不同人工植物類型對鹽堿地土壤物理性質(zhì)的影響

景淼，李璐，李大威

(遼寧林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院,遼寧 沈陽 110122)

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不同人工植物類型對鹽堿地土壤物理性質(zhì)的影響

景淼，李璐，李大威

(遼寧林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院,遼寧 沈陽 110122)

通過調(diào)查和試驗，研究了不同人工植物對鹽堿地土壤物理性質(zhì)的影響，結(jié)果表明：從土壤容重來看，喬木對土壤下層(20～100 cm)改良效果好，草本對中上層的改良效果好，灌木對土壤各層的改良效果差異不大；不同人工植物類型下土壤容重順序為喬木<草本<灌木；非毛管孔隙度順序為喬木>草本>灌木；孔隙度順序為喬木>灌木>草本；通氣度順序為喬木>草本>灌木。喬木林地土壤的持水性最高，喬木林地土壤的滲透性能優(yōu)于灌木。

植物；鹽堿地；孔隙度；容重；持水性；滲水性能

盤錦市大洼縣地處渤海灣中部，遼河三角洲腹地，遼河下游入?？谔?，屬于沉降性退海平原，地勢平坦低洼，土壤質(zhì)地黏重，土壤含鹽量為0.2%～0.6%，屬于遼寧省環(huán)渤海經(jīng)濟(jì)帶縣份。近年來，隨著遼寧濱海大道的落成通車，縣域經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，但仍面臨著一些生態(tài)環(huán)境問題，在一定程度上制約招商引資、高新技術(shù)項目落戶，因此必須在發(fā)展大洼縣域經(jīng)濟(jì)的同時加強區(qū)域生態(tài)環(huán)境的改善。

研究表明，城市綠化是改良鹽堿土壤的重要途徑，同時對改善環(huán)境具有顯著作用[1-4]。本文研究了不同植物類型對鹽堿地土壤物理性質(zhì)的影響，為鹽堿地進(jìn)行低成本、高效率、環(huán)保型改良提供方法和依據(jù)，可為我國鹽堿地區(qū)的生態(tài)恢復(fù)提供技術(shù)支撐。

1 研究地概況

試驗地為大洼縣公路兩旁的城市綠地，于2012年4月開始進(jìn)行綠化，含喬、灌、草三種植物類型，其中喬木樹種有柳樹、國槐；灌木有檉柳和碧桃；喬木、灌木下為白三葉草覆蓋，植被生長總體狀況較好(表1)。

表1 幾種喬、灌木樹種的生長量

2 研究方法

在上述試驗地的同一坡向、坡度及坡位的地段上，設(shè)置代表性的土壤剖面，每個土壤剖面分3個層次，即0～20 cm，20～40 cm， >40cm，每個層次3次重復(fù)取樣(環(huán)刀法)。 經(jīng)分別測定計算后，再用加權(quán)平均法求算各層次的統(tǒng)計量。土壤取回后先稱其鮮質(zhì)量，然后在105 ℃烘10～12 h至恒質(zhì)量并稱質(zhì)量后測定土壤容重、土壤孔隙度、土壤通氣性及土壤飽和含水量、毛管持水量、田間持水量、滲水速率。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同類型植物對土壤容重與通氣性的影響

土壤容重能夠反映土壤結(jié)構(gòu)、通透性等物理性質(zhì)。其不但能夠影響土壤三相比(固相、液相和氣相)，而且能夠影響土壤生物的活動以及土壤團(tuán)聚體營養(yǎng)元素的釋放和固定，從而影響林木的生長。通過表2不同植物類型對土壤物理性質(zhì)影響的比較可知：喬木對林下土壤的改良作用隨著土層加深，容重越來越小(0～20 cm土層比>40 cm土層要大0.13 g?cm-3)，而土壤的總孔隙度和通氣度都增大。容重的大小體現(xiàn)了土壤的堅實度，在同等質(zhì)地條件下，容重小的土壤疏松。喬木對林下土壤容重影響較為明顯，原因可能是喬木根系比較龐大而且能深入土壤較深的層次，對土壤的結(jié)構(gòu)改變較大。灌木對土壤容重的影響不大，但表層小于下層；孔隙度隨土層增加而增大，通氣度卻減小。草本使20～40 cm土層的土壤容重最小，表層次之；土壤孔隙度和通氣度上層要大于下層。

表2 不同植物類型對其土壤物理性質(zhì)影響的比較

灌木和草本下的土壤容重表層小于下層，總孔隙度和通氣度表層大于下層，說明灌木和草本對土壤表層的土壤改良作用顯著。但總體上灌木林下土壤的容重最大，非毛管孔隙度小，導(dǎo)致孔隙度和通氣度都不如喬木和草本。喬木土壤的非毛管孔隙度要高于灌木和草本，非毛管孔隙度對于土壤的通氣性有很大的影響，由于喬木土壤的非毛管孔隙度大(7.1%～11.3%)，所以通氣性比灌木和草本好。

3.2 植物對土壤持水特性的影響

土壤的持水能力主要取決于土壤質(zhì)地和孔隙狀況。三種不同的植物類型根系下土壤持水量的差異見表3。喬木林下土壤的飽和含水量、毛管持水量和最小持水量基本隨土層的加深而增大，這與喬木林下土壤的毛管孔隙度和總孔隙度的變化規(guī)律是一致的。灌木的影響規(guī)律與喬木相同，在<40 cm的土層中，下層土壤的持水量要普遍高于上層土壤。而草本植物土壤則有差異，飽和含水量和毛管持水量在20～40 cm土層中最大，>40 cm土層次之，上層最小，最小持水量0～20 cm土層要大于下層。

喬木林下土壤的飽和含水量比同一層次灌木土壤要高0.7～1.7 mm，平均高1.2 mm；喬木土壤的飽和含水量比同一層次草本土壤要高0.2～1.4 mm，平均高0.8 mm；灌木和草本同一層次土壤的飽和含水量略有差異，在0～20 cm土層中，灌木林下土壤的飽和含水量要比草本土壤低0.5 mm，在20～40 cm土層中，灌木林下土壤比草本土壤要高0.3 mm，在>40 cm的土層中，灌木林下土壤要比草本土壤低0.3 mm。

喬木林下土壤的毛管持水量比灌木同一層次土壤要低1.1～1.7 mm，平均低1.4 mm；比草本同一層次土壤要高0.5～1.5 mm，平均高1.0 mm；灌木林地土壤的毛管持水量要比草本同一層次土壤高0.8～2.6 mm，平均高1.7 mm。

表3 不同植物類型林地土壤持水量的比較

表4 喬木和灌木林地土壤水分滲透速度的比較

喬木林下土壤的最小持水量在0～20 cm土層中，比灌木同一層次土壤高0.7 mm，在>20 cm土層中，比灌木同一層次土壤低2.2～2.5 mm，平均低2.3 mm；喬木林下土壤的最小持水量比草本同一層次土壤要高3.0～4.6 mm，平均高3.8 mm；灌木林地土壤的最小持水量要比草本同一層次土壤高2.3～7.1 mm，平均高4.7 mm。

3.3 植被對土壤水分滲透速率的影響

滲水性是土壤的重要水分物理性質(zhì)之一，喬木和灌木對土壤不同層次的滲透速率差異詳見表4，喬木和灌木林下0～20 cm深度土壤的滲水速率明顯大于20～40 cm深度。在以喬木根系為主的植物類型土壤中，土壤孔隙度較高，隨著喬木根系的生長，根系對土體的穿插和擠壓，土壤非毛管孔隙度增加，因此土壤的滲水性較好。

土壤水分的滲透過程可劃分為三個階段，即初滲階段、過渡階段和穩(wěn)滲階段，在初滲階段，土壤水分滲透速率很大，主要滿足土壤缺水，這個階段土壤吸水量大。

在0～20 cm土層中，喬木林地土壤的初滲速率要比灌木林地土壤大1.24 mm?min-1，而穩(wěn)滲速率要略小于灌木林地土壤，但平均滲透速率仍大于灌木0.12 mm?min-1；在20～40cm土層中，喬木林地土壤的初滲速率小于灌木土壤，但平均速率喬木比灌木大0.21 mm?min-1。喬木林地土壤各層的平均滲透速率都大于灌木土壤。

4 結(jié)論

4.1 喬木對土壤物理性質(zhì)的改良總體效果要比灌木和草本好，尤其是對土壤下層(40～100 cm)的改良作用明顯優(yōu)于灌木和草本。喬木林地土壤的容重隨土層的深入而減小，下層土壤的物理性質(zhì)得到了很好的改良。由于喬木根系對土體的穿插和擠壓，土壤非毛管孔隙度增加，毛管孔隙度減少，同時，具有良好的土壤結(jié)構(gòu)。因此，喬木林地土壤具有良好的通氣性和透水性。

灌木林下土壤的容重要高于草本，非毛管孔隙度低于草本，通氣性不如草本好?？赡艿脑蚴墙ㄖ膊萜盒枰獙ν恋剡M(jìn)行嚴(yán)格的整地，整地致草坪土壤的物理性質(zhì)好于灌木。但灌木林地土壤的毛管孔隙度大于草本，總孔隙度也大于草本，說明種植灌木后，灌木對于土壤的改良作用優(yōu)于草本。

4.2 喬木對于改善土壤的貯水能力也是最好的，喬木土壤的飽和含水量、毛管持水量、最小持水量都要高于灌木和草本。灌木林地土壤的持水性能又要優(yōu)于草本。土壤水分入滲性受植被的影響較大。土壤含有較多的孔隙，特別是非毛管孔隙，這些孔隙可使水分較快地轉(zhuǎn)移到土壤深層，增加了土壤入滲率。喬木林地土壤的非毛管孔隙明顯大于灌木，而所得試驗結(jié)果(表4)表明喬木林下土壤表層的滲透速度要大于灌木土壤，因此，在降雨強度和降雨量相同的條件下，灌木由于滲透速度慢，易產(chǎn)生地表徑流，而喬木下的土壤具有較高的滲透性能，可將大量的地表水轉(zhuǎn)化為地下水，減少地表徑流量和減緩徑流速度，有利于保持土壤結(jié)構(gòu)，防止養(yǎng)分的流失。

4.3 喬木林地土壤由于受到幾個不同于其他土壤的發(fā)生因素的影響——凋落物、樹根以及依存于喬木植被下的特殊生物群的影響，因此喬木林地土壤具有較獨特的水文特性，表現(xiàn)在喬木林地土壤的疏松性、結(jié)構(gòu)性、吸水性、持水性、透水性、水分移動性上。喬木林地土壤一般較疏松、多孔隙、呈團(tuán)粒結(jié)溝、透水性強。

[1] 王春娜.植物耐鹽性分析及對土壤特征的適應(yīng)研究[D].哈爾濱：東北林業(yè)大學(xué),2005

[2] 王春娜，宮偉光. 鹽堿地改良的研究進(jìn)展[J]. 防護(hù)林科技，2004(5)：38-41

[3] 班乃榮，陳興會,長永宏，等. 耐鹽植物對鹽堿地的改良效果試驗[J].寧夏農(nóng)業(yè)科技，2004(1)：26-27

[4] 朱虹，祖元剛,王文杰，等.鹽堿地的植被恢復(fù)與鹽堿地改良方法的評述[J].吉林林業(yè)科技,2007(36):15-20

Effects of Different Artificial Plant Types on Physical Properties of Soil in Saline-Alkali Land

Jing Miao,Li Lu,Li Dawei

(Liaoning Provincial Institute of Forestry Research and Planning,Shenyang 110122,China)

The effects of different artificial plant on bulk density，total soil porosity，capillary porosity，non capillary porosity，the moisture capacity，and infiltrating rate of soil were studied through investigation and experiments. According to bulk density，amelioration effect of arbor on lower soil layer (20-100 cm) is optimal; the amelioration effect of herb is optimal at the middle and upper layers; shrubs has little difference affecting soil layers. The ascending order of bulk density under the different types of artificial plant is: arbor< herbaceousherbaceous>shrub；total soil porosity: arbor >shrub > herbaceous，arbor has the highest soil moisture capacity and it has optimal infiltrating characteristic than shrub. So arbor has superior ability of water-storing and retention water.

plant;saline-alkali land; soil porosity; bulk density; water-holding capacity; water infiltration capacity

1005-5215(2016)10-0015-03

2016-08-31

景淼(1982-)，女，遼寧本溪人，碩士，高級工程師，現(xiàn)從事林業(yè)調(diào)查規(guī)劃工作.

S156.4

A

10.13601/j.issn.1005-5215.2016.10.005