不同密度红苞木幼林的土壤理化性质研究

曾小梨,薛立,刘 斌,许鹏波,潘 澜

(1.西江林业局象牙山林场,广东肇庆526639;2.华南农业大学林学院,广东广洲510642)

土壤是树木生长发育的载体,土壤理化性质是土壤质量的重要指标[1-2]。土壤物理性质影响根系的生长。土壤有机质包括各种动植物残体、微生物及其生命活动的各种有机产物,它直接影响着土壤的通气状况和土壤温度,贮存和供应土壤养分。土壤中N,P,K含量是土壤肥力的重要标志,是树木生长所需的3大养分,直接参与树木的生理活动。密度对林分的生长造成影响,不同密度林分的根系和凋落物量有差异,郁闭度的不同影响林下植物数量,加上从土壤中吸收的养分数量不同,引起土壤肥力发生变化。以往对森林土壤的研究集中于成熟林[1-5],而幼林林地的土壤状况[6]和密度对土壤的影响[7]鲜见报道。红苞木(Michelia macclurei Dandy)生长快,适应性强,花色鲜艳,是南方重要的用材和绿化树种。笔者对不同密度的红苞木幼林土壤养分状况变化进行了研究,可以为合理使用土壤资源提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地设在广东省惠州市小金口镇,地处北回归线以南,属南亚热带季风气候。年平均气温19.5℃～22.1℃,7月份平均气温28.3℃,1月份平均气温13.1℃,极端最高气温 38.9℃,极端最低气温-1.9℃,无霜期为350～357 d,占全年总天数约97%。年平均降雨量1 690～2 380 mm,多集中在4—9月份,占年降雨量的80%～85%。土壤属酸性赤红壤。原有植被主要为马尾松次生林和飞播林,林下植被多为铁芒箕(Dicranopteris linearis)、桃金娘(Rhodomyrtus tomentosa)、芒草(Miscanthussinensis)等。

1.2 试验样地的设置

2003年在试验地上按10 000(高密度),4 444(中密度),2 500(较低密度),1 667(低密度)株/hm2种植红苞木1年生幼苗,各密度设面积为20 m×20 m的样地3个。2007年在样地内调查幼林的地径、树高和冠幅,结果见表1。

表1 试验幼林的概况

1.3 土壤调查

2007年在红苞木样地内用容积100 cm3的环刀在0—40 cm土层采取土样,重复3次,带回实验室测定土壤物理性质。土壤含水量用酒精燃烧法测定,用环刀法测定土壤容重和其它土壤物理性质。在样地内5点采取土样,取样深度为 0—40 cm,将5个土样充分混合后带回实验室,测定土壤的pH值,有机质,全氮,全磷,全钾,水解N,速效P,速效 K含量。将水土以2.5∶1.0混合后用pH计测土壤pH值;有机质用重铬酸钾容量法测定;全氮用半微量凯氏法测定;以氢氧化钠碱熔法提取土壤待测液后,用铝锑抗比色法测全磷;以氢氧化钠碱熔提取土壤待测液后,用火焰光度法测定全钾;用碱解扩散法测定水解N;以0.5 mol/L的碳酸氢钠提取土壤样品后,用钼蓝比色法测定有效P;以1 mol/L的中性醋酸钠提取土壤样品后,用火焰光度计测定有效K[8]。所有样品做3个重复。

2 结果与分析

2.1 不同密度下的土壤物理性质

高密度林分的土壤容重显著大于其它密度林分(p＜0.05),土壤非毛管孔隙显著小于后者(p＜0.05),土壤毛管孔隙呈现低密度林分土壤＞中密度林分土壤＞高密度林分土壤＞较低密度林分土壤,而高密度林分土壤的总孔隙、土壤含水量和毛管持水量均小于其他密度林分,但是不同密度林分土壤的毛管孔隙和总孔隙、土壤含水量和毛管持水量间没有显著差异。总体来看,高密度林分的土壤较紧实,通气性差(图1)。

图1 不同密度林地土壤物理性质

森林对土壤物理性质的改良是一个复杂而长期的过程。一方面,森林凋落物的分解、树木根系的穿插和根系死亡留下的孔隙可以使土壤变得疏松,另一方面,幼林的凋落物少,根生物量小,改良土壤物理性质的作用有限,林分郁闭前杂草茂密,杂草残体对土壤物理性质的影响较大。高密度林分郁闭早,林下几乎没有杂草,可能是导致其土壤比其他密度的林分紧实的原因。

2.2 不同密度下的土壤化学性质

不同密度林分土壤的pH值没有显著差异(图2)。土壤有机质、全氮和水解氮含量呈现较低密度林分土壤＞中密度林分土壤＞低密度林分土壤＞高密度林分土壤,较低密度林分土壤的以上指标显著大于低密度林分土壤(p＜0.05),后者又显著大于高密度林分土壤(p＜0.05)。土壤全磷含量为低密度林分土壤＞较低密度林分土壤＞中密度林分土壤＞高密度林分土壤,全钾含量为中密度林分土壤＞较低密度林分土壤＞高密度林分土壤＞低密度林分土壤,速效磷含量为较低密度林分土壤＞低密度林分土壤＞中密度林分土壤＞高密度林分土壤,而速效钾含量为中密度林分土壤＞较低密度林分土壤＞低密度林分土壤＞高密度林分土壤,各密度林分土壤间的养分指标多有显著差异。总体来看,较低密度林分土壤的有机质、氮、磷和钾含量高;中密度林分土壤的有机质和氮含量较高,磷含量中等,钾含量高;高密度林分土壤的有机质、氮、磷、钾含量均低。

不同密度的红苞木对土壤化学性质的影响有差异。4种密度的林分中,较低密度林分的土壤有机质、全氮、水解氮、速效磷的含量最高,全磷、全钾和速效钾含量第2高,说明2 500株/hm2的林分对土壤的作用优于其它密度的林分;中密度林分的土壤有机质、全氮、水解氮含量第2,全磷和有效氮含量第3、全钾和速效钾含量第1,有利于养分,特别是钾的积累,说明4 400株/hm2的林分对土壤有较好的影响;低高密度林分的土壤有机质和氮含量中等、磷含量高、钾含量较低,表明1 667株/hm2的林分改善土壤磷的作用明显;高密度林分的土壤有机质、氮、磷、钾含量均低,说明10 000株/hm2红苞木幼林的密集生长消耗了较多的养分,同时幼林的凋落物数量少造成回归的养分少,加上林下植物稀少,所以死地被物少,不利于养分积累。随着林分生长,凋落物数量会逐步增加,林分改善土壤化学性质的功能将会增强。

图2 林地土壤化学性质

3 结论

在4种密度林分中,10 000株/hm2林分的土壤容重大,土壤毛管孔隙、非毛管孔隙、土壤含水量和毛管持水量均小于其它密度林分,表明其对土壤物理性质的改善作用不如其它密度的林分,在土壤容重和非毛管孔隙方面尤其明显。

2 500株/hm2林分的土壤有机质、氮、磷和钾含量高,对土壤的效果优于其它密度的林分;4 444株/hm2林分土壤的有机质和氮含量较高,磷含量中等,钾含量高,有利于土壤养分的积累;1 667株/hm2林分的土壤磷含量高,改善土壤磷的作用明显。10 000株/hm2林分土壤的有机质和各养分含量低,不利于养分积累。

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