全 文 ：第 34 卷第 18 期
2014年 9月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol.34,No.18
Sep.,2014
http: / / www.ecologica.cn
基金项目:国家自然科学基金重点项目( U1033004);农业部植物营养与肥料重点实验室开放基金( 2013鄄 1);广西科技重大专项(桂科重
1222005);广西自然科学基金;广西农业科学院基金
收稿日期:2014鄄05鄄09; 摇 摇 修订日期:2014鄄08鄄11
*通讯作者 Corresponding author.E鄄mail:hongwei_tan@ 163.com
DOI: 10.5846 / stxb201405110955
刘永贤,熊柳梅,韦彩会,谭宏伟,杨尚东,农梦玲,曾艳,黄国勤,赵其国.广西典型土壤上不同林分的土壤肥力分析与综合评价.生态学报,2014,
34(18):5229鄄5233.
Liu Y X, Xiong L M, Wei C H, Tan H W, Yang S D,Nong M L, Zeng Y, Huang G Q, Zhao Q G.Changes of soil fertility and its comprehensive evaluation
under different stands in typical types of soils in Guangxi Province.Acta Ecologica Sinica,2014,34(18):5229鄄5233.
广西典型土壤上不同林分的土壤肥力分析与综合评价
刘永贤1,熊柳梅1,2,韦彩会1,谭宏伟1,*,杨尚东2,农梦玲2,
曾摇 艳1,黄国勤3,赵其国4
(1. 广西农业科学院农业资源与环境研究所,农业部植物营养与肥料重点实验室南方特作营养与施肥科学观测试验站,南宁摇 530007;
2. 广西大学,南宁摇 530005; 3. 江西农业大学,南昌摇 330045;4. 中国科学院南京土壤研究所,南京摇 210008)
摘要:通过对广西山地黄壤、棕色石灰性土、赤红壤 3种类型土壤上不同林分林下 0—30cm土层土壤的 pH值,有机质,全量 N、
P、K,速效 N、P、K及 CEC(阳离子交换量)等肥力因子的比较和综合评价,研究了 3 种类型土壤不同林分下的肥力演变状况。
结果表明:不同林分对土壤肥力状况影响不同,山地黄壤上松木林和成年桦林土壤有机质含量分别是自然林的 2.55和 3.16倍,
而新植桦林土壤速效养分明显高于自然林;棕色石灰性土上任豆林的有机质、全氮、全磷、碱解氮、速效磷、速效钾和 CEC 含量
均为较高,而枇杷林的 pH值明显比另外 3种林分的低;赤红壤上种植第 2代的速生桉林碱解氮含量明显比马尾松针阔叶自然
林低,而有机质、全氮、全钾、速效钾均略高于自然林。 不同类型土壤的综合评价结果表明,山地黄壤上自然林>松林>西南桦
林;棕色石灰性土 4 种林分土壤的综合评价是任豆林抑竹林>枇杷林 =银合欢;赤红壤上马尾松针阔叶自然林抑第 2 代速生
桉林。
关键词:土壤类型;不同林分;土壤肥力; 广西
Changes of soil fertility and its comprehensive evaluation under different stands in
typical types of soils in Guangxi Province
LIU Yongxian1, XIONG Liumei1,2, WEI Caihui1, TAN Hongwei1,*, YANG Shangdong2,NONG Mengling2, ZENG
Yan1, HUANG Guoqin3, ZHAO Qiguo4
1 Agricultural Resources and Environment Research Institute,Guangxi Academy of Agricultural Sciences,China / Key Laboratory of Plant Nutrition and
Fertilizer, Ministry of Agriculture, Nanning 530007, China
2 Agricultural College Guangxi University,Nanning 5300045,China
3 Jiangxi Agricultural University,Nanchang 330045,China
4 Institute of Siol Science,Chinese Academy of Sciences,Nanjing 210008,China
Abstract: Changes of soil fertility under different stands was studied by investigating pH value; organic matter; whole
amount of N, P, K; available N, P, K and CEC (cation exchange capacity) in 0—30cm depth of soil. Three main types of
soils in guangxi was selected which includes mountain yellow soil, brown calcareous soil and lateritic red soil The results
showed that stand type affected soil fertility status. For mountain yellow soil, soil organic matter content under Pine forest
and adult birch were 2.55 and 3.16 times to natural forest, while the soil available nutrients of newly planted birch was
significantly higher than natural forests. For brown calcareous soil, the organic matter, total nitrogen, total phosphorus,
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available of nitrogen, phosphorus, potassium and CEC under Zenia forest were the highest, and the pH value under loquat
forest was significantly lower than the other three kinds of forest. For lateritic red soil, the available nitrogen under 2nd
generation of fast鄄growing eucalyptus forests was significantly lower than natural pine broadleaf forest, but the organic
matter, total nitrogen, total potassium, available potassium were slightly higher than the natural forest. The comprehensive
evaluation showed soil fertility changed with stand type by the following sequence: natural forest> pine> Southwest birch for
mountain yellow soil; Zenia forest = bamboo forest >loquat forest抑Leucaena forest for brown calcareous soil; and natural
pine broadleaf forest抑 the 2nd generation of fast鄄growing eucalyptus forests for lateritic red soil.
Key Words: soil type; stands; soil fertility; Guangxi Province
摇 摇 保持和提高土壤质量是实现林业可持续发展的
前提,森林土壤肥力是植被和土壤相互作用的结果,
林木生长必须从土壤中吸取养分,而又以凋落物的
形式归还土壤大量的有机物质,从而影响林下土壤
的肥力状况。 不同林分凋落量和凋落物的性质不
同,养分的归还量也就不同,对林下土壤肥力的影响
也各有差异[1鄄5]。 薛立等研究表明,树种凋落物的数
量、化学成分和分解速率不同,导致不同林分土壤养
分差异较大。 前人对于人工林、混交林、自然林等不
同植被对土壤的理化性质和肥力的研究已见较多报
道[6鄄12],认为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、K 全量及其有效量和阳离
子交换量等,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[13]。 本文通过对广西 3 种典
型类型土壤上种植不同林种后土壤有机质、pH 值、
N、P、K全量及其有效含量和阳离子交换量这些肥力
指标的变化情况并进行了土壤肥力的综合评价,旨
在探讨不同林分对广西 3种类型土壤肥力的影响状
况,为广西区不同类型土壤营造适宜林种提供理论
依据。
1摇 材料与方法
1.1摇 试验地概况
山地黄壤试验地位于广西百色田林县地处东经
105 毅 27 忆— 106 毅 15 忆,北纬 23 毅 58 忆— 24 毅 41 忆,属
南亚热带季风气候区,年平均气温 16—21益,平均降
雨量 1204mm;赤红壤位于南宁横县六景道庄(22毅
89忆N,108毅81忆E),属南亚热带季风气候区,年平均气
温 21.4益,平均降雨量 1415.4mm;棕色石灰性土位
于河池大化县七百弄乡。 属亚热带季风气候区,年
均气温 17.4—19.6益,年降雨量 1500—1600mm。
1.2摇 样品采集
土壤样品于 2011 年 4 月 24 日采集,采集地点
海拔均为 200m。 分别取自山地黄壤、赤红壤、棕色
石灰性土不同林分土壤样品,在山地黄壤上分别采
集松木林、青冈木自然林、种植 8 年的西南桦林、新
植的西南桦林 4 种林分土壤样品;棕色石灰性土上
分别采集枇杷林、竹林、任豆林、银合欢 4 种林分土
壤样品;而在赤红壤上则分别采集了马尾松针阔叶
自然林、和未炼山连栽第 2 代的速生桉林 2 种林分
土壤样品,以上 3 种土壤类型不同林分下土壤样品
的采集是在每个样地选择有代表性的土壤调查地
段,各挖取 3个土壤剖面取 0—30cm土层样品,充分
混匀后,带回实验室经自然风干、磨碎、过筛等处理
后,用于 pH 值、有机质、氮、磷、钾、CEC 等土壤理化
性质的测定。
1.3摇 测定方法
土壤 pH值采用 PHS鄄 3C 型精密酸度计测定;有
机质用重铬酸钾容量法测定;全氮用半微量凯氏法
测定;用氢氧化钠碱熔法将土壤样品熔融后提取待
测液,钼蓝比色法测定全 P,火焰光度计测全 K;用
0郾 5mol / L碳酸氢钠提取土壤样品后,用钼蓝比色法测
定速效 P;用 1mol / L 的中性醋酸钠提取土壤样品后,
用火焰光度计测速效 K[14]。 土壤综合肥力的评价方
法参考广西土壤肥料工作站主编的《广西土壤》 [15]。
1.4摇 数据分析方法
数据处理采用 Excel2003 进行,用 SPSS14.0 统
计软件对试验数据进行多重比较及显著性分析。
2摇 结果与分析
2.1摇 不同类型土壤理化性状差异
分析测定了 3 种不同类型土壤即山地黄壤(百
0325 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 34卷摇
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色田林)、赤红壤(南宁横县)、棕色石灰性土(河池
七百弄)0—30cm 土层的土壤理化性状。 由表 1 可
见,3 种类型土壤除速效钾没有显著差异外,其他 8
项指标均存在显著或极显著差异,从全量养分状况
看含量最丰富的是棕色石灰性土,其次为赤红壤,山
地黄壤最差,这可能与山地黄壤成土母质及长期的
淋溶作用有关;另外由表 1 还可看出赤红壤的速效
磷含量显著低于山地黄壤和棕色石灰性土壤,这是
由于其强酸性质导致土壤中的磷被大量吸附及固定
有关。
表 1摇 不同类型土壤理化性状
Table1摇 physical鄄chemical properties for different types of soil
土壤类型
Soil type pH值
有机质 / %
Organic matter
全氮 / %
Total N
全磷 / %
Total P
全钾 / %
Total K
碱解氮
Alkali鄄
hydrolyzable N /
(mg / kg)
速效磷
Available P /
(mg / kg)
速效钾
Available K /
(mg / kg)
CEC /
(cmol / kg)
山地黄壤 5.1依0.2bB 1.60依1.18b 0.10依0.05bB 0.10依0.03bB 1.31依0.39aA 71依45bB 8依4a 147依82a 10.70依1.25bB
赤红壤 4.4依0.1 cC 4.09依2.11a 0.13依0.05bAB 0.07依0.03cB 1.41依0.14aA 126依30bAB 4依1b 150依61a 14.48依3.45bB
棕色石灰性土 6.1依0.4aA 3.68依1.89a 0.25依0.12aA 0.19依0.03aA 0.78依0.22bB 225依106aA 9依2a 108依21a 21.20依5.67aA
山地黄壤 Mountain yellow soil; 赤红壤 Lateritic red soil;棕色石灰性土 Brown calcareous soil
4.2摇 不同林分土壤理化性状特征
因为不同类型土壤在不同气候、不同母质条件
下发育产生,其土壤理化性状存在先天差异,因此探
讨在相同条件下,同种类型土壤种植不同林分引起
0—30cm土层的土壤理化性状的变化情况(表 2),对
于不同类型土壤发展适宜的林分才具有实际指导
意义。
表 2摇 不同林分土壤理化性状
Table 2摇 physical鄄chemical properties of soil under diferent stands
土壤类型 林分Plantations pH值 有机质 / % 全氮 / % 全磷 / % 全钾 / %
碱解氮 /
(mg / kg)
速效磷 /
(mg / kg)
速效钾 /
(mg / kg)
CEC /
(cmol / kg)
山地黄壤 自然林 4.9依0.0 0.8依0.39 0.8依0.02 0.11依0.04 1.68依0.03aA 44依17 6依1 146依104 11.29依0.35
松林 5.3依0.0 2.04依1.02 0.10依0.08 0.11依0.01 1.09依0.11bcA 83依62 10依2 99依59 10.91依1.19
成年桦林 5.1依0.1 2.53依2.07 0.12依0.09 0.10依0.03 0.85依0.29cB 101依78 6依4 150依145 9.36依2.02
新植桦林 5.2依0.3 1.02依0.46 0.8依0.02 0.07依0.02 1.60依0.00aA 56依12 11依6 192依57 11.24依0.35
棕色石灰性土 枇杷林 5.6依0.1 4.11依0.18 0.28依0.71 0.14依0.00 0.68依0.01 324依2 10依3 86依1 21.95依0.74
竹林 6.5依0.1 4.10依0.05 0.30依0.01 0.17依0.02 0.66依0.02 210依46 7依0 94依1 24.05依0.79
任豆林 6.3依0.0 6.85依0.05 0.45依0.10 0.20依0.00 0.56依0.03 379依1 11依2 135依4 26.64依2.33
银合欢 6.3依0.0 3.43依0.14 0.19依0.04 0.20依0.00 0.74依0.01 195依0 7依0 128依4 26.07依4.06
赤红壤 自然林 4.0依0.0 3.55依2.47 012依0.08 0.08依0.05 1.32依0.14 141依2 4依0 106依49 13.08依4.29
桉林 3.9依0.1 3.70依1.93 0.14依0.04 0.05依0.01 1.50依0.07 109依42 4依2 194依35 15.88依3.09
摇 摇 山地黄壤上松木林、青冈木自然林、种植 8a 的
西南桦林、新植的西南桦林 4 种不同林分土壤除全
钾存在极显著差异外,其他 8 个养分测定指标的差
异均不显著。 松木林与成年西南桦林全氮、全磷、速
效磷及速效钾与自然林相近,而有机质含量分别是
自然林的 2.55 和 3.16 倍,土壤有机质作为指示土壤
肥力的重要指标,其含量的高低直接影响土壤的理
化性状和土壤生物活动的状况,因此松木林和成年
桦林均能提高山地黄壤的肥力状况,可以作为该类
型土壤着重发展林种,都是 CEC 比自然林的稍低;
新植西南桦林的 pH、全钾、速效钾及速效磷稍比自
然林和成年林的高,这可能与人为经营活动(施肥、
抚育、垦复等措施)有关。
棕色石灰性土壤的枇杷林、竹林、任豆林、银合
欢 4 种林分间土壤理化性状差异较大,其中枇杷林
的 pH明显比另外 3 种林分的低;而任豆林的有机
质、全氮、全磷、碱解氮、速效磷、速效钾和 CEC 含量
均为最高,说明棕色石灰性土种植任豆林能保持和
改善土壤肥力,对于保持和提高土壤质量是实现林
业可持续发展的具有重要作用,而在 4 种林分中,枇
1325摇 18期 摇 摇 摇 刘永贤摇 等:广西典型土壤上不同林分的土壤肥力分析与综合评价 摇
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杷林的生长是否对土壤 pH有较大影响和如何影响,
仍有待进一步探讨研究。
赤红壤上种植 2代的速生桉林除碱解氮明显比
马尾松针阔叶自然林的低外,其他养分指标差异都
不明显,相反桉林的有机质、全氮、全钾、速效钾都略
高于自然林,说明种植第 2 代速生桉林不会引起土
壤理化性状的恶化。
以上 3种不同类型土壤上种植不同林种后,土
壤的理化性状各有异同,因此选择合适的林种进行
林地耕种,对于保护林坡地的土壤肥力以及因地制
宜发展合适的林种是很有必要的。
4.4摇 不同林分土壤综合肥力评价
根据广西土壤林荒地土壤质量评价方法及划分
等级,选用宜种性、土体厚度、坡度、土壤 pH、有机
质、全氮、全磷、全钾、阳离子交换量等 8 个指标对 3
种土壤类型上调查的 9种林分土壤质量进行综合评
价,结果如表 4。 山地黄壤的 3 种林分均处于第三
级,其中自然林>松林>西南桦林,这可能山地土壤的
土体厚度薄,只有 40—60cm,这也成了该类型土壤
上植物生长的主要限制因素。 棕色石灰性土 4 种林
分土壤的综合评价是任豆林抑竹林>枇杷林抑银合
欢。 而赤红壤的 2种林分土壤质量是所有林分土壤
综合质量最高的,都处于二级水平。 相较于种植前
的土壤养分状况有所改善,因此在不同土壤上选择
适宜的林分种植,对于改善土壤理化性状,保护和提
高林坡地的土壤质量是非常必要的。
表 3摇 不同林分的土壤综合肥力等级
Table 3摇 Integrated soil fertility level under different stands
土壤类型
Soil type
林分
Plantations
分数
Score
等级
Level
山地黄壤 自然林 53 III鄄 3
松林 54 III鄄 3
西南桦林 48 III鄄 3
棕色石灰性土 枇杷林 64 III鄄 2
竹林 66 III鄄 1
任豆林 65 III鄄 1
银合欢 62 III鄄 2
赤红壤 自然林 75 II鄄 1
桉林 76 II鄄 1
3摇 结论与讨论
3种类型土壤,在林耕前从全量养分状况看含量
最丰富的是棕色石灰性土,其次为赤红壤,山地黄壤
最差。 分别种植不同林分后,赤红壤土壤肥力状况
得到改善,其综合评价得分最高,棕色石灰性土次
之,山地黄壤依然最差。
试验结果还表明,在山地黄壤上种植松木林较
西南桦林好;而在棕色石灰性土壤上种植竹林和任
豆林相对强于银合欢及枇杷林;这可能与不同林分
凋落物及凋落量的不同有关,具体的影响机制有待
进一步研究探明。 而赤红壤上连栽桉林对林下土壤
理化性质影响不大,这与稳远光等的试验结果一致,
主要原因可能与桉林栽培方式及施肥有关[8]。
本研究说明种植不同林分对同类型土壤理化性
质影响各异,这与前人研究结果一致[3鄄5]。 因此建议
在营造人工林或改造现存的人工林时,按照不同的
土壤类型引入本土的适宜林种,为有效保持并改善
林下土壤质量,实现土壤养分的良性循环,保证森林
土壤资源的可持续利用。
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