遼寧泥質(zhì)海岸楊樹防護(hù)林對(duì)土壤物理性質(zhì)的影響

楊 鶴，魏忠平，馬冬菁，丁曉霞，關(guān)文波，屈紅元，邢印發(fā)

(1.遼寧省林業(yè)科學(xué)研究院，遼寧 沈陽 110032；2.大連市林業(yè)調(diào)查與資源監(jiān)測中心，遼寧 大連 116021；3.國營本溪縣蘭河峪林場，遼寧 本溪 117103；4.國營凌海市康家林場，遼寧 錦州 121229；5.凌海市大有街道辦事處，遼寧 錦州 121209)

沿海防護(hù)林建設(shè)是我國六大林業(yè)生態(tài)工程之一，海岸防護(hù)林作為沿海地區(qū)一道重要生態(tài)屏障，具有保護(hù)基礎(chǔ)設(shè)施、防災(zāi)減災(zāi)、涵養(yǎng)水源、保育土壤、固碳釋氧、凈化大氣環(huán)境、防風(fēng)固沙和美化沿海城市環(huán)境的作用，同時(shí)對(duì)于維護(hù)沿海地區(qū)生態(tài)環(huán)境和保護(hù)沿海地區(qū)居民生命財(cái)產(chǎn)安全具有重要意義。遼寧省作為我國海域北疆，雖未遭遇海嘯、風(fēng)暴、海水入侵等海洋自然災(zāi)害，但由于地處海陸交替地區(qū)，氣候變化無常，生態(tài)環(huán)境抵御性差，極易遭受臺(tái)風(fēng)、冰雹和暴雨等自然災(zāi)害襲擊。因此，建立功能強(qiáng)大的海防林體系十分必要，而沿海地區(qū)困難的立地條件使防護(hù)林營建難度加大，尤其是在泥質(zhì)海岸鹽堿地上，其土壤含鹽量高、立地條件差、土壤黏重、通透性差等土壤結(jié)構(gòu)性問題一直制約著海防林基干林帶的快速郁閉。因此，有必要對(duì)這類土地進(jìn)行改良和利用，目前的研究多集中在鹽堿地治理技術(shù)，主要是耐鹽性植物篩選[1-3]、耐鹽植物改土效果比較[4]、施加改良劑[5]、生物措施改良[6,7]等方面，而對(duì)不同類型楊樹防護(hù)林改良泥質(zhì)海岸土壤結(jié)構(gòu)狀況方面的研究未見報(bào)道。為此，在對(duì)遼寧泥質(zhì)海岸防護(hù)林類型調(diào)查分析基礎(chǔ)上，選擇4種楊樹防護(hù)林作為研究對(duì)象，分析不同楊樹防護(hù)林下土壤容重、孔隙和持水性能差異，以期為遼寧泥質(zhì)海岸防護(hù)林營建及樹木更好生長提供有關(guān)土壤物理性質(zhì)方面的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地在遼寧省盤錦市監(jiān)獄太平河，該區(qū)域位于遼河三角洲內(nèi)，地理位置121°25′～123°55′E，40°40′～41°25′N，屬溫帶季風(fēng)大陸性氣候，春季多風(fēng)少雨，降雨量少，蒸發(fā)量大，年降水量550～650 mm，年蒸發(fā)量1 400～1 700 mm，年均氣溫8.5 ℃，年均日照時(shí)數(shù)為2 700 h，無霜期160～180 d，年均有風(fēng)天數(shù)可達(dá)200 d。土壤由沖積性黃土母質(zhì)在海侵母質(zhì)上沉淀而成，土壤中的鹽分主要為Na+和Cl-，機(jī)械組成以粉砂和淤泥質(zhì)粉砂為主，質(zhì)地黏重、滲透性差，層次變化復(fù)雜。同時(shí)土壤含鹽量高、養(yǎng)分匱乏、立地條件苛刻，嚴(yán)重制約著造林成活率，致使防護(hù)林難以成林。調(diào)查的楊樹防護(hù)林類型分別為遼寧楊(PopuluscathayanaRehd. var.cathayana)、銀中楊(Poplusalba'Berolinensis' L)、新疆楊(Populusalbavar.pyramidalisBunge)和毛白楊(PopulustomentosaCarr)。林齡均為10年，樣地面積均為20 m×30 m。林分生長概況見表1。

表1 林分生長概況

1.2研究方法

2012年7月30日，在每個(gè)楊樹防護(hù)林林地內(nèi)，隨機(jī)布設(shè)三個(gè)土壤采樣點(diǎn)，用體積200 cm3的容重環(huán)采集0～20 cm，20～40 cm兩個(gè)土層的原狀土壤，密封后帶回室內(nèi)用環(huán)刀浸水法測定土壤容重、孔隙及持水狀況[8]，三次重復(fù)，采用Excel 2007及DPS 14.10 軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。采用單因素方差分析法( One- way ANOVA) 分析不同楊樹防護(hù)林土壤物理性質(zhì)之間差異，采用Duncan新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較，顯著性水平設(shè)定為α=0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 楊樹防護(hù)林對(duì)土壤容重的影響

圖1 不同楊樹防護(hù)林下土壤容重Fig.1 Soil bulk density of different Populus shelter forest

從圖1中可以看出，0～20 cm土層的土壤容重里，新疆楊和遼寧楊最高，都與銀中楊和毛白楊形成顯著差異，其次是銀中楊，毛白楊最低，銀中楊與毛白楊之間差異顯著。20～40 cm土層的土壤容重大小順序是新疆楊>銀中楊>毛白楊>遼寧楊，新疆楊與銀中楊之間差異不顯著，與毛白楊和遼寧楊之間形成顯著差異；銀中楊與毛白楊之間差異不顯著，與遼寧楊之間形成顯著差異；毛白楊與遼寧楊之間差異不顯著。由此可知，在0～20 cm土層，毛白楊防護(hù)林對(duì)土壤容重的改良效果最好；在20～40 cm土層，則是遼寧楊防護(hù)林改良效果最好。

2.2 土壤孔隙狀況

從表2中可以看出，不同楊樹防護(hù)林下土壤總孔隙度以毛管孔隙度為主，非毛管孔隙度只占一小部分。0～20 cm土層總孔隙度大小順序是毛白楊>銀中楊>遼寧楊>新疆楊，毛白楊與銀中楊差異不顯著，與遼寧楊和新疆楊均形成顯著差異；銀中楊與遼寧楊差異不顯著，與新疆楊形成顯著差異；遼寧楊與新疆楊未形成顯著差異水平。0～20 cm土層毛管孔隙度大小順序是銀中楊>遼寧楊>新疆楊>毛白楊，其中銀中楊與遼寧楊差異不顯著，與新疆楊和毛白楊均形成顯著差異；遼寧楊與新疆楊差異不顯著，與毛白楊形成顯著差異；新疆楊與毛白楊未形成顯著差異水平。0～20 cm土層非毛管孔隙度大小順序是毛白楊>銀中楊>新疆楊>遼寧楊，毛白楊與其他三種楊樹防護(hù)林均形成顯著差異，而三種楊樹防護(hù)林間差異不顯著。

20～40 cm土層孔隙狀況與0～20 cm土層相似，土壤總孔隙度是以毛管孔隙度為主，非毛管孔隙度只占一小部分。總孔隙度大小順序是遼寧楊>新疆楊>銀中楊>毛白楊，其中遼寧楊與新疆楊差異不顯著，兩者均與銀中楊和毛白楊形成顯著差異；而銀中楊與毛白楊之間差異顯著。20～40 cm土層毛管孔隙度大小順序是新疆楊>遼寧楊>銀中楊>毛白楊，其中新疆楊與遼寧楊之間差異不顯著，而與銀中楊和毛白楊之間均形成顯著差異；遼寧楊與銀中楊之間差異不顯著，與毛白楊達(dá)到顯著差異；銀中楊和毛白楊之間差異不顯著。20～40 cm土層非毛管孔隙度大小順序是遼寧楊>銀中楊>新疆楊>毛白楊，但四種楊樹防護(hù)林間差異不顯著。

2.3土壤持水性能

表2 不同楊樹防護(hù)林下土壤孔隙狀況

注：表中數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤，每列數(shù)據(jù)標(biāo)有不同字母者為Duncan新復(fù)極差法檢測下差異顯著(p<0.05)。下同。

表3 不同楊樹防護(hù)林下土壤持水性能

在泥質(zhì)海岸鹽堿地中，土壤水分狀況是造林關(guān)鍵因子。土壤持水能力可以用最大持水量、毛管持水量和田間持水量等指標(biāo)來表示。從表3中可以看出，0～20 cm土層最大持水量大小順序是毛白楊>銀中楊>遼寧楊>新疆楊，毛白楊與其他三種楊樹防護(hù)林均形成顯著差異，銀中楊與遼寧楊和新疆楊之間形成顯著差異，而遼寧楊和新疆楊差異不顯著。0～20 cm土層毛管持水量大小順序是毛白楊>銀中楊>遼寧楊>新疆楊，其中，毛白楊和銀中楊之間差異不顯著，但都與遼寧楊和新疆楊之間形成顯著差異，而遼寧楊與新疆楊之間未形成顯著差異。田間持水量能夠反映土壤水分狀況，代表可被植物吸收利用的水分。0～20 cm土層田間持水量大小順序是毛白楊>銀中楊>新疆楊>遼寧楊，毛白楊與其他三種楊樹防護(hù)林均形成顯著差異，銀中楊與遼寧楊之間也形成顯著差異。

20～40 cm土層最大持水量大小順序是遼寧楊>新疆楊>銀中楊>毛白楊，四種楊樹防護(hù)林間都形成顯著差異。20～40 cm土層毛管持水量大小順序是遼寧楊>新疆楊>銀中楊>毛白楊，遼寧楊與新疆楊之間差異不顯著，與銀中楊和毛白楊之間差異顯著；新疆楊與銀中楊之間差異不顯著，但與毛白楊之間差異顯著；銀中楊與毛白楊之間差異不顯著。20～40 cm土層田間持水量大小順序是新疆楊>遼寧楊>銀中楊>毛白楊，新疆楊和遼寧楊之間差異不顯著，但都與銀中楊和毛白楊之間形成顯著差異，銀中楊和毛白楊之間也形成顯著差異。

3 結(jié)論

在0～20 cm土層，毛白楊防護(hù)林對(duì)土壤容重的改良效果最好；20～40 cm土層，遼寧楊防護(hù)林改良效果最好。

不同楊樹防護(hù)林下土壤總孔隙度以毛管孔隙度為主，非毛管孔隙度只占一小部分；0～20cm土層總孔隙度和非毛管孔隙度改良效果最好的是毛白楊防護(hù)林，毛管孔隙度改良效果最好的是銀中楊防護(hù)林；各防護(hù)林對(duì)20～40cm土層的孔隙狀況改良效果與0～20cm土層不同，其中對(duì)總孔隙度改良效果最好的是遼寧楊防護(hù)林，毛管孔隙度改良效果最好的是新疆楊防護(hù)林，四種楊樹防護(hù)林間的非毛管孔隙度差異不顯著。

0～20 cm土層土壤水分狀況最好的是毛白楊防護(hù)林，其最大持水量、毛管持水量和田間持水量均好于其他防護(hù)林；20～40 cm土層遼寧楊防護(hù)林的最大持水量和毛管持水量最高，而田間持水量則是新疆楊最高。