土貢松采種母樹林土壤物理特征分析

葉錦培，覃纖纖，梁彩霞，鄧祥勝，黎植強(qiáng)，程 飛

（1.廣西國(guó)營(yíng)蒼梧縣天洪嶺林場(chǎng)，廣西 蒼梧 543108；2.廣西大學(xué)林學(xué)院，廣西 南寧 530004）

馬尾松（Pinus massoniana Lamb.）是松科松屬喬木，遍布于華中華南各地。馬尾松木材紋理直，含樹脂，是重要的用材樹種。馬尾松木材主要用于建筑、枕木、礦柱、制板、包裝箱、家具及木纖維工業(yè)原料等。樹干可割取松脂，為醫(yī)藥、化工原料。此外，馬尾松也是荒山造林的先鋒樹種，為長(zhǎng)江流域以南重要的荒山造林樹種。

馬尾松土貢種源位于廣西東部梧州市蒼梧縣，因其生長(zhǎng)表現(xiàn)優(yōu)良，生長(zhǎng)指標(biāo)均高于相應(yīng)國(guó)家馬尾松速生標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)?shù)厝罕姺Q為土貢松[1]，2013年被列為廣西馬尾松良種[2]。土貢松作為廣西馬尾松優(yōu)良種源，已在其人工林生長(zhǎng)[1]、生物量[3]、產(chǎn)脂力[4]、營(yíng)養(yǎng)元素分配[5]、遺傳多樣性[6]及木材特性[7-8]等方面進(jìn)行了報(bào)道，然而對(duì)土貢松采種母樹林土壤特征還沒有開展研究。

本研究以土貢松采種母樹林為研究對(duì)象，測(cè)定其土壤物理因子，旨在揭示賦予土貢松優(yōu)良生長(zhǎng)表現(xiàn)的土壤環(huán)境特征，并為土貢松推廣繁育提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于廣西蒼梧縣北部天洪嶺林場(chǎng)土貢分場(chǎng)（東經(jīng) 111°15′，北緯 23°41′），屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，光照充足，雨量充沛，年平均氣溫約為21℃，極端最高溫度為39℃，極端最低溫度為3℃，年均降水量1 503.6 mm，年均相對(duì)濕度為78%。土壤類型為地帶性紅壤，平均海拔350 m，坡度在11°～38°。

1.2 試驗(yàn)材料

土壤樣品采自天洪嶺林場(chǎng)土工分場(chǎng)55年生土貢松采種母樹林。該母樹林于1959年造林，造林時(shí)所用種子為土貢松天然林混合種，采用裸根苗造林，初始株行距1.7 m×1.7 m，面積為2 hm2。經(jīng)多次去劣疏伐后，目前保留密度為400～450株/hm2，林分平均胸徑45.31 cm，平均樹高為30.06 m。

1.3 試驗(yàn)方法

2016年7月中旬于土貢松采種母樹林下分上、中、下3個(gè)坡位采集土壤樣品。每個(gè)坡位挖取3個(gè)重復(fù)的土壤剖面，土壤剖面間隔至少10 m。在除去表層凋落物后，用環(huán)刀分別采集 0～20，20～40，40～60 cm土層的原狀土以測(cè)定土壤容重、持水量和孔隙度等物理指標(biāo)。

1.4 數(shù)據(jù)分析

將原始數(shù)據(jù)采用Excel進(jìn)行統(tǒng)計(jì)整理，用SPSS 17.0分析軟件進(jìn)行雙因素方差分析，揭示不同坡位和土層對(duì)土貢松采種母樹林土壤容重、持水量和孔隙度的影響，隨后采用Duncan多重比較分析不同坡位和土層間的差異，并采用Pearson相關(guān)性分析土壤物理因子之間的相關(guān)關(guān)系。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤容重

表1 土貢松采種母樹林不同坡位和土層對(duì)土壤容重的雙因素方差分析結(jié)果

雙因素方差分析表明，坡位、土層以及二者的交互效應(yīng)對(duì)土貢松采種母樹林土壤容重有著顯著或極顯著的影響（表1），Duncan多重比較顯示，下坡的容重明顯低于中、上坡，0～20 cm土層的容重明顯低于其他2個(gè)土層。對(duì)于0～20 cm土層，土壤容重以上坡最高，下坡次之，中坡最低；其他2個(gè)土層的土壤容重均表現(xiàn)為上坡＞中坡＞下坡。除了下坡20～40，40～60 cm土層之間的土壤容重差別不明顯外，上坡和中坡土壤容重均隨土層加深而增大（圖 1）。

2.2 土壤持水量

雙因素方差分析表明，坡位、土層以及二者的交互效應(yīng)對(duì)土貢松采種母樹林3個(gè)土壤持水量因子均有顯著或極顯著的影響（表2）。Duncan多重比較表明，上坡的毛管持水量和最大持水量明顯低于中、下坡；最小持水量在中坡和上坡間差異顯著，下坡介于二者之間。0～20 cm土層的毛管持水量、最小持水量和最大持水量與其他2個(gè)土層間有顯著差異。

表2 土貢松采種母樹林不同坡位和土層對(duì)土壤持水量的雙因素方差分析結(jié)果

由圖2可知，土貢松采種母樹林土壤毛管持水量和最大持水量的分布較為相似，上坡位的3個(gè)土層毛管持水量和最大持水量均最低，且均為20～40 cm＞0～20 cm＞40～60 cm；中坡毛管持水量和最大持水量隨著土層深度加深依次降低，且中坡0～20，20～40 cm土層的毛管持水量和最大持水量是3個(gè)坡位中最高的；下坡毛管持水量和最大持水量均以0～20 cm最高，而40～60 cm土層的毛管持水量高于20～40 cm土層，這2個(gè)土層的最大持水量則相當(dāng)（圖2）。不同的是，上坡最小持水量隨著土層加深而增加，中坡則恰好相反，下坡以0～20 cm土層最小持水量最高，其次為40～60，20～40 cm土層。中坡0～20，20～40 cm土層最小持水量是3個(gè)坡位中最高的，較低的則分別是上坡和下坡；40～60 cm土層最小持水量則表現(xiàn)為上坡＞中坡＞下坡（圖 2）。

2.3 土壤孔隙度

雙因素方差分析表明，坡位、土層以及二者的交互效應(yīng)對(duì)土貢松采種母樹林土壤總孔隙度和毛管孔隙有著顯著或極顯著的影響；除坡位對(duì)非毛管孔隙有極顯著影響外，土層及其與坡位的交互效應(yīng)對(duì)非毛管孔隙影響不大（表3）。Duncan多重比較表明，上坡的總孔隙度明顯低于中、下坡；非毛管孔隙則是下坡明顯高于上坡；中坡的毛管孔隙明顯高于其他坡位。0～20 cm土層的總孔隙度和毛管孔隙與其他2個(gè)土層有顯著差異，不同土層間非毛管孔隙差異不大。

表3 土貢松采種母樹林不同坡位和土層對(duì)土壤孔隙度的雙因素方差分析結(jié)果

從圖3可以看出，中坡和下坡0～20 cm土層總孔隙度接近且均高于上坡，20～40，40～60 cm的總孔隙度則均呈下坡＞中坡＞上坡的趨勢(shì)。上坡20～40 cm土層總孔隙度最高，其他2個(gè)土層比較相似；中坡和下坡均以0～20 cm土層總孔隙度最高，而40～60 cm土層稍高于20～40 cm土層（圖3）。0～20，20～40 cm土層非毛管孔隙均表現(xiàn)出下坡＞中坡＞上坡，而40～60 cm土層則為下坡＞上坡＞中坡；上坡20～40 cm土層非毛管孔隙稍高于其他土層，中坡和下坡非毛管孔隙隨著土層深度加深而降低（圖3）。對(duì)于毛管孔隙而言，0～20，40～60 cm土層均以中坡最高，下坡次之，上坡最低；20～40 cm土層毛管孔隙仍以中坡最高，但是上坡次之，下坡最低。上坡毛管孔隙為0～20 cm＞40～60 cm＞20～40 cm，中坡為 0～20 cm＞20～40cm和40～60cm，下坡為0～20cm＞40～60cm＞20～40 cm（圖 3）。

2.4 土壤物理因子相關(guān)性

土壤容重與其他6個(gè)土壤物理因子之間存在著極顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，毛管持水量與非毛管孔隙呈顯著正相關(guān)，非毛管孔隙與最小持水量、毛管孔隙均不存在明顯相關(guān)性。除上述情況外，本研究中的其他非容重土壤物理因子之間均呈現(xiàn)極顯著的正相關(guān)（表4）。

表4 土壤物理因子之間的Pearson相關(guān)性分析

3 結(jié)論與討論

土壤是植物生長(zhǎng)發(fā)育的基礎(chǔ)，土壤理化性質(zhì)在時(shí)間和空間上具有異質(zhì)性。土壤容重和孔隙度的大小是土壤十分重要的基本參數(shù)，對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育以及土壤生態(tài)系統(tǒng)中的生物和非生物因子具有重要影響。土壤的這些物理性狀受到來自母質(zhì)、生物和氣候等多種因素的綜合影響。

土壤容重反映了土壤的疏松、緊實(shí)程度。容重大則土壤緊實(shí)，不夠疏松，通氣性差；容重小則相反。孔隙度是土壤中通氣孔隙和持水孔隙的總和，反映了土壤的孔隙狀況?？紫抖仍酱?，說明土壤較輕、疏松，容納空氣和水的量大；孔隙度越小，土壤越重、緊實(shí)，水分和空氣的容納量越小[9-14]。

此外，由于地表徑流可能導(dǎo)致較高坡位的有機(jī)質(zhì)損失，并在較低坡位累積。土壤有機(jī)質(zhì)的存在可能對(duì)土壤容重和孔隙度造成影響[15-17]。有研究表明，土壤有機(jī)質(zhì)由于自身結(jié)構(gòu)疏松多孔同時(shí)能有效的促進(jìn)土壤團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)的形成，從而改善了較低坡位土壤結(jié)構(gòu)，并降低土壤容重，增加土壤孔隙度[18-19]。

土貢松采種母樹林不同坡位和土層的物理特征差異結(jié)合相關(guān)性分析表明，土貢松采種母樹林上坡土壤容重大，土壤較為緊實(shí)，孔隙度小，通氣性較差，容易影響土壤中根系和微生物的活動(dòng)；較低坡位土壤則疏松，透氣能力強(qiáng)，孔隙度和持水量較大，可以容納更多的水分，從而有利于土貢松根系和土壤生物活動(dòng)[20-21]。同理，由于深層土壤更加緊實(shí)，通氣性差，同樣會(huì)阻礙生物活動(dòng)[20-21]。

本研究分析了土貢松采種母樹林不同坡位和土層的土壤物理特征差異，但欲完整揭示影響土貢松優(yōu)良生長(zhǎng)表現(xiàn)環(huán)境特征，仍需結(jié)合土貢松人工林土壤化學(xué)特征的研究，從而為土貢松采種母樹林林木的優(yōu)良生長(zhǎng)表現(xiàn)提供參考，并為土貢松的推廣繁育提供科學(xué)支撐。