北海市典型林地土壤的发生学性质研究

　　摘 要：为了了解北海市林地土壤的发生学特性，采用剖面描述和分析土壤理化性质的方法对选取来自北海市7个代表性林地土壤剖面土壤的发生学特性进行研究。结果表明土壤颜色以棕色、红棕色为主，土壤表层多为核状至碎块状结构，土壤质地多为黏土;表层土壤腐殖质组成以富里酸为主，胡敏酸/富里酸比值均在1.0以下;土壤呈中性至强酸性反应，致酸离子主要为Al3+，盐基离子以Ca2+、Mg2+为主。土壤全铁含量差异较大，游离度均超过40 %，表层土壤全氮、磷和钾含量总体偏低。

　　关键词：林地土壤 发生特性 北海

　　北海地处广西南端，北部湾东北岸，位于东经108°50′45″～109°47′28″，北纬20°26′～21°55′34″之间，属亚热带海洋性季风气候，高温多雨，湿、热同季，是广西的砖红壤发育地带。对该区林地土壤的发生学性质研究不仅有益于认识广西亚热带土壤的成因和分类，而且对北海市土壤资源合理利用有指导作用。20 世纪 80 年代以来，以地理发生分类为指导对北海市土壤的形成和类型作过较为广泛的调查与研究[1-2];90 年代以来，也曾以中国土壤系统分类的观点对该市土壤的类型和性质作过探讨[3-6]，但以往的研究多侧重耕地土壤，对林地土壤鲜有报道。本文在北海市采集了 7 个代表性林地土壤剖面，对其发生学性质进行了研究，为北海市土地合理利用提供依据。

　　1 材料与方法

　　1.1 研究区自然环境条件

　　北海市属亚热带海洋性季风气候。年平均气温22.9℃，极端最高温度37.1℃，极端最低温度2℃，年平均降雨量1670 mm，年平均日照时数2009 h，年平均太阳总辐射5208 MJ/m2[7]。地势从北向南倾斜，东北、西北为丘陵，南部沿海为台地和平原，平均海拔10～15 m，最高峰为五点梅(554 m)。全市土地面积3337 km2，森林面积13.4万hm2，森林覆盖率达36.3%[8]。成土母质为第四纪海积母质、凝灰岩风化物、碎屑岩风化物以及第三纪玄武岩碎屑沉积物等4种。

　　1.2 调查研究方法

　　根据北海市的地貌地形特征、海拔高度、土地利用并结合植被类型选择土壤剖面取样地点，并对土壤进行剖面观察记载，记录取样地点、海拔高度、成土母质、及植被类型;采集土壤剖面样作分析样品，所采集的样品根据分析项目的要求不同进行处理，土壤样品分析均参考《土壤调查实验室分析方法》[9]和《土壤农业化学分析方法》[10]进行。笔者选取北海市7个具代表性的林地土壤剖面，其成土环境条件见表1。

　　2 结果与分析

　　2.1 土壤发生学特性分析

　　2.1.1 土壤形態特征

　　土壤的形态特征主要包括土壤剖面构型、土壤颜色、土壤结构、土壤干湿度、土壤结持性、新生体和侵入体等。野外观察表明，除 BH3号土壤剖面外，其他土壤层次分化较为明显，可划分出表土层、心土层及半风化母质层。土壤颜色以棕色、红棕色为主，色调主要为 7.5YR、5YR，润态颜色较干态颜色深，明度为2～ 7，以 4 和 5 居多，彩度为 3 ～ 8，变幅较大。供试土壤表层多为核状至碎块状结构，心土层和母质层的结构则以结构不明或块状居多，土壤结持性以松散和紧实为主。供试土壤的主要形态特征见表2。

　　2.1.2 土壤的机械组成

　　土壤的机械组成，又称土壤质地，是土壤矿物风化和成土过程中形成的不同大小土粒的百分比例。土壤颗粒组成中，砂粒(2～0.02 mm)，粉粒(0.02～0.002 mm)、黏粒(<0.002 mm)含量剖面间差异大，同一剖面不同层次土壤颗粒组成也有差异。供试土壤砂粒、粉粒和黏粒含量变幅为12.5%～86.2%、3.0%～ 60.7%和7.4%～ 77.4%。BH2 剖面B2层黏粒含量最高，为77.4%，BH3剖面C层黏粒含量最低，为7.4%。用国际制土壤质地分类标准方法划分，供试土壤质地多为黏土，为砂质黏土、壤质黏土、黏土和重黏土。供试土壤粉黏比除了BH3剖面A1层为1.0之外，其他土壤粉黏比为<1.0，说明样区土壤风化程度高。

　　黏化率是土壤剖面中B层的黏粒含量与A层黏粒含量的比值，是土壤系统分类中判断有无黏化层的一个重要指标。HB1、BH2、BH4和BH5号剖面层黏粒含量与其表层相比，其B/A黏化率大于1.2，形成了典型的黏化层(表3)。

　　2.1.3 土壤有机质和腐殖酸含量

　　土壤表层有机碳含量变化范围为1.1543%～3.9488%，BH3号剖面植被覆盖良好，植被类型主要为人工造林乔木，表层土壤有机碳含量最高达到3.9488%，而BH1和BH6号剖面植被覆盖较差，表层土壤有机碳含量比较低，分别为1.5925%和1.1543%(表4)。

　　土壤腐殖质是土壤有机质在微生物作用下形成的复杂而较稳定的大分子有机化合物，腐殖质不仅是土壤养分最直接来源，也对土壤物理、化学、生物学性质有重要影响，是土壤肥力指标之一。供试表层土壤腐殖质组成较为简单，以富里酸为主，表土的胡敏酸/富里酸比值均在1.0以下，因此，北海市土壤的腐殖质稳定性低，活性大，不能与土壤矿物紧密结合，不易形成良好土壤结构。

　　2.1.4 土壤pH及交换性能

　　供试土壤的pH如表5所示。土壤pH(H2O)的范围为4.7～6.9，呈强酸、酸性至中性，其中，BH1、BH6和BH7号剖面的土壤pH(H2O)<5.5，呈强酸性反应;BH2号土壤剖面的土壤pH(H2O)除了A层土壤pH(H2O)为6.2，其余土壤层次pH(H2O)为6.5～6.9为中性，其余剖面土壤趋酸性反应。土壤pH(KCl)范围为3.8～5.9，同一剖面土壤pH(KCl)值低于pH(H2O)。土壤交换性酸差异大，范围为0.06～2.40 cmol/kg。BH1、BH6和BH7号剖面的土壤致酸离子主要为Al3+，交换性H+含量较低，土壤交换性Al3+占交换性酸总量的75%以上，说明土壤胶体上的Al3+占有很大优势而使土壤酸化。其余剖面土壤交换性Al3+占交换性酸总量多数低于50%。

　　土壤交换性能是土壤资源评价、合理施肥、改良和土壤管理的重要依据。表征土壤交换性能的指标通常有阳离子交换量(CEC7)、有效阳离子交换量(ECEC)和盐基饱和度。供试土壤阳离子交换量(CEC7)为2.07～38.67 cmol/kg，土壤阳离子交换量最高为BH3号剖面，BH1、BH4、BH6和BH7号剖面土壤阳离子交换量均<10.0 cmol/kg。BH2和BH5号剖面B层黏粒CEC7>16 cmol/kg，BH4号剖面B1层黏粒ECEC>12 cmol/kg，其余剖面剖面B层黏粒CEC7<16 cmol/kg和ECEC<12 cmol/kg(表5)。根据中国土壤系统分类(第三版)，综合考虑土壤的黏粒阳离子交换量、有效阳离子交换量、B层土壤黏粒含量等指标，BH1、BH3、BH4、BH6和BH7号土壤剖面具由高度富铁铝化作用形成的土层，即铁铝层[11]。

　　供试土壤的交换性盐基总量为0.01～38.58 cmol/kg，变幅大(表6)。发育在凝灰岩和第三纪玄武岩上的BH2、BH3、BH4和BH6号剖面土壤盐基离子总量均>5 cmol/kg，其余剖面土壤土壤盐基离子总量比较低，为0.01～2.46 cmol/kg，绝大多数<1 cmol/kg，说明土壤的盐基离子主要来源于成土母质。土壤交换性盐基以Ca2+、Mg2+为主，交换性含量Na+最低。BH2、BH1、BH6和BH7号剖面土壤盐基饱和度<50%，其余的剖面土壤盐基饱和度>50%，为96.50%～99.78%。土壤盐基饱和度低的土壤，Al3+饱和度较高，BH1和BH7号剖面土壤Al3+饱和度60%以上，表明这些土壤淋溶作用较强，盐基离子淋失严重，土壤胶体上Al3+更占优势，铝聚现象明显。

　　2.1.5 土壤氧化鐵组成

　　供试土壤的氧化铁特征见表7。供试土壤B层全铁含量变异范围较大，为40.88～196.27g/kg。BH2、BH4和BH5号剖面B层土壤全铁含量比较高，>100 g/kg，而剖面BH1、BH6和BH7的B层土壤全铁含量比较低。样区除了剖面BH3无土壤B层，其余剖面土壤B层游离氧化铁含量为39.63～159.18 g/kg，土壤铁游离度为68.53%～97.63%，游离铁含量≥20 g/kg，或铁游离度≥40%，均具有富铁层或铁质特性[11]。

　　活性铁的含量和活化度在一定程度上可以体现样区湿度和风化强度的差别。供试土壤的B层土壤活性铁含量范围为1.09%～13.89%，铁活化度为2.04%～7.08%，剖面之间差异大。BH2、BH4和BH5号剖面土壤B层的铁活化度比较高，可能原因是这些剖面点比较近海边，湿度增加，游离铁容易水化转化成活性铁。

　　2.1.6 土壤表层大量元素含量

　　供试土壤表层大量元素含量和分级见表8。土壤表层全氮、磷和钾含量范围分别为0.498～1.712 g/kg、0.101～4.970 g/kg和02.161～8.090 g/kg。按全国第二次土壤普查土壤养分分级标准[12]，BH2号剖面土壤表层全氮含量为二级，属于丰富，BH3、BH4和BH5号剖面土壤表层全氮含量为三级，属于中上水平，其余剖面土壤表层氮含量分级为四级至六级，属中下水平以下;BH2和BH3号剖面土壤表层磷含量丰富，为一级水平，其余为三至六级，属于中、低水平以下;土壤表层钾含量很缺乏，绝大多数为六级水平。样区表层土壤全氮、磷和钾含量总体偏低，尤其是全钾。

　　3 小结

　　北海市的气候、地形、地质和植被等因素，决定了该区域特有的土壤形成过程和发生特性。土壤颜色以棕色、红棕色为主，土壤表层多为核状至碎块状结构，心土层和母质层的结构则以结构不明或块状居多，土壤结持性以松散和紧实为主，土壤质地多为黏土;因植被覆盖的影响，表层土壤有机碳含量变异较大，表层土壤腐殖质组成较为简单，以富里酸为主，表土的胡敏酸/富里酸比值均在1.0以下;土壤呈中性至强酸性反应，致酸离子主要为Al3+，盐基离子以Ca2+、Mg2+为主。由于母质差异，土壤全铁含量差异较大，游离度均超过40%，均具有富铁层或铁质特性。表层土壤全氮、磷和钾含量总体偏低，尤其是全钾。

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