兩種經(jīng)營方式下桉樹林與椰林的土壤物理性狀比較研究

陳浩等

摘 要：對海南儋州兩種經(jīng)營方式下桉樹林與人工椰林樣地連續(xù)定點(diǎn)采樣，分析不同經(jīng)營方式下林地土壤的物理性狀差異。結(jié)果表明：（1）短伐桉樹林、椰林土壤表層的0～10 cm粒級組成“粗化”明顯，而非短伐桉樹林的變化較??；（2）短伐桉樹林、非短伐桉樹林、椰林表層0～10 cm的土壤容重分別為1.65，1.69，1.56 g·cm-3，較其他林地要大；（3）短伐桉樹林、非短伐桉樹林和椰林的土壤毛管孔隙度非常接近，約為33%，而非毛管孔隙度分別為8.66%，4.95%，5.99%，總孔隙度分別為41.89%，38.62%，39.05%；（4）短伐桉樹林、非短伐桉樹林、椰林的土壤緊實(shí)度隨著深度增加而增加，非短伐桉樹林的土壤緊實(shí)度明顯高于短伐桉樹林和椰林，而短伐林與椰林的土壤緊實(shí)度相近。

關(guān)鍵詞：短伐桉樹林； 非短伐桉樹林； 椰林； 土壤理化性狀

中圖分類號：S151.9 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2014.10.014

Comparative Study of the Soil Physical Properties on Eucalyptus Plantations and Cocos Plantation

CHEN Hao1， 4， ZHAO Cong-ju1， NIU Yong-qiang2， ZHUO Zhi-qing1， WU Zhe-ying3， XU Wen-xian1

（1. School of Geography and Tourism， Hainan Normal University， Haikou， Hainan 571158， China；2. Danzhou Forest Farm of Hainan Province， Danzhou， Hainan 571748， China；3. School of Life Science， Hainan Normal University， Haikou， Hainan 571158， China；4. College of Resources and Environmental Science， Nanjing Agricultural University， Nanjing，Jiangsu 210095， China）

Abstract： Two Eucalyptus plantations and one Cocos plantation were chosen as study sample plots in Danzhou Forest Farm， which lies in west Hainan Island. Through monitoring and sampling in the fixed sites， differences in soil physical properties of plantations managed in different ways were analyzed. The results showed that： （1） Soil separates were obviously "coarsening" in 0～10 cm soil layer of short-rotation Eucalyptus plantation and Cocos plantation， and the change was little in the layer of non-short-rotation Eucalyptus plantation；（2） The soil bulk densities in 0～10 cm soil layer of short-rotation Eucalyptus plantation， non-short-rotation Eucalyptus plantation and Cocos plantation were 1.65， 1.69 and 1.56 g·cm-3 respectively， which were higher than other woodlands；（3） Capillary porosity was almost equal of short-rotation Eucalyptus plantation， non-short-rotation Eucalyptus plantation and Cocos plantation， about 33%. Non-capillary porosity was 8.66%， 4.95% and 5.99% and total porosity， 41.89%， 38.62%， 39.05%， respectively；（4） The compaction of non-short-rotation Eucalyptus plantation was obviously higher than short-rotation Eucalyptus plantation and Cocos plantation， and the values of which were very similar.

Key words： short-rotation Eucalyptus plantation； non-short-rotation Eucalyptus plantation； Cocos plantation； soil physical property

用方式的不同，土壤質(zhì)地、結(jié)構(gòu)以及土壤肥力等性質(zhì)也會(huì)有明顯差異[5]。因此，研究不同土地利用方式下土壤物理性狀的差異性，對優(yōu)化土地利用類型、實(shí)現(xiàn)土地資源可持續(xù)經(jīng)營具有重要意義。endprint

由于桉樹生長快，耗水耗肥大，桉樹人工林的生態(tài)問題備受關(guān)注[6]。已有的研究主要集中在桉樹人工林蒸騰耗水、林下生物多樣性以及林地土壤地力衰退等方面[7-9]，而關(guān)于桉樹人工林生產(chǎn)與經(jīng)營方式對林地土壤質(zhì)地、結(jié)構(gòu)影響的研究目前還較少。海南西部為我國熱帶半濕潤、半干旱特殊生境區(qū)，也是我國重要的桉樹漿紙林栽植區(qū)之一。為此，本研究選擇海南西部儋州連片種植的桉樹林為研究靶區(qū)，對短伐、非短伐兩種經(jīng)營方式下的桉樹林與人工椰林樣地定點(diǎn)采樣，分析不同經(jīng)營方式下林地的土壤質(zhì)地、土壤孔隙、土壤緊實(shí)度、土壤容重等土壤物理性狀差異，旨在揭示桉樹人工林不同生產(chǎn)與經(jīng)營方式對林地土壤物理的影響，為桉樹人工林的生態(tài)管理和持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)與研究方法

1.1 自然環(huán)境

儋州林場位于海南島西北部，地勢較為和緩，土壤以砂質(zhì)磚紅壤為主，土層較薄，土壤肥力較低。年平均溫度23.8 ℃，年均降水800～1 600 mm，蒸發(fā)量1 200～2 500 mm，屬熱帶季風(fēng)氣候類型[10]。旱雨兩季分明，季節(jié)性干旱嚴(yán)重，為一獨(dú)特的熱帶疏林干草原植被類型區(qū)[11]。這里引種桉樹已有90多年，植被以經(jīng)營人工林為主，是我國重要的桉樹漿紙林分布地區(qū)。

1.2 研究方法

1.2.1 樣地選擇 按照空間環(huán)境一致性要求，在儋州林場選取3塊位置相近、自然條件一致且具有代表性的3 a短伐桉樹林、20 a桉樹林和12 a椰林作為研究樣地。

1.2.2 樣品采集與測定 （1）土壤容重、土壤孔隙度采用環(huán)刀法測定。每個(gè)樣地取3組平行樣，并將原狀土帶回實(shí)驗(yàn)室完成試驗(yàn)，并通過計(jì)算得出。

（2）土壤質(zhì)地采用英國Mastersizer2000激光粒度分析儀測定。用多點(diǎn)法取樣，每個(gè)樣地取3組平行樣（即行間一個(gè)點(diǎn)，兩側(cè)株間各取一個(gè)點(diǎn)），采樣深度0～150 cm，除表層0～10 cm外，其余均為20 cm取樣間隔。各層樣品均勻混合裝入密封塑料袋帶回實(shí)驗(yàn)室，經(jīng)預(yù)處理，上機(jī)測試。

（3）土壤緊實(shí)度用SC-900數(shù)顯式土壤緊實(shí)度儀現(xiàn)場測定。每個(gè)樣地選取4個(gè)株間點(diǎn)和3個(gè)行間點(diǎn)共7個(gè)點(diǎn)進(jìn)行測量，測量深度為0～45 cm，每2.5 cm讀1次數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 3類林地的土壤質(zhì)地

短伐連栽桉樹林地、非短伐桉樹林地、椰林地表層的0～10 cm土層各粒級百分?jǐn)?shù)與0～150 cm土層各粒級百分?jǐn)?shù)之間存在較大差異（表1）。與0～150 cm土層相比，短伐林、椰林0～10 cm土層的黏粒、粉粒減少，砂粒增多；而非短伐林黏粒、粉粒增加，砂粒減少。

短伐林、椰林土壤表層0～10 cm粒級組成“粗化”的原因不同。短伐林因機(jī)械松土，土壤松散，缺少植被保護(hù)，才導(dǎo)致表土細(xì)顆粒物質(zhì)流失。椰林林下草本層蓋度達(dá)95%以上，根系極其發(fā)達(dá)，根系和枯枝落葉層增加了土壤的疏松性、通氣性及透水性，土壤黏粒（包括物理性粘粒）隨土壤水分向下淋失，致使表層黏粒、粉粒減少，砂粒增多。非短伐林表層土壤緊實(shí)，并形成一層硬結(jié)皮，對土壤水分下滲以及黏粒向下淋失具有阻礙作用。這一點(diǎn)從土壤剖面黏粒分布觀測實(shí)驗(yàn)得以證實(shí)。短伐林0～150 cm土層黏粒（<0.002 mm）峰值出現(xiàn)于40 cm深度左右，約3%；非短伐林黏粒（<0.002 mm）峰值出現(xiàn)于0～10 cm深度左右，約3%；椰林黏粒（<0.002 mm）峰值出現(xiàn)于70～80 cm土層，超過10%，然后急劇降低。

2.2 3類林地的土壤容重

短伐連栽桉樹林地、非短伐桉樹林地、椰林地表層的0～10 cm的土壤容重介于1.55～1.70 g·cm-3之間，較一般土壤容重要大（圖1）。其容重由大到小依次為：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）。土壤容重除與母質(zhì)有關(guān)外，還與耕作方式、土地利用類型密切相關(guān)。椰林地草本層發(fā)育，根系發(fā)達(dá)，是其黏粒含量較高與土壤容重較小的重要原因。非短伐林土壤多年受擾動(dòng)較少，加之雨水對地面的沖擊等因素影響，表層土壤逐漸緊實(shí)，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個(gè)基本物理性質(zhì)，是土壤肥力狀況的重要參數(shù)。土壤容重小，則表明土壤疏松多孔，結(jié)構(gòu)性良好；而土壤容重大，表明土壤緊實(shí)、板結(jié)，土壤退化趨勢愈強(qiáng)。耕地因受農(nóng)業(yè)耕作的影響，土壤容重多在1.30 g·cm-3以下，而林地土壤容重稍高；但過大的土壤容重不利于林木生長，需要采取相應(yīng)措施降低土壤容重[12]。

2.3 3類林地的土壤孔隙度

短伐連栽桉樹林土壤表層0～10 cm的總孔隙度最大，為41.89%，非短伐桉樹林和椰林的總孔隙度略小，前者為38.62%，后者為39.05%（圖2）。

短伐林、非短伐林、椰林土壤表層0～10 cm的毛管孔隙度相差很小，平均為33.32%。土壤的毛管孔隙的當(dāng)量孔徑很小，基本上由土壤質(zhì)地、土粒排列方式等內(nèi)部因素決定，受外界因素的影響較小。3個(gè)樣地距離較近，土壤質(zhì)地較為接近，所以3塊林地的毛管孔隙度也非常接近。

非毛管孔隙較毛管孔隙要少得多。短伐林、非短伐林、椰林土壤表層0～10 cm的非毛管孔隙度分別為8.66%、4.95%和5.99%。短伐桉樹林土壤非毛管孔隙分別比非短伐桉樹林和椰林多75%和45%。短伐桉樹林土壤非毛管孔隙相對較多，與桉樹超短輪伐以及土地翻耕次數(shù)相對較多密切相關(guān)。

土壤孔隙是土壤中容納水分、空氣的空間，也是土壤物質(zhì)與能量交換的場所。土壤孔隙數(shù)量、大小及比例適當(dāng)，有利于水、肥、氣、熱的協(xié)調(diào)，有助于改善土壤的結(jié)構(gòu)和肥力，有利于植物生長與根系活動(dòng)。3塊林地的毛管孔隙度與原始林與次生林基本相當(dāng)，而總孔隙度、非毛管孔隙度明顯小于原始林與次生林[13-14]。人為耕作、根系切割以及落葉降解合成的土壤有機(jī)質(zhì)是影響土壤非毛管孔隙的重要因素[15]。因而，需要采取合理措施，增加非毛管孔隙，使總孔隙度接近或達(dá)到45%～50%，以促進(jìn)植物生長與林業(yè)增產(chǎn)。endprint

2.4 3類林地的土壤緊實(shí)度

短伐連栽桉樹林、非短伐桉樹林、椰林地土壤緊實(shí)度均隨深度增加而波狀上升，即表層土壤緊實(shí)度偏小，隨著深度增加，土壤緊實(shí)度增大（圖3）。

短伐林在30 cm處土壤緊實(shí)度達(dá)到最大值1 803 kPa，非短伐林在37.5 cm處達(dá)到最大值2 405 kPa，椰林在30 cm處土壤土壤緊實(shí)度達(dá)到1 539 kPa。短伐桉樹林土壤緊實(shí)度略高于椰林，而與非短伐桉樹林差別較大；非短伐桉樹林土壤緊實(shí)度明顯高于短伐林和椰林。從總體上講，椰林的土壤緊實(shí)度較小，而種植桉樹以后會(huì)有不同程度地增大，非短伐桉樹林土壤緊實(shí)度最大。

土壤緊實(shí)度是重要的土壤物理指標(biāo)，影響著植物根系穿透。土壤的緊實(shí)程度是土壤本身屬性與耕作、管理以及環(huán)境因素共同作用的結(jié)果，也是土壤質(zhì)量退化的主要標(biāo)志[16]。在不存在發(fā)生學(xué)差異的情況下，人為管理與土地利用方式的不同無疑是土壤緊實(shí)度差異產(chǎn)生的主要原因。因此，適當(dāng)深耕松土，增加土壤孔隙，改善土壤持水保肥性能，對林業(yè)增產(chǎn)與持續(xù)經(jīng)營具有重要作用。

3 結(jié) 論

（1）短伐桉樹林、椰林土壤的表層0～10 cm粒級組成“粗化”明顯，而非短伐桉樹林的變化較??；短伐林、椰林土壤剖面黏粒淋失明顯，尤其椰林黏粒峰值出現(xiàn)于70～80 cm深土層，而非短伐桉樹林土壤剖面黏粒（<0.002 mm）峰值出現(xiàn)于近地面0～10 cm土層。

（2）短伐桉樹林、非短伐桉樹林、椰林表層0～10 cm的土壤容重較大，分別為1.65，1.69，1.56 g·cm-3。

（3）短伐林地、非短伐林地、椰林地的土壤表層0～10 cm的毛管孔隙度非常接近，而非毛管孔隙度分別為8.66%，4.95%，5.99%；其土壤總孔隙度分別為41.89%，38.62%，39.05%，明顯小于原始林與次生林。

（4）短伐林地、非短伐林地、椰林地表層的土壤緊實(shí)度較小，隨著深度增加，土壤緊實(shí)度呈增加趨勢。非短伐林的土壤緊實(shí)度明顯高于短伐林和椰林，而0～25 cm土層短伐桉樹林的土壤緊實(shí)度與椰林相近，25 cm以下土層短伐桉樹林的土壤緊實(shí)度高于椰林。

綜上所述，3類林地的土壤物理指標(biāo)都較差，相對來講，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，適當(dāng)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，對林業(yè)增產(chǎn)與林地持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

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2.4 3類林地的土壤緊實(shí)度

短伐連栽桉樹林、非短伐桉樹林、椰林地土壤緊實(shí)度均隨深度增加而波狀上升，即表層土壤緊實(shí)度偏小，隨著深度增加，土壤緊實(shí)度增大（圖3）。

短伐林在30 cm處土壤緊實(shí)度達(dá)到最大值1 803 kPa，非短伐林在37.5 cm處達(dá)到最大值2 405 kPa，椰林在30 cm處土壤土壤緊實(shí)度達(dá)到1 539 kPa。短伐桉樹林土壤緊實(shí)度略高于椰林，而與非短伐桉樹林差別較大；非短伐桉樹林土壤緊實(shí)度明顯高于短伐林和椰林。從總體上講，椰林的土壤緊實(shí)度較小，而種植桉樹以后會(huì)有不同程度地增大，非短伐桉樹林土壤緊實(shí)度最大。

土壤緊實(shí)度是重要的土壤物理指標(biāo)，影響著植物根系穿透。土壤的緊實(shí)程度是土壤本身屬性與耕作、管理以及環(huán)境因素共同作用的結(jié)果，也是土壤質(zhì)量退化的主要標(biāo)志[16]。在不存在發(fā)生學(xué)差異的情況下，人為管理與土地利用方式的不同無疑是土壤緊實(shí)度差異產(chǎn)生的主要原因。因此，適當(dāng)深耕松土，增加土壤孔隙，改善土壤持水保肥性能，對林業(yè)增產(chǎn)與持續(xù)經(jīng)營具有重要作用。

3 結(jié) 論

（1）短伐桉樹林、椰林土壤的表層0～10 cm粒級組成“粗化”明顯，而非短伐桉樹林的變化較?。欢谭チ?、椰林土壤剖面黏粒淋失明顯，尤其椰林黏粒峰值出現(xiàn)于70～80 cm深土層，而非短伐桉樹林土壤剖面黏粒（<0.002 mm）峰值出現(xiàn)于近地面0～10 cm土層。

（2）短伐桉樹林、非短伐桉樹林、椰林表層0～10 cm的土壤容重較大，分別為1.65，1.69，1.56 g·cm-3。

（3）短伐林地、非短伐林地、椰林地的土壤表層0～10 cm的毛管孔隙度非常接近，而非毛管孔隙度分別為8.66%，4.95%，5.99%；其土壤總孔隙度分別為41.89%，38.62%，39.05%，明顯小于原始林與次生林。

（4）短伐林地、非短伐林地、椰林地表層的土壤緊實(shí)度較小，隨著深度增加，土壤緊實(shí)度呈增加趨勢。非短伐林的土壤緊實(shí)度明顯高于短伐林和椰林，而0～25 cm土層短伐桉樹林的土壤緊實(shí)度與椰林相近，25 cm以下土層短伐桉樹林的土壤緊實(shí)度高于椰林。

綜上所述，3類林地的土壤物理指標(biāo)都較差，相對來講，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，適當(dāng)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，對林業(yè)增產(chǎn)與林地持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

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2.4 3類林地的土壤緊實(shí)度

短伐連栽桉樹林、非短伐桉樹林、椰林地土壤緊實(shí)度均隨深度增加而波狀上升，即表層土壤緊實(shí)度偏小，隨著深度增加，土壤緊實(shí)度增大（圖3）。

短伐林在30 cm處土壤緊實(shí)度達(dá)到最大值1 803 kPa，非短伐林在37.5 cm處達(dá)到最大值2 405 kPa，椰林在30 cm處土壤土壤緊實(shí)度達(dá)到1 539 kPa。短伐桉樹林土壤緊實(shí)度略高于椰林，而與非短伐桉樹林差別較大；非短伐桉樹林土壤緊實(shí)度明顯高于短伐林和椰林。從總體上講，椰林的土壤緊實(shí)度較小，而種植桉樹以后會(huì)有不同程度地增大，非短伐桉樹林土壤緊實(shí)度最大。

土壤緊實(shí)度是重要的土壤物理指標(biāo)，影響著植物根系穿透。土壤的緊實(shí)程度是土壤本身屬性與耕作、管理以及環(huán)境因素共同作用的結(jié)果，也是土壤質(zhì)量退化的主要標(biāo)志[16]。在不存在發(fā)生學(xué)差異的情況下，人為管理與土地利用方式的不同無疑是土壤緊實(shí)度差異產(chǎn)生的主要原因。因此，適當(dāng)深耕松土，增加土壤孔隙，改善土壤持水保肥性能，對林業(yè)增產(chǎn)與持續(xù)經(jīng)營具有重要作用。

3 結(jié) 論

（1）短伐桉樹林、椰林土壤的表層0～10 cm粒級組成“粗化”明顯，而非短伐桉樹林的變化較?。欢谭チ?、椰林土壤剖面黏粒淋失明顯，尤其椰林黏粒峰值出現(xiàn)于70～80 cm深土層，而非短伐桉樹林土壤剖面黏粒（<0.002 mm）峰值出現(xiàn)于近地面0～10 cm土層。

（2）短伐桉樹林、非短伐桉樹林、椰林表層0～10 cm的土壤容重較大，分別為1.65，1.69，1.56 g·cm-3。

（3）短伐林地、非短伐林地、椰林地的土壤表層0～10 cm的毛管孔隙度非常接近，而非毛管孔隙度分別為8.66%，4.95%，5.99%；其土壤總孔隙度分別為41.89%，38.62%，39.05%，明顯小于原始林與次生林。

（4）短伐林地、非短伐林地、椰林地表層的土壤緊實(shí)度較小，隨著深度增加，土壤緊實(shí)度呈增加趨勢。非短伐林的土壤緊實(shí)度明顯高于短伐林和椰林，而0～25 cm土層短伐桉樹林的土壤緊實(shí)度與椰林相近，25 cm以下土層短伐桉樹林的土壤緊實(shí)度高于椰林。

綜上所述，3類林地的土壤物理指標(biāo)都較差，相對來講，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，適當(dāng)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，對林業(yè)增產(chǎn)與林地持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

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