全 文 ： 一
第 l 6卷 第 6期
1 9 9 6年 l 2月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
7 )
Vol 16，N0．6
Dec ， 1996
热带次生林利用与土壤物理性质变化
鉴竖 朱伍坤
(国家环保局华南环境科学 究所 ，广州，510655)
摘要 ⋯ ⋯ 的一 ⋯ 站轰 僵 样⋯
性质测定．分析 不同的次生林礁健程度和利用方式(包括搬生林对照、择伐 5O ，择健 70 、皆伐迹
地 ．垦植橡 胶和刀耕失种垦植甘蔗、著菠等样方)对土壤温度、土壤古水量 土壤匝聚结掏、土壤机械组
成．上壤容重 孔隙虚和土壤持术特 生等土壤主要将理性 质的影响，结果显示．热带救生林的过度砍伐和
不台理的刀耕止种．严重地影响丁土壤主要的枷理一il质，导致土壤表层温度升高、温差加大 ．土壤含水量
和持出性 能下降．土壤结枸受破坏 ，土壤粘粒流失和向砂砥化发展等等，造成丁土壤生志环境的恶化 ．直
接影啊丁森林的再生和林地的开发和利用．其中尤 皆伐迹地和刀耕火种的影响聚为严重。虽后提 出如
仅从土壤物理性 着眼，择伐 5O 和等高带植橡腔为较合理的热带旋生林经营利用方式
加 热带戎生林 土壤物理性质，择伐，皆伐，刀耕止种。 ●—_。 。 一
UTILIZAT10N oF TRoPICAL SECoNDARY FoREST
AND THE CHANGE 0F S0IL PHYSICAL PR0PERTIES
Xu Lianfeng Zhu W ukun
( ^c 獬 lmt~ e of 捌 ”_堋删 Sciences．NEPA-Guans~hou，Chb2a·510655)
Abstract By U sing the data from the long term ecological observational station in forest re—
gion of Diaoluo Mountains，Hainan island，and by testing physical properties of soil sampled
periodically，the effects of different secondary forest felling intensity and utilization ways．in—
eluding quadrats of secondary forest control，selective felling 50 selective felling 70 ，clear
felling slash，cuhivating rubber，slash and burn and cultivating sugarcane and sweet potato，
etc．，on main soil physical properties，such as soil temperature，soil water content，soil aggre
gate structure，soil mechanical composition，soil volume weight，porosity and water retention
property，were analysed．Results show that，over feling of tropical secondary forest and the
unreasonable slash—and—burn cultivation seriously influences．the main so il surface temperature
and temperature differences，decrease so il water content and water retention ability，destroy
s0il structure，and lead to soil clay loss，soiI sandification and so on，resulting in deterioration
。 为同家环保局科技三项费用课题 ·$所原生态室凡员参与野外调查和观 ，广东省土壤研究所协助进行部分项
目的土壤测试，特此致谢
收稿 日期：1994-12-丝，修改稿收到 日期=1996-O5-05 ．
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6期 许炼烽等：热带坟生林利用与上壤物理性质变化
of soil ecological environment．directly influencing fores~regeneration，forest land exploitation
and utilization． Among them ，the influences of slash and—burn cultivation and clear feling
slash are most serious．It is suggested that selective feling 50 and strip cropping of rubber
would be the reasonable management and utilization ways if soil physical properties are only
considered．
Key words： tropical secondary forest，soil physical property．selective felling，．clear
felling—slash—and—burn cultivation．
森林是维持生态平衡的基础 ，在原始森林急剧减少的状况下，次生林从中发挥着重要
的作用，海南岛是我国热带次生林 的主要分布地区，但在长期的开发过程中．同样地．次
生林也受到了一定的破坏 ．其主要原因是大规模植胶开垦了一部分的林地、农民落后的刀
耕火种、群众烧柴的消耗．以及 往的重砍伐轻经营与乱砍乱伐等等 。”一 海南岛将进行大
规模开发 ，如何合理利用现有的森林资源 ，保证区域的生态平衡 ，使资源得以永续利用．
是面临的一个主要问题。 。
热带森林的不同林分和利用方式必然对森林土壤有不同的影响 包括土壤的理化 陛质
和微生物待性等等 ，关于这方面国内已有不步报道 ，但比较系统地参照海南岛山地农
业 的主要利用方式和不同的砍伐程度 ．研究其对主要土壤物理性质的影响，目前还不多
见 。本文主要利用海南岛吊罗山生态观测站的多年定位研究资料，初步分析热带次生林的
砍伐程度和利用方式对主要土壤物理特性的影响 ，阐明环境条件变化的土壤物理效应，从
而探讨热带次生林 比较合理的经营利用方式 ，为热带生态环境监测和生态系统评f『『、规划
等提供指标体系和有关参数选择的科学依据
l 研究方法
试验点设于海南岛吊罗山境内的热带
次生林区，土壤类型为黄色砖红壤，试验
样方是 l 988年 5月建成并 开始使 用的，
样方的设置考虑了不同的砍伐程度和农业
利用方式(表 1)，分别按需要选择有关的
样方测定土壤的温度 、含水量、土壤容重
及孔隙度、土壤的持水特性和土壤机械组
成等等，其中土壤温度是 每天的观测结
果，土壤含水量是以每月的观测结果进行
整理的，而土 壤的其它物理性 ，主要是
表 1 主要试验样方的设置
labt~1 De Ⅱot experimaltal plors
1991年上半年采样测定的，即是样方处理 3 a后的变化
土壤温度的测定，采用曲管地温计定点定时观测 ，分别测定地面、5 cm、10 cm、15 cm
和 2O cm 5个层次 ；土壤含水量用烘干法测定；土壤团聚体结构用机械筛分法 ；土壤容重
和孔隙度 ，用环刀法测定土壤容重．比重瓶法测定土壤 比重 ，然后用公式换算土壤的总孔
隙度 ；土壤 的机械组成用比重计法测定 ；土壤的持水特性采用张力计测定。 ：。
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生 态 学 报 1 6卷
2 结果与讨论
2．1 次生林砍伐对土壤温度的影响
通过对林内和砍伐后林外裸地的定点观测 ，如就 3 a的观测结果(表 2)，按月平均值进
行比较 ．林外处理无论是地表温度、地表最高温度或 5，一20 cm土层的温度都明显高于林
内．如表层土壤温度(o～l cm)，林外比林 内高 2 9 C，最高温度高 出 10．1 c，且其差异随
着土层深度的增加而递减(图 1)。从周年中各月份的变化情况来看 ．也同样呈林外比林内
温度高 的变化趋势(图 2)。从而可以看出，在森林砍伐破坏后，使土壤温度明显提高，温度
的变幅也加大，年平均最高温与最低温的差值 ．林外为 24．1 c，林 内为 12．7(’．差高达
11．4 c；地表最高温度平均为 43．3℃．比林内高出 10℃以上。这主要是由于地上植被破坏
后 ，裸地受太阳的直接辐射所致 ．从而使生态环境恶化．不利于植被的恢复。
表 2 森林砍伐对土壤温度的影响(3 a平均值)
Table 2 Effects 0f~oresl feBing 0n soil temperature(3 years’average)
土 壤层 次 (cm
Soil de01h
最高 最低 变幅
1 5 20 Varlation
Highest Lowest
￡3。
28
}2 6
2d
嚣22
碉 20
囤 1 林内外土层温度变化
Fig 1 Comparison of soil temperature changes
o 1nside and∞ [side f0 e m dif~erenz
depth’3⋯ s average)
l5 _；— — _吉— 幸— 1 古
图 2 林内外土壤表面温度月变化
Fig 2 Comparison of change of soil surface
ta
．
ver temperatu*e⋯ v month Lrl dt and
outside the forest(1990
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6期 许炼烽等 ：热带次生林利用与土壤物理性质变化
2．2 不同砍伐程度和利用方式对土壤含水量的影响
不同的砍伐程度和利用方式对各层次土壤含水量的影响情况见图 3。从中可见 ，次生
林 (对照)土壤含水量以 20～40 C1Tt为最低 ，这可能与林冠蒸腾 吸水有一定的关系；择伐
50 和皆伐迹地处理 ，随着土层的加深．1 《含水量呈增加的趋势。不同砍伐程度对土壤
含水量有较大的影响．其中皆伐迹地土壤表层含水量比对照降低 6．5％左右，而择伐 50
处理则变化不明显 ；表层以下土层却随砍伐程度的提高而含水量增加 ．这主要是 由于森林
砍伐后 ，表土层水分蒸发加强，而下层固地表乔木量减少，降低了林冠的水分蒸腾消耗．
因而，反而呈含水量升高。不同的利用方式同样也对土壤含水量有一定的影响．垦植橡胶
和刀耕火种(植蔗)各土层的台水量都明显低于次生林对照 ，其 中表层土壤以刀耕火种处理
降低最为明显 ，高达 21．8 ，垦植橡胶处理有 20 CFO_以下土层 ，含水量反而 比刀耕火种的
低，这可能又是橡胶树根系吸水，树冠蒸腾等所造成。
羹
H磊
- 口
0～ 20 cm 20～ {O 40～ 60啪
样方 P／o[s
围 3 不同砍伐程度和年_I用方式对不同
探度土壤古水量的影响
Fig 3 Eff~t of di{lerent re]ling intensity
and utili~don ways oil soil water
content in d[fferent depth
^
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夏
月甜 M帅mj
图 4 表层土壤水丹古量的月变化
Fig．4 Moathly chaage of soil wat㈣ tent
of surface layer
再从土壤表层水分含量的月变化来看 (图 4)，森林砍伐后 ．无论是皆伐迹地或刀耕火
种，其表层土壤的含水量大多低于次生林对照，其中仅有 8月份反而高于对照 ．但这可能
与 8月份海南岛较大降雨强度的因素有关，从而，也说明了皆伐迹地和刀耕火种等不合理
的森林利用方式，降低了土壤表层水分的含量。从总的来看 ，如从维持土壤表层 良好的水
热状况来考虑的话，不同的砍伐程度以择伐 50 ，不同的利用方式以垦植橡胶(等高带植)
较为合理
2．3 不同砍伐程度和利用方式对土壤机械组成的影响
土壤机械组成是土壤物理性的一个重要指标，林地由于砍伐和皆伐后农业利用，造成
地表植被破坏和水土流失。必然会导致土壤的颗粒组成发生变化，特别是土壤的细小颗粒
首先被冲刷流失。各种不同砍伐程度和利用方式对土壤机械组成的影响比较见囤 5、图 5。
虽然存在样方间质地的差异和采样的误差等等，但仍然可 以看到 ，随着砍伐程度的提高，
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生 态 学 报
土壤粘粒(<0．002 ram)稍有下降，而>1．0 mm以上的较粗粒级 ，择伐 7o％和皆伐迹地处
理却显著增加 ：不同的利用方式也呈现<0．05 mm颗粒 比例下降的趋势．特别 刀耕火种
的下降幅度较大。
蠹i
裘
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臣 j 不同砍代程度对土壤机械组成的影啊
Fig．5 Effert of different re]ling[ntepsity 0
s。¨ mechamra]composnion
l989年 l991年
样 P】0ls
匣 7 】989每、1991年土壤牯粒含量 的比较
Fig 7 Comparison D soil clay conte13t
in 1989 and 199】
§
覃莹
譬§
土壤粒 缓 Soit par elele ai traction
图 6 不同利用方式对土壤机械组成的影响
Fig．6 EHect of different utihmtion ways
oD soil mechanlcat composition
由于土壤机械组成的变化需要一段时
闭，再将 1989年与 l991年的颗粒含量分
析结 果进行 比较 (图 7)，可见 除了择伐
50 处理外，其它各样方的粘粒含量却呈
下降的趋势 ，如择伐 70 下降了 21．5 ，
植胶下降了 33．1 ，刀耕火种平均下降了
21．8 。从而，说明了森林的过度砍伐和
林地不尽合理的利用，致使土壤表层的粘
粒含量下降，有使土壤向砂砾化发展的危
险。
2．4 不同砍伐程度和利用方式对土壤团
聚体组成的影响
土壤团聚体组成即代表着土壤的结构
状况，体现土壤的水稳性程度。表 3的测
定结果显示，随着砍伐程度的提高，表层土壤的团聚体含量明显逐步下降 ，皆伐样方下降
了 5．2 ．不同的利用方式下降更加明显，特别是刀耕火种的样方平均下降 15．9 ．可见
粗放的耕作方式对土壤结构有较大的影响
2．5 不同砍伐程度和利用方式对土壤容重和孔隙度的影响
次生林的土壤容重平均为 1．28 g／m。，而随着森林砍伐的加剧 ，土壤容重有不 同程度
的增加(表 4)，其中择伐 70 和皆伐迹地约提高 7 左右；不同利用方式的样方也都有所
提高 ．尤以刀耕火种的弹方提高幅度最大 ．平均达 lO．1 ．土壤比重以砍伐程度较高的有
所提高外 ，其它处理基本都有所下降。
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6期 许炼烽等 ：热带次生林利用与土壤物理 眭质变化 637
土壤孔隙度是土壤的主要物理特性之一 ，直接表征土壤的通气状况，从表 4中可眦看
到 ，随着森林砍伐和农业利用，土壤的总孔隙度呈现下降的趋势 ．其中 刀耕 火种最低．
平均降低 l 5．2
因而 ·可以从中看到 ，森林择伐 5oX 3 a后 ．土壤的容重和孔隙度等指标变化不大 ，
说明 50 的择伐程度对土壤结构的影响不大，且也易于恢复，但择伐 70 和皆伐后的则恢
复缓慢，3 a后仍无法恢复 ，其中总孔隙度的降低 ，主要是毛管孔隙减少而造成的。农业上
的垦植利用对土壤结构也有不良的影响，且 刀耕火种对土壤结构的破坏最为严重 从而
可见，森林 的过度采伐、粗放和不尽合理的农业垦植 ，对土壤有着不良的影响，且难 恢
复
表 4 表屡土壤的容重和孔隙度比较
Table 4 Comparison of volumr,~ we ht and porosky of sol surface layer
2．6 不同砍伐程度和利用方式对土壤持水特性的影响
土壤的持水特性影响着土壤水分的有效性 ．通过测试 ．绘制土壤持水曲线(图 8．图
9)·从土壤水势能的角度分析土壤水分的有效性 ，分析不同砍伐程度和利用方式对土壤持
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生 态 学 报 1 6卷
水和供水能力的影啊，从 图 8中可以看出，不同的砍伐程度处理对土壤持水和供水能力都
有明显的影响一土壤的持水曲线有显著的差别 ，土壤的持水容量由于森林 的砍伐而明显降
低 ．总的趋势是次生林>择伐 5o >择伐 70 >皆伐迹地。从图 9中还可以看到，垦植橡
胶和刀耕火种样方的土壤持水和供水能力也都有明显的下降，其下降的幅度又以连续 2 a
垦植蓍茨的处理最大
2
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彘
* 辞 一 一
。 古 f — 寸 1 一 _甫 _厂 — 二
图 8 不同砍佳程度样方表土持水曲线
Fig 8 Water—holding CUTVeS ol suI~ace layer
soil of di{feient t"eling ime~ity plots
图 9 不同利用方式样方表土持水曲线
F ．9 Water homing c~rve5 0f sur ace layer
s 1 of difeient utili~tion ways
再从不同吸力段表层 (0～20 cm)土壤保持的各类型水分形态及比重情况来看(表 5)，
重力水所占的比重，以有林地较低，而皆伐迹地和游耕的处理样方都较高，其 中以皆伐迹
地和刀耕火种所占的比重最高，都在 60 以上。而有效水和无效水的比重，则是以有林地
的较高，且之间差异不大 ，而其它处理则呈有所下降的趋势 ，特别是无效水的下降幅度较
大，这从另一个侧面说明了森林彻底破坏后 ，土壤的持水能力，受到 了一定的影响，而有
林地相对 比较稳 定 ，
表 5 各样方的土壤水分形态及比重
Table 5 s棚 w丑ter panem and propo~ioo 0f each pIot
3 结论
从上面对热带 生林不同的砍伐程度和利用方式对土壤主要物理性质影响的定位和动
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6期 许炼烽等：热带敬生林利用与土壤物理性质变化
态观测的初步分析．综合起来看，基本上可以得出如下几点结论
3．1 森林是维持土壤良好生态功能的基础 ，热带次生林的过度砍伐和不合理的刀耕火种，
严重地影响了土壤的主要物理性质，导致土壤表层温度升高、温差加大 ，土壤含水量和持
水r性能下降、土壤结构受破坏，土壤容重提高和孔隙度降低、土壤粘粒流失和向砂砾 发
展等等问题 。
3．2 土壤主要物理性能下降，导致土壤生态环境的恶劣，直接影响了森林的再生和林地
的开发和利用。不同的砍伐程度和利用方式，对土壤物理性质的影响程度不同．其中尤以 ．
皆伐迹地和刀耕火种影响最为严重 ，且又难以恢复。
3．3 如果仅以土壤物理性作为指标，从既开发 ，又要保护的角度出发 ，比较合理的热带次
生林经营方式应为择伐 5o 和等高植橡胶 ，在开发利用过程中，还要注意土壤的管理 ，实
施有效的培肥和耕作措施．保证土壤良好的生态功能得 以维持。要杜绝次生林皆伐和 ，J耕
火种等不合理和落后的经营和利用方式。
3．4 热带森林破坏和不尽合理的农业利用，其环境变化导致土壤性质的改变是一个复杂
而又漫长的过程。本研究只对此做一些初步的探讨，有待于今后深入研究。
参 考 文 献
许炼烽．海南吊罗山生态定位观测站．环境．1989，(6) 34
许炼烽．海南岛生态破坏分级初探 生态学杂志，1992 11(2、 64～6g
赵其国等 我国热带亚热带森林碉落物及其对土壤的影响．土壤 1 991．(1)：8～15
何圆球．我国南方林地退化过程中的生态环境效应．土壤 环境变化 北京：中国科学技术出版社
何圆球等．我国热带亚热带森林土壤的水热动态 土壤 ．1988 (j)：225～321
许炼埠 ．朱伍坤 热带擞生林利用方式与土壤傲生物活性．生态学杂志，1 994．13(1)：17～2c
中国科学院南京土壤研究所．土壤理化分析 上海 ：上海科学技术出版社．1981．466～5踮
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