热带雨林是陆地生态系统的重要组成部分,在全球碳循环维持、生物多样性保护以及气候调节等方面都发挥着重要的作用。但由于商业采伐、非法盗伐、农业活动和人类栖息地扩张等原因,热带雨林正以惊人的速度消失。目前,热带雨林的保护及恢复已成为全球关注的热点,中国科学院华南植物所及中国科学院西双版纳植物园在广东、福建的退化生态学恢复及云南热带林的植被恢复研究已经取得大量的成果,这些成果极大的促进了我国热带林恢复生态学基础理论的深入和提高。与广东和云南相比,海南岛热带林退化植被的研究则相对较少,且研究内容主要集中于植物组成、恢复、群落结构、季相变化、植被类型划分及功能型等方面,对土壤方面的研究则少见报道。因此,本文以海南岛霸王岭林区热带低地雨林为研究对象,选取了4个不同演替阶段(15年次生林、30年次生林、60年次生林和老龄林)的林分,每个演替阶段选择2个100×100m,面积为1hm2的样地,按对角线采样法采集表层0～20cm的混合土样,共采集土壤样品200个。分析了土壤的物理性质(包括土壤容重、孔隙度、含水量和土壤机械组成)和土壤的化学性质(包括土壤pH、土壤有机质、全氮、碱解氮、全磷、速效磷、全钾和速效钾),通过对不同演替阶段土壤理化性质、空间变异性和土壤肥力状况的比较,重点研究了不同演替阶段下土壤发展的方向和速度,以期为该区的植被恢复、生态建设和森林管理提供基础数据和理论依据。主要研究结果如下：(1)海南岛霸王岭热带低地雨林刀耕火种弃耕地植被恢复过程中,土壤容重变化的幅度不大,但从15年次生林到老龄林有逐渐降低的趋势；土壤孔隙度呈现波动性增加的趋势,从15年次生林到老龄林,孔隙状况得到了改善,但改善的幅度并不大；土壤含水量随植被的演替略有小幅的升高；土壤机械组成变化显著,粗砂粒变动起伏较大,粗粉粒和粘粒减少,而细粉粒增多。整体来看,土壤物理性质在各演替阶段的变化速度较慢,并表现出逐渐向老龄林的方向发展的趋势。(2)植被恢复过程中,土壤pH值、有机质、全氮、解碱氮、速效磷、全钾和速效钾都先增后减,土壤全磷持续降低且变化明显。除30年次生林外,各演替阶段的土壤化学性质也逐渐向老龄林的方向发展,且从15年次生林到老龄林年均发展的速度逐渐放缓。(3)选择土壤有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷和速效钾作为土壤养分的研究指标,对比分析不同演替阶段下土壤养分的相关性变化状况。结果表明,在植被恢复过程中,土壤养分之间的相关性发生了变化,土壤有机质对土壤养分的影响变大。(4)通过对各演替阶段土壤养分的空间变异特征进行分析发现,30年次生林、60年次生林和15年次生林空间自相关性较强,而老龄林具有中等程度的空间自相关性。土壤有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷、速效钾在不同演替阶段的空间连续性产生了较大的变化；通过Kriging空间插值,在空间上能够很好地反映研究尺度上土壤养分的空间分布状况。由于地形、植被覆盖度、枯落物、及土壤微生物和淋溶的作用程度不同,同一林分类型的不同土壤养分指标及不同演替阶段的同一养分指标均存在明显的空间异质性。(5)运用主成分分析的方法,探讨不同演替阶段土壤肥力指标的变化状况。所提取的两个主成分可以基本反映全部指标的信息,第一主成分主要体现了土壤养分的供应及转化能力。第二主成分主要是土壤物理性质的综合,反映了土壤的储水能力和通透状况。综合来看,土壤的演替导致了不同演替阶段的土壤肥力综合指标值(IFI)变化显著,其中刀耕火种30年后的次生林的土壤肥力综合指标值最大,其次为15年次生林和60年次生林,而老龄林的土壤肥力综合指标值最低。