雜種落葉松林下土壤變化規(guī)律的研究*

孫 楠 李亞洲

雜種落葉松林下土壤變化規(guī)律的研究*

孫 楠 李亞洲**

（黑龍江省林業(yè)科學(xué)研究所，哈爾濱 150081）

以四種造林密度的雜種落葉松人工林為研究對象，與相同立地條件、相同林齡的長白落葉松林分、造林前的天然次生柞林林下的土壤營養(yǎng)成分進(jìn)行對比分析。結(jié)果顯示：次生柞林皆伐后營造雜種落葉松，19年后土壤的非毛管孔隙度變小，土壤的持水性能變差，pH值變小，土壤酸性增強(qiáng)，速效氮、速效鉀、全氮、全磷、全鉀含量均有大幅度的降低；林分密度越大，土壤酸化程度越高，造林密度2 500株/hm2和3 300株/hm2的林分，土壤結(jié)構(gòu)、孔性、通水透氣性相對較好，且透水性和持水能力比較協(xié)調(diào)，土壤中各營養(yǎng)元素含量較高；相同造林密度的雜種落葉松林分土壤結(jié)構(gòu)、通氣透水性及土壤中各營養(yǎng)元素含量相對高于長白落葉松。

雜種落葉松；土壤；理化性質(zhì)；造林密度

土壤在林木生長過程中起著非常重要的作用[1,2]，同時，林分的樹種組成、生長、凋落物量及其分解速率都會影響土壤的發(fā)育，對土壤的理化性質(zhì)造成影響，其中林分密度是重要因素之一[3,4]。本文以雜種落葉松人工林為對象，研究不同造林密度對土壤理化性質(zhì)的影響，并找出土壤理化性質(zhì)的變化規(guī)律，以期為雜種落葉松人工林的健康經(jīng)營提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)域概況

試驗地位于黑龍江省寧安市境內(nèi)的江山嬌實驗林場，坐標(biāo)為 128°53′16″～129°12′43″E，43°44′54″～43°54′12″N。該區(qū)屬亞寒帶大陸性氣候，冬季長、夏季短，降水量較少，四季溫差明顯。年平均氣溫3.5℃左右，年≥10℃積溫2 200℃，年均降水量500 mm，全年無霜期116～125天。

2 研究方法

2.1 取樣方法

在1998年次生柞林皆伐跡地上營造的四種造林密度（2 500、3 300、4 400、6 600 株 /hm2）雜種落葉松人工林（面積20 hm2）、長白落葉松人工林（3 300株/hm2）、次生柞林保留林分各設(shè)置固定標(biāo)準(zhǔn)地3塊，每塊樣地設(shè)5個取樣點（樣地的四角與中心），按照 0～10 cm、10～20 cm、20～40 cm取土壤樣品，土樣風(fēng)干、磨細(xì)、過篩后，測定土壤理化性質(zhì)。

2.2 測定方法

土壤物理性質(zhì)的測定采用環(huán)刀法；土壤化學(xué)性質(zhì)測定土壤的速效 N、P、K，全量 N、P、K；全氮用自動凱氏法測定（LY/T 1228-1999），儀器為VSKT-P型全自動定氮儀；速效氮用擴(kuò)散法測定（LY/T 1231-1999）；全磷用酸溶-鉬銻抗比色法測定（LY/T 1232-1999）；速效磷用0.05 mol/L鹽酸－0.025mol/L硫酸浸提，鉬銻抗比色法測定（LY/T1233-1999）；全K用火焰光度法測定（LY/T 1234-1999）,儀器為火焰光度計；速效K用乙酸銨浸提，火焰光度法測定(LY/T1236-1999)，儀器為火焰光度計；pH值測定：25型酸度計測[5]。

3 結(jié)果與分析

3.1 物理性質(zhì)

雜種落葉松人工林土壤的容重在0.92～1.21 g/cm3之間，隨著土層厚度的增加，土壤的容重越來越大，對不同土層土壤的容重進(jìn)行方差分析的結(jié)果顯示差異顯著。各林分0～10 cm的土壤容重為0.92～1.05 g/cm3，平均 1.00 g/cm3；10～20 cm 的土壤容重為 0.97～1.15g/cm3，平均 1.08g/cm3；20～40 cm的土壤容重為1.05～1.21 g/cm3，平均 1.16 g/cm3?？傮w上看，各林分土壤的容重不大，說明林分的有機(jī)質(zhì)較多，結(jié)構(gòu)良好。其中，造林密度為6 600株/hm2的林分土壤的容重最小，為0.92 g/cm3；造林密度為2 500株/hm2的林分土壤的容重最大，為1.21g/cm3。對各林分不同土層的容重進(jìn)行方差分析的結(jié)果顯示，3 300、4 400株 /hm2和 6 600株 /hm2林分不同土層的容重間差異不顯著，與2 500株/hm2、長白落葉松林分和次生柞林不同土層的容重間差異顯著。

雜種落葉松土壤總孔隙度為36.9%～55.27%，平均值為45.18%，非毛管孔隙度為3%～6.92%，平均值為5.64%，土壤中小空隙較多，屬于粘質(zhì)土。方差分析結(jié)果顯示，不同林分土壤的總孔隙度和非毛管孔隙度差異顯著，其中，次生柞林土壤的總孔隙度在非毛管孔隙度為47.39%～55.27%，占總孔隙度的30%左右，該林分土壤的通氣性、透水性和持水能力比較協(xié)調(diào)。雜種落葉松3 300株/hm2的林分土壤的孔隙度和非毛管孔隙度、非毛管孔隙度占總孔隙度的比例均較其他三個密度的雜種落葉松和長白落葉松的林分大，說明該林分下土壤相對比較松散，大孔隙度相對較多。

通過對不同林分下土壤的最大持水量、毛管持水量和田間持水量進(jìn)行方差分析的結(jié)果顯示，次生柞林0～10 cm、10～20 cm、20～40 cm土壤的最大持水量、毛管持水量和田間持水量最大（86.24%、75.24%、60.11%，69.21%、61.22%、54.93%，48.31%、40.57%、36.91%），與雜種落葉松、長白落葉松林分土壤的最大持水量、毛管持水量和田間持水量間有顯著差異（P＞0.05），雜種落葉松3300株/hm2林分土壤的最大持水量、毛管持水量和田間持水量較其他三個密度的雜種落葉松和長白落葉松的林分大，說明該林分土壤物質(zhì)的轉(zhuǎn)化與運輸?shù)乃俣纫绕渌址挚臁?/p>

3.2 化學(xué)性質(zhì)

各林分土壤的pH值都是偏酸性的，且0～10 cm、10～20 cm、20～40 cm土壤的pH值差異不顯著。其中，次生柞林的酸性最弱，均值為6.1。雜種落葉松與長白落葉松人工林的土壤有不同程度的酸化，方差分析結(jié)果顯示各林分的差異顯著。其中3 300株/hm2林分土壤的pH值為6.0，是落葉松人工林中酸化程度最弱的林分；2 500株/hm2、4 400株/hm2和長白落葉松林分次之，土壤的pH值均為5.9；造林密度最大的6 600株/hm2林分，酸化程度最高，pH值為5.7。

表1 不同林分類型土壤的物理性質(zhì)

表2 不同林分類型土壤的化學(xué)性質(zhì)

土壤中速效氮含量隨著土壤厚度的增加而減少。次生柞林林分土壤中速效氮含量較高（910.57mg/kg），較雜種落葉松與長白落葉松人工林高出一倍。雜種落葉松與長白落葉松人工林土壤中的速效氮含量差異顯著，其中，3 300株/hm2和4 400株/hm2林分速效氮含量較高（523.87 mg/kg和476.74 mg/kg），長白落葉松人工林的速效氮含量最低（356.17mg/kg）。

土壤中速效磷含量隨著土壤厚度的增加而減少，10～20 cm土壤中速效磷含量較0～10 cm低一半，20～40 cm土壤中速效磷含量較10～20 cm低一半。不同林分間土壤速效磷含量的差異顯著，造林密度6600株/hm2和長白落葉松林分土壤的速效磷含量最高（0.674mg/kg和0.66mg/kg），3300株/hm2林分土壤的速效磷含量最低（0.495 mg/kg），次生柞林居中，為0.581 mg/kg。

土壤中速效鉀含量隨著土壤厚度的增加而減少，10～20 cm土壤中速效鉀含量占0～10 cm的70%左右，20～40 cm土壤中速效鉀含量占10～20 cm的70%左右。次生柞林林分土壤中速效鉀含量較高（91.14 mg/kg），較雜種落葉松與長白落葉松人工林的平均值高出52.34%。雜種落葉松與長白落葉松人工林土壤中的速效鉀含量差異顯著，其中，2 500株/hm2林分速效鉀含量最高（72.09 mg/kg），3 300株/hm2和4 400株/hm2林分速效鉀含量最低（56.16 mg/kg和 40.89 mg/kg）。

土壤中全氮含量隨著土壤厚度的增加而減少。次生柞林林分土壤中全氮含量最高（7.46 g/kg），較雜種落葉松與長白落葉松人工林的平均值高出33.98%。不同林分間土壤全氮含量的差異顯著，造林密度3 300株/hm2林分土壤的全氮含量最高（6.48 g/kg），4 400 株 /hm2、6 600 株 /hm2和長白落葉松林分次之，2 500株/hm2林分最低（4.17 g/kg）。土壤中全磷含量隨著土壤厚度的增加而減少，但減少的程度較小。次生柞林林分土壤中全磷含量較高（0.834 g/kg），較雜種落葉松與長白落葉松人工林高出126.14%。不同林分間土壤全磷含量的差異顯著，造林密度4 400株/hm2林分土壤的全磷含量最高（0.435 g/kg），3 300 株 /hm2、6 600 株 /hm2和長白落葉松林分次之，2 500株/hm2林分最低（4.17 g/kg）。

土壤中全鉀含量隨著土壤厚度的增加而減少，但減少的程度較小。次生柞林林分土壤中全鉀含量較高（2.42 g/kg），較雜種落葉松與長白落葉松人工林高出25.78%。不同林分間土壤全鉀含量的差異顯著，造林密度4 400株/hm2林分土壤的全鉀含量最高（2.33 g/kg），2 500株/hm2和3300株/hm2林分次之，長白落葉松林分最低（1.44 g/kg）。

4 結(jié)果與分析

該地區(qū)土壤類型屬于白漿化暗棕壤，通過對四個造林密度雜種落葉松人工林、長白落葉松與次生柞林的物理化學(xué)性質(zhì)的分析可以看出：

（1）次生柞林皆伐后營造雜種落葉松與長白落葉松，19年后對土壤的非毛管孔隙度占總孔隙度的比例變小，土壤的持水性能變差，pH值變小，土壤酸性增強(qiáng)，速效氮、速效鉀、全氮、全磷、全鉀含量均有大幅度的降低。

（2）不同造林密度對土壤理化性質(zhì)的影響有顯著差異，林分密度越大，土壤酸化程度越高，同時加速林分對土壤水分、氮、磷、鉀的消耗。造林密度2 500株/hm2和3 300株/hm2的林分，土壤結(jié)構(gòu)、孔性、通水透氣性相對較好，且透水性和持水能力比較協(xié)調(diào)，土壤中各營養(yǎng)元素含量較高。

（3）相同造林密度的雜種落葉松與長白落葉松林分下土壤的理化性質(zhì)有顯著差異，雜種落葉松林分土壤結(jié)構(gòu)、通氣透水性及土壤中各營養(yǎng)元素含量相對高于長白落葉松，這可能與兩種落葉松凋落物的養(yǎng)分含量及分解速度有關(guān)，也會在接下來的研究中繼續(xù)探討。

［1］ 孫嘉，王海燕，丁國棟.不同密度華北落葉松人工林土壤理化性質(zhì)研究［J］.林業(yè)資源管理，2011(2)：62-66.

［2］ 王彥輝.面向21世紀(jì)的林業(yè)-可持續(xù)發(fā)展全球戰(zhàn)略下的林業(yè)科學(xué)技術(shù)［M］.北京：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社，1998.

［3］ 盛煒彤.杉木林的密度管理與長期生產(chǎn)力研究［J］.林業(yè)科學(xué)，2001，37(5)∶2-9.

［4］ 康冰，劉世榮，蔡道雄，等.馬尾松人工林林分密度對林下植被及土壤性質(zhì)的影響［J］.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2009，20(10)∶2 323-2 331.

［5］ 孫楠，李亞洲，張怡春.撫育間伐對小興安嶺水胡黃闊葉混交林土壤化學(xué)性質(zhì)的影響［J］.林業(yè)科技，2014，39(6)：19-21.

Study on Change Rule of the Soil in the Hybrid Larch

SUNNan
（Forest Science Research Institute of Heilongjiang Province,Harbin 150081）

Researchonthefourafforestationdensities stand of Hybrid Larch.The comparison and analysis of soil nutrients under Larix Olgensis natural and secondary oak forest under before afforestation showed that∶19 years after Hybrid Larch were build under the secondary oak forest were cutted,the non-capillary porosity of soil decreases,the water holding capacity is worse,the pH walue decreases,the soil acidity is enhanced,the instant nitrogen,the instant potassium,the total nitrogen,the total phosphorus and the potassium content are all reduced greatly.The afforestation density larger,the soil acidity higher,The soil structure,porosity and water permeability of the stand of 2 500 N/hm2and 3 300 N/hm2are relatively good,the water permeability and water capacity are relatively harmonious,the cantent of various nutrient elements are higher.The soil structure,permeability and content of nutrients in the soil of Hybrid Larch were higher than that in the same afforestation density Larix Olgensis.

Hybrid larch;Soil;Physical and chemical properties;Afforestation density

S791.22,S714.8

A

1001-9499（2017）06-0015-04

* 黑龍江省林業(yè)科學(xué)院人才培養(yǎng)基金項目（2015R02）

第1作者簡介：孫楠（1981-），女，博士，副研究員，主要從事森林經(jīng)理、森林培育方向的研究。

李亞洲（1984-），男，副研究員，主要從事森林經(jīng)理、森林培育方向的研究。

2017-09-20

（責(zé)任編輯：張亞楠）