岫巖地區(qū)不同發(fā)育階段紅松人工林土壤理化性質(zhì)研究

于立國

(遼寧省岫巖滿族自治縣國有東風(fēng)林場，遼寧 鞍山 114300)

土壤是植物賴以生存的機械支撐和養(yǎng)分來源，因此土壤質(zhì)量在植物的生長過程中起著至關(guān)重要的作用[1]。而土壤的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)是衡量土壤質(zhì)量的重要指標(biāo)[2,3]，土壤質(zhì)量會隨著土壤理化性質(zhì)的改變而發(fā)生演變。人工林特別是針葉人工林的土壤質(zhì)量演變規(guī)律一直是眾多研究者關(guān)注的焦點[4]。岫巖地區(qū)自然林分質(zhì)量較差，為提高林分質(zhì)量，人工林面積不斷增加，紅松是其中重要的樹種之一[5]。把握紅松林各個生長階段的土壤質(zhì)量變化情況，對林區(qū)的日常養(yǎng)護和撫育管理具有重要意義。為此，本試驗對岫巖地區(qū)不同發(fā)育階段紅松人工林的土壤理化性質(zhì)進行了研究，以期為該地區(qū)紅松人工林地經(jīng)營管理提供理論依據(jù)。

1 研究地自然概況

岫巖位于遼東半島的東北部，地處長白山系千山山脈南麓，地理坐標(biāo)為122°52′—123°41′ E，40°—40°39′ N，南北長91.8 km，東西寬75.5 km，全縣總面積4 502 km2。北部為山區(qū)，平均海拔500 m左右；南部為丘陵，平均海拔200 m左右。氣候類型為暖溫帶濕潤季風(fēng)氣候，年均降水量755.8～933.8 mm，年均日照時數(shù)2 360 h，年均氣溫6.3～6.8 ℃，無霜期136～152 d[5,6]。

2 材料與方法

2.1 試驗樣地設(shè)計

在對岫巖地區(qū)林分狀況的前期充分調(diào)查的基礎(chǔ)上，試驗選取立地條件、管理水平和基本長勢趨于一致的紅松人工林進行樣地設(shè)計，樣地面積20 m×40 m。具體樣地基本情況見表1。

表1 樣地基本情況

2.2 試驗材料采集

用來測量土壤物理性質(zhì)的土樣采取環(huán)刀取樣法，在每個樣地內(nèi)挖取三個剖面，用環(huán)刀取15～30 cm深度的土樣；用來測量土壤化學(xué)性質(zhì)的土樣采用“S”形9點法，在深度為0～15 cm、15～30 cm處用土鉆分層取樣，不同土層間土樣去除碎石、植物根系等，充分混合后裝袋，帶回實驗室風(fēng)干、過篩后備用。

2.3 土壤測定方法

土壤物理性質(zhì)的測定：土壤密度、土壤自然含水率、最大持水量、毛管持水量和毛管孔隙度采用環(huán)刀系列分析法[7]。

土壤化學(xué)性質(zhì)的測定：土壤pH值測定采用電位法；有機質(zhì)含量測定采用重鉻酸鉀氧化-外加熱法；全氮含量測定采用半微量凱氏定氮法；速效氮含量測定采用堿解擴散吸收法；速效磷含量測定采用碳酸氫鈉浸提—鉬銻抗比色法；速效鉀含量測定采用火焰光度計法測定[8]。

數(shù)據(jù)處理和分析選用Excel2007和SPSS17.0軟件來完成。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同發(fā)育階段紅松人工林土壤的物理性質(zhì)變化

岫巖地區(qū)不同發(fā)育階段紅松人工林土壤的物理性質(zhì)測定結(jié)果見表2。由表2可以看出，不同發(fā)育階段間紅松人工林的土壤密度、最大持水量和毛管孔隙度差異達到了顯著水平(P<0.05)，土壤含水率和毛管持水量差異不顯著。從變化趨勢來看，土壤密度隨著林齡的增加呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，并且在近熟林階段達到最大峰值，成熟林階段出現(xiàn)最小值；相反地，土壤含水率、最大持水量、毛管持水量和毛管孔隙度則隨著紅松林不斷發(fā)育呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢，并且在近熟林階段出現(xiàn)最小值，在成熟林階段達到最大值。綜合結(jié)果表明在紅松的發(fā)育過程中，近熟林階段土壤物理性質(zhì)最差，成熟林階段土壤物理性質(zhì)得到明顯改善。

表2 不同發(fā)育階段紅松人工林土壤的物理性質(zhì)

注：同列不同字母代表差異達到顯著水平(P<0.05)

3.2 不同發(fā)育階段紅松人工林土壤的化學(xué)性質(zhì)變化

土壤pH值對林木正常生長起著非常關(guān)鍵的作用，而土壤有機質(zhì)和全N含量是衡量土壤養(yǎng)分供應(yīng)狀況的兩個重要指標(biāo)，水解N、有效P和速效K則是反映土壤中近期可有效利用的養(yǎng)分水平，試驗對此6個化學(xué)指標(biāo)的測定結(jié)果見表3。由表3可以看出，岫巖地區(qū)不同發(fā)育階段紅松人工林土壤的pH變化范圍較小，均呈現(xiàn)微酸性；土壤有機質(zhì)、全N、水解N、有效P和速效K含量隨著林齡的增加呈現(xiàn)“升高-降低-升高”的趨勢，即幼齡林到中齡林階段升高、中齡林到近熟林階段降低、近熟林到成熟林階段再次升高，并且均以近熟林階段出現(xiàn)最小值，成熟林階段達到最大值。綜合來看近熟林階段土壤養(yǎng)分最差，成熟林階段土壤養(yǎng)分水平達到了最佳狀態(tài)。

表3 不同發(fā)育階段紅松人工林土壤的化學(xué)性質(zhì)

4 結(jié)論

岫巖地區(qū)不同發(fā)育階段紅松人工林土壤理化性質(zhì)的測定結(jié)果表明，通過土壤物理性質(zhì)反映出的土壤質(zhì)量次序為：成熟林>幼齡林>中齡林>近熟林；通過土壤化學(xué)性質(zhì)反映出的土壤質(zhì)量次序為：成熟林>中齡林>幼齡林>近熟林。其中近熟林階段的土壤密度最高，毛管孔隙度、持水量和最大持水量最低，土壤有機質(zhì)、全N、水解N、有效P和速效K含量也最低，土壤理化性質(zhì)最差；成熟林階段土壤密度明顯降低，毛管孔隙度、持水量和最大持水量相應(yīng)升高，土壤有機質(zhì)、全N、水解N、有效P和速效K含量也提升到最佳水平，土壤理化性質(zhì)得到明顯改善。

[1] 張連金,賴光輝,孫長忠,等.北京九龍山不同林分土壤肥力診斷與綜合評價[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報,2017,37(1):1-6

[2] 陳立新,肖洋.大興安嶺落葉松林地不同發(fā)育階段土壤肥力演變與評價[J].中國水土保持科學(xué),2006,4(5):50-55

[3] 周莉,代力民,谷會巖,等.長白山闊葉紅松林采伐跡地土壤養(yǎng)分含量動態(tài)研究[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報,2004,15(10):1771-1775

[4] 王宏星.不同發(fā)育階段日本落葉松人工林養(yǎng)分特征的研究[D].北京：中國林業(yè)科學(xué)研究院,2012

[5] 張成福.岫巖縣造林現(xiàn)狀、存在問題及對策[J].防護林科技,2015,(5):88-89

[6] 張浩洋,葛芳.岫巖縣柞樹害蟲栗山天牛防治技術(shù)研究[J].防護林科技,2014,(5):37-40

[7] 張萬儒,許本彤.森林土壤定位研究方法[M].北京:中國林業(yè)出版社,1986