肖靈香 ，方 晰 ，2，項(xiàng)文化 ，2，李 毅 ，李勝藍(lán)

（1.中南林業(yè)科技大學(xué) 生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410004；2.南方林業(yè)生態(tài)應(yīng)用技術(shù)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，湖南 長(zhǎng)沙 410004；3.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410128）

湘中丘陵區(qū)4種森林類(lèi)型土壤理化性質(zhì)

肖靈香1，方 晰1，2，項(xiàng)文化1，2，李 毅3，李勝藍(lán)1

（1.中南林業(yè)科技大學(xué) 生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410004；2.南方林業(yè)生態(tài)應(yīng)用技術(shù)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，湖南 長(zhǎng)沙 410004；3.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410128）

為探明由不同樹(shù)種組成的森林對(duì)土壤肥力的影響機(jī)制，采集湘中丘陵區(qū)地域相鄰、立地條件一致、年齡相近的馬尾松+石櫟針闊混交林、南酸棗落葉闊葉林、石櫟+青岡常綠闊葉林和杉木人工林土壤（0～15、15～30 cm）進(jìn)行理化性質(zhì)測(cè)定。結(jié)果表明：杉木人工林兩土層的容重均高于3種次生林，4種森林土壤具有南方丘陵區(qū)紅壤典型質(zhì)地粘重特征，均為粘壤土，但4種森林類(lèi)型土壤各粒級(jí)顆粒百分含量存在一定的差異；各土層含水率的變化趨勢(shì)基本一致，均表現(xiàn)為杉木人工林最高，其次是南酸棗落葉闊葉林和石櫟+青岡常綠闊葉林，馬尾松+石櫟針闊混交林最低；4種森林土壤全N、全P、全K、水解N、有效P、速效K平均含量均表現(xiàn)為0～15 cm土層高于15～30 cm土層，不同森林類(lèi)型土壤養(yǎng)分含量及其供N、P、K強(qiáng)度均有明顯的差異，杉木人工林土壤養(yǎng)分含量普遍低于3種次生林，但供N、P、K強(qiáng)度高于3種次生林，表明不同森林在土壤養(yǎng)分的積累、貯存和轉(zhuǎn)化等方面差異顯著。

森林土壤；森林類(lèi)型；土壤容重；土壤顆粒組成；土壤化學(xué)性質(zhì)；湘中丘陵區(qū)

森林土壤是影響林木生長(zhǎng)發(fā)育的重要環(huán)境因子，也是森林生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)、能量流動(dòng)的重要場(chǎng)所。不合理的土地利用方式會(huì)導(dǎo)致土壤肥力下降[1]，因此迫切需要科學(xué)利用有限的森林土壤資源，以維持和提高林地生產(chǎn)力。土壤有機(jī)質(zhì)、氮、磷等因子是土壤肥力的重要組成部分，也是土壤微生物的主要能源，因此，它們能驅(qū)動(dòng)土壤碳、氮、磷等養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化和循環(huán)，從而影響著土壤的理化性質(zhì)、保水保肥和養(yǎng)分供應(yīng)能力。近十幾年來(lái)，隨著我國(guó)天然林資源保護(hù)工程的實(shí)施，亞熱帶地區(qū)形成了由不同演替階段樹(shù)種組成的多種天然次生林，林分樹(shù)種組成復(fù)雜多樣，同時(shí)為了能保護(hù)好現(xiàn)有的天然次生林和滿足我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的需求，人工林也成為該地區(qū)的主要森林類(lèi)型。目前有關(guān)亞熱帶地區(qū)不同演替階段次生林的樹(shù)種組成、空間結(jié)構(gòu)及其共存機(jī)制[2-4]，對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力[5-6]、土壤養(yǎng)分[7]、有機(jī)碳和微生物生物量碳/氮[8-11]影響的研究報(bào)道不斷涌現(xiàn)，但有關(guān)天然次生林保護(hù)和森林樹(shù)種組成的差異對(duì)土壤肥力演變影響的研究報(bào)道尚不多見(jiàn)。此外，次生林與人工林在林齡、撫育方式等方面有較大差異，有關(guān)亞熱帶次生林和人工林土壤理化性質(zhì)的比較研究更為少見(jiàn)。長(zhǎng)沙縣大山?jīng)_湖南省森林公園經(jīng)過(guò)50多年封山育林，保存了由不同演替階段樹(shù)種組成的多種次生林，還有營(yíng)造的杉木人工林，這些林分的環(huán)境條件（母巖、土壤）相似，為比較不同次生林和人工林的生態(tài)功能過(guò)程提供了良好條件。本研究在湖南省長(zhǎng)沙縣大山?jīng)_3種次生林（馬尾松Pinus massonana+石櫟Lithocarpus glaber針闊混交林、南酸棗Choerospondia axillaris落葉闊葉林、石櫟+青岡Cyclobalanopsis glauca常綠闊葉林）和杉木Cunninghamia lanceolata人工林樣地內(nèi)采集土壤（0～15、15～30 cm）樣品，比較研究由不同樹(shù)種組成的森林類(lèi)型土壤理化性質(zhì)的差異，弄清森林樹(shù)種組成差異、森林類(lèi)型與森林土壤理化性質(zhì)之間的關(guān)系，揭示亞熱帶地區(qū)天然次生林保護(hù)與恢復(fù)對(duì)土壤肥力及演變過(guò)程的影響機(jī)制，為該地區(qū)退化森林生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)與管理提供科學(xué)依據(jù)，對(duì)該地區(qū)的森林生態(tài)系統(tǒng)更新、恢復(fù)和重建具有實(shí)踐指導(dǎo)意義。

1 研究地概況

研究地設(shè)置在湖南省長(zhǎng)沙縣大山?jīng)_森林公園（北緯 28°23′～ 28°24′，東經(jīng) 113°17′～ 113°19′）內(nèi)，為幕阜山脈西緣的湘中山地丘陵區(qū)，海拔在55～350 m之間，為大陸性亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候，年平均氣溫16.6～17.6 ℃，1月份最低氣溫-11 ℃，7月份最高氣溫40 ℃，年降水量1 412～1 559 mm，以板頁(yè)巖和頁(yè)巖發(fā)育而成的紅壤為主，屬于湘中湘東山丘盆地栲Castanospsis fargesii林、馬尾松林、毛竹Phyllostachy heterocycla林、油茶Camellia oleifera林及農(nóng)田植被區(qū)——幕阜、連云山山地丘陵植被小區(qū)。大山?jīng)_森林公園經(jīng)長(zhǎng)期的森林資源保護(hù)，園內(nèi)保存有多種森林類(lèi)型。

2 研究方法

2.1 樣地設(shè)置

在大山?jīng)_森林公園內(nèi)，選擇了空間上地域相鄰、樹(shù)齡相近、環(huán)境條件（母巖、土壤）基本一致的4種森林類(lèi)型（馬尾松+石櫟針闊混交林、南酸棗落葉闊葉林、石櫟+青岡常綠闊葉林和杉木人工林），并在4種森林內(nèi)分別建立了面積均為1 hm2的固定樣地（分別用CL、PM、CA和LG來(lái)表示，下同），每一固定樣地又分為100個(gè)10 m×10 m小樣方，對(duì)固定樣地內(nèi)胸徑≥1 cm的植物進(jìn)行分類(lèi)記錄，全部掛牌編號(hào)，測(cè)定其胸徑、樹(shù)高、枝下高和冠幅，用Shannon-Wiener多樣性指數(shù)計(jì)算4種森林類(lèi)型的樹(shù)種多樣性，4種森林類(lèi)型樹(shù)種組成及其林分基本特征見(jiàn)文獻(xiàn)[9]。

2.2 樣品采集和處理

4種森林土壤分析樣品的采集和處理見(jiàn)文獻(xiàn)[9]。另在2011年12月中旬采集土壤樣品的同時(shí)，用環(huán)刀法測(cè)定土壤容重，2012年9月下旬另采集土壤樣品測(cè)定土壤的顆粒組成。

2.3 土壤理化性質(zhì)的測(cè)定方法

用105 ℃烘干法測(cè)定土壤自然含水率，用吸管法測(cè)定土壤顆粒組成，用土水比1∶2.5pH計(jì)法測(cè)定pH值，用半微量凱氏定氮法測(cè)定全N含量，用王水酸熔——鉬銻抗比色法測(cè)定全P含量，用王水酸熔——火焰光度計(jì)法測(cè)定全K用含量，用堿解擴(kuò)散法水解N含量，用鹽酸——氟化銨法測(cè)定有效P含量，用醋酸銨浸提——火焰光度法測(cè)定速效K含量[12]。

2.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

應(yīng)用Excel、SPSS10.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，用單因素方差分析（One-way ANOVA）比較不同森林土壤理化性質(zhì)，計(jì)算平均值和標(biāo)準(zhǔn)差，用Tukey-Kramer多重檢驗(yàn)法檢驗(yàn)各森林之間的差異顯著性（P＜0.05），用Excel軟件作圖。

土壤養(yǎng)分供應(yīng)強(qiáng)度計(jì)算公式[13]為：

3 結(jié)果與分析

3.1 土壤物理特性

3.1.1 土壤容重

從表1可以看出，湘中丘陵區(qū)4種森林0～15 cm土層容重的變化范圍為1.25～1.40 g·cm-3，平均為1.29 g·cm-3，變異系數(shù)為7.92%；15～30 cm土層為1.31～ 1.41 g·cm-3，平均為 1.37 g·cm-3，變異系數(shù)為7.12%。除杉木人工林外，3種次生林均表現(xiàn)為0～15 cm土層顯著低于15～30 cm土層（P＜0.05）；杉木人工林各土層容重均分別高于3種次生林，其中0～15 cm土層較為明顯，依次比馬尾松+石櫟針闊混交林、南酸棗落葉闊葉林、石櫟+青岡常綠闊葉林提高了10.71%、7.86%和10%，且杉木人工林與3種次生林的差異均顯著（P＜0.05），但3種次生林兩兩之間的差異不顯著（P＞0.05）。15～30 cm土層和0～30 cm土層，4種森林兩兩之間差異均不顯著（P＞0.05），表明杉木人工林人為干擾較多，導(dǎo)致表層土壤容重升高。

表1 不同森林類(lèi)型土壤容重?Table 1 Soil bulk densities of different forest types of different soil layers in the studied area (g·cm-3)

3.1.2 土壤顆粒組成

表2 不同森林土壤各級(jí)粒徑顆粒百分含量Table 2 Percentages of different particle size distribution of different forest types in the studied area

由表2可知，湘中丘陵區(qū)4種森林0～30 cm土層以粘粒（＜0.005 mm）含量最高，為36.32%～56.19%（平均45.12%）；其次是粉粒（0.05～0.005 mm）含量，為30.92%～39.48%（平均34.38%）；而砂粒（1～0.05 mm）含量較低，為12.88%～30.95%（平均20.50%），表明湘中丘陵區(qū)森林土壤顆粒組成具有南方丘陵區(qū)紅壤典型質(zhì)地粘重特征，按中國(guó)土壤質(zhì)地分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)[12]，4種森林土壤均屬于粘壤土。4種森林土壤各粒級(jí)顆粒百分含量存在一定的差異。其中，各土層細(xì)砂粒（0.25～0.05 mm）百分含量的差異最大，變異系數(shù)為60.88%，均以南酸棗落葉闊葉林含量最高（18.29%～20.07%），其次是馬尾松+石櫟針闊混交林（15.83%～16.69%），杉木人工林與石櫟+青岡常綠闊葉林處于較低水平；土壤粗粘粒（0.005～0.001 mm）和粘粒（＜0.001 mm）百分含量的差異也較明顯，均以杉木人工林含量最高，分別為30.04%～30.93%和25.25%～26.17%，但3種次生林土壤粗粘粒（0.005～0.001 mm）和粘粒（＜0.001 mm）百分含量差異均不明顯；其它粒級(jí)顆粒百分含量的差異不大。

3.1.3 土壤含水率

如圖1所示，4種森林土壤兩個(gè)土層含水率的變化趨勢(shì)基本一致，均表現(xiàn)為：杉木人工林土壤平均含水率最高（26.62%～26.44%），其次是南酸棗落葉闊葉林（22.26%～25.53%），而馬尾松+石櫟針闊混交林（18.33%～20.27%）為最低，且杉木人工林與馬尾松+石櫟針闊混交林、南酸棗落葉闊葉林（除0～15 cm土層外）、石櫟+青岡常綠闊葉林之間差異顯著（P＜0.05），但3種次生林之間差異不顯著（P＞0.05）。3種次生林0～15 cm土層均高于15～30 cm土層，而杉木人工林則相反。

圖1 不同森林土壤平均含水率Fig. 1 Soil average moisture contents in different forest types

3.2 土壤化學(xué)特性

3.2.1 土壤pH值

測(cè)定結(jié)果（見(jiàn)圖2）表明，湘中丘陵區(qū)4種森林土壤pH值在4.55～4.69之間，呈酸性，均隨土壤深度增加而增高，但兩土層間的差異很小。不同森林同一土層pH值也有一定的差異，石櫟+青岡常綠闊葉林、南酸棗落葉闊葉林較高（4.63～4.69），杉木人工林、馬尾松+石櫟針闊混交林較低（4.55～4.65），但差異均不顯著（P＞0.05）。

3.2.2 土壤全N、全P、全K含量

土壤全N含量標(biāo)志土壤N庫(kù)總量，是衡量土壤有效N供應(yīng)狀況的重要指標(biāo)。圖3顯示，4種森林0～15 cm土層全N平均含量在1.12 ～1.65 g·kg-1之間，平均值為 1.40 g·kg-1，15 ～ 30 cm 土層全N平均含量在0.96～1.33 g·kg-1之間，平均值為1.11 g·kg-1，除杉木人工林外，3種次生林0～15 cm土層與15～30 cm土層間差異顯著（P＜0.05）；4種森林各土層全N平均含量變化趨勢(shì)均為南酸棗落葉闊葉林最高，而杉木人工林最低，且3種次生林與杉木人工林之間的差異顯著（P＜0.05），南酸棗落葉闊葉林與馬尾松+石櫟針闊混交林之間的差異也顯著（P＜0.05），但與石櫟+青岡常綠闊葉林差異不顯著（P＞0.05），石櫟+青岡常綠闊葉林與馬尾松+石櫟針闊混交林差異不顯著（P＞0.05）。

圖2 不同森林土壤平均pH值Fig. 2 Soil pH values in different forest types

全P含量通常是一個(gè)潛在的肥力指標(biāo)，雖不能直接表明土壤供P能力，但一般當(dāng)土壤全P含量低于0.8～1.0 g·kg-1時(shí)，土壤出現(xiàn)P供應(yīng)不足[14]，湖南省土壤全P含量在0.1～9.7 g·kg-1之間變化[13]。從圖3可以看出，4種森林0～15 cm土層全P平均含量在 0.20 ～ 0.29 g·kg-1之間，平均值為 0.24 g·kg-1，變異系數(shù)為17.32%；15～30 cm土層全P平均含量在 0.19 ～ 0.27 g·kg-1之間，平均值為 0.22 g·kg-1，變異系數(shù)為15.30%，杉木人工林除外，均表現(xiàn)為0～15 cm土層高于15～30 cm土層，但各土層間的差異極小。4種森林各土層全P平均含量變化趨勢(shì)與全N平均含量變化趨勢(shì)略有不同，南酸棗落葉闊葉林最高，石櫟+青岡常綠闊葉林最低，且南酸棗落葉闊葉林與其他3種森林之間的差異顯著，馬尾松+石櫟針闊混交林與杉木人工林、石櫟+青岡常綠闊葉林之間的差異達(dá)到顯著水平（P＜0.05），但杉木人工林與石櫟+青岡常綠闊葉林之間的差異不顯著（P＞0.05）。

4種森林0～15 cm土層全K平均含量在4.91 ～ 5.82 g·kg-1之間，平均值為 5.36 g·kg-1，變異系數(shù)為9.03%，15～30 cm土層全K平均含量在 4.66 ～ 5.76 g·kg-1之間，平均值為 5.24 g·kg-1，變異系數(shù)為9.07%，土層之間的差異均不顯著（P＞0.05）；4種森林各土層全K平均含量均表現(xiàn)為馬尾松+石櫟針闊混交林、南酸棗落葉闊葉林較高于杉木人工林、石櫟+青岡常綠闊葉林。0～15 cm土層中，馬尾松+石櫟針闊混交林、南酸棗落葉闊葉林與杉木人工林、石櫟+青岡常綠闊葉林之間的差異達(dá)到顯著水平（P＜0.05），但馬尾松+石櫟針闊混交林、南酸棗落葉闊葉林之間，杉木人工林、石櫟+青岡常綠闊葉林之間的差異不顯著（P＞0.05）；15～30 cm土層，除南酸棗落葉闊葉林與其他3種森林之間差異顯著（P＜0.05）外，其它3種森林之間的差異均不顯著（P＞0.05）。

圖3 不同森林土壤全N、全P、全K含量Fig.3 Contents of soil total nitrogen, phosphorus and potassium in different forest types

3.2.3 土壤水解N、有效P、速效K含量

如圖4所示，4種森林0～15 cm土層水解N的平均含量在54.39～77.93 mg·kg-1之間，平均值為64.24 mg·kg-1，15～30 cm土層平均含量在37.95～64.36 mg·kg-1之間，平均值為 49.26 mg·kg-1，土層之間的差異均達(dá)到顯著水平（P＜0.05）；4種森林不同土層水解N平均含量變化趨勢(shì)一致，南酸棗落葉闊葉林最高，馬尾松+石櫟針闊混交林最低，且南酸棗落葉闊葉林與其它3種森林之間的差異顯著（P＜0.05），石櫟+青岡常綠闊葉與杉木人工林、馬尾松+石櫟針闊混交林差異也顯著（P＜0.05），但杉木人工林與馬尾松+石櫟針闊混交林差異不顯著（P＞0.05）。

土壤有效P含量是衡量土壤P素供應(yīng)狀況的較好指標(biāo)。湖南省土壤有效P含量在0.2～117.8 mg·kg-1之間變化[11]。從圖4可以看出，4種森林0～15 cm土層有效P平均含量在1.96～2.73 mg·kg-1之間，平均值為 2.37 mg·kg-1，變異系數(shù)為13.39%；15～30 cm土層有效P平均含量在1.35 ～ 2.15 mg·kg-1之間，平均值為 1.88 mg·kg-1，變異系數(shù)為19.14%，土層之間的差異均達(dá)到顯著水平（P＜0.05）；4種森林各土層有效P平均含量變化趨勢(shì)基本一致，3種次生林顯著高于杉木人工林（P＜0.05），除0～15 cm土層外，3種次生林差異均不顯著（P＞0.05）。

圖4 不同森林土壤水解N、有效P、速效K含量Fig. 4 Contents of soil alkali-hydrolyzable nitrogen, available phosphorus and available potassium in different forest types

土壤速效K包括水溶性K和交換性K，并以交換性K為主體，且主要來(lái)源于礦物K的風(fēng)化，是植物根系吸收的直接K素供應(yīng)源。由圖4可知，4種森林0～15 cm土層速效K平均含量在52.55～69.30 mg·kg-1之間，平均值為 57.90 mg·kg-1，變異系數(shù)為13.52%，15～30 cm土層速效K平均含量在42.13 ～ 57.75 mg·kg-1之間，平均值為 48.75 mg·kg-1，變異系數(shù)為13.79%，土層之間的差異均達(dá)到顯著水平（P＜0.05）；4種森林各土層速效K平均含量變化趨勢(shì)基本一致，3種次生林高于杉木人工林，但僅南酸棗落葉闊葉林與杉木人工林之間的差異顯著（P＜0.05），而馬尾松+石櫟針闊混交林、石櫟+青岡常綠闊葉、杉木人工林兩兩間的差異均不顯著（P＞0.05）。

從圖3和圖4可以看出，4種森林各土層水解N、有效P、速效K平均含量變化趨勢(shì)、垂直分布與全N、全P、全K平均含量基本一致。

3.2.4 土壤N、P、K的供應(yīng)強(qiáng)度

從圖5可知，4種森林0～15 cm土層供N、P、K強(qiáng)度均高于15～30 cm土層，但差異均不顯著（P＞0.05）。0～15 cm土層供N強(qiáng)度以杉木人工林最高，馬尾松+石櫟針闊混交林最低，且杉木人工林與馬尾松+石櫟針闊混交林的差異達(dá)到顯著水平（P＜0.05）；15～30 cm土層供N強(qiáng)度依次為南酸棗落葉闊葉林＞杉木人工林=石櫟+青岡常綠闊葉林＞馬尾松+石櫟針闊混交林，且南酸棗落葉闊葉林、石櫟+青岡常綠闊葉林、杉木人工林與馬尾松+石櫟針闊混交林之間的差異顯著（P＜0.05），但南酸棗落葉闊葉林與石櫟+青岡常綠闊葉林、杉木人工林的差異不顯著（P＞0.05）。

4種森林0～15、15～30 cm土層供P強(qiáng)度變化基本一致，以杉木人工林、南酸棗落葉闊葉林較低，石櫟+青岡常綠闊葉林最高，但4種森林兩兩之間的差異均不顯著（P＞0.05）。4種森林0～15 cm土層供K強(qiáng)度與供P強(qiáng)度變化趨勢(shì)有所不同，南酸棗落葉闊葉林顯著高于馬尾松+石櫟針闊混交林、杉木人工林（P＜0.05），但與石櫟+青岡常綠闊葉林間的差異不顯著（P＞0.05）；15～30 cm土層供K強(qiáng)度以南酸棗落葉闊葉林最高，杉木人工林最低，且南酸棗落葉闊葉林與杉木人工林差異顯著（P＜0.05），但與石櫟+青岡常綠闊葉林、馬尾松+石櫟針闊混交林之間的差異不顯著（P＞0.05）（見(jiàn)圖5）。

圖5 不同森林土壤N、P、K的供應(yīng)強(qiáng)度Fig.5 Supply intensity of nitrogen, phosphorus, potassium in different forest type soils

4 結(jié)論與討論

4.1 不同森林土壤物理性質(zhì)的差異

土壤容重影響土壤水、肥、氣、熱的變化與協(xié)調(diào)，是表征土壤肥力和質(zhì)量的重要參數(shù)之一[15-16]。研究表明，高的土壤容重通常表明土壤有退化的趨勢(shì)[17]，森林砍伐后，開(kāi)墾種植破壞了土壤原有的結(jié)構(gòu)，使土壤易于侵蝕，土壤容重增加[18]，土壤容重與土壤有機(jī)質(zhì)含量呈顯著的線性負(fù)相關(guān)[19]。本研究中，湘中丘陵區(qū)4種森林類(lèi)型0～15 cm土層容重在1.25～1.40 g·cm-3之間，平均為 1.29 g·cm-3，15 ～ 30 cm 土層在 1.31 ～ 1.41 g·cm-3之間，平均為 1.37 g·cm-3，與湖南省紅壤容重平均值（1.35 g·cm-3）相近[13]，杉木人工林各土層容重均高于3種次生林，可能是由于杉木人工林人為干擾頻繁，如每年秋冬季進(jìn)行人工整枝和清除林下植物、林內(nèi)枯死木等，減少了土壤有機(jī)質(zhì)輸入量，導(dǎo)致其各土層土壤容重升高。

土壤顆粒組成（又稱土壤質(zhì)地）是指土壤礦物顆粒的大小及其組成比例，是土壤結(jié)構(gòu)的形成基礎(chǔ)，直接影響土壤密度（容重）、孔隙度、田間持水量、凋萎濕度等[17]。研究表明，在人為長(zhǎng)期耕作作用下，土壤會(huì)粗化[20]。本研究中，4種森林土壤均具有典型南方紅壤質(zhì)地粘重的特征，均為粘壤土，4種森林土壤細(xì)砂粒（0.25～0.05 mm）百分含量的差異最大，土壤粗粘粒（0.005～0.001 mm）和粘粒（＜0.001 mm）含量差異也較大，杉木人工林均高于3種次生林，表明森林土壤顆粒組成雖然在一定程度受到森林類(lèi)型的影響，但主要還是與母質(zhì)和地理環(huán)境有關(guān)。

土壤自然含水率在一定程度上控制植物的生長(zhǎng)及土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化和代謝過(guò)程，是土壤主要肥力因素之一，受氣象、植被、土壤理化性質(zhì)及人為經(jīng)營(yíng)措施等諸多因素的影響。本研究中，4種森林各土層含水率的變化趨勢(shì)基本一致，杉木人工林最高，馬尾松+石櫟針闊混交林最低，3種次生林0～15 cm土層含水率均高于15～30 cm土層。究其原因：一方面可能是4種森林組成樹(shù)種不同，根系分布深度不同，林分密度差異[7]對(duì)林地覆蓋程度不同，導(dǎo)致林地蒸發(fā)和植被蒸騰差異較大；另一方面可能是杉木人工林土壤粘粒百分含量高于3種次生林，0～15 cm土層粘粒百分含量高于15～30 cm土層，杉木林土壤保水性較高。

4.2 不同森林土壤化學(xué)性質(zhì)的差異

土壤pH值主要取決于成土母質(zhì)和成土過(guò)程及土壤溶液濃度。土壤pH值對(duì)植物生長(zhǎng)有著極其重要的作用，不但影響土壤微生物區(qū)系，而且直接影響土壤養(yǎng)分元素的存在形態(tài)及其轉(zhuǎn)化，進(jìn)而影響?zhàn)B分的有效性。按土壤pH值將土壤酸堿度分為：強(qiáng)酸性（pH值＜4.5）、酸性（pH值4.5～5.4）、微酸性（pH值5.5～6.4）、中性（pH值6.5～7.4）、堿性（pH值7.5～8.5）和強(qiáng)堿性（pH值＞8.5）[13]。第二次全國(guó)土壤普查數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)南方紅壤pH值介于4.5～6.0之間，呈酸性[21]。本研究中，4種森林土壤pH值在4.55～4.69之間，呈酸性，杉木人工林、馬尾松+石櫟針闊混交林土壤pH值較低（為4.55～4.65之間），可能是由于杉木人工林、馬尾松+石櫟針闊混交林中杉木、馬尾松針葉樹(shù)種對(duì)土壤酸化作用所致。

由于地表枯枝落物、植物根系及根系分泌物所形成的有機(jī)質(zhì)及其分解釋放的養(yǎng)分（如N、P、K）首先進(jìn)入表層土壤，隨土壤深度增加進(jìn)入的有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分量逐漸下降，因而表層土壤有機(jī)質(zhì)、養(yǎng)分含量高于深層土壤。本研究中，4種森林土壤全N、全P、全K、水解N、有效P、速效K平均含量整體上均表現(xiàn)為0～15 cm土層高于15～30 cm土層，與大多研究結(jié)果基本一致[10,17]，表明森林土壤表層更容易受到外界環(huán)境的影響。

盡管自然條件下礦物質(zhì)的風(fēng)化是土壤養(yǎng)分庫(kù)的主要來(lái)源，但由于不同森林類(lèi)型組成樹(shù)種不同，凋落物量及其組成、分解速率的差異，土壤微生物作用不同等，導(dǎo)致不同森林類(lèi)型土壤養(yǎng)分含量的差異。本研究中，杉木人工林各土層全N、全P、全K平均含量均低于3種次生林。究其原因可能是：3種次生林組成樹(shù)種多樣且林分密度大[9]，次生林闊葉樹(shù)的葉面積和質(zhì)量均遠(yuǎn)大于杉木人工林的針葉，導(dǎo)致3種次生林的凋落物量和落葉量[22]、細(xì)根生物量[5]、地表枯枝落葉層現(xiàn)存量顯著高于杉木人工林[23]，表明3種次生林組成樹(shù)種復(fù)雜多樣，凋落物量大，更有利于養(yǎng)分歸還和林地土壤肥力的恢復(fù)與維持，不同森林類(lèi)型人為干擾程度與過(guò)程對(duì)土壤的養(yǎng)分庫(kù)具有重要的影響。4種森林土壤供N、供P、供K強(qiáng)度也隨森林類(lèi)型不同而異，可能與植物生長(zhǎng)所需要的養(yǎng)分含量、人為活動(dòng)干擾等因素有關(guān)。

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Soil physical and chemical properties of four subtropical forests in hilly region of central Hunan province, China

XIAO Ling-xiang1, FANG Xi1,2, XIANG Wen-hua1,2, LI Yi3, LI Sheng-lan1
(1. School of Life Science and Technology, Central South University of Forestry and Technology, Changsha 410004, Hunan, China;2. State Key Lab. of Ecological Applied Technology in Forest Area of South China, Changsha 410004, Hunan, China;3.College of Resource and Environment, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, Hunan, China)

In order to expiscate effect mechanisms of forest made up of different tree species on soil fertility, the soil samples ofPinus massoniana+ Lithocarpus glabermixed forest,Choerospondias axillariesdeciduous broad leaved forest,L.glaber+ Cyclobalanopsis glaucaevergreen broad-leaved forest) andCunninghamia lanceolataplantation forest in middle hilly region of Hunan province in 0～15 cm soil layer than in 15～30 cm soil layer were collected, which were similar in tree species geographical neighbor, site conditions and tree-age, and the soils’ physical and chemical properties were determined. The results show that the bulk density in different soil layers were higher inC. lanceolataplantation than in the other three secondary forests, the sample soils under the four kinds of forests were clay loam and had typical features of clayey texture in south red soil hilly region, but the percentages of different particle size distribution were different in different forest type soils, and the variation trend of water contents were similar in different soil layers and in the order as follow：C. lanceolata plantation＞C. axillariesdeciduous broad leaved forest ＞L. glaber+ C. glaucaevergreen broad-leaved forest ＞P. massoniana+L. glabermixed forest. The average contents of total nitrogen, total phosphorus, total potassium,alkali-hydrolyzable nitrogen, available phosphorus and available potassium were higher in 0～15 cm soil layer than in 15～30 cm soil layers, the soil nutrient content and the supply intensity of nitrogen, phosphorus, and potassium were obvious different in four forest types, the soil nutrient content inC. lanceolataplantation were lower than in the other secondary forests, but the supply intensity of nitrogen, phosphorus, potassium were higher than in the other secondary forests. The findings show that the soil nutrient accumulation,storage and conversion had signi ficant differences in different forest type soils.

forest soil; forest type; soil bulk density; soil particle composition; soil chemical property; hilly region of central Hunan province

S741.2

A

1673-923X(2015)05-0090-08

10.14067/j.cnki.1673-923x.2015.05.016

2014-11-09

國(guó)家林業(yè)局林業(yè)科技成果推廣計(jì)劃項(xiàng)目（[2012]61號(hào)）；國(guó)家林業(yè)局林業(yè)軟科學(xué)研究項(xiàng)目（2014-R11）

肖靈香，碩士研究生

方 晰，教授，博士，博士生導(dǎo)師；E-mail：fangxizhang @sina.com

肖靈香,方 晰,項(xiàng)文化,等. 湘中丘陵區(qū)4種森林類(lèi)型土壤理化性質(zhì)[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2015,35(5)：90-97,108.

[本文編校：謝榮秀]