不同類型油松林細(xì)根生物量的時(shí)空分布研究

趙方明

(遼寧省阜新蒙古族自治縣林業(yè)發(fā)展服務(wù)中心，遼寧 阜新 123100)

細(xì)根是森林生態(tài)系統(tǒng)中根系的重要部分，在物質(zhì)循環(huán)、能量流動(dòng)中的作用非常重要[1]。關(guān)于細(xì)根，由于樹種不同，其樹根的大小、形態(tài)等均有差異，目前還沒有明確的定義[2]。細(xì)根一般指直徑在2 mm范圍內(nèi)的根和菌根，與根尖直接相連，根莖細(xì)、木質(zhì)化程度低，有吸收養(yǎng)分及水分的功能，養(yǎng)分含量和凈初級(jí)生產(chǎn)力均比較高[3]。樹木細(xì)根的生物量在總生物量中占比非常小，一般僅約5%，但其生長(zhǎng)量卻在森林初級(jí)生產(chǎn)力中占比超過50%，最高的可達(dá)到75%[4]。由此可知，對(duì)樹木的細(xì)根開展相關(guān)的研究有助于更加全面地認(rèn)識(shí)森林生態(tài)系統(tǒng)，為提高森林生產(chǎn)能力提供理論基礎(chǔ)[5，6]。

油松抗旱能力強(qiáng)，耐貧瘠土壤，是我國北方干旱地區(qū)常用的造林樹種之一，對(duì)當(dāng)?shù)厮帘３帧⑸鷳B(tài)環(huán)境改善等發(fā)揮了重要的作用[7]。近些年來，我國遼西地區(qū)的一些城市積極營造油松林，但以純林居多，林分結(jié)構(gòu)過于單一，導(dǎo)致了地力水平衰退、森林系統(tǒng)抗逆能力不強(qiáng)等問題，對(duì)當(dāng)?shù)亓值氐姆€(wěn)定發(fā)展極為不利，已經(jīng)引起人們的廣泛關(guān)注[2]。目前國內(nèi)外人工造林的整體趨勢(shì)是營造混交林，可以通過種間關(guān)系的互補(bǔ)，達(dá)到改善林地環(huán)境的效果[1]。油松+刺槐、油松+蒙古櫟等混交模式是我國遼西地區(qū)人工油松造林常見的方式，為了比較混交后林間土壤細(xì)根生長(zhǎng)、分布情況，開展了此研究，以期為揭示油松混交林在改善土壤方面的作用機(jī)理提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)與材料

試驗(yàn)在遼寧阜新王府林場(chǎng)內(nèi)進(jìn)行，該區(qū)域年平均降水量420 mm左右，土壤類型以淋溶褐土為主，土層厚度28 cm左右，pH7.15～7.36，有機(jī)質(zhì)含量0.245%。

林分類型分別為15～16年的油松+刺槐混交林、油松+蒙古櫟混交林、油松純林，坡向朝北，中坡，混交林內(nèi)的郁閉度在0.7～0.8，林下植被蓋度約85%，純林的郁閉度在0.6左右，林下植被蓋度約68%左右。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在林場(chǎng)內(nèi)按相同海拔、坡度、坡向、土壤特性以及光熱等自然條件基本一致的原則分別選擇油松+刺槐混交林(簡(jiǎn)稱油+刺)、油松+蒙古櫟混交林(簡(jiǎn)稱油+蒙)、油松純林(簡(jiǎn)稱油)標(biāo)準(zhǔn)樣地，每個(gè)林型的面積在500 m2左右。

1.3 調(diào)查方法

2018年6月在3種林型樣地內(nèi)分別隨機(jī)選擇5個(gè)重復(fù)小區(qū)，共計(jì)15個(gè)小區(qū)，在每個(gè)小區(qū)內(nèi)用內(nèi)徑68 mm的土鉆在0～10、10～20、20～30 cm土層中分別取樣，共取樣45個(gè)；做好標(biāo)記后用塑料袋分別裝好，每種林型樣地內(nèi)5個(gè)小區(qū)的同一土層的樣品可以混合后放入同一塑料袋中；對(duì)混合土樣進(jìn)行處理，經(jīng)過流水的浸泡、漂洗、過細(xì)篩、60 ℃適當(dāng)干燥等，用放大鏡、游標(biāo)卡尺、鑷子等工具將各土層中直徑≤2 mm的細(xì)根分揀出來，用文獻(xiàn)中介紹的方法[5,6]對(duì)細(xì)根生物量進(jìn)行測(cè)量，比較各林型土壤內(nèi)細(xì)根生物量的時(shí)空分布情況，生物量的計(jì)算公式為：每根土芯細(xì)根干質(zhì)量的平均值*100/[3.14*(6.8/2)2]，單位為mghm-2 [5,6]；每隔3個(gè)月按照同樣方法取土樣，比較各種林分類型土壤內(nèi)細(xì)根生物量的季節(jié)分布情況[8,9]。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同類型油松林分細(xì)根生物量空間分布特征

對(duì)各類油松林細(xì)根生物量的空間分布情況進(jìn)行分析可以看出(見表1)，林間土壤中細(xì)根的分布呈現(xiàn)明顯的垂直分布特點(diǎn)，隨著土壤深度的增加，細(xì)根的生物量逐漸降低，各林分類型各土層，細(xì)根生物量的排序均為0～10 cm>10～20 cm>20～30 cm，表層化現(xiàn)象比較明顯；油松+刺槐混交林中0～10、10～20、20～30 cm土層細(xì)根生物量占比分別為51.70%、31.92%、16.38%，0～20 cm土層中總量為83.62%，油松+蒙古櫟混交林0～10、10～20、20～30 cm土層中細(xì)根生物量分別占比為46.85%、32.87%、20.28%，0～20 cm土層中總量為79.72%，油松純林0～10 cm土層細(xì)根生物量占比在同土層中最高，達(dá)到了54.24%，由此可知，各油松純林中細(xì)根的分布表層化現(xiàn)象最為明顯，細(xì)根分布極不均勻，油松+蒙古櫟、油松+刺槐混交林中土壤細(xì)根生物量的分布情況較油松純林有所改善，深層土中細(xì)根生物量有所增加，以油松+蒙古櫟混交林處理的細(xì)根生物量分布最為合理。

表1 不同類型油松林分細(xì)根生物量空間分布

注：表中的細(xì)根生物量為油松+刺槐或者蒙古櫟的細(xì)根總和；下表同

2.2 不同類型油松林分細(xì)根生物量季節(jié)分布特征

通過對(duì)各類型油松林內(nèi)土壤細(xì)根生物量季節(jié)分布分析可知(見表2)，各林分類型土壤細(xì)根的生物量隨著季節(jié)的不同呈現(xiàn)出相同的動(dòng)態(tài)分布，均呈現(xiàn)6月左右達(dá)到高峰，之后逐漸減少，12月左右為最少，翌年春季氣候逐漸回暖，樹木開始萌動(dòng)，3月時(shí)細(xì)根生物量有所增加，這種動(dòng)態(tài)與四季的氣候變化關(guān)系密切；各混交林的細(xì)根生物量均高于油松純林，尤其是油松+蒙古櫟的混交林細(xì)根生物量最高。此外，通過對(duì)各個(gè)月份不同土層細(xì)根生物量的分析，表明各林分類型細(xì)根生物量均集中分布在表層土壤。

表2 不同類型油松林分細(xì)根生物量的季節(jié)分布 mghm-2

表2 不同類型油松林分細(xì)根生物量的季節(jié)分布 mghm-2

類型土層/cm3月6月9月12月油+刺0～104 5378 1246 2143 32510～202 6235 0154 4312 51020～301 2982 5731 9451 003油+蒙0～104 7218 3725 2633 64110～202 7985 8744 1922 55220～301 8293 6242 3411 212油0～102 3104 4214 1052 11510～201 1982 4272 01991320～306731 3021 023539

3 結(jié)論與討論

油松混交林與油松純林模式土壤內(nèi)細(xì)根生物量差異比較明顯。混交林和純林細(xì)根生物量均主要集中在表層土壤中，此種趨勢(shì)如果在降水比較充沛的地區(qū)則不會(huì)對(duì)樹木的生長(zhǎng)產(chǎn)生很大的影響，在降水缺乏的遼西地區(qū)(表層土水分含量少)則對(duì)樹木的生長(zhǎng)不利；各林分類型中以深層土壤中細(xì)根生物量比例較大的混交林相對(duì)更具優(yōu)勢(shì)，油松+蒙古櫟混交林中各土層中細(xì)根分布更加趨于合理，有利于樹木的根系往深層土壤延伸，水分及養(yǎng)分的利用效率更高，林木的生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)大于油松與刺槐混交模式；各處理隨著季節(jié)的不同，土壤中的細(xì)根生物量分布趨勢(shì)表現(xiàn)出單峰的特點(diǎn)，每年的6月左右出現(xiàn)最大值，12月左右細(xì)根生物量最低，這一特點(diǎn)符合林分自身生長(zhǎng)模型以及一年中氣候變化特點(diǎn)[5]；綜合細(xì)根生物量時(shí)空分布的特點(diǎn)，不同季節(jié)混交林與純林土壤中的細(xì)根生物量均表現(xiàn)出0～10 cm→10～20 cm→20～30 cm逐層遞減的趨勢(shì)，且混交林生物量>純林生物量，混交林中以油松+蒙古櫟模式細(xì)根生物量在深土層中占比較高。因此結(jié)合遼西地區(qū)的氣候特點(diǎn)，建議遼西地區(qū)油松的人工造林應(yīng)以油松+蒙古櫟混交林模式最佳。