第42卷第1期 西部林业科学 V01.42 ().1 2013年2月 Journal of West China Forestry Science Feb.2013 海南岛霸王岭4种热带森林类型林地 土壤养分状况的比较分析 黄永涛 ,吕瑜良 ,丁 易 ,余兆波 ,程 辉 (1.西南大学地理科学学院,重庆400715;2.中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所, 国家林业局森林生态环境重点实验室,北京100091;3.重庆市忠县天池国有林场,重庆404300) 摘要:对海南岛霸王岭林区沿海拔梯度自然分布的热带落叶季雨林、热带低地雨林、热带山地雨林、热带L【J地 常绿林4种热带森林类型林地土壤的养分含量进行了比较分析。结果表明:海南霸王岭林区此4种热带森林类 型林地土壤的有机质、氮、磷、钾含量差异显著;其土壤养分的有效性较差,土壤养分的总含量位于全国平均 水平的中上等级,高于海南全岛土壤养分的平均水平,说明海南岛的原始热带林能较好地保持林地土壤肥力。 关键词:海南岛;霸王岭;热带森林类型;林地土壤;养分状况 中图分类号:S 714 文献标识码:A 文章编号:1672—8246(2013)01—0064—06 Comparison of Soil Nutrient Status in Four Types of Forests in Bawangling of Hainan Island HUANG Yong.tao ,LU Yu.1iang ,DING Yi ,YU Zhao.bo ,CHENG Hui (1.College of Geography Science,Southwest University,Chongqing 400715,P.R.China; 2.Institute of Forest Ecology,Environment and Protection,Chinese Academy of Forestry,Key Laboratory of Forest Ecology and EnvirolIil1{ flt ot State Forestry Administration,Beijing 100091,P R.China;3.Tianchi State—owned Forest Farm of Chongqing,Chongqing 404300,P.R.China) Abstract:The soil nutrient contents of four natural forests namely tropical deciduous monsoon forest.tropical lOW— land rain forest,tropical montane rain forest and tropical mountain evergreen forest distributed at areas of different altitudes in Bawangling of Hainan island,were compared and analyzed.The results showed that there were signiif— cant differences among 4 types of studied forests on the contents of organic matter,nitrogen,phosphorus and potas— sium.The soils of 4 forests shared the common characteristics of low nutrient availability.The total contents of nu— trients were higher than the average soil nutrient level of China,also higher than the average soil nutrient level of Hainan island,which suggested the natural forests in Hainan island had the promising capability of soil nut1’lent maintaining. Key words:Hainan island;Bawangling;tropical forest;forest soil;nutrient status 热带森林是陆地植物物种最丰富、结构最复杂 保护以及气候调节等方面都发挥着重要的作川 。 目前,我国在热带森林的植物组成、恢复、群落结 的森林生态系统,在全球碳循环维持、生物多样性 收稿日期:2012—10—23 基金项目:十二五科技支撑课题“西南和热带森林可持续经营技术研究与示范(2012BAD22B0103)”,中国林业科学研究院森林, 态环境研究所所长基金“复杂森林群落动态过程与构建规则研究(CAFRIFEEP201 103)”。 第一作者简介:黄永涛(1987一),男,河南沈丘人,硕士研究生,主要从事土壤方面的研究。 通讯作者简介:吕瑜良(1975一),男,甘肃陇南人,副教授,博士,主要从事生态水文功能与过程及模拟方面的研究 第1期 黄永涛等:海南岛霸王岭4种热带森林类型林地土壤养分状况的比较分析 65 构、季相变化、植被类型及功能型的划分等 方面 做了大量的研究工作,而对热带森林类型森林土壤 的研究则少见报道_3 J。森林土壤是森林植被发 生、发展的物质基础,它不仅起着固定和支持林木 1 研究区自然概况 海南霸王岭林区位于海南省西南部的昌江黎族 自治县和白沙黎族自治县内,是海南岛典型的热带 森林分布区 J。其地理位置为18。53 ~19。20 N, 108。58 ~109。53 E。该林区地形复杂,海拔在100 —生长的作用,而且也提供林木生长过程所需的营养 与水分等 。森林土壤的肥力影响并控制着林分 的健康状态 j,其肥力的衰退会造成森林的退 化 J。本项研究以海南岛霸王岭林区沿海拔梯度 1 654 m之间。处热带季风气候区。干湿季明显。 自然分布的4种热带森林类型,即:热带落叶季雨 林、热带低地雨林、热带山地雨林、热带山地常绿 林为对象,对此4种热带森林类型林地土壤的养分 状况进行了研究,以期为该区热带森林生态系统的 深入研究及其森林的有效管理提供基础数据。 年均温24.2℃,年降水量在1 500—2 000 mm之 间,但分布不均,5~10月为雨季,11月~翌年 4月为旱季。林区内的土壤以花岗岩、沙岩发育而 成的砖红壤为代表类型,随海拔的增加逐渐过渡为 山地红壤、山地黄壤和山地草甸土 。 表1样地概况 Tab.1 Basic conditions of sample plots 分析。采样时间为2011年4月中旬到5月中旬。 2 研究方法 2.1样地布设及土样采集 2.2土样分析 4种热带森林类型林地的土样在西南大学资源 本项研究在海南岛霸王岭林区沿海拔梯度自然 分布的热带落叶季雨林(编号为DOG)、热带低地 雨林(编号为LOG)、热带山地雨林(编号为 与环境学院的土壤实验室作分析。其土壤pH值的 测定用电位法,土壤有机质含量用重铬酸钾容量法 测定,土壤碱解N含量用碱解扩散法测定,速效P 含量用双酸法浸提一钼锑抗比色法测定,速效K 含量用乙酸铵浸提一火焰光度法测定,全N含量 MOG)、热带山地常绿林(编号为EOG)4种热带 森林类型中各设2个100 m×100 m,面积为1 hm 用半微量凯氏定氮法测定,全P含量用硫酸一高 氯酸消解法测定,全K含量用氢氟酸一高氯酸消 煮火焰光度计法测定。 所有的测定数据先经K—s检验进行正态分布 的样地。各热带森林类型的样地概况如表1。每个 样地分成25个20 m×20 131的连续相邻小样方用于 采样。每个采样区按对角线采样法采集林地0~20 em土层的混合土样。野外采集的新鲜土样经在室 内阴凉通风处自然干燥后,捡除土样中的根系、石 检验,对不满足正态分布的数据进行对数转化。统 计分析采用SPSS 17.0,描述性统计和方差分析用 单因素方差分析(One—way ANOVA)。对于存在 显著性差异的数据进一步采用LSD多重比较。 块、钙核及动植物残体等杂物后放入研钵中研细, 过不同孔径(1 mm、0.25 mm)的土壤筛后备作 西部林业科 学 2013丘 热带落叶季雨林(土壤有机质含量56.90±6.25 g・kg )和热带山地常绿林(土壤有机质含量 加 ∞ 3 结果与分析 3.1 4种热带森林类型的土壤pH值状况 测定结果表明,海南岛霸王岭4种热带森林类 型的林地土壤都呈酸性(图1)。其各热带森林类 型林地土壤的pH值存在显著性差异(P<0.05)。 其中热带山地常绿林林地土壤的酸性最强,其次为 热带山地雨林、热带低地雨林。热带落叶季雨林林 地土壤的pH值显著高于其他3种热带森林类型, 呈弱酸性。 DoG LOG MOG EOG 森林类型 图1霸王岭林区4种热带森林类型的土壤pH值 注:经LSD多重检验,不同小写字母表示各类型土壤差异显著 (P<0.05),反之,差异不显著,以下各图皆同。 Fig.1 Soil pH of different forest types 3.2 4种热带森林类型的土壤有机质含量比较 霸王岭林区4种热带森林类型林地土壤的有机 质含量存在极显著的差异(p<0.01),见图2。 60 \ 把 § DOG LOG MOG EOG 森林类型 图2霸王岭林区4种热带森林类型林地土壤的有机质含量 Fig.2 Soil organic matter contents of different forest types 54.79±9.07 g・kg )林地土壤的有机质含量较 高,显著高于热带山地雨林(土壤有机质含量43.4|5 ±6.04 g・kg )。热带低地雨林(土壤有机质含量 31.87±5.69 g・kg )林地土壤的有机质含量最低, 显著低于其他3种热带森林类型。 3.3 4种热带森林类型的土壤全氮和碱解氦含量 比较 霸王岭林区4种热带森林类型林地土壤的全氮 和碱解氮含量(图3)的差异均极显著(P< 0.01)。其热带落叶季雨林林地土壤的全氮含量达 2.97±1.13 g・kg~,显著高于其他热带森林类 型。热带山地雨林(林地土壤的全氮含量为1.87 ±0.46 g・kg )和热带山地常绿林(林地土壤的 全氮含量为1.72±0.50 g・kg )比较接近,均 著高于热带低地雨林(林地土壤的全氮含量为1.07 ±0.18 g・kg )。4种热带森林类型林地土壤的碱 ,1.. 。.. .. 解氮含量也存在显著差异。其热带落叶季雨林(林 地土壤的碱解氮含量为187.98±63.77 mg・kg ) 和热带山地雨林(林地土壤的碱解氮含量:为1 80.【】(J ±29.07 mg・kg )显著高于热带山地常绿林(林地 土壤的碱解氮含量为140.12±56.47 mg・kg ), 而热带低地雨林林地土壤的碱解氮含量最低为 85.86±25.83 mg・kg~。 250 200 l50 l00 5O 5 DOG LOG MOG EOG 森林类型 图3霸王岭林区4种热带森林类型林地土壤的全氮、 碱解氮含量 Fig.3 Soil total N and alkali—hydro N of different forest types , 第1期 黄永涛等:海南岛霸王岭4种热带森林类型林地土壤养分状况的比较分析 67 3.4 4种热带森林类型的土壤全磷和速效磷含量 比较 霸王岭林区4种热带森林类型林地土壤的全磷 及速效磷含量的测定结果见图4。图4表明,不同 森林类型林地土壤的全磷含量的差异极显著(P< 0.O1)。其热带山地常绿林林地土壤的全磷含量为 1.16 4-0.83 g・kg~,显著高于其他热带森林类 型;热带落叶季雨林(0.62 4-0.31 g・kg )与山 地雨林(0.34 4-0.11 g・kg )林地土壤的全磷含 量无显著差异,但显著高于热带低地雨林(0.20 ±0.09 g・kg )。4种热带森林类型林地土壤的速 效磷含量亦存在极显著的差异(P<0.01)。以热 带山地常绿林林地土壤的速效磷含量最高(18.23 ±6.58 mg・kg ),热带山地雨林(13.61±7.64 mg・kg )和热带落叶季雨林(9.29 -48.01 mg・kg ) 次之,热带低地雨林的速效磷含量最低(4.27 4- 1.75 mg・kg )。 25 0 20.0 I5 0 10.0 5.0 蛹 妊2.0 1.5 1 0 0 5 0.0 DOG LOG MOG EOG 森林类型 图4霸王岭林区4种森林类型林地土壤的全磷、 速效磷含量 Fig.4 Soil total P and available P of different forest types 3.5 4种热带森林类型的土壤全钾及速效钾含量 比较 霸王岭林区4种热带森林类型林地土壤的全钾 含量(图5)存在显著差异(p<0.01)。其中热带落叶 季雨林林地土壤的全钾含量(11.25±1.60 g・kg ) 显著高于其他森林类型。热带低地雨林(8.73 4-0.78 g・kg )和热带山地雨林(8.25±0.87 g・kg )林地 土壤的全钾含量无显著差异,但均显著低于热带山 地常绿林(9.70±1.67 g・kg )。霸王岭林区4种 热带森林类型林地土壤的速效钾含量(图5)在不 同森林类型中也表现出极显著的差异(P<0.01)。 热带落叶季雨林(235.77 4-29.05 nag・kg )依然 显著高于其他森林类型,热带山地雨林(144.05± 29.69 mg・kg )和热带低地雨林(132.75 4-33.14 mg・kg )林地土壤的速效钾含量无显著差异,均 高于热带山地常绿林(73.71±28.09 mg・kg )。 250 200 150 100 燕50 妊 l4 12 10 8 6 4 2 0 DOG LOG MOG EOG 森林类型 图5霸王岭林区4种热带森林类型林地土壤的全钾、 速效钾含量 Fig.5 Soil total K and available K of different forest types 3.6土壤养分相关性分析 考察林地土壤养分含量间的相关性,可以了解 它们问的相互作用与相互影响。其相关分析在一定 程度上表明了研究地森林土壤养分的来源,若主要 来源于土壤有机质的分解,则其相关性显著,若部 分或主要来源于成土母质,或以施肥的形式进入土 壤,则相关性不明显。海南岛霸王岭林区4种热带 森林类型林地土壤的有机质含量与全氮、全磷、全 钾、碱解氮、有效磷、有效钾的含量间均有极显著 (P<0.01)的正相关关系(表2)。林地土壤的全 氮含量与全钾、碱解氮、有效钾含量呈极显著的正 相关关系(P<0.01),而与有效磷的含量无相关 关系。林地土壤的全磷含量与碱解氮、有效磷含量 呈极显著地正相关关系(P<0.01)。碱解氮含量 与有效磷和有效钾含量呈显著的正相关关系(P< 0.01),全钾含量同有效钾、速效磷含量分别呈现 显著的正相关和负相关关系(P<0.01)。 西部 林业科 学 2013年 注: 表示0.O1水平上极显著相关, 表示0.05水平上显著相关。 热带低地雨林。这可能是由于其凋落物的数量和性 4结论和讨论 (1)对海南岛霸王岭林区4种热带森林类型 林地土壤养分含量的研究结果表明,不同的热带森 林类型林地土壤的养分状况不同。导致海南岛霸王 质不同Ll 及土壤的淋溶、风化作用的强度的差异 所致。 (2)根据第二次全国土壤普查的土壤养分等 级分级指标,海南岛霸王岭林区4种热带森林类型 林地土壤的有机质含量非常丰富,平均为4.68%, 达到了一级水平,其中热带落叶季雨林、热带山地 雨林、热带山地常绿林都达一级,热带低地雨林为 岭4种热带森林类型林地土壤养分含量差异的主要 原因不是成土母质因素,而是不同森林类型的组分 及其生物量、凋落物数量以及林内环境的差异,加 之动物、微生物的残体差异,致使能够进入林地土 壤中的有机物数量存在较大的差异【10,17]。热带地 二级。海南岛霸王岭林区4种热带森林类型林地土 壤的全氮总体含量较丰富,平均为0.19%,为二 级水平,其中热带落叶季雨林林地土壤的全氮总体 含量为0.30%,达到了一级水平,热带山地雨林 区动植物丰富、高温多雨,林地土壤中养分含量的 消长,主要决定于生物积累和分解作用的强弱、淋 溶强度以及水热条件和微生物活动等诸因素l_1 。 和热带山地常绿林林地土壤的全氮总体含量为二级 水平,热带低地雨林林地土壤的全氮总体含量为 级水平。海南岛霸王岭林区4种热带森林类型林地 土壤的速效磷总体含量中等偏下,平均含量为 11.35 mg・kg~,达三级,其中热带山地雨林和热 带山地常绿林都为三级水平,热带落叶季雨林为四 级,热带低地雨林为五级。海南岛霸王岭林区4种 热带森林类型林地土壤的速效钾含量中等,平均为 146.07 mg・kg~,达三级水平,其中热带落叶季雨 林为二级水平,热带低地雨林和热带山地雨林都为 三级水平,热带山地常绿林较低,为四级水平。从 整体上来看,海南岛霸王岭4种热带森林类型林地 的土壤养分有效性较差,其土壤养分含量位于全国 平均水平的中上等级,同时也高于海南岛全岛土壤 从林地土壤的有机质含量来看,相对于其他热带森 林类型,热带落叶季雨林林内较为干燥,乔木层林 冠在旱季全部或大部分落叶,林地的枯残物较多, 再加上分解速率缓慢,导致土壤的碳蓄积丰富,有 机质含量较高;热带山地常绿林处于海拔较高的地 段,受人类活动干扰较少,组成林分的物种较丰 富、地面凋落物较多 ,林地土壤的有机质含量 相对较高;热带低地雨林的主要植物物种为常绿植 物物种,因环境湿热,土壤微生物较多,分解能力 较强 ,土壤淋溶作用也较为强烈,导致其林地 土壤有机质含量较低。其林地土壤所含的氮素主要 以有机态存在,因林地土壤的有机质与全氮含量存 在极显著的正相关关系。林地土壤的全氮含量的变 化主要取决于有机质含量的变化 ,随着地表枯 枝落叶层的分解补充与累积,海南霸王岭不同热带 森林类型林地土壤的氮素含量变化与有机质含量的 变化基本一致。热带山地常绿林和热带落叶季雨林 林地土壤的磷素和氮素含量均高于热带山地雨林和 养分含量 的平均水平,说明海南岛热带原始林 能较好地保持林地土壤肥力。因此,以生物多样性 保护与水土保持为目标,建立自然保护区,进行封 山育林,对促进其退化生态系统的正向演化,恢复 热带森林生态系统间的良性循环,具有现实意义。 第1期 黄永涛等:海南岛霸王岭4种热带森林类型林地土壤养分状况的比较分析 69 参考文献: [1]臧润国,张志东.热带森林植物功能群及其动态研 究进展[J].生态学报,2010,30(12):3289—3296. 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