基于三分式径流增肥整地方式下不同营林模式对土壤孔隙状况和养分变化的影响

奥小平，赵 娟，米文精

(山西省林业科学研究院，山西 太原 030012)

黄土高原丘陵区降水量少且分布不均，造林地立地条件差，是制约该地区生态建设、环境改善的首要因素。为解决这一难题，中日合作第二期黄河中游流域防护林建设项目积极探索黄土丘陵区生态防护林营造技术，以期通过科学的营林技术改善立地条件，提升造林效果。

1 试验地概况

试验地位于昕水河流域的吉县、大宁、蒲县、隰县4个典型的黄土丘陵区。年降水量1996年至2000年为373 mm～452 mm，年际分布不均，属半干旱气候区，降水年内分布亦极其不均，主要集中在7月至9月，占全年降水量的60%以上，持续无降水时间较长，造成春季和初夏干旱十分严重，是影响造林成活率的主要因素。年平均气温9.6℃ ～11.6℃，无霜期196 d～207 d，6月至8月平均气温22.9℃，2月至12月平均气温－3.2℃，气温的年较差和日较差较大。极端最高气温为40.7℃，极端最低气温为－24℃，≥10℃积温3960℃ ～3999℃.

2 研究方法

2.1 造林模式配置

2.1.1 整地模式

通过与传统整地方式的对比试验，在满足上述条件的基础上，根据不同树种提出了几种整地规格，见表1.

表1 不同整地规格

2.1.2 苗木规格

试验用苗木规格见表2.

表2 试验用苗木规格

2.1.3 抚育及混交模式

抚育:在栽植3 a内去除栽植穴外与苗木争夺水、肥、气的其它植物，同时，通过松土除草，保持水分，减少病虫害的发生。对照组参照退耕还林造林地管护方法，不进行中耕、除草、修枝、修复破损地埂等抚育措施。

混交模式:采取片状、带状混交方式，营造针阔、乔灌混交林。针对不同立地条件，以适地适树为原则，采取相应的整地方式与栽植、管护技术，形成典型营林模式。

2.1.4 营林模式

营林模式一:水平沟(A/B)整地+针阔块状混交+壮苗+抚育;营林模式二:水平沟A整地+针阔带状混交+壮苗+抚育;营林模式三:鱼鳞坑A整地+针叶树种+壮苗+抚育;营林模式四:鱼鳞坑B整地+灌木+壮苗+抚育。

2.2 测定方法

分别对造林初期和造林7 a，8 a后的土壤孔隙度、土壤养分进行测定。土壤孔隙度采用环刀法进行测定，各处理重复3次。土壤养分委托山西省农业厅土壤肥料测试中心测定，化验分析参照相关国际或农业(或林业)行业标准。

3 结果与分析

3.1 不同营林模式对林地土壤孔隙状况的影响

土壤孔隙度测定分为造林初期和造林7 a～8 a后，并对两个阶段进行对比，结果见表3.

表3 主要树种不同营林模式两个时期林地土壤孔隙状况对比 %

由表3可以看出，与整地后未造林时土壤孔隙状况相比，经过7 a～8 a的树木生长，土壤孔隙度得到较大提高。林地总孔隙度平均达到51.3%，毛管孔隙度平均达到41.8%.

从不同整地方式看，水平沟A，水平沟B，鱼鳞坑A，鱼鳞坑B的总孔隙度分别提高了17.9%，18.1%，8.5%和6.8%，毛管孔隙度分别提高了9.9%，9.7%，6.5%和8.5%，林地孔隙改善状况总体表现为水平沟整地优于鱼鳞坑整地;从不同土层看，以0 cm～30 cm土壤孔隙状况改善最为明显，其次为31 cm～50 cm，51 cm～60 cm最差。这与树木根系主要分布在0 cm～50 cm土层有关，特别是0 cm～30 cm土层是树木根系分布最为集中的区域。从树种来看，以刺槐的改善最好，油松和侧柏次之，灌木较差。

3.2 不同营林模式对林地土壤养分变化的影响

通过8 a的树木生长，营林模式对林地土壤养分状况的改善表现出不同的效果，见第7页表4，第8页表5.

表4 2011年不同营林模式林地土壤养分状况

由表4，表5知，8年生造林试验地有机质、全氮、全钾、水解氮、有效磷、速效钾比试验初期提高了128.2%，110.3%，34.8%，10.6%，28.2%，71.3%，33.3%.其对林地养分的改善程度大于对照模式，尤其以有机质、全氮、有效磷最为明显，全磷、水解氮、速效钾次之，全钾二者基本一致，这主要与黄土高原富钾有关。

表5 造林初期与8年生林分林地土壤养分状况对比

3.3 影响林地土壤养分变化因素分析

3.3.1 不同整地方式对土壤养分的影响

在栽植相同树种的情况下，不同整地方式对林地养分改善状况的影响亦存在差异。水平沟A整地比B整地不同土层深度土壤养分提高百分率，见表6.

表6 水平沟A整地比B整地不同土层深度土壤养分提高百分率 %

由表6可知，水平沟整地比鱼鳞坑整地平均提高了有机质20.2%，全氮8.7%，全磷18.2%，全钾0.17%，水解氮 3.8%，有效磷 18.2%，速效钾10.7%.其中，以有机质改善程度最大，而全钾因黄土高原富钾而效果不明显，对氮、磷的改善程度也较大。

从不同土层厚度看，以0 cm～30 cm土层养分改善最为明显，其次为31 cm～50 cm;从整地对比分析结果看，水平沟A整地的有机质、全氮、全磷、全钾、水解氮、有效磷、速效钾分别比水平沟B整地提高了 5.3%，8.9%，9.1%，1.0%，2.3%，7.2%，3.8%，这是由于水平沟A整地因整地规格较大，所以，对林地养分状况的改善较好。

3.3.2 不同树种对土壤养分的影响

相同整地方式栽植不同树种对林地养分改善情况，见表7.表7可知，油松与侧柏的效果基本一致，而刺槐对林地土壤有机质的改善效果明显大于针叶树，比针叶树平均高60.15%，这主要是因为阔叶树枯枝落叶较针叶树多，可补充较多有机质;同时，因刺槐为豆科树种，固氮效果好于油松和侧柏，全氮和水解氮含量平均比针叶树高32.77%和35.85%;特别需要指出的是，与油松和侧柏相比，刺槐能极大地提高速效钾的有效含量，比油松和侧柏平均值高76.53%，特别是对深层土壤的改善效果显著。而对全磷、有效磷和全钾的改善效果与针叶树差别不大。

表7 不同树种对林地土壤养分改善情况

3.3.3 混交方式对土壤养分的影响

表8 块状混交与带状混交对林地土壤养分的影响

从侧柏+刺槐带状混交林和侧柏+刺槐块状混交对林地养分改善效果看(表8)，以块状混交效果为佳。侧柏块状混交比带状混交有机质、全氮、全磷、水解氮、有效磷、速效钾分别提高了26.65%，37.68%，15.36%，30.12%，60.78%，31.31%;刺槐块状混交比带状混交有机质、全氮、全磷、水解氮、有效磷、速效钾分别提高了8.41%，4.58%，2.53%，3.60%，10.87%，8.24%.

4 结论

不同营林模式下，经过7 a～8 a苗木生长，土壤孔隙度均得到不同程度的提高。总体而言，水平沟整地优于鱼鳞坑整地，0 cm～30 cm土层改善最为明显，这主要与根系在这一深度分布较集中有关。

不同营林模式下，经过7 a～8 a苗木生长，土壤养分状况均得到改善，且均大于对照组。水平沟整地模式优于鱼鳞坑整地模式，且在0 cm～30 cm土层深度下改善最为明显;刺槐在有机质、全氮、水解氮方面的改善效果优于其它所选树种;在营造混交林时，如果从施工便利性和对林地养分状况改善情况看，以块状混交为宜。

从总的结果看，在以乔木为造林树种的模式中，营林模式一最佳，营林模式二次之，营林模式三较差。

［1］ 李金花.黄土丘陵区不同造林模式的土壤效应研究［J］.宁夏农林科技，2012(1):12-13.

［2］ 李 萍，朱清科，谢 静，等.半干旱黄土区水平阶整地人工油松林地土壤水分和养分状况［J］.水土保持通报，2012(1):64-69.

［3］ 许明祥.黄土丘陵区生态恢复过程中土壤质量演变及调控［J］.西北农林科技大学学报，2003，11(1):93-95.