全 文 ：© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
林业科学研究　2009, 22 (2) : 303～307
Forest Research
文章编号 : 100121498 (2009) 0220303205
加勒比松凋落物对土壤性状的影响
傅静丹 1 , 薛 　立 13 , 郑卫国 1 , 梁丽丽 1, 2 , 田雪琴 3 , 谭家得 3 , 张学平 3
(1. 华南农业大学林学院 ,广东 广州　510642; 2. 广州市科美都市景观规划有限公司 ,广东 广州　510635;
3. 佛山市林业科学研究所 ,广东 佛山　528222)
关键词 :加勒比松 ;土壤物理性质 ;养分 ;微生物 ;酶活性
中图分类号 : S791. 244 文献标识码 : A
收稿日期 : 2008 - 11 - 07
基金项目 : 广东省林业局资助项目“东江水源涵养林林分改造的研究”(4400 - F07041) ,佛山市科技项目“佛山生态公益林示范效应研
究与模式推广”(2005020061)
作者简介 : 傅静丹 (1985—) ,女 ,浙江义乌人 ,硕士研究生 ,主要从事森林培育学和森林生态学研究。E - mail: 332942048@ qq. com3 通讯作者
Im pacts of L itter on So il Character istics in a P inus ca ribaea Stand
FU J ing2dan1 , XUE L i1 , ZHENG W ei2guo1 , L IANG L i2li1, 2 , T IAN Xue2qin3 , TAN J ia2de3 , ZHANG Xue2ping3
(1. College of Forestry, South China Agricultural University, Guangzhou　510642, Guangdong, China;
2. Keymaster Consultant, Guangzhou　510635, Guangdong, China;
3. Foshan Institute of Forestry Science, Foshan　528222, Guangdong, China)
Abstract: The effects of litter removal on soil p roperties in a P inus caribaea stand were studied by comparing with a
litter reserved stand. Results showed that the mean diameter at breast height (DB H ) and mean tree height in the
litter removal stand were 21% and 11% smaller than those in the litter reserved stand, respectively. Soil physical
p roperties of the litter removal stand became poor due to litter removal with an increase of 5% in soil bulk density
and decrease of 6% , 7% , 7% , 10% and 4% in cap illary porosity, non2cap illary porosity, total porosity, cap illary
water and natural water content, respectively, and the contents of clay significantly decreased by 16% ; After litter
removal, the soil organic matter, total N , total P, total K, alkalized N and available K significantly decreased by
43% , 64% , 11% , 40% , 32% and 14. 5% , respectively, and available P decreased by 2% ; The number of bacteria
decreased by 8% , and the numbers of fungi and actinomyces significantly decreased by 38% and 63% ,
respectively, and the activities of urease, acid phosphatase and catalase significantly decreased by 55% , 69% and
72% , respectively.
Key words: P inus ca ribaea; soil physical p roperty; nutrient; m icroorganism; enzyme activity
加勒比松 ( P inus caribaea Morelet)生长快、适应
性强、耐瘠薄土壤 ,是南亚热带低海拔丘陵地区造林
绿化的主要树种之一 [ 1 ]。由于纯松林结构简单、生
态效益差 [ 2 ] ,在纯松林下套种阔叶树进行改造 ,可以
建成针阔混交林 ,为修复脆弱的生态系统提供了一
条有效途径。土壤影响着林木的生长 ,土壤理化性
质是土壤质量的重要指标 [ 3 - 4 ] ,土壤微生物和酶在
分解凋落物及土壤的生化循环中起重要作用 [ 5 - 6 ] ,
影响植物养分的吸收 [ 7 - 10 ] ,二者越来越多地被用做
土壤肥力的一个指标 [ 6, 11 ]。由于土壤的物理、化学
和生物性质相互作用 ,土壤质量应该结合物理的、化
学的和生物的因子进行评价 [ 12 ]。森林凋落物是林
地养分的主要来源 ,可以改变森林土壤的理化性质 ,
并对土壤微生物产生影响。去除林下凋落物会对森
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林 　业 　科 　学 　研 　究 第 22卷
林土壤的理化性质产生不良影响。张希彪等 [ 13 ]认
为去除凋落物是引起黄土高原油松人工林土壤物理
性质恶化的主要原因 ,莫江明等 [ 14 ]报道了去除凋落
物使鼎湖山马尾松林乔木层养分元素年平均积累量
降低约 1. 58% ～1. 72% , Zhang等 [ 15 ]分析了去除凋
落物对马尾松林碳和氮动态的影响 , Sayer[ 16 ]研究了
去除凋落物对森林生态系统功能的影响 , Xiong
等 [ 17 ]报道了去除凋落物影响马占相思 (A cacia m an2
g ium W illd. )人工林土壤的保水能力和土壤肥力。
作者通过对加勒比松林保留凋落物和去除凋落物的
土壤理化性质、微生物和酶状况的比较分析 ,了解凋
落物对土壤特性的影响 ,为加勒比松林的可持续发
展提供参考。
1　材料与方法
1. 1　样地概况
试验地位于广东省佛山市林科所 ( 113°00′E,
23°06′N ) , 属亚热带季风性气候。年平均气温
22 ℃,年均降水量 2 383 mm,集中在 4 - 8月份。土
壤为赤红壤 ,土层深厚紧实 ,呈强酸性。试验林为
18年生加勒比松林 ,生长在坡度为 5°的东坡上 ,株
行距 7 m ×7 m ,面积约 10 hm2。林分结构简单 ,乔
木仅一层且林冠稀疏 ,林下植物稀少 ,以海金沙 (L y2
god ium japon icum ( Thunb. ) Sw. )、扇叶铁线蕨 (A di2
an tum flabellu la tum L inn)、金银花 (L onicera japon ica
Thunb. )为主。收获凋落物样地和保留凋落物样地
的条件完全一致。
1. 2　试验方法
2001年 4月在加勒比松林地各设置 3块面积
30 m ×30 m收获凋落物样地和保留凋落物样地 ,一
块定期收获凋落物 (每月 1次 ) ,另一块样地保留凋
落物。试验开始时林分的平均胸径为 19. 8 cm,平均
树高为 9. 8 m。2006年 4月在加勒比松林株行间等
量栽植 1年生的黧蒴栲 ( Castanopsis f issa ( Champ.
ex Benth. ) Rehd. et W ils. )、竹节树 ( Ca ra llia bra2
ch ia ta (Lour. ) Merr. )、油茶 ( Cam ellia oleifera A2
bel. ) 3种阔叶树苗 ,其苗高分别为 0. 6、1. 0、1. 3 m。
套种后的加勒比松林株行距为 3. 5 m ×3. 5 m。
2008年 4月调查各样地加勒比松的胸径和树高 ,并
用容积为 100 cm3的环刀在土层 20 cm处采取自然
状态土样 (3次重复 ) ,带回实验室测土壤密度 ,并进
行其它土壤物理性质的分析。在 0～40 cm的土层 5
点取样 ,带回实验室进行生化指标分析。
1. 3　土壤指标测定
土壤有机质用重铬酸钾氧化 ———外加热法测
定 ;全氮用半微量凯氏法测定 ;全磷用钼蓝比色法测
定 ;全钾用火焰光度计测定 ;碱解氮用碱解扩散法测
定 ;速效磷用钼蓝比色法测定 ;速效钾用火焰光度法
测定 [ 18 ]。土壤微生物计数用稀释平板法测定 [ 19 ] ;
脲酶用扩散法测定 ;酸性磷酸酶用磷酸苯二钠比色
法测定 ;过氧化氢酶用高锰酸钾滴定法测定 [ 20 ]。
每个样品 3次重复 ,结果取重复测定的算数平
均值 ,并进行差异显著性检验。
2　结果与分析
2. 1　林分生长
由表 1看出 :去除凋落物的加勒比松林林分的
平均胸径为 25. 5 cm,平均树高为 14. 4 m ,而保留凋
落物林分的平均胸径为 32. 4 cm,平均树高为 16. 1
m。去除凋落物林分的平均胸径下降了 21%
( P < 0. 01) ,平均树高下降了 11% ( P < 0. 01) ,均达
极显著水平。去除凋落物对胸径的影响比对树高的
影响大。
表 1　凋落物对加勒比松林林分生长的影响
林分 平均胸径 / cm 平均树高 /m
去除凋落物的加勒比松林分 25. 5 ±4. 6 b 14. 4 ±1. 2 b
保留凋落物的加勒比松林分 32. 4 ±5. 1 a 16. 1 ±1. 4 a
　　注 :表中数据为平均值 ±标准差 ,不同字母表示差异极显著
( P < 0. 01)
2. 2　土壤物理性质
由表 2看出 :去除凋落物的加勒比松林的土壤
密度比保留凋落物林的有所增加 ,但二者没有显著
差异 ,去除凋落物使土壤变的略微紧实。
土壤孔隙度是评价土壤结构特征的重要指标之
一。与保留凋落物林分土壤相比 ,去除凋落物土壤
的毛管孔隙、非毛管孔隙和总孔隙的数量有所下降 ,
差异均不显著 (表 2) ,说明去除地表凋落物轻度恶
化了土壤的通气状况。
与保留凋落物林分土壤相比 ,去除凋落物林分
的土壤毛管持水量和自然含水量稍微减小 ,但均没
有显著差异 (表 2) ,表明去除地表凋落物减弱了土
壤的持水能力。
去除凋落物土壤中 < 0. 01 mm黏粒的比例显著
小于保留凋落物林分的 ( P < 0. 05 ) ,下降了 16%
(表 2)。
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第 2期 傅静丹等 :加勒比松凋落物对土壤性状的影响
表 2　凋落物对加勒比松林土壤物理性质的影响
项目 土壤密度 / ( g·cm - 3 ) 毛管孔隙 /% 非毛管孔隙 /% 总孔隙 /% 毛管持水量 /% 自然含水量 /% < 0. 01 mm黏粒 /%
去除凋落物土壤 1. 63 ±0. 09 a 16. 66 ±1. 40 a 20. 67 ±3. 11 a 37. 33 ±3. 40 a 10. 24 ±0. 83 a 8. 62 ±0. 23 a 29. 67 ±1. 53 b
保留凋落物土壤 1. 56 ±0. 02 a 17. 77 ±1. 00 a 22. 36 ±1. 75 a 40. 13 ±0. 81 a 11. 41 ±0. 47 a 9. 05 ±0. 11 a 35. 33 ±1. 53 a
　　注 :表中数据为平均值 ±标准差 ,相同字母表示差异不显著。
2. 3　土壤化学性质
土壤有机质含有植物生长所需要的各种营养元
素 ,在缓慢分解中逐渐释放出来供植物吸收利用。
由表 3看出 :去除凋落物林地的土壤有机质显著下
降了 43% ( P < 0. 01) ,造成全 N、全 P、全 K和碱解
N、速效 K含量分别下降了 64%、11%、40%、32%和
15% ,均达极显著水平 ( P < 0. 01) ,而土壤速效 P略
微减少 ,与保留凋落物林分的差异不显著。
表 3　凋落物对加勒比松林土壤化学性质的影响
项目 有机质 /( g·kg - 1 )
全 N /
( g·kg - 1 )
全 P /
( g·kg - 1 )
全 K/
( g·kg - 1 )
碱解 N /
(mg·kg - 1 )
速效 P /
(mg·kg - 1 )
速效 K/
(mg·kg - 1 )
去除凋落物土壤 7. 97 ±0. 37 b 0. 22 ±0. 00 b 0. 10 ±0. 00 b 3. 14 ±0. 06 b 48. 32 ±4. 27 b 13. 23 ±0. 72 a 32. 34 ±1. 02 b
保留凋落物土壤 14. 09 ±0. 03 a 0. 60 ±0. 01 a 0. 11 ±0. 00 a 5. 24 ±0. 02 a 71. 05 ±3. 94 a 13. 46 ±0. 32 a 37. 54 ±1. 27 a
　　注 :表中数据为平均值 ±标准差 ,不同字母表示差异极显著 ( P < 0. 01)。
2. 4　土壤微生物和酶活性
土壤微生物和酶活性与森林土壤有机质含量密
切相关。由表 4看出 :去除凋落物林地的土壤细菌、
真菌和放线菌数量分别占其微生物总量的 96. 2%、
0. 3%和 3. 5% ,而保留凋落物林地的分别占其微生
物总量的 94. 4%、0. 4%和 5. 2%。去除凋落物林分
土壤的细菌数量与保留凋落物林分土壤的差异不显
著 ,但真菌和放线菌数量分别减少了 38%和 63% ,
差异极显著 ( P < 0. 01)。森林土壤酶系统是森林土
壤中生物活动的产物 ,与土壤微生物一起推动土壤
的代谢过程。与保留凋落物林分相比 ,去除凋落物
林地的脲酶、土壤磷酸酶和过氧化氢酶活性分别下
降了 55%、69%和 72% , 均达极显著水平 ( P <
0. 01)。
表 4　凋落物对加勒比松林土壤微生物和酶活性的影响
项目 细菌 /(106个·g - 1 )
真菌 /
(104个·g - 1 )
放线菌 /
(104个·g - 1 )
脲酶 (NH3 - N) /
(mg·kg - 1 ·d - 1 )
磷酸酶 /
(mg·kg - 1 ·d - 1 )
过氧化氢酶 /
(mL·g - 1 ·h - 1 )
去除凋落物土壤 6. 62 ±0. 20 a 1. 95 ±0. 15 b 24. 25 ±3. 32 b 40. 24 ±1. 32 b 50. 48 ±1. 01 b 0. 15 ±0. 01 b
保留凋落物土壤 7. 14 ±0. 35 a 2. 70 ±0. 23 a 39. 60 ±2. 72 a 88. 78 ±0. 77 a 164. 77 ±1. 53 a 0. 54 ±0. 01 a
　　注 :表中数据为平均值 ±标准差 ,不同字母表示差异极显著 ( P < 0. 05)。
3　讨论
保留凋落物在一定程度上改善了土壤的物理性
质 ,其土壤较为疏松 ,孔隙较多 ,保水能力也较强。
凋落物是森林土壤有机质的主要来源 ,去除地表凋
落物造成土壤有机质减少 ,构成团聚体的能力下降 ,
导致土壤毛管孔隙和非毛管孔隙减少。去除地表凋
落物后地表裸露 ,土壤水分的蒸发加强 ,加上毛管孔
隙减少 ,使得土壤持水量下降。孔隙的减少和去除
地表凋落物过程中人为踩踏 ,引起土壤密度的增加。
林地凋落物能有效地减缓雨滴对林地的击溅 ,
截持大量的水分 ,并减缓了水在土壤坡面上的流动
速度 ,减小径流泥沙量和水分蒸发 ,森林土壤的非毛
管孔隙度有利于水分下渗 [ 21 ] ;而去除地表凋落物
后 ,降雨过程中雨滴直接打击裸露的地面 ,同时非毛
管孔隙度的减少不利于水分下渗 ,地表径流增加 ,土
壤中的黏粒流失量增加。
土壤有机质含有大量的养分 ,土壤黏粒包含较
多养分。凋落物通过分解释放植物所需养分 ,影响
土壤有机物的组成和养分含量 [ 22 ]。去除地表凋落
物造成了土壤有机质和黏粒的减少 ,引起土壤物理
性质的变化 ,改变了土壤养分的有效性 [ 14 ]。由于失
去凋落物引起的土壤紧实和有机质的减少直接影响
了养分的矿化 [ 23 ] ,造成土壤全 N、全 P、全 K和水解
N、速效 K含量的显著下降。速效 P的情况较复杂 ,
一方面 ,去除地表凋落物会造成其林分的土壤速效
P减少 ,另一方面 ,南方的红壤严重缺 P,保留凋落物
林分生长快 ,可能比去除凋落物林分吸收了更多的
速效 P,使得二者速效 P含量的差异不大。
凋落物是森林生态系统主要的碳源之一 [ 24 ] ,对
于保持微生物数量有重要作用。去除地表凋落物使
地表温度和土壤湿度变化加剧 ,有机质和养分含量
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下降 ,影响了土壤生物性质 [ 25 ] ,不利于微生物的生
存 ,所以土壤中细菌、真菌和放线菌数量下降。与真
菌和放线菌下降的数量相比 ,细菌数量下降的幅度
小。细菌喜欢湿润 ,真菌和放线菌耐旱 [ 26 ] ,而试验
林的土壤含水量比广东的其它森林土壤的含水量明
显偏低 [ 27 - 29 ]。保留凋落物林分的土壤有机质和养
分含量高造成其细菌数量大于去除凋落物林分的。
另一方面 ,由于保留凋落物林分的土壤干燥 ,不利于
细菌与真菌及放线菌竞争 ,所以其细菌数量增加的
幅度小。
植物根系及其残体、土壤动物及其遗骸和微生
物所分泌的酶与土壤有机质含量和微生物数量密切
相关。去除地表凋落物造成的土壤有机质、氮、磷含
量的下降 ,供给土壤微生物生长代谢的营养物质减
少 ,使得微生物数量减少 ,造成了脲酶、磷酸酶和过
氧化氢酶活性下降。脲酶能促进有机分子中肽键的
水解 ,磷酸酶有利于促进磷的活化 ,过氧化氢酶表征
有机质积累程度 [ 30 - 31 ]。脲酶、磷酸酶和过氧化氢酶
活性下降导致土壤速效养分含量和土壤腐殖质合成
能力下降。
加勒比松林土壤中的有机质、全 N、全 P和全 K
含量通常小于其它森林土壤的 [ 28, 32 - 34 ]。黎蒴和竹
节树生长快 ,枝叶养分含量高 ,落叶多 ,能在短期内
比针叶树的凋落枝叶更快地分解 ,有利于提高土壤
肥力 [ 28, 32, 35 ] ;油茶耐干旱瘠薄 ,属于早期慢生树种 ,
这 3种树种苗期的根系少 ,松土作用不明显 ,冠幅
小 ,凋落物少 ,对土壤的理化性质影响有限。随着林
龄的增加 ,阔叶树的凋落物增加 ,土壤的有机质和养
分水平提高 ,土壤肥力将逐渐提高。
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状况和微生物特性研究 [ J ]. 土壤学报 , 2005b, 42 ( 6 ) :
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及其稳定性特征 [ J ]. 热带亚热带植物学报 , 2007, 15 ( 5 ) :
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《林业科学研究 》是由中国林业科学研究院主办的营林科学综合性学术刊物。主要任务是及时反映以中
国林科院为主的营林科学最新研究成果、学术论文和研究报告、科技动态和信息等 ,促进国内外学术交流 ,开
展学术讨论 ,繁荣林业科学 ,更好地为我国林业建设服务。主要内容有 :林木种子、育苗造林、森林植物、林木
遗传育种、树木生理生化、森林昆虫、资源昆虫、森林病理、林木微生物、森林鸟兽、森林土壤、森林生态、森林
经营、森林经理、林业遥感、林业生物技术及其它新技术、新方法 ,并增加林业发展战略、学科发展趋势、技术
政策和策略等 ,适于林业及相关学科的科技人员、院校师生、领导和管理人员、基层林业职工等阅读。
《林业科学研究 》2002年荣获第二届国家期刊奖提名奖和国家林业局首届林业科技期刊优秀一等奖。
连续被列为中国自然科学核心期刊 ,入选了中国科学技术期刊文摘 CSTA数据库 (英文版 ) ,入编了清华大学
光盘国家工程研究中心《中国学术期刊 (光盘版 ) 》和中国科学引文数据库 ,加入了“万方数据 (China Info)系
统科技期刊群 ”;被《中国生物学文献数据库 》、《中国林业科技文献库 》、《中国期刊全文库 》、《中国科技期刊
文献 (维普 )库 》、《中国科技文献 (万方 )库 》等国内检索期刊和文献库列为重要的文献源期刊。
本刊已被 AJ. V IN ITI(俄罗斯《文摘杂志 》)、CAB (英联邦农业和生物科学文摘 )、AGR IS (联合国粮农组
织书目 )、BA (美国生物学文摘 )、ZR (英国《动物学记录 》)、美国《剑桥科学文摘社网站 :土木工程文摘 》
(CSA: CEA)、美国《剑桥科学文摘社网站 :污染文摘 》( CSA: POLLA )和 Forestry ABS. 、Forest Product ABS. 、
Agris ABS. 、GA《地质文摘 》等国外大型数据库和检索性期刊收录。1992年以来 ,连续被美国《生物学文摘 》
收录。
本刊为双月刊 ,国内外公开发行 ,国内统一刊号 : CN 11 - 1221 /S,每期定价 15. 00元 ,全年订价 90. 00
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