遼西半干旱地區(qū)不同密度刺槐林土壤儲水量變化研究

于忠峰

(遼寧省生態(tài)實驗林場，遼寧 朝陽 122000)

我國遼西地區(qū)氣候干旱，降水量遠遠低于蒸發(fā)量，水土流失較為嚴重，生態(tài)環(huán)境脆弱，造林成活率不高，當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境問題已經(jīng)廣泛引起了人們的關(guān)注。由于自然氣候條件惡劣、造林樹種選擇不當、造林密度不合理等，導(dǎo)致遼西地區(qū)的造林生態(tài)效益相對較低[1]。目前遼西半干旱地區(qū)生態(tài)建設(shè)的一個重要制約性因素是土壤中的水分條件，此條件直接對防護林建設(shè)中林分的穩(wěn)定與否起到關(guān)鍵性的作用，土壤含水量的問題解決后，有助于造林成活率的提高以及林木各項生長指標的增長，對林業(yè)結(jié)構(gòu)的合理化、生態(tài)環(huán)境的改善有著重要的作用，最終促使生態(tài)環(huán)境向良性循環(huán)方向發(fā)展[2-3]。因此研究土壤中的水分條件變化在林業(yè)建設(shè)中意義重大。刺槐的抗寒能力比較強，適應(yīng)范圍比較廣，目前作為主要的造林樹種之一在遼西半干旱地區(qū)大量種植。為了探索刺槐林不同密度下土壤水分變化情況，特開展了此項研究。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地設(shè)在朝陽縣郊區(qū)某林場內(nèi)的幾片刺槐林內(nèi)(2002年春季進行截干造林，成林后的密度在1 500～2 500株·hm-2)。該地區(qū)為北溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，四季分明，雨熱同季，光照資源豐富，年日照時數(shù)平均為2 910 h，晝夜溫差大，年均溫6.2 ℃，降水量相對不足，年均降水量500 mm，且主要集中在5-8月，無霜期136 d。屬低山丘陵區(qū)，主要土壤類型為褐土。林場內(nèi)主要的造林樹種有刺槐、側(cè)柏、油松、沙棘等。

1.2 試驗材料

供試對象為造林密度不同的15年生的刺槐林；測量土壤水分的儀器為中子土壤水分儀(型號HA-CS820，北京恒奧德科技有限公司生產(chǎn))。試驗進行期間林間管理所需要氮磷鉀肥料、除草藥劑等均來源于市售。

1.3 試驗方法

試驗設(shè)3個密度處理，分別選擇成林密度為1 500、2 000、2 500株·hm-2的幾個刺槐林作為研究對象，以刺槐林邊的裸露地塊作為對照。

1.4 調(diào)查項目及方法

2016-2018年1-12月在每種處理的地塊上隨機選擇3處樣方進行土壤水分變化情況的測定，土壤儲水量以及各土層中(0～20、20～40、40～60、60～80 cm)含水量的測定方法參考文獻[4-6]中的方法，每10 d測定1次；土壤儲水量每個月的多個數(shù)據(jù)取平均值作為該月平均儲水量，比較各處理的1-12月平均土壤儲水量的變化；土壤含水量各土層3年的數(shù)據(jù)取平均值，分析比較各處理不同土層中年均含水量變化[7]。數(shù)據(jù)的分析采用EXCEL、SPSS等軟件[8]。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同密度對刺槐林間土壤儲水量的影響

通過對幾種不同密度處理下3年間(2016～2018年)刺槐林間1-12月平均土壤儲水量的比較，結(jié)果見表1。

表1 不同密度刺槐林土壤儲水量逐月變化分析 mm

注：平均值數(shù)據(jù)后不同小、大寫字母分別表示0.05、0.01水平上差異明顯。表2同

根據(jù)表1可以看出，不同密度處理下的土壤平均儲水量一年中表現(xiàn)出一致的變化趨勢，1-3月間土壤的儲水量均比較穩(wěn)定，處于較為平穩(wěn)的狀態(tài)，4-6月由于降水量的增加，加上植物生長的消耗，土壤中儲水量表現(xiàn)出較為明顯的波動，7-9月雨水處于一年中相對比較多的時間，因此土壤儲水量有較大幅度的增加，10-12月，降水量逐漸減少。氣候干旱，土壤蒸發(fā)量大，土壤儲水量表現(xiàn)出逐漸降低的態(tài)勢。通過對幾個處理土壤儲水量的比較，整體來說，裸地CK中的土壤儲水量相對較大，與幾個不同密度處理的差異達到了極顯著差異；不同密度處理的刺槐林間以低密度林間土壤儲水量較大，1 500株·hm-2的低密度下土壤年儲水量平均為147.75 mm，比2500株·hm-2的高密度下土壤平均儲水量高6.87%，差異達到了顯著水平，2 000株·hm-2的中密度處理下土壤儲水量比高密度處理的多2.95%，未達到顯著差異水平。

2.2 不同密度對刺槐林間各土層(0～80 cm)年均含水量的影響

通過對幾種不同密度下3年間(2016-2018年)刺槐林間各土壤平均含水量的比較，結(jié)果見表2。從表2可以看出，各處理各土層的土壤含水量變化趨勢一致，都是隨著土層的增加，平均土壤含水量變化為先降低再增加；3個不同密度中，0～20 cm土層中1 500株·hm-2的密度下土壤含水量平均為18.8%，比2 500株·hm-2的密度高6.21%，達到了顯著差異水平，20～40 cm土層中，低密度刺槐林土壤含水量低于高密度刺槐林，40～60 cm土層中，1 500株·hm-2的密度下土壤含水量比2 500株·hm-2密度高20.63%，差異極顯著，2 000株·hm-2的處理與2 500株·hm-2的處理之間差異達到顯著性水平；60～80 cm土層中，1 500株·hm-2的密度下土壤含水量比2 500株·hm-2密度高14.08%，差異極顯著，比2 000株·hm-2的密度高11.90%，差異極顯著，2 000株·hm-2的密度與2 500株·hm-2的密度逐漸差異不顯著；此外，通過對裸地(CK)的比較可以發(fā)現(xiàn)，土壤含水量在表層土壤中(0～20 cm)極顯著低于各種密度的刺槐林，但是隨著土層的加深，裸地(CK)的土壤含水量逐漸增加，分析可知裸地(CK)中的水分損失主要集中在表層土壤中，其主要原因是表層土壤的蒸發(fā)作用。

表2 不同密度刺槐林間各土層中土壤儲水量年季變化分析

3 結(jié)論

通過將3種不同密度下的刺槐林與裸地(CK)進行比較，結(jié)果表明，不同密度下的土壤平均儲水量一年中表現(xiàn)出一致的變化趨勢，整體來說，不同密度下，以低密度林間土壤儲水量較大，1500株·hm-2的低密度下土壤儲水量比2500株·hm-2的高密度高6.87%左右，差異顯著；各處理各土層中的土壤含水量均是隨著土層的增加先降低再增加；3個不同密度中，以低密度下的刺槐林內(nèi)土壤含水量最高。