不同經(jīng)營措施對水濕地江南榿木林土壤肥力影響的研究

江祥慶

(福建省沙縣官莊國有林場 365050)

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不同經(jīng)營措施對水濕地江南榿木林土壤肥力影響的研究

江祥慶

(福建省沙縣官莊國有林場 365050)

研究高壟低溝、切根淺栽、集成處置對水濕地的江南榿木林土壤肥力的影響，結(jié)果表明：集成處置處理對土壤肥力影響最為顯著，微團聚度、>0.25 mm水穩(wěn)性團聚體含量、總孔隙度、非毛管孔隙度、土壤速效養(yǎng)分含量最高，分散系數(shù)、土壤容重、土壤結(jié)構(gòu)體破壞率最低，林分立木材積最高，綜合表現(xiàn)最優(yōu)。

江南榿木林；水濕地；土壤肥力；經(jīng)營措施

水濕地是一種特殊的地類類型[1]，由于常年積水或間歇性水淹，地下水位比較高，土壤長期處于好氧與厭氧交替的環(huán)境中，有機物質(zhì)積累多，但分解緩慢[1]。由于水體的移動，營養(yǎng)物質(zhì)有輸入的滯留、沉積，也有輸出的推移、漂移，土壤肥力處于動態(tài)變化之中。水濕地土壤肥力受地下水位高低、栽植樹種以及經(jīng)營技術(shù)不同的影響而表現(xiàn)出不同的狀態(tài)，對江南榿木林的生長發(fā)育及其發(fā)揮生態(tài)功能有重要影響。對采取不同經(jīng)營技術(shù)措施處理水濕地江南榿木林的土壤肥力狀況進行對比分析，研究不同經(jīng)營技術(shù)下水濕地土壤肥力的變化規(guī)律，為制定水濕地江南榿木林營造技術(shù)提供理論依據(jù)和生產(chǎn)實踐經(jīng)驗。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于福建省沙縣(東經(jīng)117°32′至118°60′，北緯26°60′至26°46′)，屬于中亞熱帶大陸性氣候兼海洋性季風氣候，年均溫19.6℃，年均降雨量1800 mm左右，年均蒸發(fā)量1461 mm，空氣相對濕度平均80%。試驗林建立在福建省沙縣官莊國有林場石景山工區(qū)2林班52大班120小班，小班面積16 hm2，海拔200～240 m，為宜林水濕地。主要植被有蒲公英、水芹、苦菜、菖蒲、魚腥草、千屈菜、虎杖、水蔥等。2009年開始采取不同經(jīng)營措施降低地下水試驗。土壤肥力試驗在水濕地不同經(jīng)營技術(shù)處理營造江南榿木林中進行。

1.2 試驗設(shè)計

試驗設(shè)4個處理：①高壟低溝處理(GD)。在水濕地中順坡建立高30 cm、寬1 m的高壟，在高壟與高壟之間開挖深30 cm低溝，在高壟上按2 m 距離挖穴種植江南榿木，穴規(guī)格40 cm×30 cm×30 cm。②切根淺栽處理(QQ)。將江南榿木苗木根系切除主側(cè)根(保留根深20 cm、根幅50 cm范圍內(nèi)的根系，其余切除)，不挖穴，直接把處理后的苗木放置在土表面上，在周邊取土，以種植點為中心培成高30 cm饅頭狀臺面，周邊順勢整理形成暢通的排水溝。③集成處理(JC)。在水濕地邊坡，開設(shè)排水溝，從高到低順勢建立寬40 cm、落差60 cm的排水溝。把切根(保留根深20 cm、根幅50 cm范圍內(nèi)根系，其余切除)后的江南榿木苗放置在水濕地土表面，培土至原土痕處，培成內(nèi)高外低的饅頭狀臺面，側(cè)根有呈水平分布態(tài)勢。④對照處理(CK)。按照常規(guī)造林方式塊狀整地，穴規(guī)格40 cm×30 cm×30 cm。試驗采取不完全隨機區(qū)組試驗設(shè)計，3次重復，每塊標準地20 m×20 m。江南榿木苗為1年生實生苗，常規(guī)幼林撫育管理，栽植規(guī)格2 m×2 m。

1.3 測定項目及方法

2016年11月在各標準地內(nèi)按照“S” 型選3點建立土壤剖面，調(diào)查各土壤剖面的狀態(tài)，按土層0～20 cm、20～40 cm分別取樣，每一標準地3樣點的同層次土樣混勻后帶回實驗室進行土壤肥力性狀分析。

按常規(guī)方法對土壤理化性質(zhì)進行分析測定[2]，土壤容重和土壤水分物理性質(zhì)采用容重圈法，土壤組成的微團聚體用吸管法；土壤水穩(wěn)性團聚體用機械篩分法；土壤有機質(zhì)采用硫酸重鉻酸鉀法；全氮采用蒸餾法；全磷采用鉬銻抗比色法；水解氮采用擴散法；速效磷采用鹽酸—氟化銨消化法；速效鉀采用四苯硼鈉比濁法。土壤分散系數(shù)、土壤團聚度和土壤結(jié)構(gòu)體破壞率計算公式見(1)、(2)、(3)式。

分散系數(shù)(%)=<0.01 mm微團聚體分析值/<0.01 mm機械組成分析值

(1)

團聚度(%)=(>0.01 mm微團聚體分析值->0.01 mm機械組成分析值)/>0.01 mm微團聚體分析值

(2)

結(jié)構(gòu)體破壞率(%)=(>0.25 mm干篩團聚體分析值->0.25 mm濕篩團聚體分析值)/>0.25 mm干篩團聚體分析值

(3)

對各標準地進行全林調(diào)查，測定現(xiàn)存密度、胸徑、樹高，計算平均胸徑、平均樹高，利用公式(4)計算立木材積，分析各生長因子與土壤肥力的關(guān)系。

V=0.00005276D1.882161H1.009317

(4)

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤結(jié)構(gòu)

2.1.1 土壤顆粒組成 不同直徑的土壤顆粒是土壤的主要組成部分[2],其組成狀況和在土體中的排列對土壤肥力有著重要影響，對林木栽培利用具有重要意義。從表1可見，不同處理的土壤物理性砂粒(粒徑>0.01 mm)和表征土壤活力中心粘粒(粒徑<0.01 mm)存在差異。采取提高地下水位措施的GD、QQ和JC處理與CK處理比較，0～20 cm土層砂粒含量降低，粘粒含量增加；20～40 cm土層差異更大，CK處理土壤質(zhì)地沙化。這可能與地下水位較高，林地長期或季節(jié)性淹水，水的移動、沖刷帶走土壤粘粒有關(guān)。GD、QQ和JC處理土壤砂粒和粘粒的比例較為合理，土壤的排水和通氣狀況較好，有利于林木生長。0～20 cm土層，GD、QQ和JC處理粒徑>0.01 mm土粒團聚度分別比CK處理增加41.4%、24.6%和55.5%，分散系數(shù)則分別降低6.7%、7.6%和11.8%。表明GD、QQ和JC處理的水、肥、氣、熱比較協(xié)調(diào)，保肥能力增強，這與這些經(jīng)營措施提高地下水位有關(guān)。

2.1.2 土壤水穩(wěn)性團聚體 水穩(wěn)性團聚體是鑒定土壤肥力的重要指標之一，也是評價土壤抗蝕性的重要指標之一。水穩(wěn)性團聚體是粒徑>0.25 mm通過膠體的凝聚膠結(jié)和粘結(jié)而相互聯(lián)結(jié)的土壤原生顆粒組成。水穩(wěn)性團聚體大多是由鈣、鎂腐殖質(zhì)膠結(jié)起來的顆粒，在水流的振蕩、浸泡、沖洗中不易崩解，仍然能保持原來的結(jié)構(gòu)[2]。從表2中可知， GD、QQ和JC處理0～20 cm土層粒徑>0.25 mm水穩(wěn)性團聚體含量分別是54.64%、56.79%和59.10%，比CK處理分別增加13.7%、18.2%和23.0%；表征土壤穩(wěn)定性的重要指標土壤結(jié)構(gòu)體破壞率，GD、QQ和JC處理0～20 cm土層分別為32.3%、32.3%和29.9%，較CK處理比分別降低19.7%、19.7%和25.6%；20～40 cm土層土壤也表現(xiàn)出同樣的趨勢。表明GD、QQ和JC處理的技術(shù)措施能夠提高土壤水穩(wěn)性團聚體含量，降低土壤結(jié)構(gòu)體破壞率，土壤抗蝕性較強，且以JC處理土壤團聚體的穩(wěn)定性最好，可能是由于JC處理地下水位較低，有氧空間增加，土壤微生物數(shù)量隨之增加，促進更多有機物轉(zhuǎn)化為腐殖質(zhì)，從而提高了土壤團聚體含量。

表1 不同處理土壤機械組成和微團聚體組成 (單位：%)

2.2 土壤容重與孔隙度

土壤容重和土壤孔隙度可以反映出土壤緊實度和壘結(jié)狀況，直接影響到植物根系生長、微生物活動，以及水分和養(yǎng)分輸送、氣體交換[2]。土壤容重和土壤孔隙度都是土壤肥力的重要指標。從表3可看出，各處理土壤剖面自上而下土壤容重呈遞增趨勢，土壤總孔隙度和非毛管孔隙度則呈遞減趨勢。水濕地由于地下水位較高，土層從上到下土壤水壓力較大，土壤容重增加。0～20 cm土層，GD、QQ和JC處理土壤容重均比CK處理低，分別降低2.5%、4.2%和7.6%。CK處理由于水壓力較大，加上水流的沖擊、浸泡，使得土壤粘粒損失較多，砂粒比例增加，土壤容重增加。GD、QQ和JC處理的土壤總孔隙度和非毛管孔隙度均比CK處理大。說明采取以降低地下水位為目的技術(shù)措施，土壤總孔隙度、非毛管孔隙度均增加，尤以表層0～20 cm土層增加更為明顯，GD、QQ和JC處理總孔隙度分別比CK處理增加19.6%、26.9%和40.3%，非毛管孔隙度分別增加3.8%、5.2%和12.2%。20～40 cm土層孔隙度也呈同樣的變化趨勢。表明GD、QQ和JC處理可以促進土壤疏松多孔，土壤結(jié)構(gòu)和膠結(jié)、壘結(jié)狀況都比CK處理好。其土體結(jié)構(gòu)疏松透氣性好，有利于水分滲透和養(yǎng)分輸送，為林木生長及微生物繁衍和活動提供良好的環(huán)境。

表3 不同處理土壤容重與土壤孔隙度

2.3 土壤養(yǎng)分狀況

不同經(jīng)營措施對土壤養(yǎng)分及其有效性影響明顯。從表4可以看出，不同處理的土壤養(yǎng)分狀況差異較大。0～20 cm土層CK處理有機質(zhì)含量較GD、QQ和JC處理分別高19.8%、16.2%和12.8%，全氮分別高17.5%、13.4%和9.5%，全磷分別高7.5%、2.4%和2.4%；20～40 cm土層也呈現(xiàn)同樣趨勢，且差異更大。說明水濕地原有林地有機質(zhì)、全氮、全磷較為豐富，可能與CK處理地下水位較高，有氧空間小，在厭氣條件下礦化作用相對遲緩有關(guān)。而土壤速效養(yǎng)分含量的處理間差異性表現(xiàn)正好相反，0～20 cm土層GD、QQ和JC處理土壤速效養(yǎng)分含量與CK處理比，水解氮分別增加13.9%、18.3%和23.0%，速效磷分別增加40.6%、43.8%和46.9%，速效鉀增加4.8%、9.4%和14.1%；20～40 cm土層存在同樣趨勢。說明以提高地下水位為目的的技術(shù)措施可以提高土壤速效養(yǎng)分含量。

表4 不同處理土壤養(yǎng)分狀況

2.4 不同經(jīng)營措施江南榿木林分生長狀況

測定不同經(jīng)營措施江南榿木林分生長狀況(表5)，GD、QQ和JC處理的林分立木材積分別為154.8787 m3/hm2、106.4287 m3/hm2、97.7707 m3/hm2，均高于CK處理。這與土壤速效養(yǎng)分含量表現(xiàn)是一致的，土壤礦質(zhì)化的無機態(tài)氮、磷、鉀能被林木直接吸收利用，促進林木生長。

表5 不同處理江南榿木林分生長狀況

3 小結(jié)

研究采取不同經(jīng)營技術(shù)措施對水濕地江南榿木林土壤肥力的影響，結(jié)果表明：GD、QQ和JC處理與CK處理比，土層砂粒含量降低，粘粒含量增加。0～20 cm土層>0.01 mm土粒團聚度GD、QQ和JC處理分別比CK處理增加41.4%、24.6%和55.5%，分散系數(shù)則分別降低6.7%、7.6%和11.8%，>0.25 mm水穩(wěn)性團聚體含量分別增加13.7%、18.2%和23.0%，土壤結(jié)構(gòu)體破壞率分別降低19.7%、19.7%和25.6%。0～20 cm土層，GD、QQ和JC處理土壤容重分別降低2.5%、4.2%和7.6%，總孔隙度增加19.6%、26.9%和40.3%，非毛管孔隙度分別增加3.8%、5.2%和12.2%。0～20 cm土層，CK處理比GD、QQ和JC處理土壤有機質(zhì)、全氮、全磷含量更高，但速效養(yǎng)分含量較低。GD、QQ和JC處理與CK處理比，水解氮分別增加13.9%、18.3%和23.0%，速效磷分別增加40.6%、43.8%和46.9%，速效鉀增加4.8%、9.4%和14.1%。20～40 cm土層表現(xiàn)相同的變化趨勢。

3種不同經(jīng)營技術(shù)措施中，JC處理對土壤肥力影響較為顯著，微團聚度、>0.25mm水穩(wěn)性團聚體含量、總孔隙度、非毛管孔隙度、土壤養(yǎng)分含量較高，分散系數(shù)、土壤容重、土壤結(jié)構(gòu)體破壞率較低，林分立木材積最高，總體表現(xiàn)最優(yōu)。

[1]馮育青，王瑩，阮宏華.水岸帶研究綜述[J].南京林業(yè)大學學報：自然科學版,2009,33(6):127-131.

[2]中科院南京土壤研究所.土壤理化分析[M].上海：上?？萍汲霭嫔?， 1981.

(責任編輯：劉新永)

Study on effects of different management measures on soil fertility in waterlloged Jiangnan alder forestry

JIANG Xiang-qing

(GuanzhuangState-ownedForestFarmofShaCounty,FujianProvince365050)

Effect of high ridge and low gully, shallow root planting, integrated disposal on soil fertility in waterlloged Jiangnan alder forestry were studied. The results showed that integrated treatment had the most significant effect on soil fertility, and had the highest amount of agglomeration degree, >0.25 mm water stable aggregate content, total porosity, non-capillary porosity, and soil available nutrient content. Also it had the lowest amount of dispersion coefficient, soil bulk density and soil structure damage rate, and had the highest stand volume and the optimal comprehensive performance.

Jiangnan alder; waterlloged land; soil fertility; management measures

2017-03-05

江祥慶，男，1974年生，林業(yè)工程師。

10.13651/j.cnki.fjnykj.2017.03.002