人工促進植被恢復對基巖質海岸防護林土壤理化特性的影響

高智慧，高洪娣，張曉勉，陳賢田，柳方考

（1. 浙江省林業科學研究院，浙江 杭州 310023；2. 浙江省林業生態管理中心，浙江 杭州 310020；3. 浙江省三門縣林業特產局，浙江 三門 317100，）

人工促進植被恢復對基巖質海岸防護林土壤理化特性的影響

高智慧1，高洪娣2，張曉勉1，陳賢田3，柳方考3

（1. 浙江省林業科學研究院，浙江 杭州 310023；2. 浙江省林業生態管理中心，浙江 杭州 310020；3. 浙江省三門縣林業特產局，浙江 三門 317100，）

根據沿?；鶐r質海岸不同的植被類型典型地段，在三門縣浬浦鎮草頭村選擇了6個試驗樣地和1個無林地作對照進行人工促進植被恢復對基巖質海岸防護林的土壤生態特性影響研究，結果表明：(1)沿海巖質海岸防護林土壤含水率普遍較低，并隨著土層增加相應減少。經人工促進植被恢復的化香純林土壤含水率最高，北江蕘花檵木混交林土壤比重最小，二樣地總孔隙度和毛管持水量增加，其它各樣地間差異不明顯。(2)沿海巖質海岸防護林土壤養分含量差異較大，試驗樣地的土壤全氮、水解性氮、全磷、速效鉀及有機質含量均明顯高于對照地，其中土壤全氮、水解性氮、全磷及有機質含量均以經人工促進植被恢復的北江蕘花檵木混交林最高，土壤速效鉀含量以化香純林最高。

人工促進植被恢復；土壤理化特性；基巖質海岸防護林

植被對土壤的影響表現在根系對土壤的擠壓、穿插和分割，死亡根系和枯枝落葉產生的有機質及根際分泌物對土壤性質的影響，植物對土壤中營養元素的富集和再分配，植被防止和減輕水土流失引起的養分損失[1～2]。人工促進的自然恢復主要是依靠自然力來恢復受損的生態系統，但同時輔以人工措施促進植被形成，向典型自然生態系統演替的過渡。在退化生態系統恢復過程中，植被群落結構逐漸優化，生物多樣性增加，土壤理化性質得到改善，系統的生產力、水土保持和水源涵養功能提高[3～6]。

1 研究地概況

研究區位于浙江省三門縣浬浦鎮草頭村，屬典型的亞熱帶海洋性季風氣候，四季分明，雨量充沛，年平均氣溫16.2℃，降水量l 628.8 mm，但季節分配不均，夏秋降水量占全年的71.9%，冬季僅占9.4%，暴雨多集中于6-8月，年蒸發量1 421 mm，無霜期218.2 d。受季風影響，該岸段平均每年有臺風2 ～ 3次，常給當地工農業生產和人民生活帶來嚴重危害。

地帶性土壤為紅壤，土壤母巖大多為花崗巖和凝灰巖。土層厚度中等，含石量高，質地輕粘，干燥時疏松多孔，pH4.7 ～ 6.5，呈酸性或強酸性反應。典型的森林植被屬中亞熱帶常綠闊葉林，現大多為次生群落或人工林取代。樹種較為單一，主要樹種有馬尾松（Pinus massoniana）、黑松（P. thunbergii）、濕地松（P. elliottii）、日本扁柏（Chamaecyparis obtusa）、木荷（Schima superba）、青岡櫟（Cyclobalanopsis glauca）、板栗（Castanea mollissima）、楊梅（Myrica rubra）、桃形李（Prunus salicina）等。

2 研究方法

2.1 樣地的設置

根據沿?；鶐r質海岸不同的植被類型典型地段，在三門縣浬浦鎮草頭村選擇了6個試驗樣地和1個無林地作對照，分別設點進行調查，記錄各試驗地小地形特點、植被種類及人為干擾等情況。7個試驗地的具體情況見文獻7。

2.2 土壤樣品的采集

在各個樣地內采用典型抽樣法設置標準地，標準地面積為20 m×20 m，分別在7個標準地內選擇上、中、下坡，除去土壤表層的枯枝落葉和植被后，挖土壤剖面，根據國際規定及當地土壤剖面狀況，剖面深度為100 cm。其中，北江蕘花檵木混交林沒有足夠的土層深度，所以挖到巖石層。

記錄土壤各分層的剖面特性，如顏色、石礫含量、根系、松緊度等。然后從下往上分兩層（0 ～ 20 cm和20 ～ 40 cm）用無菌小鐵鏟分別混合取樣，以免取上層土壤時污染、影響下層土壤。采集后一份裝入聚乙烯塑料袋，并迅速帶回實驗室進行土壤微生物及土壤含水量測定，另一份帶回風干制樣，進行其它各理化性質測定。

2.3 分析方法

2.3.1 土壤物理性質觀測 土壤含水率采用烘干法；土壤比重、孔隙度采用環刀法[8]。機械組成采用比重計法。。2.3.2 土壤化學性質分析 有機質含量測定用重鉻酸鉀氧化—外加熱法；速效鉀采用乙酸銨浸提法；速效磷用碳酸氫鈉浸提法；用pH計測定pH；全氮用擴散吸收法；水解性氮用堿解擴散法；全磷、全鉀用NaOH熔融法測定。

2.3.3 數據處理 試驗數據的相關分析、聚類分析、主成分分析以及各種圖表的制作使用Excel2003和SPSS13.0軟件進行[9]。

3 結果與分析

3.1 土壤物理性質

3.1.1 土壤水分、容重及孔隙度狀況 由于受沿海地區特殊的氣候條件和巖質海岸特有地形地貌的影響，巖質海岸土壤狀況較差，水土流失嚴重，水源涵養能力較差。其中土壤水分虧缺是較突出的問題[10]，嚴重制約著植物生長，從而影響造林成活率，使得林地樹種單一、結構簡單。

對6個試驗樣地和對照地之間的含水率、比重、孔隙度以及持水量（表1）進行比較分析得知，對照地土壤比重最大，上下層分別為1.44和1.53 g/cm3，1號樣地北江蕘花（Wikstroemia monnulavar.monnula）檵木（Loropetalum chinensis）混交林的土壤比重最小，0 ～ 20 cm土層僅為1.24 g/cm3，這與該樣地土層薄，灌木植被覆蓋度大，根系發達，土層較疏松等有關。其它樣地間差異不顯著，0 ～ 20 cm土層變幅僅為0.17 g/cm3，下層變幅也僅為0.16 g/cm3；總孔隙度為1號北江蕘花檵木混交林最大，2號化香（Platycarya strobilacea）純林次之，對照地最??；非毛管孔隙度也是1號北江蕘花檵木混交林最大，0 ～ 20 cm層達31.40%，超過對照地190.74%，20 ～ 40 cm層超出對照地239.66%，毛管孔隙度2號化香純林最大，1號北江蕘花檵木混交林最小。毛管持水量也以1號北江蕘花檵木混交林最大，4號楓香（Liquidambar formosana）純林最小。。

表1 不同樣地土壤容重、孔隙度及水分狀況Table1 The bulk density, porosity and moisture of soil in different plots

3.1.2 土壤機械組成 土壤的機械組成可進一步作為判斷土壤質地的依據。砂土骨架松散，粒間孔隙大，水分容易滲入，內部排水快，抗旱能力差，保肥性也較差。但砂質土壤通氣性能好，好氣微生物活動強烈，有機質分解迅速，營養物質釋放較快。粘質土壤細粒含量高，骨架緊實，通氣不暢，好氣微生物活動受抑制，有機質分解緩慢，保肥能力強。壤質土壤兼有砂質土壤和粘質土壤的優點，是較為理想的土壤。

表2 6個樣地土壤機械組成Table 2 Soil mechanical composition of six plots %

對6個樣地及對照地的土壤做機械組成的測定，其中砂粒（2.00 ～ 0.05 mm），粉粒（< 0.050 ～ 0.002 mm），粘粒（< 0.002 mm），數據如表2。。

從不同樣地各粒級含量可以看出，各樣地機械組成中均以粉粒含量最高，41%～51%。 3、5、6號樣地機械組成較相似，砂粒含量在20%左右，粘粒含量在30%左右，粉粒含量都占一半左右；粉粒含量最高的為3號濕地松純林，它的砂粒含量也僅次于2號化香純林，達到20%；土壤較疏松的4號楓香純林和1號北江蕘花檵木混交林砂粒含量最高，粘粒、粉粒含量最低。因此在人工促進措施下，巖質海岸地區植被恢復過程中土壤質地略有改善，砂粉粒含量適中，使得土壤通氣透水性能良好。

3.2 土壤化學性質

土壤化學性質測定結果如表3。

3.2.1 土壤有機質 從有表3中可以看出，除1號北江蕘花檵木混交林外，其余各樣地土壤有機質含量差異不大。從各層變化來看，表土層有機質含量最高，且隨著土層深度增加，有機質含量逐漸降低，可見由于植物根系在表層分布較高，改善了土壤質地，并通過分泌物促進微生物活性，對有機質含量有很大影響。1號北江蕘花檵木混交林由于為灌叢狀，植被覆蓋密度相對較大，根系分布高，有效地促進了微生物和酶活性，使得其有機質含量最大，0 ～ 20 cm土層達到114.76 g/kg，超過了對照地表土層有機質含量的227.23%，20 ～ 40 cm土層也達到94.82 g/kg，更是超過了對照地同層的396.18%。除1號樣地外的其他各樣地有機質含量比對照地略有增加，其中5號濕地松木荷混交林和6號濕地松楓香混交林有機質含量略有優勢，2號經人工促進措施自然恢復生長的化香林由于土壤砂粒含量小，土壤較板結，有機質含量沒有優勢，但差不多達到了造林樣地的有機質水平，有機質含量比對照地增加了17.12%。雖然巖質海岸防護林土壤改良難度較大，但從1號樣地土壤有機質含量的明顯優勢可以看出，在適宜的條件下，人工促進自然恢復方式有利于提高土壤有機質含量，增強土壤保肥性。

表3 不同樣地土壤化學性質Table3 The chemical property of soil in different plots

3.2.2 土壤氮含量 從表3中可以看出，土壤全氮以1號北江蕘花檵木混交林為最高，2號化香純林和6號濕地松楓香混交林的0 ～ 20 cm土層全氮含量均超過2.00 g/kg。一般地，20 ～ 40 cm土層土壤全氮含量明顯小于0 ～ 20 cm土層，但1號北江蕘花檵木混交林0 ～ 20 cm土層和20 ～ 40 cm土層差異不明顯，下層達到上層土壤全氮含量的85.64%。此外5號濕地松木荷混交林的全氮含量20 ～ 40 cm土層略高于0 ～ 20 cm土層，也稍有反常。土壤水解性氮總含量為1號北江蕘花檵木混交林明顯最高，5號濕地松木荷混交林和6號濕地松楓香混交林次之，2號化香純林與3號濕地松純林水平相當，4號楓香純林略高于對照地。

3.2.3 土壤磷含量 土壤全磷以1號北江蕘花檵木混交林為最高，有效磷含量樣地間、樣地內土層間差別較大（但1號北江蕘花檵木混交林0 ～ 20 cm土層和20 ～ 40 cm土層含量差異很小，僅為0.03 mg/kg）。土層有效磷總含量以6號濕地松楓香混交林和4號楓香純林為最高，1號北江蕘花檵木混交林也遠遠高出其它樣地，與4號楓香純林水平差異不大。2號化香純林土層有效磷總含量比對照地略有增加。

3.2.4 土壤鉀含量 從表3中可以看出，土壤全鉀以5號濕地松木荷混交林為最高，0 ～ 20 cm土層達到29.43 g/kg，土壤速效鉀以2號化香純林為最高，0 ～ 20 cm土層達到184.60 g/kg。全鉀和速效鉀含量并非隨著土層的增加而減少，其中2號化香純林和6號濕地松楓香混交林均以20 ～ 40 cm土層含量高，這可能由于樣地砂粒含量較高，土壤水分淋洗所致。土層速效鉀總含量以2號化香純林最高，3號、5號和6號較接近，4號楓香純林在6個樣地中含量最小，僅為2號化香純林速效鉀含量的24.89%。

表4 樣地土壤化學性質分析Table 4 Analysis of soil chemical property of all plots

3.2.5 土壤酸度 從表3可以看出，各樣地各個層次的pH均在5左右，顯示較強的酸性。其中1號北江蕘花檵木混交林樣地的土壤pH最小，上下層分別為4.60和4.63，這可能由于該樣地植被覆蓋度大，且為西北迎風坡有關。而4號楓香純林和6號濕地松楓香混交林的pH則相對最大，20 ～ 40 cm土層兩樣地分別達到了5.53和5.49，這可能由于林地密度相對較小，枯枝落葉層薄，沒有很好地改善土壤酸度。

表5 土壤各理化性質主成分分析Table 5 The principle component analysis of soil physicochemical property

3.2.6 土壤化學養分 由表4可知，不同土層間土壤養分含量平均水平除全磷無明顯差別外，其余各因子均以0 ～ 20 cm明顯高于20 ～ 40 cm土層，其中以有效磷最高，0 ～ 20 cm土層的平均值超出20 ～ 40 cm土層的96.77%，水解性氮超出93.14%，有機質也達到57.85%。土壤各樣地間化學養分含量差異顯著，其中以pH差異最小，0 ～ 20 cm和20 ～ 40 cm土層的變異系數僅為0.05和0.06，此外，全鉀含量各樣地間差異也不明顯，變異系數為0.19和0.13。20 ～ 40 cm土層的全氮含量和有機質含量差異最大，分別為0.80和0.79。

為了進一步明確影響沿海巖質海岸防護林土壤理化狀況的主導因子，進一步了解影響該地區土壤肥力的重要因素，對6個樣地及對照地的土壤數據進行主成分分析，結果表明，前面4個主成分的累積貢獻率達到89.398%。從第一主成分的系數可以看出，全氮、水解性氮和pH貢獻率最大；從第二主成分可以看出，砂粒、粘粒和速效鉀貢獻率最大；從第三主成分可以看出，毛管持水量和全鉀貢獻率最大；從第四主成分可以看出，有效磷、毛管孔隙度、含水率貢獻率最大。由此可見，各土壤養分除全磷對該地區土壤理化性質影響較小外，其他各養分均為影響該地區土壤理化性質的主要因子，此外，砂粒、粘粒和含水量也是主要影響因子之一。但總的來說，主成分分析并不是很明顯，沒有得到集中的幾個主成分，說明影響該地區土壤生態特性的各個理化性質均很重要，而且它們之間的關系錯綜復雜。

4 結論與討論

4.1 人工促進植被恢復對土壤物理性質的影響

試驗表明，沿海巖質海岸防護林土壤含水率普遍較低，并隨著土層增加相應減少。除2號化香純林土壤含水率明顯高于其它樣地外，其他各樣地間含水率差異不明顯，與2號樣地同為經人工促進植被恢復的1號北江蕘花檵木混交林含水率則最小，土壤比重也最小，這與該樣地土層薄，灌木植被覆蓋度大，根系發達，西北面向海，土層較疏松等有關。6個樣地的土壤比重均低于對照地，以4號楓香純林最大，上下層分別為1.41、1.48 g/cm3，各樣地間差異不顯著，0 ～ 20 cm土層變幅僅為0.17 g/cm3，下層變幅也僅為0.16 g/cm3；土壤比重在剖面上均表現從上至下逐漸增大的趨勢，而土壤總孔隙度從上至下逐漸減少，可見表層土壤根系分布相對較多，對土壤的通氣透水性具有促進作用?？偪紫抖葹?號北江蕘花檵木混交林最大，2號化香純林次之，對照地最??；非毛管孔隙度也是1號北江蕘花檵木混交林最大，與其它樣地有顯著差異。毛管持水量也以1號北江蕘花檵木混交林最大，4號楓香純林最小。

巖質海岸防護林不同樣地間土壤機械組成具有一定差異。各樣地機械組成中均以粉粒（0.050 ～ 0.002 mm）含量最高，總體平均為46.57%，砂粒含量最小，總體平均為24.71%。粉粒含量在各樣地間差異不大，而砂粒含量在不同樣地間具有一定差異，以4號楓香純林最高，1號北江蕘花檵木混交林次之，粘粒含量以2號化香純林為最高。

4.2 人工促進植被恢復對土壤化學性質的影響

巖質海岸防護林土壤有機質含量均較低，表土層有機質含量高，且隨著土層深度增加，有機質含量逐漸降低，可見由于植物根系在表層分布較高，改善了土壤質地，并通過分泌物質促進微生物活性，大大增加了表土層土壤的有機質含量。除1號北江蕘花檵木混交林土壤有機質明顯高于其他樣地外，其余各樣地間土壤有機質含量差異不明顯，均略高于對照地。由于各層土壤理化性質的不同，每個樣地不同土層間存在一定差異，其中5號和6號混交林地最為明顯，這可能和兩樣地粘粒含量相對較高，保水保肥能力強，有機質被截在表土層有關。1號北江蕘花檵木混交林兩土層間有機質含量差異極小，這與該樣地土層薄，根系分布廣泛，微生物活動強度大有關。

巖質海岸防護林土壤酸性較強，pH均在5.00左右。不同樣地間pH差異不顯著，上下層變異系數分別僅為0.05和0.06。其中1號北江蕘花檵木混交林樣地的土壤pH值最小，為灌木群落，植被覆蓋度較大。不同土層間土壤pH差異也不明顯，下層土壤pH比表層略高，這可能由于表土層植物根系含量豐富，枯枝落葉層較厚，一定程度上降低了土壤pH。

巖質海岸防護林土壤養分含量差異較大，6個試驗樣地的土壤全氮、水解性氮、全磷、速效鉀含量均明顯高于對照地，其中土壤全氮、水解性氮、全磷含量以1號北江蕘花檵木混交林最高，遠遠超出其它各樣地。此外，同為經人工促進植被恢復的2號化香純林土壤全氮、全磷含量也僅次于1號樣地，水解性氮含量比6號濕地松楓香混交林略低，而土壤速效鉀含量為2號化香純林最高。由此可見，經人工促進植被恢復，巖質海岸防護林由于適當的人工疏伐，促進植被向穩定群落發展，可在一定程度上改善該區土壤養分狀況。

土壤速效養分在各樣地間差異較顯著，其中以速效鉀的變異系數最大，但在土壤剖面各層間差異不明顯。一般隨土層深度增加，速效鉀含量逐漸降低，2號化香純林和6號濕地松楓香混交林樣地出現了略有增大的趨勢，這可能由于兩樣地表土層砂粒含量高，枯枝落葉分解，部分養分被逐漸淋溶所致，可見土壤質地對速效鉀含量有一定影響。

4.3 小結

分析以上研究得出，與其他樣地相比，經人工促進植被恢復的1號北江蕘花檵木混交林土壤表層養分富集，有機質含量、全氮、水解性氮、全磷含量均比其它樣地及對照地高，土壤比重相對最小，總孔隙度和毛管持水量達到最大。同時經人工促進植被恢復的2號化香純林的大多數土壤理化性質和土壤微生物及酶活性雖然沒有1號北江蕘花檵木混交林水平高，但土壤比重、總孔隙度等物理性質均高于其它試驗樣地，其中速效鉀含量還超出1號北江蕘花檵木混交林水平。說明在適當的人工促進措施下，如進行合理的疏伐，能有效改善巖質海岸防護林土壤的水、肥、氣、熱等條件，改良土壤的結構性，增加保水保肥能力，提高土壤肥力，有效地控制水土流失。至于這兩個人工促進措施下樣地土壤各因子之間的差異，可能和植被樹種類型及枯落物的種類有關，同時還受到坡位、風向及人類活動等的影響。

現有的研究資料表明，由于受土壤土層薄、含水量低、含鹽量較高、風力大等因素的影響，在沿海巖質海岸營林具有一定的困難[11]。所以在適當的人工促進措施下，加快沿海巖質海岸植被恢復的進度，也可改善該地區的土壤條件，基本達到營林地的土壤水平，對沿海巖質海岸水土保持及防護工程具有較高的可行性，對沿海防護林體系建設具有一定的現實意義。

[1] 蔡躍臺. 不同植被類型土壤理化性質及水源涵養功能研究[J]. 浙江林業科技，2006，26（3）：12-15.

[2] Andrew N S. Dependence of runoff phosphorus on extractable soil phosphorus[J]. Envioron Qual. 1995，24（5）：920-926.

[3] 侯永平，段昌群，何鋒. 滇中高原不同植被恢復條件下土壤肥力和水分特征研究[J]. 水土保持研究，2005，12（1）：49-53.

[4] 蔣文偉，周國模，余樹全，等. 安吉山地主要森林類型土壤養分狀況的研究[J]. 水土保持學報，2004，18（3）：73-76.

[5] 王迎春. 退耕還林區不同植被恢復模式的水土保持及土壤改良效果評價[D]. 雅安：四川農業大學，2002.

[6] 吳建平，吳天樂，田育新，等. 坡耕地不同植被恢復對土壤理化性質的影響[J]. 湖南林業科技，2006，33（6）：41-43.

[7] 應松康，張曉勉，高智慧，等. 沿?；鶐r質海岸防護林主要林分類型滲透特性研究[J]. 浙江林業科技，2010，30（4）：1-5.

[8] 中國標準出版社. 中國林業標準匯編（營造林卷）[M]. 北京：中國標準出版社，1998.

[9] 丁國盛，李濤. SPSS統計教程[M]. 北京：機械工業出版社，2006.

[10] 高甲榮. 秦嶺林區的銳齒櫟林水文效應的研究[J]. 北京林業大學學報，1998（6）：31-35.

[11] 高智慧，陳順偉，盧庭高，等. 沿海巖質海岸不同地形條件下濕地松生長的變異研究[J]. 浙江林業科技，2000，20（6）：16-20.

Effects of Artificial Promotion of Vegetation Rehabilitation on Soil Physicochemical Properties of Rocky Coastal Protective Forest

GAO Zhi-hui1，GAO Hong-di2，ZHANG Xiao-mian1，CHEN Xian-tian3，LIU Fang-kao3
（1. Zhejiang Forestry Academe, Hangzhou 310023, China; 2. Zhejiang Forestry Ecological Engineering Center, Hangzhou 310020, China; 3. Sanmen Forestry Speciality Bureau of Zhejiang, Sanmen 317100, China）

Effects of artificial promotion of vegetation rehabilitation on soil ecological properties of rocky coastal protective forest were studied. The results showed that: Available soil water content of rocky coastal protective forest were lower，and decreased with soil layers.Soil water content of Platycarya strobilacea plantation effected by artificial promotion of vegetation rehabilitation was the highest.Soil bulk density of the forest mixed Pinus elliotti with Schima superba was the lowest. Full porosity and capillary porosity of the two vegetation types increased, but the differences between the others were indistinctive. Considerable differences of soil nutrient contents were found in different vegetation types. Total-N、hydrolyzable nitrogen、total-p、available potassium and soil organic matter of the 6 test vegetation types were all higher than that of control sites. Total-N、hydrolyzable nitrogen、total-p and soil organic matter of the forest mixed Pinus elliotti with Schima superba was the highest. Available potassium of the Platycarya strobilacea plantation was the highest.

Artificial promotion of vegetation rehabilitation; soil physicochemical properties; rocky coastal protective fores

S714.2

A

1001-3776（2011）06-0001-06

2011-05-09；

2011-09-10

“十一五”國家科技支撐計劃（2009BADB2B0603）、（2006BAD03A1406）

高智慧（1960-），男，浙江紹興人，研究員，從事森林生態研究。