属热带海洋季风气候, 少严寒,
日照充足 , 年均气温 23 ℃—25 ℃ , 年降雨量
1529 mm—1949 mm。研究区地带性土壤为海风、海
水搬运后形成的沙质土壤, 包括滨海砂壤、浅海沉
积砂壤和少量沙岩地。
2.1 研究材料与方法
研究的 4 种林分分别为木麻黄、大叶相思、桉
树和湿加松(Pinus elliottii × Pinus oaribaea)人工纯
林。木麻黄林 2009年造林, 平均株行距为 4 m×1.2m,
造林前林地为被风浪破坏严重残次林, 森林群落发
育良好, 郁闭度为 70%—75%, 平均胸径为 10 cm,
平均树高为 11 m, 林下鲜有乔灌木天然更新, 偶见
飞机草 (Eupatorium odoratum)、白花草 (Leucas
chinensis)、海滩牵牛(Ipomoea stolonifera)、老鼠拉
冬瓜(Melothria indica)等草本植物, 土壤类型为矿开
采后形成的滨海沙壤地, 属细沙, 土质疏松。
大叶相思林 2009 年造林, 平均株行距为 3 m×
1.2 m, 森林群落发育良好, 郁闭度为 75%—80%,
平均胸径为 10 cm, 平均树高为 11 m, 林下鲜有乔
灌木天然更新, 有大量草本植物出现, 常见的有耳
草(Hedyotis auricularia)、飞机草、白花草、老鼠拉
冬瓜、竹叶草(Oplismenus compositus)等多种, 土壤
类型为钛矿开采后形成的滨海沙壤地, 属中沙, 土
质疏松。
桉树林为 1993年造林, 平均株行距为 4 m×2 m,
森林群落发育一般, 郁闭度 45%—50%, 平均胸径
为 11 cm, 平均树高为 12 m, 林下灌、草组成相对丰
富, 包括桃金娘(Rhodomyrtus tomentosa)、飞机草、
叶下珠 (Phyllanthus urinaria)、黑面神 (Breynia
fruticosa)等, 土壤类型为滨海沙壤地, 属中沙, 土质
疏松。
湿加松林2009年造林, 平均株行距为 4 m×1.5 m,
该植被群落发育良好, 郁闭度为 50%—55%, 平均
胸径为 7 cm, 平均树高为 4.5 m, 样地林缘植物种类
较为丰富 , 包括翻白叶 (Potentilla fulgens)、银柴
(Aporosa dioica)、飞机草、叶下珠、黑面神等, 土壤
类型为幼砖红壤, 由红色细沙和少量重粘土构成,
土质疏松, 养分条件好。
采用典型取样方法, 对以上 4种林分类型设置 3
个20 m×20 m的方形样地, 在每个样地选择有代表性
的土壤调查地段, 各挖取 1 个土壤剖面, 按照土壤垂
直方向分 0—20 cm、20—40 cm、40—60 cm和 60—
100 cm分层取混合土样, 共采集 48个土样。土壤样
品经风干、磨细过筛(1 mm、0.25 mm土壤筛), 用于
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测定土壤 pH值(电位法, 水土比 2.5︰1)、有机质(铬酸
氧还滴定法)、土壤碱解 N(碱解扩散法)、有效 P(Bray
Ⅰ提取-钼锑抗吸光光度法)、速效K(1 mol×L-NH4OAc,
pH值 7.0)、全 N(半微量开氏法)、全 P、全 K (NaOH
碱熔法), 土壤有机碳(H2SO4-K2Cr2O7外加热法)。
3 结果分析
3.1 林分土壤化学性质比较
大叶相思林、木麻黄林、桉树林和湿加松林 4种
类型林分土壤 4个土层(0—20 cm、20—40 cm、40—
60 cm和 60—100 cm)的化学性质测定结果见表 1。
土壤 pH 值是重要的化学性质指标, 影响着土
壤养分的有效性。由于受降水、台风、潮汐等淋溶
作用的影响, 4种类型林分表层(0—20 cm)土壤的 pH
值均呈现酸性。其中, 位于滨海砂壤地带的大叶相
思土壤酸性最弱(5.82), 其次为木麻黄林(5.43)和桉
树林(5.32), 说明大叶相思具有减弱土壤酸度的作用,
这个研究结果与前人研究结果相似[4]。距海最远的
表 1 四种类型林分土壤不同层次的化学性质测定结果
Tab. 1 Result of soil chemical properties in different soil layers (four types of forest)
化学性质

土壤层次

大叶相思林
Acacia auriculiformis
木麻黄林
Casuarina equisetifolia
桉树林
Eucalyptus spp
湿加松林
Pinus elliottii × Pinus oaribaea
土壤 pH值
0—20 5.82(0.44)a 5.43(0.09)ab 5.32(0.13)ab 4.68 (0.27)b
20—40 5.77(0.15)a 5.36(0.17)ab 5.19(0.14)b 4.45 (0.24)c
40—60 5.60(0.10)a 5.50(0.14)a 5.23(0.18)b 4.50 (0.13)c
60—100 5.47(0.13)a 5.49(0.17)a 5.14(0.06)a 4.35(0.06)b
有机质/
(g·kg–1)
0—20 0.47(0.01)b 0.00(0.00)c 4.79(0.21)a 3.22(1.15)a
20—40 0.32(0.03)c 0.00(0.00)c 2.47(0.15)a 1.38(0.24)b
40—60 0.00(0.00)c 0.00(0.00)c 1.72(0.19)a 0.59(0.10)b
60—100 0.00(0.00)c 0.00(0.00)c 0.78(0.14)a 0.24(0.09)b
全氮/
(g·kg–1)
0—20 0.06(0.02)b 0.06(0.04)b 0.29(0.06)a 0.24(0.04)a
20—40 0.04(0.02)b 0.06(0.01)b 0.24(0.04)a 0.22(0.09)a
40—60 0.04(0.02)b 0.05(0.01)b 0.20(0.02)a 0.15(0.02)a
60—100 0.04(0.01)b 0.03(0.01)c 0.15(0.02)a 0.17(0.09)a
碱解氮/
(mg·kg–1)
0—20 0.65(0.06)a 0.78(0.09)a 0.92(0.07)a 0.77(0.04)a
20—40 0.18(0.02)b 0.31(0.04)ab 0.62(0.05)a 0.67(0.24)a
40—60 0.12(0.01)b 0.05(0.01)c 0.21(0.02)b 0.60(0.14)a
60—100 0.22(0.02)b 0.05(0.01)c 0.12(0.01)b 0.57(0.18)a
全磷/
(g·kg–1)
0—20 0.02(0.01)a 0.02(0.01)a 0.02(0.00)a 0.05(0.02)a
20—40 0.02(0.01)a 0.02(0.01)a 0.02(0.00)a 0.04(0.01)a
40—60 0.02(0.01)a 0.02(0.01)a 0.02(0.00)a 0.04(0.00)a
60—100 0.02(0.01)a 0.02(0.01)a 0.02(0.00)a 0.04(0.01)a

有效磷/
(mg·kg–1)
0—20 27.10(10.20)a 20.53(7.05)a 3.12(0.23)b 27.16(12.43)a
20—40 29.27(10.90)a 24.07(7.87)ab 2.25(0.23)c 9.35(7.67)b
40—60 23.67(10.91)a 22.90(10.49)a 2.05(0.42)c 9.88(2.68)b
60—100 9.97(2.70)b 22.65(9.03)a 2.70(0.56)c 1.27(0.08)c
全钾/
(g·kg-1)
0—20 0.00(0.00)b 0.07(0.01)a 0.00(0.00)b 0.00(0.00)b
20—40 0.00(0.00)a 0.00(0.01)a 0.00(0.00)a 0.00(0.00)a
40—60 0.00(0.00)a 0.00(0.01)a 0.00(0.00)a 0.00(0.00)a
60—100 0.00(0.00)a 0.00(0.01)a 0.00(0.00)a 0.00(0.00)a
速效钾/
(mg·kg–1)
0—20 0.00(0.00)b 0.00(0.01)b 0.00(0.00)b 8.12(0.72)a
20—40 0.00(0.00)b 0.00(0.01)b 0.00(0.00)b 5.48(0.33)a
40—60 0.00(0.00)b 0.00(0.01)b 0.00(0.00)b 4.73(0.84)a
60—100 0.00(0.00)b 0.00(0.01)b 0.00(0.00)b 4.49(1.41)a
注: 括号里的数字为标准差; 同一行上标有相同字母者表示差异不显著(P<0.05)。
6期 薛杨, 等. 海南东北部 4种典型人工林土壤化学性质研究 1145
幼砖红壤地带的成土母质与海风、海水搬运后形成
的沙质土壤存在着一定的差异。相对于滨海砂壤,
幼砖红壤的土壤孔隙度小、容重大、通透性差但保
肥效果好, 土壤表现为酸性, 适宜湿加松的生长。4
种类型林分不同深度土壤酸碱性变化的规律性不明
显, 除木麻黄林外, 其他三种总体上表现为酸性升
高, 但由于海岸沙质地带土壤空隙度大且降水淋溶
作用强烈, 土壤表层(0—20 cm)和深层(60—100 cm)
中土壤 pH值差异大。
土壤有机质是土壤固相部分的重要组成成分,
尽管土壤有机质的含量只占土壤总量的很小一部分,
但它对土壤形成、土壤肥力、环境保护及农林业可
持续发展等方面都有着极其重要作用的意义。同时,
土壤有机质含量还影响着土壤 N、P 的全量和有效
量。根据 4 种类型林分土壤表层的有机质含量表现
为: 木麻黄林(0.00 g·kg–1)<大叶相思林(0.47 g·kg–1)<
湿加松林(3.22 g·kg–1)<桉树林(4.79 g·kg–1), 且不同
层次土壤有机质含量在 4 种类型林分间的差异与土
壤表层有机质相同, 同一类型林分土壤有机质含量
随着土壤深度增加显著降低。
氮素, 是植物细胞质的重要组成部分。同时, 氮
素又是植物叶绿体的重要成分, 缺乏氮素, 叶绿素
含量就会减少, 光合作用就会显著降低, 直接影响
着植株体的生长速度。四种类型林分表层土壤全氮均
值为 0.06—0.29 g·kg–1, 其中位于沙质土壤地带的木
麻黄和大叶相思幼龄林全氮含量最低(均为 0.06
g·kg–1), 而沙壤区的桉树成熟林与幼砖红壤区湿加松
林土壤全氮含量较高(湿加松: 0.24 g·kg–1, 桉树 0.29
g·kg–1)。4种类型林分土壤表层(0—20 cm)碱解氮含
量表现为 : 大叶相思林 (0.65 mg·kg–1)<湿加松林
(0.77 mg·kg–1)<木麻黄林(0.78 mg·kg–1)<桉树林(0.92
mg·kg–1), 且 4种类型林分不同土壤层次中碱解氮的
差异与表层相同, 同一林分类型、不同土壤层次的
碱解氮含量表现为从表层到深层显著降低的趋势。
磷素 , 是组成核素的主要成分 , 对促进植物
细胞分裂和增值有重要作用。另外, 磷素也是植物
体内酶的重要组成部分, 可以使植物的酶转化活
动增强, 进一步增加植物生长和植株抗性。四种类
型林分表层土壤全磷介于 0.02—0.04 g·kg–1, 三种
生长与砂壤上的森林不同深度土壤全磷含量均相
同(0.02 g·kg–1), 位于幼砖红壤区的湿加松土壤全磷
含量(0.04—0.05 g·kg–1)优于其它三种类型。4种类型
林分土壤表层(0—20 cm)有效磷含量表现为: 桉树
林(3.12 mg·kg–1)<木麻黄林(20.53 mg·kg–1)<大叶相
思林(27.10 mg·kg–1)<湿加松林(27.16 mg·kg–1), 有
效磷含量在大叶相思林和木麻黄林中表现为随土
层深度先增加后降低的趋势, 而另外两种林分则持
续降低。
钾素, 能够促进植物的光合作用, 制造更多的
养料。钾素还具有促进植物对氮、磷的吸收, 有利
于蛋白质的形成, 维持根系强壮等作用。四种类型
中除木麻黄表层土壤外(0.07 g·kg–1), 其他三种类
型和木麻黄深层土壤全钾含量均为 0 g·kg–1。速效
钾含量测定结果显示, 除幼砖红壤区的湿加松林外
(8.12 mg·kg–1), 其他三种位于近海岸沙质地带的林
分速效钾含量也均为 0, 速效钾在不同类型人工林
间的差异可能源于成土母质的化学成分的不同。
方差分析表明: 在土壤表层(0—20cm), 除全磷
外, 4种类型林分间土壤 pH值和养分含量呈显著差
异(P<0.05)。
除全钾和速效钾外, 各林分的土壤有机质、全
N、碱解 N、全 P、有效 P均为表层土壤含量显著高
于其他层次土壤养分含量, 说明土壤养分具有明显
的表聚性, 主要原因为森林土壤表层的有机质和 N
素大多来源于枯落物的分解, 并受枯落物分解速率
制约。
3.2 四种类型林分土壤 C/N比研究
土壤有机碳氮含量的比值(C︰N)是表征土壤
质量变化的重要指标。土壤 C︰N的高低既反映了
陆地生态系统中土壤微生物的群落结构特征, 又在
一定程度上指示植被凋落物对土壤有机碳氮的积
累贡献。
表 2 给出了不同林分类型土壤垂直梯度的 C/N
比情况, 总体而言, 处于过熟林阶段的桉树林下土
壤 C/N比显著高于其他中幼龄林阶段的林分。表层
土壤(0—20 cm)C/N 比中以桉树林最高(9.88), 其次
为湿加松林(7.94)和相思林(4.75)。木麻黄幼龄林由
于土样中检测不到土壤有机碳(SOC), 土壤 C/N 比
在各个层次均为 0。
土壤垂直层次上, 大叶相思林在 40 cm 以下的
土层中就检测不到有机碳的含量, 表现出随土壤深
度增加土壤 C/N 比降低的趋势, 湿加松林土壤有机
碳含量总体表现为随土层深度增加不断下降的趋
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表 2 四种类型林分土壤不同层次碳氮比
Tab. 2 Result of C/N in different soil layers of four forest types
土壤层次
大叶相思林
Acacia auriculiformis
木麻黄林
Casuarina equisetifolia
桉树林
Eucalyptus spp
湿加松林
Pinus elliottii × Pinus oaribaea
土壤 C/N
0-20 4.75(0.83)a 0.00(0.00)b 9.88(2.61)a 7.94(2.11)a
20-40 4.40 (2.53)b 0.00 (0.00)c 12.38 (3.92)a 2.52 (1.52)b
40-60 0.00 (0.00)b 0.00 (0.00)b 14.66 (2.21)a 2.58 (1.25)ab
60-100 0.00 (0.00)b 0.00 (0.17)b 3.15 (1.26)a 1.37 (1.06)a

势。由于受生长过程中产生的碳积累的影响, 桉树
过熟林不同深度土壤 C/N值均较其它三种幼龄林高
(表 2)。
4 结论与讨论
按照我国森林土壤养分贫瘠化等级的划分标准[8],
四种类型人工林土壤有机质、全氮、碱解氮、速效
钾均处于极低(五级)的水平; 全磷和全钾含量也均
处于分级中最低的水平(仅有高、中、低三个级别)。
除桉树林土壤有效磷处于贫瘠状态外(五级: 极低),
其他三种类型人工林土壤表层有效磷含量较低, 接
近贫瘠状态。所以, 应根据不同林分类型土壤养分
的状况辅以有效技术措施, 提高土壤有效养分水平,
维持林地生产力和可持续利用。
处于近海沙质地带的大叶相思林、木麻黄林和
桉树林纯中, 处于过熟林阶段的桉树林下不同层次
土壤有机质、全氮、碱解氮含量均显著高于中幼龄
阶段的大叶相思林和木麻黄林(P<0.05), 木麻黄由
于叶片单宁含量较高, 凋落物分解缓慢阻碍了养分
归还进程, 造成其土壤有机质缺乏, 影响土壤形成
及土壤肥力的恢复。大叶相思林处于生长早期阶段,
土壤养分积累相对较少, 但其有机质含量仍显著高
于木麻黄林(表 1, P<0.05)。据此可知, 对于沙质地带
的木麻黄林而言, 除了人工辅以有机肥外, 应该通
过混交易分解的阔叶树种(如相思类)、延长其经营周
期实现其林下土壤有机质含量的提高。对于位于近
海岸沙质土壤上的木麻黄、大叶相思和桉树人工林
而言, 由于其钾素含量过低, 造林及幼龄阶段应该
根据实际情况辅以必要的人工施肥措施。
距海相对较远的幼砖红壤区, 中幼龄阶段的湿
加松林土壤养分发育较大叶相思林和木麻黄林好,
但在有机质、氮素积累上低于桉树过熟林。湿加松
针叶纯林的枯落物分解缓慢, 不利于养分的释放和
再利用, 导致土壤有机质和养分含量低, 本研究证
明了这一点。
从目前森林资源统计结果来看[9], 以上 4 个树
种占据了海南岛东北部森林资源的绝大部分(90%),
其中, 木麻黄林比重最大(70%以上)。为了改变当前
土壤养分状态, 建议在营造人工林时, 应引入易分
解的阔叶树种(尤其是乡土阔叶树种)来营造混交林,
适当延长经营的周期以保证土壤养分的恢复, 最终
实现土壤养分的良性循环, 将有利于森林土壤资源
的可持续利用。
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