困難立地馬尾松天然混交林土壤理化性質(zhì)研究

莫日斌，趙毅輝

(1.桂林市陽朔縣林業(yè)技術(shù)中心推廣站，廣西 陽朔 541900；2.福建省林業(yè)勘察設(shè)計院，福建 福州 350000)

1 引言

常年被海風(fēng)侵蝕的濱海丘陵地區(qū)立地條件差，馬尾松(PinusmassonianaLamb)是先鋒樹種，亦為我國南方的主要造林樹種之一[1]，其枯枝落葉較闊葉樹難分解，更容易在林分內(nèi)堆積，而林地內(nèi)的腐殖質(zhì)層對森林土壤的理化性質(zhì)有著顯著的調(diào)節(jié)作用[2，3]，人類的活動對土壤水肥的影響較大[4]，張勝男等綜述了油松林分的土壤理化性質(zhì)影響因素，更有其它學(xué)者前輩對比了川北及城市與郊區(qū)的土壤理化性質(zhì)[5～7]差異，報導(dǎo)了丁香及不同肥料下的土壤生物活動及其理化性狀[8～18]，前人的研究成果表明影響土壤理化性質(zhì)的因素多種多樣，土地退化[12]、人為干擾、氣候、地理區(qū)位等均是重要因素。采取土壤改良措施或者做好造林植物的配置對土壤的理化性質(zhì)具有改良作用[13,14]。

本文對濱海丘陵困難立地條件地區(qū)5種不同樹種組成比的馬尾松混交林進(jìn)行林分因子的調(diào)查及對其土壤中的理化性質(zhì)進(jìn)行研究測定，旨在為該類區(qū)域的林分生長、土壤研究增加理論研究實例，同時探討此種地區(qū)采取何種營林措施能更有效促進(jìn)林分的生長，提高其生態(tài)和經(jīng)濟(jì)效益。

2 研究區(qū)概況

試驗地位于廈門島思明區(qū)西林社區(qū)東山與東坪山社(24°26′13″～24°26′28″N，118°06′25″～118°09′47″E)，該地區(qū)屬南亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，雨熱同期，干濕季節(jié)明顯，季風(fēng)影響頻繁，年平均氣溫21 ℃，年平均降水量1100～2000 mm，年平均濕度78%，年平均蒸發(fā)量1739～1919 mm，年均日照時數(shù)1566.4～2233.5 h，海拔170～210 m，坡度10°～20°。主要林下植被有芒萁、蕨類等。

3 林分本底數(shù)據(jù)與研究方法

3.1 林分本底數(shù)據(jù)

根據(jù)實地踏查與最新森林資源規(guī)劃設(shè)計調(diào)查基本數(shù)據(jù)設(shè)置以下5個林分研究類型：7P2A1C、6P3A1C、6P3C1A、6P4A、6P4C(其中，7P2A1C表示樹種組成為7馬尾松2木麻黃1臺灣相思的林分，6P3A1C為樹種組成6馬尾松3木麻黃1臺灣相思的林分，6P3C1A為樹種組成6馬尾松3臺灣相思1木麻黃的林分，6P4A為樹種組成6馬尾松4木麻黃的林分，6P4C為樹種組成6馬尾松4臺灣相思的林分，下同)。林分年齡采納最新森林資源規(guī)劃設(shè)計調(diào)查的檔案數(shù)據(jù)，采用圍徑尺進(jìn)行樣地的每木檢尺后加權(quán)平均算出林分平均胸徑，胸徑精確至0.1cm，根據(jù)測定的平均胸徑值選取5株生長正常的平均木，用測高儀測定平均木高后得到的算術(shù)平均高即為林分平均樹高,樹高精確至0.1 m，5個林分生長因子如表1所示。

表1 不同混交類型的馬尾松林分生長因子

3.2 樣品的采集與土壤理化性質(zhì)測定分析方法

在各林分樣地內(nèi)隨機(jī)選取3個點，挖寬度100 cm，深度80 cm的土壤垂直剖面，利用鋼卷尺測量標(biāo)記60 cm高的土層，在27.5 cm的土層高度取環(huán)刀，繼而用工兵鏟沿垂直剖面剖取各土層高度等量的土壤，裝于自封袋后均勻混合，將環(huán)刀與土壤帶回實驗室待測。

土壤樣品帶回實驗室自然風(fēng)干后，測定其有機(jī)質(zhì)、石礫含量、容重、孔隙度、土壤pH值、土壤電導(dǎo)率(EC值)、N、P、K的養(yǎng)分全量及速效量的理化性質(zhì)基本指標(biāo)。具體為：有機(jī)質(zhì)含量，采用重鉻酸氧化一外加熱法測定；土壤容重及總孔隙度，采用環(huán)刀法測定；土壤pH值，采用電位法測定；土壤電導(dǎo)率(EC值)，采用電導(dǎo)法測定；全N含量采用半微量凱氏法測定；水解性N含量采用全自動間斷化學(xué)元素分析法測定；全P含量采用酸溶一鉬銻抗比色法測定；速效P含量采用鹽酸一硫酸浸提法測定；全K含量采用酸溶一火焰光度法測定；速效K含量參照GB7853-87方法進(jìn)行提取，采用火焰光度計法進(jìn)行測定。

3.3 數(shù)據(jù)處理

各測定因子采用數(shù)據(jù)統(tǒng)計軟件SPSS 21.0進(jìn)行方差分析，采用LSD最小差異顯著法進(jìn)行多重比較，應(yīng)用Excel 2007軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及圖表制作。

4 結(jié)果與分析

4.1 不同混交林下的土壤物理性質(zhì)差異

不同混交類型馬尾松林分土壤理化性質(zhì)及其差異性分析如表2所示，調(diào)查測定石礫含量表明各不同林分的土壤石礫含量為7P2A1C、6P3A1C、6P4A、6P4C顯著高于6P3C1A(P<0.05，下同)，其中6P3C1A的石礫含量最低為41.7%，6P4A的石礫含量最高為53.7%，兩個林分的石礫含量相差達(dá)12%；5個林分中，土壤容重最大的6P4C為達(dá)1.47g/cm3, 最小的7P2A1C為達(dá)1.34 g/cm3，差異不顯著(P>0.05，下同)；土壤總孔隙度最大的林分為6P3A1C達(dá)55.6%, 最小的7P2A1C為達(dá)39.1%，差異不顯著；說明該丘陵地區(qū)的土壤理化性質(zhì)差異較小。

表2 不同混交類型的馬尾松林分土壤物理性質(zhì)差異分析

4.2 不同混交林下的土壤化學(xué)性質(zhì)差異

4.2.1 土壤有機(jī)質(zhì)含量

不同混交類型馬尾松林分土壤有機(jī)質(zhì)含量及其差異性分析如圖1所示，調(diào)查測定結(jié)果表明各不同林分的土壤有機(jī)質(zhì)含量為7P2A1C、6P3A1C顯著大于6P3C1A、6P4C，6P4A的土壤有機(jī)質(zhì)含量與其余4個林分差異均不顯著。其中7P2A1C林分的土壤有機(jī)質(zhì)含量最高為7.70g/kg，各林分的有機(jī)質(zhì)含量大小為7P2A1C(7.70g/kg)>6P3A1C(6.49g/kg)>6P4A(5.59g/kg)>6P3C1A(5.08g/kg)>6P4C(4.68g/kg)。

圖1 不同馬尾松混交類型林分的土壤有機(jī)質(zhì)含量差異

4.2.2 土壤全N含量

不同混交類型馬尾松林分土壤全N含量及其差異性分析如圖2所示，調(diào)查測定結(jié)果表明各不同林分的土壤全N含量為7P2A1C、6P3A1C顯著大于6P4A。6P3C1A與6P4C的土壤全N含量與其余3個林分差異均不顯著。其中7P2A1C林分的土壤全N含量最高為0.49g/kg，各林分的全N含量高低為7P2A1C(0.49g/kg)>6P3A1C(0.48g/kg)>6P3C1A(0.40g/kg)>6P4C(0.37g/kg)>6P4A(0.24g/kg)，7P2A1C林分的土壤全N累積量高于其它林分。

圖2 不同馬尾松混交類型林分的土壤全N含量差異

4.2.3 土壤水解性N含量

不同混交類型馬尾松林分土壤水解性N含量及其差異性分析如圖3所示，調(diào)查測定結(jié)果表明各不同林分的土壤水解性N含量為7P2A1C(37.90mg/kg)>6P3A1C(34.38mg/kg)>6P4C(33.85mg/kg)>6P4A(28.57mg/kg)>6P3C1A(28.52mg/kg)，各林分的水解性N含量差異均未達(dá)顯著。表明濱海貧瘠立地條件下，土壤中的氮儲量及可利用氮含量均較低。

圖3 不同馬尾松混交類型林分的土壤水解性N含量差異

4.2.4 土壤全P含量

不同混交類型馬尾松林分土壤全P含量及其差異性分析如圖4所示，調(diào)查測定結(jié)果表明各不同林分的土壤全P含量為6P3C1A、6P3A1C顯著大于6P4A。7P2A1C與6P4C的土壤全P含量與其余3個林分差異均不顯著。其中6P3C1A林分的土壤全P含量最高為0.39 g/kg，各林分的全P含量高低為6P3C1A(0.39 g/kg)>6P3A1C(0.38 g/kg)>6P4A(0.28 g/kg)>7P2A1C(0.26 g/kg)>6P4C(0.15 g/kg)，表明6P3C1A林分的土壤全P累積量高于其它林分。

圖4 不同馬尾松混交類型林分的土壤全P含量差異

4.2.5 土壤有效P含量

不同混交類型馬尾松林分土壤有效P含量及其差異性分析如圖5所示，調(diào)查測定結(jié)果表明各不同林分的土壤有效P含量為6P3A1C顯著大于6P3C1A，且極顯著高于7P2A1C(P<0.01，下同)。6P4A與6P4C的土壤有效P含量顯著高于6P3C1A。其中6P3A1C林分的土壤有效P含量最高為0.39 mg/kg，各林分的全P含量高低為6P3A1C(2.32 mg/kg)>6P4A(1.92 mg/kg)>6P4C(1.88 mg/kg)>6P3C1A(1.79 mg/kg)>7P2A1C(1.41 mg/kg)，說明6P3A1C林分的土壤中可以用的P養(yǎng)分含量高于其它林分。

圖5 不同馬尾松混交類型林分的土壤有效P含量差異

4.2.6 土壤全K含量

不同混交類型馬尾松林分土壤全K含量及其差異性分析如圖6所示，調(diào)查測定結(jié)果表明各不同林分的土壤全K含量為6P3A1C顯著大于6P4A，且極顯著高于7P2A1C。6P3C1A顯著高于6P4A與7P2A1C，且與6P4C差異不顯著。6P3A1C林分的土壤全K含量最高為16.35g/kg，各林分的全K含量高低為6P3A1C(16.35 g/kg)>6P3C1A(14.14 g/kg)>6P4C(13.71 g/kg)>6P4A(11.50 g/kg)>7P2A1C(9.86 g/kg)，表明7P2A1C林分的土壤全k累積量最低。

圖6 不同馬尾松混交類型林分的土壤全K含量差異

4.2.7 土壤速效K含量

不同混交類型馬尾松林分土壤速效K含量及其差異性分析如圖7所示，調(diào)查測定結(jié)果表明各不同林分的土壤速效K含量為6P3A1C顯著高于7P2A1C、6P4A，且極顯著高于6P3C1A。6P4C的土壤速效K含量顯著高于6P4A、6P3C1A、7P2A1C。其中6P3A1C林分的土壤速效K含量最高為70.43 mg/kg，各林分的全P含量高低為6P3A1C(70.43 mg/kg)>6P4C(55.80 mg/kg)>6P4A(47.66 mg/kg)>7P2A1C(43.01 mg/kg)>6P3C1A(33.15 mg/kg)，說明闊葉樹比例較大的林分更有利于速效K養(yǎng)分的循環(huán)，保證土壤中的速效K養(yǎng)分含量較高。

圖7 不同馬尾松混交類型林分的土壤速效K含量差異

4.2.8 土壤pH值

不同混交類型馬尾松林分土壤pH值及其差異性分析如圖8所示，調(diào)查測定結(jié)果表明各不同林分的土壤pH值為7P2A1C極顯著高于其它林分，6P3C1A、6P4A極顯著高于6P3A1C且與6P4C三者間差異不明顯。6P4C顯著高于6P3A1C。各林分的土壤pH值高低為7P2A1C(6.1)>6P4A(5.4)>6P3C1A(5.3)>6P4C(5.2)>6P3A1C(5.0)。整體上看，南方地區(qū)的土壤偏酸性，適宜喜微酸性土壤林木生長。

圖8 不同馬尾松混交類型林分的土壤PH值差異

4.2.9 土壤電導(dǎo)率

不同混交類型馬尾松林分土壤電導(dǎo)率(EC值)及其差異性分析如圖9所示，調(diào)查測定結(jié)果表明各不同林分的土壤電導(dǎo)率為6P3A1C、6P4A極顯著高于7P2A1C、6P3C1A、6P4C，且兩個林分間差異不明顯。而7P2A1C、6P3C1A、6P4C三個林分間的差異亦不明顯。各林分的土壤EC值高低為6P4A(0.21 ms/cm)>6P3A1C(0.20 ms/cm)>7P2A1C(0.13 ms/cm)>6P3C1A(0.11 ms/cm)>6P4C(0.10 ms/cm)。

圖9 不同馬尾松混交類型林分的土壤電導(dǎo)率差異

5 結(jié)語

5個林分的土壤石礫含量均高于41.7%，當(dāng)土壤中的礫石含量高時，不利于土壤保水保肥保熵，且不利林木根系的生長；孔華方等[15]研究表明當(dāng)土壤容重較高時，植物的根系生長將會受阻。本研究測定的5個林分土壤容重為1.34～1.47g/cm3，總孔隙度6P3A1C最高為55.6%，福建省工程建設(shè)地方標(biāo)準(zhǔn)《園林綠化種植土質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》指出，樹穴土的土壤容重以低于1.3 g/cm3，總孔隙度高于45 %時更有利于植物生長。

5個林分的土壤有機(jī)質(zhì)含量最高為7.70 g/kg，當(dāng)土壤中的有機(jī)質(zhì)含量較低時，不利于養(yǎng)分的循環(huán)及微生物活動[16]，地方標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的各類植被土壤有機(jī)質(zhì)含量以高于15.0 g/kg為宜；各林分中的土壤全N及水解性N含量差異不明顯，且其最高的水解性N含量亦低于60 mg/kg，說明各林分土壤中的N養(yǎng)分較低；5個林分中，P素含量為6P3C1A高于其他林分，與各林分中k素的對比表現(xiàn)一致，但其速效含量均低于地方標(biāo)準(zhǔn)對于林木適宜生長的養(yǎng)分含量；5個林分中的土壤均為典型的南方酸性土。

綜上，該區(qū)域5個馬尾松混交類型林分的土壤肥力較差，推測其原因為該區(qū)的土壤母質(zhì)層為粗粒性的花崗巖，在巖石風(fēng)化過程中，此類巖石成分中的石英仍為粗砂粒，而長石等則風(fēng)化為黏土，即表現(xiàn)為典型的濱海丘陵地區(qū)的“沙包土”，其土質(zhì)疏松，保肥蓄水能力差，且易造成水土流失。因而，在該區(qū)域造林時應(yīng)客土施肥，同時增加灌溉，提高管理精度，更能提高造林的成功率。