土壤调查报告-供参考.doc

河源万绿湖自然保护区土壤调查报告土壤是植物生长的基质，是多种自然因素长期作用的结果，并受到人类活动的影响。土壤为植物生长发育提供了必要的条件，包括机械支撑作用，水分、养分、空气和热量的供应与协调。土壤容重、孔隙度、质地等物理性状是影响土壤水分、通气状况和肥力的重要因素，同时对林木根系、土壤稳定性和抗蚀能力有重要影响。土壤水分和养分含量是影响植物生长发育的重要条件之一，它们的含量水平及其植物有效性受气候、地形、土壤物理化学性质和生物活性等因素影响。土壤中（尤其是表层土壤）的养分在地表径流和渗流的作用下，会部分地进入附近水体，对水质造成一定影响。分析土壤理化性质和养分含量，有助于了解土壤的现实肥力水平和生产潜力，进一步认识植被与土壤的相互作用规律，为调查区的林分改造和植被恢复提供背景资料，并有助于进一步了解土壤质量对附近水体的潜在影响。河源万绿湖自然保护区是广东省省级保护区，拥有丰富的动植物资源和优良的水质资源，具有极高的科学研究、观光旅游、供应水源和保护环境等价值。为了解保护区内的土壤本底情况及其对湖水水质的潜在影响，同时为申报国家级自然保护区提供基础资料，对万绿湖自然保护区的土壤进行了野外调查采样和土壤理化性质分析。1 土壤的主要类型及其分布地质发育特征及岩性特征决定着地貌类型的不同，进而引起水热条件的差异，使风化壳性质和土壤发育条件随之发生变化。河源万绿湖自然保护区主要母岩类型有花岗岩、花岗斑岩、安山岩、流纹岩、石英砂岩、粉砂岩、泥质页岩、夹炭质页岩、砾岩和泥灰岩等。保护区内的地貌类型复杂，有中山、低山、台地、丘陵、河流、人工湖和湖中岛屿等多种地貌类型。其中，中山主要分布于保护区的西部、西北部和南部边缘，海拔800m以上的山峰有大嶂顶（890m）、轿子顶（915m）、蟾蜍嶂（932m）、桂山（1056m）和南山（954m）等。低山在保护区内分布较广，海拔一般在500-800m，主要分布在保护区的西北部和南部边缘。台地和丘陵主要分布于保护区的东部，海拔500m以下，丘陵地势较平坦。河流地貌即新丰江，分布于保护区的北部。人工湖泊地貌即万绿湖，分布于保护区的南部。人工湖岛屿地貌，分布于万绿湖中。保护区西北部的中山和低山主要岩性是石英砂岩，质地坚硬，不易风化，因此，这一区域的风化壳和土层相对较薄，中山山地由于海拔相对较高，主要发育形成山地黄壤，而海拔低于800m的低山则主要发育山地红壤。在保护区的南部主要是黑云母花岗岩，比较容易风化，因此风化壳和土层较厚，土壤中的微量元素较丰富。保护区东部的台地和丘陵分布区主要是红色砂岩，不易风化，风化壳和土层很薄，植被稀疏，有些地方甚至岩石直接裸露，该区域内土壤主要为赤红壤。此外，在保护区居民点附近还有一定面积的水稻土和菜园土分布。2 土壤主要理化性质分析2.1 土壤调查采样与分析方法采样点基本设在植被调查样方内。选择代表性地段，挖掘剖面，深100-120cm左右，划分层次，填写土壤剖面调查表。按20cm的土层厚度由下而上分层采集土壤样品。在采集分析样品后，在各层用环刀采土，用于测定土壤容重和孔隙状况；用小铝盒采土，用于测定土壤自然含水量。环刀样品和小铝盒样品带回实验室后立即进行各项指标的分析。分析样品带回室内后风干、除杂、研磨过筛后，贮于密封容器内供分析用。土样测定方法：自然含水量，酒精燃烧法；容重和毛管持水量，环刀法；pH值，水土比2.5：1，电位法；有机质，重铬酸氧化-外加热法；全氮，开氏法；碱解氮，扩散吸收法；全磷，HClO4-H2SO4消化，钼锑抗比色法；有效磷，盐酸-氟化铵浸提，钼锑抗比色法；全钾，NaOH碱熔，火焰光度法；速效钾，1mol/LNH4OAc浸提，火焰光度法1。2.2 土壤主要理化性质2.2.1土壤质地土壤质地是土壤最重要的物理性质之一，影响土壤的水、肥、气、热等各个肥力因子及土壤的耕性。土壤质地状况决定于成土母质（岩）、气候、地形、地表植被、人为活动等因素。万绿湖自然保护区土壤多为中壤土和重壤土（表1），少数为砂壤土或轻粘土。土壤中3mm-3cm的石砾含量一般较低，多数土壤为非砾质土。这样的质地状况对土壤物质循环和植物生长均比较有利。由表1还可以看出，同一剖面中上层土壤0.01mm的颗粒含量大多低于下层土壤，这主要是受地表径流水的淋溶作用影响2。表1 土壤质地剖面号地点与群落类型土层深度（cm）样号石砾含量g.kg-10.01mm 土粒含量g.kg-1土壤质地1白公塘 黄樟-马尾松群落0-201-195.6368.03非砾质中壤土20-401-2229.0323.37少砾质中壤土40-601-359.8216.41非砾质轻壤土60-801-40.0238.11非砾质轻壤土80-1001-510.8190.65非砾质砂壤土100-1201-6173.1197.05少砾质砂壤土2茅坑 枫香-油桐-杉木群落0-202-165.1359.48非砾质中壤土20-402-285.6404.81非砾质中壤土40-602-3167.8418.77少砾质中壤土60-802-488.6467.17非砾质重壤土80-1002-571.3457.25非砾质重壤土100-1202-63.5484.41非砾质重壤土3渔潭电站后山 罗浮柿-杉木群落0-203-1133.5607.57少砾质轻粘土20-403-2308.1601.33中砾质轻粘土40-603-3213.5642.81少砾质轻粘土60-803-4138.5634.81少砾质轻粘土80-1003-5153.0677.03少砾质轻粘土4渔潭电站东 粉单竹-杉木群落0-204-161.7354.59非砾质中壤土20-404-245.2388.89非砾质中壤土40-604-3114.1364.64少砾质中壤土60-804-448.3409.24非砾质中壤土80-1004-5149.1404.32少砾质中壤土100-1204-6122.5363.06少砾质中壤土5水稻田0-205-10.0421.42非砾质中壤土20-405-21.0442.22非砾质中壤土40-605-30.0424.84非砾质中壤土3.2 土壤水分土壤水分状况与植物生长密切相关，同时影响土壤温度、通气状况和养分转化速率。土壤中的水分有不同的存在形态，对植物的有效性亦大不相同。土壤自然含水量受地形、天气状况、植被覆盖、孔隙状况、结构、有机质含量等因素影响，变异很大。万绿湖自然保护区土壤自然含水量在163.99461.07g.kg-1之间，平均为300.35 g.kg-1（表2）。毛管持水量是指土壤毛管孔隙中全部充满水时的土壤含水量，包括了吸湿水、膜状水和毛管悬着水各种水分形态。其值大小反映了土壤的保水能力，与土壤涵养水源的生态功能密切相关。万绿湖自然保护区土壤毛管持水量在208.89613.53g.kg-1之间，平均为386.04 g.kg-1。从毛管持水量来看，保护区内土壤的持水能力较强。2.2.3 土壤容重及孔隙性土壤容重大小反映土壤的松紧状况，是土壤重要的物理性状指标。其值主要与土壤质地、结构、团聚状况、土粒排列状况及有机质含量等因素有关。万绿湖自然保护区土壤容重在0.651.61g.cm-3之间，平均值为1.11g.cm-3，土壤容重总体上较小，表明土壤比较疏松，有利于水分下渗和保存。另外，表层土壤容重一般低于下层土壤（表2）。表2 土壤基本物理性质No.自然含水量g.kg-1毛管持水量g.kg-1吸湿水g.kg-1土壤容重g.cm-3总孔隙度%毛管孔隙度%非毛管孔隙度%通气孔隙度%毛管孔隙:非毛管孔隙1-1257.62362.4918.351.0460.7137.7722.9433.891.651-2254.87345.7914.371.2154.3741.8212.5523.553.331-3165.69249.9811.801.3748.3834.2714.1225.722.431-4166.69208.8910.841.6139.1233.685.4512.256.181-5163.99226.787.401.4246.3032.4313.8622.962.341-69.302-1284.58365.8219.180.9464.5834.2930.2937.891.132-2253.33382.1120.731.0759.5540.9618.5932.392.202-3254.63351.8720.941.1656.3140.6715.6426.842.602-4251.67320.6821.211.1556.5136.9519.5627.511.892-5281.89371.2819.331.0759.4739.7919.6829.182.022-621.073-1461.07603.3526.220.6575.3039.4935.8145.111.103-2322.34613.5324.700.8966.4654.4811.9837.834.553-3364.86425.8720.380.8966.5337.7628.7734.171.313-4346.41401.6021.710.9265.4536.7828.6633.711.283-5344.31384.0522.151.0759.7640.9618.8023.052.184-1387.66452.3618.821.0659.8648.1711.6818.634.124-2392.84473.5118.461.0361.2648.5412.7220.923.824-3344.84383.9916.671.2752.0248.793.228.1715.154-4378.68410.0718.701.2453.0550.942.115.9624.144-5329.03386.7716.581.1954.9146.218.7015.605.314-614.355-118.745-217.995-315.33min163.99208.897.400.6539.1232.432.115.961.10max461.07613.5326.221.6175.3054.4835.8145.1124.14mean300.35386.0417.901.1157.9941.2416.7625.774.44se16.2520.360.900.041.621.261.832.061.12土壤孔隙是土壤水分和空气的存在场所，也是植物根系、土壤动物和微生物的生活空间。自然土壤中孔隙容积所占比例愈大，水分和空气的容量就愈大。土壤孔隙包括毛管孔隙和非毛管孔隙。非毛管孔隙主要用于通气，毛管孔隙则可以蓄水。一般对于植物来说，孔隙度在50左右或稍大而其中通气孔隙度占20-40%之间为好。河源万绿湖自然保护区土壤总孔隙度在39.1275.30%之间，平均为57.99%，毛管孔隙度在32.4354.48%之间，平均为41.24%，通气孔隙度在5.9645.11%之间，平均为25.77%。总体来说，万绿湖自然保护区土壤的总孔隙度较大，毛管孔隙度与非毛管孔隙比例比较合理，土壤具有较好的通气性和透水性，并具有较强的保水能力。2.2.4土壤酸碱性与缓冲性土壤酸碱性是土壤重要的化学性质，对营养元素的分解释放、植物的养分吸收、土壤肥力、微生物活动、土源病虫害的发生及植物的分布与生长有重要影响。河源万绿湖自然保护区土壤水提pH值在3.924.93之间，平均为4.34，KCl提pH值在2.953.53之间，平均为3.21（见表3），土壤呈强酸性反应。pH（H2O）与pH（KCl）之间呈显著正相关关系，相关系数为0.82（表4）。总体上看，土壤酸性程度由表层土壤往下表现出逐渐减弱的趋势（见图1中A，B），主要原因是枯落物分解过程中产生的腐殖酸使表层土壤酸性增强，另外由于该地区丰富的水热条件，土壤矿物质分解彻底，上层土壤的盐基遭受强烈淋洗，从而造成表层土壤酸性更强。土壤缓冲性是土壤缓和土壤酸碱反应的能力。测定时分别用pH值为2.13和8.26的溶液浸提土壤，然后测定土壤溶液pH值。从测定结果可以看出，pH（H2O）与用酸性浸提液测得的pH之间的差值在0.701.80之间，而pH（H2O）与用碱性浸提液测得的pH差值在0.010.66之间，表明保护区内土壤对酸性物质的缓冲能力较差，而对碱性物质的缓冲能力较强。2.2.5 土壤有机质土壤有机质是土壤的重要组成物质，影响土壤的物理、化学和生物学性质。森林土壤有机质主要来源于森林凋落物，此外还有枯死根系、森林动物和土壤小动物的排泄物和尸体以及微生物的代谢产物等。有机质在土壤中的含量一般仅占土壤重量的110左右，但它是土壤中最活跃的成分，对水、肥、气、热等肥力因子影响很大，成为土壤肥力的重要物质基础。万绿湖自然保护区土壤有机质含量在1.1730.86g.kg-1之间，平均值为13.01g. kg-1（表3）。相关分析结果表明，有机质含量与土壤pH值（包括水提和KCl提pH）呈显著负相关关系，相关系数分别为-0.65和-0.51（表4），进一步显示了土壤有机质对土壤酸度的影响。在土壤剖面中，由表层往下，有机质含量呈明显下降趋势，且表层有机质含量一般远高于下层（图1中C）。2.2.6 土壤氮素土壤中的氮主要来源于生物，有机质是自然土壤氮素的主要来源，凋落物的分解可使土壤N素含量明显增加。氮素是蛋白质的基本成分，影响植物的光合作用和根系生长。土壤含氮的多少，在一定程度上影响植物对磷和其它元素的吸收。万绿湖自然保护区土壤全氮含量在0.0900.999 g.kg-1之间，平均值为0.544 g.kg-1（表3）。上层土壤含量明显高于下层（见图1中D）。全氮与土壤有机质含量呈极显著正相关关系，相关系数为0.72（表4），这与以往许多相关的研究结果一致3，4。此外，全氮与土壤pH值之间呈显著负相关关系。土壤碱解氮包括铵态氮、硝态氮、氨基酸、酰胺和易水解的蛋白质中的氮素。其数量大小可以反映近期可被植物吸收利用的有效氮的含量。万绿湖自然保护区土壤碱解氮含量在18.314149.061 mg.kg-1之间，平均值为72.659 mg.kg-1。碱解氮与全氮、有机质之间呈显著正相关关系，相关系数分别为0.58和0.78，这与以往许多研究结果是一致的4，5。碱解氮在剖面中亦表现为上层含量比下层高，呈现明显的梯度（见图1中E）。表3 河源万绿湖自然保护区土壤化学性质和养分含量No.pH(H2O)pH(KCl)缓冲性*有机质g.kg-1全氮g.kg-1碱解氮mg.kg-1全P g.kg-1速效磷mg.kg-1全K g.kg-1速效Kmg.kg-1(2.13)(8.26)1-14.16 3.01 3.16 4.19 18.38 0.873 45.181 0.3671.122 16.558 39.226 1-24.19 2.98 3.12 4.23 9.35 0.378 55.225 0.3140.291 15.819 25.842 1-34.57 3.35 2.93 4.70 3.51 0.090 28.561 0.3670.145 12.384 15.882 1-44.93 3.48 3.18 4.97 1.17 0.213 38.724 0.3880.193 12.701 14.949 1-54.76 3.53 2.96 4.82 10.76 0.253 22.341 0.3020.193 11.152 29.889 1-64.84 3.49 3.12 4.99 1.86 0.132 18.314 0.3370.725 11.136 17.127 2-14.13 3.05 3.16 4.18 22.06 0.782 110.993 0.3081.365 9.641 58.212 2-24.36 3.18 3.26 4.41 20.25 0.383 111.169 0.3731.124 8.830 45.451 2-34.37 3.21 3.21 4.42 16.42 0.421 94.719 0.2820.782 7.777 35.802 2-44.44 3.18 3.23 4.48 14.15 0.584 90.626 0.3480.538 6.465 35.802 2-54.47 3.10 3.19 4.57 8.74 0.420 74.007 0.3050.391 9.198 31.756 2-64.40 3.15 3.21 4.65 10.57 0.668 76.197 0.2980.538 7.841 28.021 3-13.92 2.98 3.18 3.93 30.86 0.880 149.061 0.5861.229 14.069 86.225 3-23.96 2.95 3.04 4.03 21.19 0.958 70.280 0.3720.933 15.222 57.901 3-34.04 2.95 3.08 4.07 16.43 0.871 86.434 0.3330.831 14.642 70.351 3-44.16 2.96 3.07 4.21 11.12 0.999 76.247 0.6260.734 15.456 60.391 3-54.26 2.96 3.11 4.36 9.89 0.380 47.418 0.6870.343 15.578 29.577 4-14.31 3.14 3.28 4.34 20.29 0.744 84.241 0.4491.757 8.592 77.821 4-24.22 3.17 3.32 4.29 10.86 0.660 49.294 0.3701.024 11.077 51.676 4-34.22 3.20 3.18 4.33 9.14 0.417 55.355 0.4101.217 9.846 52.299 4-44.47 3.21 3.56 4.58 14.67 0.705 125.319 0.4741.413 10.201 72.219 4-53.97 3.19 3.28 4.63 10.61 0.376 79.949 0.4011.363 12.836 63.504 4-64.61 3.30 3.21 4.82 7.11 0.174 53.179 0.3991.019 15.069 54.166 5-14.53 3.49 3.78 4.71 17.75 0.707 108.889 0.40613.209 11.568 62.881 5-24.15 3.27 3.31 4.23 11.79 0.666 82.117 0.3665.751 10.704 42.339 5-34.61 3.53 3.52 4.81 9.35 0.420 55.279 0.3511.848 11.081 22.419 min3.92 2.95 2.93 3.93 1.17 0.090 18.314 0.282 0.145 6.465 14.949 max4.93 3.53 3.78 4.99 30.86 0.999 149.061 0.687 13.209 16.558 86.225 mean4.34 3.19 3.21 4.46 13.01 0.544 72.659 0.393 1.541 11.748 45.451 se0.05 0.04 0.04 0.06 1.35 0.053 6.448 0.020 0.521 0.572 4.024 * 缓冲性测定时用的缓冲液（浸提液）pH值分别为2.13和8.26，测得的数值为分别用这两种浸提液浸提土壤测得的pH值。AB DC FE 图1 不同土壤层次的化学性质和养分含量图中横坐标中1-6代表不同土层深度：10-20cm，220-40 cm，340-60 cm，460-80 cm， 580-100 cm，6100-120cm表4 土壤各因子相关系数表pH(H2O)pH(KCl)有机质全氮碱解氮全磷速效磷全钾速效钾pH(H2O)1.00pH(KCl)0.821.00有机质-0.65-0.511.00全氮-0.69-0.620.721.00碱解氮-0.49-0.370.780.581.00全磷-0.27-0.340.180.260.211.00速效磷0.010.310.210.220.320.021.00全钾-0.29-0.34-0.030.15-0.260.43-0.061.00速效钾-0.62-0.440.720.670.710.380.260.101.00注：黑体加下划线表示相关性显著（p0.05）2.3 土壤养分储量根据土壤容重和各层土壤养分含量（浓度），求算出1ha土地面积上一定深度土层中的养分贮量，见表5。可以发现，农田土壤的养分贮量均比较高，其中全氮、碱解氮、全磷、全钾均为次最高，而速效磷贮量则远远高于其他土壤类型，达到49.72 kg.ha-1。农田的养分累积主要是由于耕作过程中施肥引起。这些养分会伴随径流水部分地流入水体，增加水体N、P负荷，因而土壤养分积累对万绿湖的水质存在潜在威胁。在水稻生长期，N、P养分的流失风险将更大，因而对万绿湖水质的影响将更严重。表5 土壤养分贮量No.有机质(t.ha-1)全氮(t.ha-1)碱解氮(kg.ha-1)全P（t.ha-1）速效磷(kg.ha-1)全K（t.ha-1）速效K（kg.ha-1）1-138.271.8294.090.762.3434.4881.691-222.620.92133.570.760.7038.2662.501-39.600.2578.131.010.4033.8843.450-60cm土层70.492.98305.802.533.44106.62187.642-141.401.47208.340.582.5618.10109.272-243.420.82238.330.802.4118.9397.442-338.020.98219.340.651.8118.0182.910-60cm土层122.843.26666.012.036.7855.03289.623-140.401.15195.150.771.6118.42112.893-237.661.70124.910.661.6627.05102.913-329.151.55153.320.591.4725.97124.790-60cm土层107.214.40473.382.024.7471.44340.594-143.171.58179.230.963.7418.28165.574-222.311.36101.210.762.1022.74106.104-323.241.06140.781.043.1025.04133.000-60cm土层88.724.00421.222.768.9466.06404.675-142.431.69260.210.9731.5727.65150.275-228.171.59196.240.8713.7425.58101.185-322.351.00132.100.844.4226.4853.570-60cm土层92.954.28588.552.6849.7279.70305.023 结论与建议本次调查结果显示，河源万绿湖自然保护区内主要地貌类型有中山、低山、丘陵、台地、河流、人工湖和湖心岛屿等，土壤母质有花岗岩、花岗斑岩、安山岩、流纹岩、石英砂岩、粉砂岩、泥质页岩、夹炭质页岩、砾岩和泥灰岩等，土壤类型主要有赤红壤、山地红壤、山地黄壤、水稻土和菜园土。土壤质地砂壤质至轻粘土，以中壤土为主；土壤容重总体较小，平均为1.11g.cm-3，孔隙度较大，平均为57.99%，毛管孔隙与非毛管孔隙的比例比较合理。土壤pH值（水提）平均为4.34，呈强酸性反应，土壤对酸性物质的缓冲能力弱，对碱性物质缓冲能力较强。有机质和氮磷钾等养分含量水平因不同土地利用方式而异。有机质、全氮、碱解氮、速效磷和速效钾在土壤剖面中的分布规律均表现出上层高于下层的特点。各森林植被下土壤，其土层厚度、物理性质和养分含量等各方面的条件均能较好地满足林木生长需要，搞好封山育林、严禁采伐是保护区内水土保持的关键措施。但是，水稻土中各种养分的浓度和贮量均较高，其中速效磷的贮量远远高于其它土壤。若在水稻生长季节内，土壤养分含量因施肥措施影响必定更高，而且水稻种植中还会使用农药和除草剂等有毒化学物质。水稻土中高浓度的N、P含量和有毒化学物质的使用，增加了对万绿湖水库水体污染的风险。因此，从保护水源免受污染的角度出发，应考虑将保护区内居民点全部迁移出来，停止一切农业生产活动，并尽量减少区内的人为干扰。参考文献：1. 中华人民共和国国家标准局. 森林土壤分析方法 M. 北京：科学出版社，19882. 罗汝英. 土壤学M. 北京：中国林业出版社,19903. 熊毅,李庆逵主编.中国土壤(第二版) M.北京:科学出版社,1987