遼寧東部林區(qū)不同林分類型土壤團聚體穩(wěn)定性研究

鮑國濤

(本溪縣林業(yè)發(fā)展服務(wù)中心，遼寧 本溪 117100)

土壤團聚體是土壤結(jié)構(gòu)最基本組成單元，是評價土壤性狀的重要指標，是土壤中各個性狀穩(wěn)定性的總和，通過穩(wěn)定土壤團聚體結(jié)構(gòu)特征，可以有效減少水土流失，提高土壤養(yǎng)分含量[1，2]。大量中外學(xué)者對土壤團聚體進行了大量的研究[3]，但是對不同林分類型對土壤團聚體影響研究還較少，本項研究以遼寧東部林區(qū)3種不同林分土壤為對象，研究了林下土壤團聚體穩(wěn)定性分布特征及土壤的粒徑組成，為遼寧東部林區(qū)不同林分條件下土壤改良提供理論支撐[4，5]。

1 研究區(qū)概況與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于撫順市新賓滿族自治縣木奇鎮(zhèn)候石公園內(nèi)，該區(qū)域相鄰于蘇子河源頭，森林資源豐富，是遼寧東部林區(qū)典型代表，是遼寧省中東部城市以及遼河平原的重要水源涵養(yǎng)地和生態(tài)屏障，該區(qū)域地理坐標124°27.15′ E，41°40.33′ N。該區(qū)西高東低，境內(nèi)溝壑縱橫，最高峰為海拔962 m的碰子溝。該區(qū)域氣候宜人，四季分明，雨量充沛，年平均降雨量在750～850 mm，全年無霜期150 d左右，全年≥10 ℃的有效積溫平均在2 750 ℃左右。該區(qū)常見的次生林主要喬木樹種為蒙古櫟(Quercusmongolica)、核桃楸(Juglansmandshurica)、水曲柳(Fraxinuxmandshurica)等，人工林針葉用材林主要有紅松(Pinuskoraiensis)、長白落葉松(Larixolgensis)等，灌木樹種主要為衛(wèi)矛(Euonymusalatus)、異葉天南星(Pinelliapedatisecta)、五味子(SchisandraChinensis)等。

1.2 研究方法

在候石公園內(nèi)選擇具有代表性的天然次生林、針闊混交林、針葉純林3種不同林分類型設(shè)置3個20 m×20 m樣地，每個樣地中隨機選擇8個樣點，按0～10，10～20和20～30 cm采用環(huán)刀取土分層采集原狀土壤樣品。

將土壤原狀樣品帶回實驗室分成至直徑10 mm左右的小土塊進行自然風(fēng)干，取干品50 g放在土壤團聚體分析儀頂層套篩，緩緩加水至剛沒土壤為佳，靜止5～10 min，振幅為3 cm，振蕩頻率25～30次min-1，豎直振蕩20 min，獲得>2 mm、>1～2 mm、>0.25～1 mm、<0.25 mm 4個不同粒級的土壤團聚體，將烘箱調(diào)成65 ℃恒溫烘干，測算不同粒級團聚體的質(zhì)量百分含量。

為了更加準確評價3種不同林型下土壤的團聚狀況，采用量化指標R0.25(>0.25mm的水穩(wěn)性團聚體含量)、平均質(zhì)量直徑(MWD)、幾何平均直徑(GMD)來反映土壤團聚體穩(wěn)定性。

(1)>0.25 mm水穩(wěn)性團聚體質(zhì)量百分含量(R0.25)

R0.25=W1/W2×100%

(2)平均質(zhì)量直徑(MWD)公式如下：

(3)幾何平均直徑(GMD)公式如下：

式中：W1— >0.25 mm粒級團聚體的烘干質(zhì)量(g)；W2—干土樣質(zhì)量(g)；Wi—任一粒徑范圍團聚體質(zhì)量占土壤樣品質(zhì)量的百分數(shù)；Xi—任一粒徑范圍團聚體平均直徑。

采用單因素方差分析和最小顯著差異法對不同數(shù)據(jù)組間進行差異顯著性比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 3種不同林分類型土壤團聚體分布特征

通過對比3種不同林分類型土壤各粒級團聚體含量(表1)可以看出，在0～10 cm土壤層面上天然次生林內(nèi)土壤各粒級團聚體質(zhì)量百分含量達到P<0.05影響顯著水平，天然次生林大于2 mm土壤團聚體含量顯著高于針葉純林和針闊混交林，針葉純林小于0.25 mm。團聚體含量大小依次為針葉純林>針闊混交林>天然次生林，其余土壤團聚體各粒級間均無顯著差異。在10～20 cm土層，天然次生林0.25～1 mm土壤團聚體顯著高于針葉純林和針闊混交林。在20～30 cm土層，大于2 mm和0.25～1 mm土壤團聚體含量無顯著差異，天然次生林與針葉純林、針闊混交林在1～2 mm、<0.25 mm團聚體含量差異顯著，針葉純林和針闊混交林之間無顯著差異。

表1 土壤各粒級團聚體的質(zhì)量百分含量

綜上，在0～30 cm土層，3種不同林分類型在>2 mm和<0.25 mm兩個粒級中，土壤團聚體含量在不同土層之間差異顯著(P<0.05)，其中大于2 mm土壤團聚體含量隨著土層的增加而降低，<0.25 mm土壤團聚體含量隨著土層的增加而增大。

2.2 3種不同林分類型土壤團聚體穩(wěn)定性差異

2.2.1 >0.25 mm土壤水穩(wěn)性團聚體含量差異 土壤水穩(wěn)性團聚體對保持土壤結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性具有非常重要作用，也是衡量土壤抗沖性和抗侵蝕性能的指標之一，尤其是>0.25 mm團聚體含量越高，土壤團聚體越穩(wěn)定，土壤結(jié)構(gòu)越好[6，7]。由圖1可知，>0.25 mm土壤水穩(wěn)性團聚體含量在52.78%～75.78%。>0.25 mm土壤水穩(wěn)性團聚體含量在不同土層深度之間達到了0.05水平的差異顯著，隨著土層的增加而逐漸降低，表明土壤表層的團聚能力最強。在0～20 cm土層，3種不同林地類型>0.25 mm土壤水穩(wěn)性團聚體達到0.05的顯著水平，大小依次為天然次生林>針闊混交林>針葉純林。而天然次生林土壤中>0.25 mm土壤水穩(wěn)性團聚體分別是針闊混交林和針葉純林的1.07倍和1.13倍。隨著土層加深，3種不同林地類型>0.25 mm土壤水穩(wěn)性團聚體含量差異不顯著。所以在0～20 cm不同土壤層面中，天然次生林土壤水穩(wěn)性團聚體含量最高，穩(wěn)定性最好。

2.2.2 3種不同林分類型土壤團聚體平均質(zhì)量直徑差異 由圖2可知，在0～10 cm土層，3種林分類型土壤團聚體平均質(zhì)量直徑2.21～2.73 mm，達到了0.05水平的顯著差異，依次表現(xiàn)為天然次生林>針闊混交林>針葉純林。在10～20 cm土層，3種不同林分類型土壤團聚體平均重量直徑差異不顯著。在20～30 cm土層，天然次生林林下土壤團聚體穩(wěn)定性最好，抗沖性和抗侵蝕能力最強。

2.2.3 3種不同林分類型土壤團聚體幾何平均直徑差異 由圖3可知，不同林分類型平均重量直徑分布為0.54～1.29 mm，天然次生林林下土壤0～10 cm土層土壤團聚體幾何平均直徑最大，針葉純林20～30 cm土壤中最小。3種不同林分類型土壤團聚體幾何平均直徑在0～10 cm土層達到了0.05的顯著水平，依次為天然次生林>針闊混交林>針葉純林；在10～20 cm土層依次表現(xiàn)為天然次生林>針闊混交林>針葉純林；在20～30 cm土層依次表現(xiàn)為天然次生林>針闊混交林>針葉純林，均達到了0.05的顯著性水平?？梢缘贸?，天然次生林林下土壤團聚體幾何平均直徑在各個土層數(shù)值均為最高，其穩(wěn)定性最好。

3 結(jié)論

在3種不同林分類型0～10 cm土層中，天然次生林>2 mm土壤團聚體含量顯著高于針葉純林和針闊混交林，且其土壤團聚體含量最大，土壤水穩(wěn)性團聚體含量最高，平均質(zhì)量直徑、幾何平均直徑均表現(xiàn)為天然次生林>針闊混交林>針葉純林；在10～20 cm的土層，天然次生林0.25～1 mm土壤團聚體、水穩(wěn)性團聚體含量均顯著高于針葉純林和針闊混交林，平均重量直徑差異不顯著，幾何平均直徑天然次生林最大。在20～30 cm土層，各個粒級土壤團聚體含量無顯著差異，天然次生林林下土壤團聚體穩(wěn)定性最好，抗沖性和抗侵蝕能力最強。