基于三分式徑流增肥整地方式下不同營林模式對土壤孔隙狀況和養(yǎng)分變化的影響

奧小平，趙 娟，米文精

(山西省林業(yè)科學(xué)研究院，山西 太原 030012)

黃土高原丘陵區(qū)降水量少且分布不均，造林地立地條件差，是制約該地區(qū)生態(tài)建設(shè)、環(huán)境改善的首要因素。為解決這一難題，中日合作第二期黃河中游流域防護(hù)林建設(shè)項目積極探索黃土丘陵區(qū)生態(tài)防護(hù)林營造技術(shù)，以期通過科學(xué)的營林技術(shù)改善立地條件，提升造林效果。

1 試驗地概況

試驗地位于昕水河流域的吉縣、大寧、蒲縣、隰縣4個典型的黃土丘陵區(qū)。年降水量1996年至2000年為373 mm～452 mm，年際分布不均，屬半干旱氣候區(qū)，降水年內(nèi)分布亦極其不均，主要集中在7月至9月，占全年降水量的60%以上，持續(xù)無降水時間較長，造成春季和初夏干旱十分嚴(yán)重，是影響造林成活率的主要因素。年平均氣溫9.6℃ ～11.6℃，無霜期196 d～207 d，6月至8月平均氣溫22.9℃，2月至12月平均氣溫－3.2℃，氣溫的年較差和日較差較大。極端最高氣溫為40.7℃，極端最低氣溫為－24℃，≥10℃積溫3960℃ ～3999℃.

2 研究方法

2.1 造林模式配置

2.1.1 整地模式

通過與傳統(tǒng)整地方式的對比試驗，在滿足上述條件的基礎(chǔ)上，根據(jù)不同樹種提出了幾種整地規(guī)格，見表1.

表1 不同整地規(guī)格

2.1.2 苗木規(guī)格

試驗用苗木規(guī)格見表2.

表2 試驗用苗木規(guī)格

2.1.3 撫育及混交模式

撫育:在栽植3 a內(nèi)去除栽植穴外與苗木爭奪水、肥、氣的其它植物，同時，通過松土除草，保持水分，減少病蟲害的發(fā)生。對照組參照退耕還林造林地管護(hù)方法，不進(jìn)行中耕、除草、修枝、修復(fù)破損地埂等撫育措施。

混交模式:采取片狀、帶狀混交方式，營造針闊、喬灌混交林。針對不同立地條件，以適地適樹為原則，采取相應(yīng)的整地方式與栽植、管護(hù)技術(shù)，形成典型營林模式。

2.1.4 營林模式

營林模式一:水平溝(A/B)整地+針闊塊狀混交+壯苗+撫育;營林模式二:水平溝A整地+針闊帶狀混交+壯苗+撫育;營林模式三:魚鱗坑A整地+針葉樹種+壯苗+撫育;營林模式四:魚鱗坑B整地+灌木+壯苗+撫育。

2.2 測定方法

分別對造林初期和造林7 a，8 a后的土壤孔隙度、土壤養(yǎng)分進(jìn)行測定。土壤孔隙度采用環(huán)刀法進(jìn)行測定，各處理重復(fù)3次。土壤養(yǎng)分委托山西省農(nóng)業(yè)廳土壤肥料測試中心測定，化驗分析參照相關(guān)國際或農(nóng)業(yè)(或林業(yè))行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同營林模式對林地土壤孔隙狀況的影響

土壤孔隙度測定分為造林初期和造林7 a～8 a后，并對兩個階段進(jìn)行對比，結(jié)果見表3.

表3 主要樹種不同營林模式兩個時期林地土壤孔隙狀況對比 %

由表3可以看出，與整地后未造林時土壤孔隙狀況相比，經(jīng)過7 a～8 a的樹木生長，土壤孔隙度得到較大提高。林地總孔隙度平均達(dá)到51.3%，毛管孔隙度平均達(dá)到41.8%.

從不同整地方式看，水平溝A，水平溝B，魚鱗坑A，魚鱗坑B的總孔隙度分別提高了17.9%，18.1%，8.5%和6.8%，毛管孔隙度分別提高了9.9%，9.7%，6.5%和8.5%，林地孔隙改善狀況總體表現(xiàn)為水平溝整地優(yōu)于魚鱗坑整地;從不同土層看，以0 cm～30 cm土壤孔隙狀況改善最為明顯，其次為31 cm～50 cm，51 cm～60 cm最差。這與樹木根系主要分布在0 cm～50 cm土層有關(guān)，特別是0 cm～30 cm土層是樹木根系分布最為集中的區(qū)域。從樹種來看，以刺槐的改善最好，油松和側(cè)柏次之，灌木較差。

3.2 不同營林模式對林地土壤養(yǎng)分變化的影響

通過8 a的樹木生長，營林模式對林地土壤養(yǎng)分狀況的改善表現(xiàn)出不同的效果，見第7頁表4，第8頁表5.

表4 2011年不同營林模式林地土壤養(yǎng)分狀況

由表4，表5知，8年生造林試驗地有機(jī)質(zhì)、全氮、全鉀、水解氮、有效磷、速效鉀比試驗初期提高了128.2%，110.3%，34.8%，10.6%，28.2%，71.3%，33.3%.其對林地養(yǎng)分的改善程度大于對照模式，尤其以有機(jī)質(zhì)、全氮、有效磷最為明顯，全磷、水解氮、速效鉀次之，全鉀二者基本一致，這主要與黃土高原富鉀有關(guān)。

表5 造林初期與8年生林分林地土壤養(yǎng)分狀況對比

3.3 影響林地土壤養(yǎng)分變化因素分析

3.3.1 不同整地方式對土壤養(yǎng)分的影響

在栽植相同樹種的情況下，不同整地方式對林地養(yǎng)分改善狀況的影響亦存在差異。水平溝A整地比B整地不同土層深度土壤養(yǎng)分提高百分率，見表6.

表6 水平溝A整地比B整地不同土層深度土壤養(yǎng)分提高百分率 %

由表6可知，水平溝整地比魚鱗坑整地平均提高了有機(jī)質(zhì)20.2%，全氮8.7%，全磷18.2%，全鉀0.17%，水解氮 3.8%，有效磷 18.2%，速效鉀10.7%.其中，以有機(jī)質(zhì)改善程度最大，而全鉀因黃土高原富鉀而效果不明顯，對氮、磷的改善程度也較大。

從不同土層厚度看，以0 cm～30 cm土層養(yǎng)分改善最為明顯，其次為31 cm～50 cm;從整地對比分析結(jié)果看，水平溝A整地的有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、全鉀、水解氮、有效磷、速效鉀分別比水平溝B整地提高了 5.3%，8.9%，9.1%，1.0%，2.3%，7.2%，3.8%，這是由于水平溝A整地因整地規(guī)格較大，所以，對林地養(yǎng)分狀況的改善較好。

3.3.2 不同樹種對土壤養(yǎng)分的影響

相同整地方式栽植不同樹種對林地養(yǎng)分改善情況，見表7.表7可知，油松與側(cè)柏的效果基本一致，而刺槐對林地土壤有機(jī)質(zhì)的改善效果明顯大于針葉樹，比針葉樹平均高60.15%，這主要是因為闊葉樹枯枝落葉較針葉樹多，可補(bǔ)充較多有機(jī)質(zhì);同時，因刺槐為豆科樹種，固氮效果好于油松和側(cè)柏，全氮和水解氮含量平均比針葉樹高32.77%和35.85%;特別需要指出的是，與油松和側(cè)柏相比，刺槐能極大地提高速效鉀的有效含量，比油松和側(cè)柏平均值高76.53%，特別是對深層土壤的改善效果顯著。而對全磷、有效磷和全鉀的改善效果與針葉樹差別不大。

表7 不同樹種對林地土壤養(yǎng)分改善情況

3.3.3 混交方式對土壤養(yǎng)分的影響

表8 塊狀混交與帶狀混交對林地土壤養(yǎng)分的影響

從側(cè)柏+刺槐帶狀混交林和側(cè)柏+刺槐塊狀混交對林地養(yǎng)分改善效果看(表8)，以塊狀混交效果為佳。側(cè)柏塊狀混交比帶狀混交有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、水解氮、有效磷、速效鉀分別提高了26.65%，37.68%，15.36%，30.12%，60.78%，31.31%;刺槐塊狀混交比帶狀混交有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、水解氮、有效磷、速效鉀分別提高了8.41%，4.58%，2.53%，3.60%，10.87%，8.24%.

4 結(jié)論

不同營林模式下，經(jīng)過7 a～8 a苗木生長，土壤孔隙度均得到不同程度的提高。總體而言，水平溝整地優(yōu)于魚鱗坑整地，0 cm～30 cm土層改善最為明顯，這主要與根系在這一深度分布較集中有關(guān)。

不同營林模式下，經(jīng)過7 a～8 a苗木生長，土壤養(yǎng)分狀況均得到改善，且均大于對照組。水平溝整地模式優(yōu)于魚鱗坑整地模式，且在0 cm～30 cm土層深度下改善最為明顯;刺槐在有機(jī)質(zhì)、全氮、水解氮方面的改善效果優(yōu)于其它所選樹種;在營造混交林時，如果從施工便利性和對林地養(yǎng)分狀況改善情況看，以塊狀混交為宜。

從總的結(jié)果看，在以喬木為造林樹種的模式中，營林模式一最佳，營林模式二次之，營林模式三較差。

［1］ 李金花.黃土丘陵區(qū)不同造林模式的土壤效應(yīng)研究［J］.寧夏農(nóng)林科技，2012(1):12-13.

［2］ 李 萍，朱清科，謝 靜，等.半干旱黃土區(qū)水平階整地人工油松林地土壤水分和養(yǎng)分狀況［J］.水土保持通報，2012(1):64-69.

［3］ 許明祥.黃土丘陵區(qū)生態(tài)恢復(fù)過程中土壤質(zhì)量演變及調(diào)控［J］.西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報，2003，11(1):93-95.