全 文 ：广 西 植 物 Guihaia 24(6)：529—534 2004年 l1月
鼎湖山自然保护区不同演替阶段森林
土壤中有效微量元素状况研究
李德军l’2，莫江明l*，方运霆l，薛塬花l
(1．中科院华南植物研究所鼎湖山树园，广东肇庆 526070；2．中科院研究生院，北京 100039)
摘 要：三种森林表层土壤中有效微量元素的平均含量顺序为：Fe>Zn>Mn>B>Cu>Mo，马尾松林的含量
顺序为：Fe>Zn>Cu>B>Mn>Mo，混交林和阔叶林与平均含量一致。三种森林有效 Fe的含量均极高，表
现出富铁状况，而有效Mn含量甚微，表明该区森林均严重缺Mn，有效Cu和Zn的含量处于中等水平，均高于
其临界值。但处于演替初期阶段的马尾松林还缺B和Mo，混交林也略缺 Mo。相关分析结果表明，土壤pH
值与所考察的所有微量元素有效量之间均呈负相关，且与有效B、cu和Fe相关极显著(P
关键词：鼎湖山；森林土壤；有效微量元素
中图分类号：S153．6 文献标识码：A 文章编号：1000—3142(2004)06—0529—06
Study on availability of micronutrients
in soils under three different forests
of Dinghushan Nuture Reserve
LI De—jun ， ，MO Jiang—ming ，FANG Yun—ting2，XUE Jing—huaa
(1．South China Institute of Botany，￡^P Chinese Academy of Sciences，Guangzhou 510650．China：
2．The Graduate School of the Chinese Academy of Sciences，Beijing 100039，China)
Abstract：The order of average content of available micronutrients in upper soils in the three forests was Fe>
Zn> Mn> B> Cu> Mo，and that of Pinus massoniana forest was Fe> Zn> Cu> B> Mn>Mo，but that of pine-
broadleaf mixed forest and monsoon evergreen broadleaf forest was consistent with that of the average
． A—
mong all the available micronutrients，Fe was the most abundant，and Mn the most insufficient．indicating that
the forests of Dinghushan were rich in Fe and short of Mn．The contents of available Cu and Zn were at a mid—
die level，and were higher than their critical values respectively．Moreover，the soil of Pinus massoniana forest
was destitute of available B and Mo，and that of pine—broadleaf mixed forest was somewhat insufficient of avail—
able Mo．W e found that soil pH was negatively correlated with the availability of all the micronutrients dis—
cussed here，and was significantly correlated with available B，Cu and Fe at P一0．01 level，with M o at P一0．05
leve1．Soil organic matter was positively correlated with the availability of all the micronutrients，and was sig—
nificantly correlated with B and Fe at P一0．01 IeveI and with Mn at P一0．05 Ieve1．
Key words：Dinghushan；forest soils；available micronutrients
收稿日期 ：2003—07—23 修订日期：2004—01—20
基金项目：国家自然科学基金项 目(30270283)；广东省自然科学基金项 目(021524)；中国科学院华南植物研究所所长基金和中
国科学院知识创新工程领域前沿项 目资助。
作者简介 ：李德军(1978一)，男 ，湖南桂 阳人，博士生，主要从事环境科学研究。 *通讯作者
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53O 广 西 植 物 24卷
了解营养元素在森林生态系统中的分布和循环
对于许多方面均具有重要意义(Mo等，1994)。它
可以用来解释森林，尤其是与生产力有关方面的结
构、功能和动态，为人们提供不同森林经营方式对土
壤肥力和永续利用方面影响的信息。森林营养元素
分布和循环的数据还是人们以后用来比较森林变化
的基准点，还可用来监测全球变化的效应(Mo等，
1994)。例如，人类活动正在影响着许多植物营养包
括二氧化碳、氮、磷、硫及微量元素等的生物地球化
学循环的速率(Mo等，1994；Peterson等，1985)，这
些影响的实际效果有待于人们去研究。
微量元素是植物生长代谢正常进行所必不可少
的元素，如 Fe是许多氧化还原酶的重要组成成分
和合成叶绿素所必需的，Mn是许多酶的活化剂和
叶绿体的结构成分。一般而言，植物所需的微量元
素主要由土壤供应。评价森林生态系统土壤微量元
素状况是深入研究森林养分循环所不可缺少的。国
内已有学者对中亚热带北部(张焕朝等，1995；俞元
春等，1998b)、中亚热带南部(俞元春等，1998a)和北
亚热带(俞元春等，1998a；俞元春等，1998b；Zeng
等，2002)的一些森林土壤有效态微量元素含量状况
进行过研究，但对南亚热带森林的研究则还未见报
道。鼎湖山自然保护区的森林是我国南亚热带代表
性的森林类型之一，其林下土壤是南亚热带较为典
型的赤红壤和红壤等土类。前期的研究涉及土壤形
成、土壤类型及分布、土壤物理性质以及土壤大量养
分含量状况(何宜庚，1983；张秉刚等，1985；何金海
等，1982；张秉刚，1990；夏汉平等，1997)，本文就该
区三种处于不同演替阶段的代表性森林土壤中的微
量元素状况进行报道。
1 拣 与贵法
1．1试验地概况
鼎湖山自然保护区位于广东省中部，东经 112。
33 ，北纬23。1O ，属亚热带季风性气候。年平均降
雨量为 1 927 mm，其中75 集中在 3月到 8月，而
12月到次年 2月仅占 6 。年平均相对湿度为
8O 。年平均温度为 21．4℃，最冷月(1月)和最热
月(7月)的平均温度分别为 12．6℃和 28．0℃(黄
展帆等，1982)。土壤由泥盆纪厚层变质砂岩、砂页
岩发育形成，主要土壤类型有赤红壤、红壤等(何宜
庚，1983)。
本文所研究的三种森林为马尾松林 (Pinus
massoniana forest，PMF)、针阔混交林(Pine and
broadleaf mixed forest，PBMF)和季风常绿阔叶林
(Monsoon evergreen broadlea{forest，MEBf)，它们
均为鼎湖山代表性的森林类型，三者分别处在不同
的演替阶段，林下土壤为赤红壤(其中季风常绿阔叶
林的土壤为水化赤红壤)，土壤母质均为砂页岩。土
表 l 三种森林表层土壤(0～20 cm)性质比较
Table 1 Properties of upper soils(0- 20 cm)in three forests(Mo et a1．，2003)
PMF-马尾松林 Pinusmassoniana forest；PBMF-针阔混交林 Pine and broadleaf mixed forest；MEBF-季风常绿 阔叶林 Monsoon evergreen
broadleaf forest；以下同 The same below；括号里为标准差 S．E．in parenthesis，n一10 for all samples．
壤的一些基本性质见表 1。
马尾松林样地位于保护区东南角过渡区，建于
1990年，林龄 60 a，是演替初期的森林类型。乔木
层(马尾松)盖度 5O ，林下灌木层盖度达 95％以
上，主要以桃金娘(Rhodomytus tomentosa)、芒萁
(Dicranopteris linearis)等为主。坡向南，坡度 1O。
～ 2O。，海拔 30～8O m。
针阔混交林(简称混交林)样地位于保护区南部
二宝峰山腰的过渡区，建于 1978年，林龄约 60 a，为
演替中期的森林类型。郁蔽度 85 ～95％，坡向东
北，坡度 20。～35。。海拔 32O～380 m。乔木层主要
优势树种有马尾松，荷木(Schima superba)，锥栗
(Castanopsis chinensis)等。
季风常绿阔叶林(简称阔叶林)样地位于保护区
核心区，建于 1978年，坡度 15。～3O。，坡向东北，森
林有 400多年的历史，为地带性顶极群落，郁蔽度
95％～99％，海拔高度 300~360 m。主要的优势树
种有锥栗，荷木，厚壳桂(Cryptocarya chinensis)，
黄果厚壳桂(C．concinna)，鼎湖钓樟(Lindera chun—
ni)等。
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6期 李德军等：鼎湖山自然保护区不同演替阶段森林土壤中有效微量元素状况研究 531
1．2样品采集与处理
样品于 1997年 7月采集，每个样地采样 2O个，
采样深度为0～20 cm，土样风干，磨碎，装瓶供分析。
1．3微量元素测定方法
有效微量元素的测定方法参考国家标准局
1987年发布的Ⅸ森林土壤养分分析》(中华人民共和
国国家标准局，1987)。有效 Fe采用 DTPA浸提，
原子吸收分光光度法测定；有效 Cu和有效 zn采用
盐酸浸提，原子吸收分光光度法测定；有效 Mo采用
草酸一草酸铵浸提，硫氰酸钾比色法测定；有效 B
采用沸水浸提，甲亚胺比色法测定；有效 Mn采用乙
酸一对苯二酚浸提，原子吸收分光光度法测定。所有
结果以105℃恒重为基准。
2 结果与分析
2．1不同元素含量的比较
同种森林，不同微量元素含量的比较。马尾松
林有效 B、Mo、Cu、Zn、Fe和 Mn的含量分别为
0．431、0．09、0．531、1．446、31．007和 0．297 mg·
kg- (图 1)，其大小顺序为：Fe>Zn>Cu>B>Mn>
Mo，其中，最高(Fe)为最低(Mo)的 344倍。在混交
林的含 量分 别 为：0．726、0．112、0．671、1．105、
106．569和 1．072，其大小顺序为：Fe>Zn>Mn>B
>Cu>Mo，最高(Fe)为最低(Mo)的951倍。阔叶
林上述元素的含量分别为：0．865、0．188、0．681、
1．902、140．103和 1．381，大小顺序为：Fe>Zn>
Mn>B>Cu>Mo，最高(Fe)为最低(Mo)的 745
倍。可见，三种森林土壤微量元素含量均以Fe元
素最高，其次是 Zn元素，最低为Mo元素。
变异系数表现了有效态微量元素在空间分布的
均匀程度，比较同一森林不同微量元素的变异系数
有利于了解不同微量元素在同一森林内分布的均匀
程度。由表 2可知，马尾松林各微量元素的变异系
数大小顺序为：Mn>B>Zn>Mo>Fe>Cu；混交林
为：Mn>Mo>Fe>B>Zn>Cu；阔叶林为：Mn>B
>Mo>Zn>Fe>Cu。可见，Mn在三种森林中的变
异系数均为最大，而 Cu在三种森林中的变异系数
均为最小，反映了有效 Mn的分布最不均匀，而有效
Cu的分布则最均匀。
2．2三种森林之间的差异性比较
从表 2可以看出，三种不同演替阶段的森林之
间表层土壤中有效微量元素的差异依元素种类不同
而异。如有效 Mn的含量在三种森林之间差异最
大，阔叶林是马尾松林的4．6倍，混交林是马尾松林
的 3．6倍；其次为有效 Fe，其在阔叶林中的含量是
马尾松林的 4．5倍，混交林是马尾松林的 3．4倍。
有效Cu的含量在三种森林之间差异最小，如阔叶
林和混交林差异不明显，但均与马尾松林差异显著
(P<0．05)，阔叶林是马尾松林的 1．28倍，混交林
是马尾松林的 1．26倍。
随着演替进程，三种森林表层土壤中有效微量
元素的差异逐渐明显，所有元素均为阔叶林含量最
高，除有效 Zn的含量大小顺序为阔叶林>马尾松
林>混交林外，其余元素均表现为阔叶林>混交林
>马尾松林，并且有效 Mo、Zn、Mn和 Fe的含量在
三类森林之间差异均极显著(P<0．01)。
比较同一微量元素在不同森林之间的变异系数
有利于了解同一微量元素在不同森林之间分布的均
匀程度。如 B的变异系数大小顺序为：阔叶林>马
尾松林>混交林(表 2)，反映了有效 B在阔叶林的
分布最均匀，在混交林的分布则最不均匀。
3 讨 论
3．1鼎湖山自然保护区三种森林土壤有效态微量元
素含量评价
目前，对土壤微量元素含量进行评价的普遍标准
有二个，即1985年在西安召开的微量元素肥料工作
会议制定的“全国农业系统的土壤速效微量元素丰缺
指标”和1989年中国科学院在南京召开的微量元素
工作会议制定的“中国科学院微量元素组的土壤有效
态微量元素评价标准”。本文主要采用 1989年中国
科学院所制定的标准，并结合 1985年的标准(表 3)。
由表3可知，马尾松林表层土壤中有效 B的含
量偏低，小于临界值(0．5mg·kg- )，而混交林和季
风常绿阔叶林含量处于中等水平，均高于临界值。
有效 Mo的含量，马尾松林为临界值(0．15 mg·
kg )的 3／5，处于极低水平；混交林不到临界值的
4／5，偏低；阔叶林则处于中等水平，高于临界值。三
种森林有效 Cu和有效 Zn的含量都处于中等水平，
均高于临界值。有效 Mn含量均处于极低水平，其
中马尾松林不到临界值的 1／33，混交林不到临界值
的 1／9，阔叶林不到临界值的 1／7，平均含量不到临
界值(10 mg·kg- )的 1／10，处于极度缺乏状况。三
种森林有效 Fe的含量则都极高，如，马尾松林的含
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1
2
删兰 1．5
啦 亏 1
， 0．5
O
16O
140
120
蚓 100
妊 4￡-s 8O
6O
窨 4O
20
O
PM F PBM F MEBF
PMF PBMF MEBF
图 1 三种林型表层土壤中有效微量元素含量比较
Fig．1 Comparison of available micronutrient
content in upper soils(O~ 20 cm)among
three different forests(n一20)
量是临界值的4．4倍，混交林是临界值的 15倍，阔
叶林是临界值的20倍。
与国内其他研究相比，本研究地既有相似之处，
也有明显的差别。张焕朝等 (1995)、俞元春等
(1998a，b)和Zeng等(2002)曾对中亚热带南部、北
部及北亚热带的一些森林土壤的有效态微量元素状
况进行过研究。这些研究地均位于亚热带季风性气
候区，土壤类型从准黄壤至红壤不等，且都为酸性土
壤。所有林地表层土壤中有效 Fe的含量均极高，
远远超过其临界值，鼎湖山自然保护区三种森林有
效 Fe的平均含量除了比皖南低山丘陵低外，远远
高于其他研究地森林含量。有效 Cu和有效 Zn的
含量都在临界值以上，有效 Mo含量除了皖南低山
丘陵区高于临界值外，其余均低于临界值，有效 B
含量除鼎湖山自然保护区高于临界值外，其余均低
于临界值，表明大多数森林 B、Mo供应不足。本研
究的三种森林表现出有效 Mn严重亏缺，远远低于
其他研究地，如是含量最高的枫树山林场的 1／179，
是含量较低的皖南低山丘陵的1／24。这也表明鼎湖
表 2 三种林型表层土壤中有效态微量元素差异显著性的比较
Table 2 Comparison of available micronutrients in upper soils under three forests
同一列中，A和 a分别表示在 P=0．01和 0．05水平上显著；括号内为标准误，n一2O。
Values followed by different letters within an available microelement are diferent by analysis of variance and Fishers protected least significant
difference test，and A，a mean statistical difference at P一0．01 and P=0．05 level respectively．S．E．in parenthesis，n= 2O．
表 3 土壤有效态微量元素评价标准1)
Table 3 Appraisal criteria for soil available micronutrients
。’引自 1989年南京微量元素肥料工作会议资料 Data from micronutrient fertilizer meeting in Nanjing，1989． ’引自 1985年西安召开的微量
元素肥料工作会议资料 Data from micronutrient fertilizer meeting in Xi’an，1985．
山自然保护区森林与大多数研究地不一致，因为前
人的研究认为我国南方的酸性土壤大多是 Fe和
Mn富集(袁可能，1990)。
可见，鼎湖山自然保护区三种代表性森林土壤
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中有效 Fe的供应充足，表现出富Fe的状况，有效
Cu和Zn的供应良好，但均严重缺 Mn，马尾松林土
壤还严重缺乏 B、Mo，混交林土壤的 Mo供应也略
显不足。
3．2 pH值和有机质对微量元素有效性的影响
前人的研究认为土壤类型、地形、土地利用、母
质、土壤结构、pH值、有机质和有效 P等都会影响
土壤微量元素的含量，但在不同地方起主要作用的
因素不一(袁可能，1990；黄建辉，2000；高美荣等，
1999；刘全友等，2000)。本文主要讨论 pH值和有
机质对微量元素有效性的影响及微量元素之间的相
互影响。
由于养分之间的相关性反映了它们之间相互作
用和相互影响的情况，因此，pH值和有机质与各微
量元素之间相关性的大小反映了两者对各微量元素
有效性影响力的大小。由表 4可知，pH值与考察
的所有微量元素有效量之间均呈负相关，其中与有
效B、Cu和Fe相关达极显著水平(P
微量元素有效量之间均呈正相关，其中与 B和 Fe
呈极显著相关，与Mn呈显著相关，相关性大小顺序
表 4 三种林型下表层土壤中有效微量元素及土壤理化参数相关矩阵
Table 4 Correlation coefficients matrix of available micronutrients
and pH and organic matters in soils under three forests
为 Fe>B>Mn>Mo>Zn>Cu。
以往农业上的研究认为，在酸性条件下有效 B
会随有机质的增加而提高(熊毅和李庆逵，1987)，这
与本研究结果一致，但农业上的研究发现有机质与
土壤中的有效 Zn含量呈负相关，如有机质含量高
的水稻土易发生缺 Zn现象(周鸣铮，1985)，这与本
研究结果相反。俞元春等(1998a)通过对江南几处
丘陵森林的研究后，认为有机质与 B和 Fe的有效
量呈负相关，这与本研究结果刚好相反，但有机质与
其他微量元素的相关性与本研究一致，呈正相关。
此外，以往农业上的研究还认为 pH值与有效
Mo呈正相关(周鸣铮，1985)，这与本研究的结果相
反，但本研究与俞元春等(1998a)的研究结果一致，
即pH值与有效 Mo呈负相关。
产生以上不一致的原因，可能与 pH值和有机
质在不同地方所起的作用不一样有关。pH值既可
以直接影响微量元素在土壤中的活性以及微量元素
在土壤剖面的纵向移动能力，也可以通过影响微量
元素 的存在形态，从 而间接 改变其 迁移 活性
(Lonegran，1981)。土壤有机质与微量元素的关系
也非常密切，因为它既能作为易溶络合剂促进微量
元素的淋失，又能固定微量元素(Perrott和Smith，
1976)。当前一种作用占主导时，有机质含量与有效
态微量元素成负相关；当后一种作用占优势时，有机
质含量与有效态微量元素成正相关。
在有效态微量元素之间的相关性上，B和 Mo
与其他成分的相关性最高。如 B除与Cu的相关性
不明显外，与其他成分的相关性均达显著(Mo，P<
0．05)和极显著水平(P<0．01)；Mo除与 Mn相关
性较小外，与其他成分的相关均达显著(P<0．05)
和极显著水平(Fe，Pd0．01，表 4)。
4 结 语
(1)鼎湖山自然保护区三种不同演替阶段的森
林表层土壤中有效微量元素的平均含量顺序为：Fe
>Zn>Mn>B>Cu>Mo，且均表现为阔叶林含量
最高，除有效 zn是混交林最低之外，其余元素均以
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马尾松林含量最低。
(2)鼎湖山自然保护区三种代表性森林土壤中
有效 Fe的供应充足，表现出富 Fe的状况，有效 Cu
和zn的供应良好，但均严重缺 Mn，马尾松林土壤
还严重缺乏 B、Mo，混交林土壤的 Mo供应也略显
不足。
(3)土壤pH值与考察的所有微量元素有效量
之间均呈负相关，且与有效 B、Cu和 Fe相关极显著
(P<0．O1)，与有效 Mo相关显著(P<0．05)；有机
质与考察的所有微量元素有效量之间均呈正相关，
且与有效 B和 Fe相关极显著，与有效 Mn相关显
著，表明二者对土壤微量元素的有效量有重要影响。
本研究得到郁梦德副研究员协助样品分析，张
佑 昌协助野外采样 ，在此一并致谢。
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