比较两种经营方式下桉树林与椰林的土壤物理性状的异同

　　
摘 要：对海南儋州两种经营方式下桉树林与人工椰林样地连续定点采样，分析不同经营方式下林地土壤的物理性状差异。结果表明：（1）短伐桉树林、椰林土壤表层的0～10 cm粒级组成“粗化”明显，而非短伐桉树林的变化较小；（2）短伐桉树林、非短伐桉树林、椰林表层0～10 cm的土壤容重分别为1.65，1.69，1.56 g·cm-3，较其他林地要大；（3）短伐桉树林、非短伐桉树林和椰林的土壤毛管孔隙度非常接近，约为33%，而非毛管孔隙度分别为8.66%，4.95%，5.99%，总孔隙度分别为41.89%，38.62%，39.05%；（4）短伐桉树林、非短伐桉树林、椰林的土壤紧实度随着深度增加而增加，非短伐桉树林的土壤紧实度明显高于短伐桉树林和椰林，而短伐林与椰林的土壤紧实度相近。　关键词：短伐桉树林； 非短伐桉树林； 椰林； 土壤理化性状
用不同的方式，土壤质地、结构以及土壤肥力等性质也会有明显差异[5]。因此，利用不同方式研究不同土地下土壤物理性状的差异性，对优化土地利用类型、实现土地资源可持续经营具有重要意义。　由于桉树生长快，耗水耗肥大，桉树人工林的生态问题备受关注[6]。已有的研究主要集中在桉树人工林蒸腾耗水、林下生物多样性以及林地土壤地力衰退等方面[7-9]，而关于桉树人工林生产与经营方式对林地土壤质地、结构影响的研究目前还较少。海南西部为我国热带半湿润、半干旱特殊生境区，也是我国重要的桉树浆纸林栽植区之一。为此，本研究选择海南西部儋州连片种植的桉树林为研究靶区，对短伐、非短伐两种经营方式下的桉树林与人工椰林样地定点采样，分析不同经营方式下林地的土壤质地、土壤孔隙、土壤紧实度、土壤容重等土壤物理性状差异，旨在揭示桉树人工林不同生产与经营方式对林地土壤物理的影响，为桉树人工林的生态管理和持续发展提供科学依据。　1 研究区与研究方法　1.1 自然环境　儋州林场位于海南岛西北部，地势较为和缓，土壤以砂质砖红壤为主，土层较薄，土壤肥力较低。年平均温度23.8 ℃，年均降水800～1 600 mm，蒸发量1 200～2 500 mm，属热带季风气候类型[10]。旱雨两季分明，季节性干旱严重，为一独特的热带疏林干草原植被类型区[11]。这里引种桉树已有90多年，植被以经营人工林为主，是我国重要的桉树浆纸林分布地区。　1.2 研究方法　1.2.1 样地选择 按照空间环境一致性要求，在儋州林场选取3块位置相近、自然条件一致且具有代表性的3 a短伐桉树林、20 a桉树林和12 a椰林作为研究样地。　1.2.2 样品采集与测定 （1）土壤容重、土壤孔隙度采用环刀法测定。每个样地取3组平行样，并将原状土带回实验室完成试验，并通过计算得出。　（2）土壤质地采用英国Mastersizer2000激光粒度分析仪测定。用多点法取样，每个样地取3组平行样（即行间一个点，两侧株间各取一个点），采样深度0～150 cm，除表层0～10 cm外，其余均为20 cm取样间隔。各层样品均匀混合装入密封塑料袋带回实验室，经预处理，上机测试。　（3）土壤紧实度用SC-900数显式土壤紧实度仪现场测定。每个样地选取4个株间点和3个行间点共7个点进行测量，测量深度为0～45 cm，每2.5 cm读1次数。　2 结果与分析　2.1 3类林地的土壤质地　短伐连栽桉树林地、非短伐桉树林地、椰林地表层的0～10 cm土层各粒级百分数与0～150 cm土层各粒级百分数之间存在较大差异（表1）。与0～150 cm土层相比，短伐林、椰林0～10 cm土层的黏粒、粉粒减少，砂粒增多；而非短伐林黏粒、粉粒增加，砂粒减少。　短伐林、椰林土壤表层0～10 cm粒级组成“粗化”的原因不同。短伐林因机械松土，土壤松散，缺少植被保护，才导致表土细颗粒物质流失。椰林林下草本层盖度达95%以上，根系极其发达，根系和枯枝落叶层增加了土壤的疏松性、通气性及透水性，土壤黏粒（包括物理性粘粒）随土壤水分向下淋失，致使表层黏粒、粉粒减少，砂粒增多。非短伐林表层土壤紧实，并形成一层硬结皮，对土壤水分下渗以及黏粒向下淋失具有阻碍作用。这一点从土壤剖面黏粒分布观测实验得以证实。短伐林0～150 cm土层黏粒（<0.002 mm）峰值出现于40 cm深度左右，约3%；非短伐林黏粒（<0.002 mm）峰值出现于0～10 cm深度左右，约3%；椰林黏粒（<0.002 mm）峰值出现于70～80 cm土层，超过10%，然后急剧降低。　2.2 3类林地的土壤容重　短伐连栽桉树林地、非短伐桉树林地、椰林地表层的0～10 cm的土壤容重介于1.55～1.70 g·cm-3之间，较一般土壤容重要大。其容重由大到小依次为：非短伐林地（1.69 g·cm-3）、短伐林地（1.65 g·cm-3）、椰林地（1.56 g·cm-3）。土壤容重除与母质有关外，还与耕作方式、土地利用类型密切相关。椰林地草本层发育，根系发达，是其黏粒含量较高与土壤容重较小的重要原因。非短伐林土壤多年受扰动较少，加之雨水对地面的冲击等因素影响，表层土壤逐渐紧实，土壤容重增大；而短伐林的土壤因翻耕松土，土壤容重稍低。　土壤容重是土壤的一个基本物理性质，是土壤肥力状况的重要参数。土壤容重小，则表明土壤疏松多孔，结构性良好；而土壤容重大，表明土壤紧实、板结，土壤退化趋势愈强。耕地因受农业耕作的影响，土壤容重多在1.30 g·cm-3以下，而林地土壤容重稍高；但过大的土壤容重不利于林木生长，需要采取相应措施降低土壤容重[12]。　2.3 3类林地的土壤孔隙度　短伐连栽桉树林土壤表层0～10 cm的总孔隙度最大，为41.89%，非短伐桉树林和椰林的总孔隙度略小，前者为38.62%，后者为39.05%。　短伐林、非短伐林、椰林土壤表层0～10 cm的毛管孔隙度相差很小，平均为33.32%。土壤的毛管孔隙的当量孔径很小，基本上由土壤质地、土粒排列方式等内部因素决定，受外界因素的影响较小。3个样地距离较近，土壤质地较为接近，所以3块林地的毛管孔隙度也非常接近。　非毛管孔隙较毛管孔隙要少得多。短伐林、非短伐林、椰林土壤表层0～10 cm的非毛管孔隙度分别为8.66%、4.95%和5.99%。短伐桉树林土壤非毛管孔隙分别比非短伐桉树林和椰林多75%和45%。短伐桉树林土壤非毛管孔隙相对较多，与桉树超短轮伐以及土地翻耕次数相对较多密切相关。　土壤孔隙是土壤中容纳水分、空气的空间，也是土壤物质与能量交换的场所。土壤孔隙数量、大小及比例适当，有利于水、肥、气、热的协调，有助于改善土壤的结构和肥力，有利于植物生长与根系活动。3块林地的毛管孔隙度与原始林与次生林基本相当，而总孔隙度、非毛管孔隙度明显小于原始林与次生林[13-14]。人为耕作、根系切割以及落叶降解合成的土壤有机质是影响土壤非毛管孔隙的重要因素。因而，需要采取合理措施，增加非毛管孔隙，使总孔隙度接近或达到45%～50%，以促进植物生长与林业增产。2.4 3类林地的土壤紧实度　短伐连栽桉树林、非短伐桉树林、椰林地土壤紧实度均随深度增加而波状上升，即表层土壤紧实度偏小，随着深度增加，土壤紧实度增大。　短伐林在30 cm处土壤紧实度达到最大值1 803 kPa，非短伐林在37.5 cm处达到最大值2 405 kPa，椰林在30 cm处土壤土壤紧实度达到1 539 kPa。短伐桉树林土壤紧实度略高于椰林，而与非短伐桉树林差别较大；非短伐桉树林土壤紧实度明显高于短伐林和椰林。从总体上讲，椰林的土壤紧实度较小，而种植桉树以后会有不同程度地增大，非短伐桉树林土壤紧实度最大。　土壤紧实度是重要的土壤物理指标，影响着植物根系穿透。土壤的紧实程度是土壤本身属性与耕作、管理以及环境因素共同作用的结果，也是土壤质量退化的主要标志。在不存在发生学差异的情况下，人为管理与土地利用方式的不同无疑是土壤紧实度差异产生的主要原因。因此，适当深耕松土，增加土壤孔隙，改善土壤持水保肥性能，对林业增产与持续经营具有重要作用。　3 结 论　（1）短伐桉树林、椰林土壤的表层0～10 cm粒级组成“粗化”明显，而非短伐桉树林的变化较小；短伐林、椰林土壤剖面黏粒淋失明显，尤其椰林黏粒峰值出现于70～80 cm深土层，而非短伐桉树林土壤剖面黏粒（<0.002 mm）峰值出现于近地面0～10 cm土层。　（2）短伐桉树林、非短伐桉树林、椰林表层0～10 cm的土壤容重较大，分别为1.65，1.69，1.56 g·cm-3。　（3）短伐林地、非短伐林地、椰林地的土壤表层0～10 cm的毛管孔隙度非常接近，而非毛管孔隙度分别为8.66%，4.95%，5.99%；其土壤总孔隙度分别为41.89%，38.62%，39.05%，明显小于原始林与次生林。　（4）短伐林地、非短伐林地、椰林地表层的土壤紧实度较小，随着深度增加，土壤紧实度呈增加趋势。非短伐林的土壤紧实度明显高于短伐林和椰林，而0～25 cm土层短伐桉树林的土壤紧实度与椰林相近，25 cm以下土层短伐桉树林的土壤紧实度高于椰林。　综上所述，3类林地的土壤物理指标都较差，相对来讲，椰林稍好，短伐林又略好于非短伐林。在控制水土流失前提下，适当深耕松土，增加土壤孔隙，降低土壤容重，改善土壤持水保肥性能，对林业增产与林地持续发展具有重要意义。　参考文献：　[1] 任婷婷， 王瑫， 孙雪彤， 等. 不同土地利用方式土壤物理性质特征分析[J]. 水土保持学报， 2014， 28（2）： 123-126.　[2] 连纲， 郭旭东， 傅伯杰， 等. 黄土高原小流域土壤容重及水分空间变异特征[J]. 生态学报， 2006， 26（3）： 647-654.　[3] 陈强， 孙涛， 宋春雨. 免耕对土壤物理性状及作物产量影响[J]. 草业科学， 31（4）： 650-658.　[4] 李民义， 张建军， 王春香， 等. 晋西黄土区不同土地利用方式对土壤物理性质的影响[J]. 水土保持学报， 2013， 27（3）： 125-130， 137.　[5] 尹刚强， 田大伦， 方晰， 等. 不同土地利用方式对湘中丘陵区土壤质量的影响[J]. 林业科学， 2008， 44（8）： 9-15.　[6] 黄承标. 桉树生态环境问题的研究现状及其可持续发展对策[J]. 桉树科技， 2012， 29（3）： 44-47.　[7] Davidson J. Ecological aspect of Eucalyptus plantation[C]//Proceedings of regional expert consultation on Eucalyptus. Bangkok， Thailand： RAPA/FAO， 1993.　[8] 陈秋波. 桉树人工林生物多样性研究进展[J]. 热带作物学报， 2001， 22（4） ： 82-90.　[9] 徐大平， 张宁南. 桉树人工林生态效应研究进展[J]. 广西林业科学， 2006， 35（4）： 179-187.　[10] 海南省儋州市地方志编纂委员会. 儋县志[M]. 北京：新华出版社， 1996 ：46-78.　[11] 侯宽昭， 徐祥浩. 海南岛的植物和植被与广东大陆植被概况[M] //植物生态学与地植物学资料丛刊：第4号. 北京： 科学出版社， 1955： 1-52.　[12] 孙纪杰， 李新举， 李海燕， 等. 不同复垦工艺土壤物理性状研究[J]. 土壤通报， 2013， 44（6）： 1 332-1 336.　[13] 骆土寿， 李意德， 陈德祥， 等. 海南岛热带山地雨林皆伐后不同更新方式对土壤物理性质的影响及恢复研究[J]. 林业科学研究，2008， 21（2）： 227-234.　[14] 吴长文， 王礼先. 林地土壤孔隙的贮水性能分析[J]. 水土保持研究， 1995， 2（1）： 7-9.