章古台沙地针叶人工林对土壤养分的影响

张日升

(辽宁省固沙造林研究所，辽宁 阜新 123000)

章古台沙地针叶人工林对土壤养分的影响

张日升

(辽宁省固沙造林研究所，辽宁 阜新 123000)

对科尔沁沙地东南部章古台地区草荒地、40年左右的赤松(Pinusdensiflora)、油松(Pinustabulaeformis)、樟子松(Pinussylvestrisvar.mongolica)人工林的0～10 cm、10～20 cm土层的养分进行测定分析。结果表明：与草荒地比较，赤松、油松和樟子松人工林0～20 cm土层中有机质与全氮的含量增加显著；赤松林0～20 cm土层中全磷的积累比较明显；3种针叶人工林对速效钾和速效磷的消耗都较大。

章古台；针叶人工林；土壤养分

科尔沁沙地东南部由于自然条件的恶化和过度放牧、过度开垦、滥樵采等不合理的人类活动的影响，成为我国荒漠化比较严重的地区之一。在沙区营造人工固沙林，可以有效地防止土壤风蚀、促进土壤养分的积累[1，2]，加快风沙土成土过程。同时，林下土壤作为森林生态系统的一个重要组成部分，在维护森林的多样性、稳定性等方面具有独特的功能和作用，对森林演替及长期生产力维护等方面具有不可忽视的作用。在养分瘠薄的沙地上种栽不同的树种，对林下土壤的影响不同[3-5]，章古台地区的沙地作为科尔沁沙地东南部的一部分，从1955年开始利用针叶树固定沙地。本文比较了章古台地区主要的针叶固沙树种樟子松(Pinussylvestrisvar. mongolica)、油松、赤松林下的土壤养分，研究3种针叶树种对土壤养分的影响，为沙地针叶人工林的营造提供参考。

1 研究区概况与研究方法

1.1 研究区概况

研究区位于科尔沁沙地东南缘的章古台地区，地理位置42°43′—42°51′ N，121°53′—122°22′ E，属暖温带亚湿润干旱气候区。主要气候特点是干旱多风，年降水量500 mm左右，且多集中于6—8月，年蒸发量约为降水量的3倍，空气相对湿度60.4%。年均气温6.1 ℃，平均无霜期154 d[1,2]，年均风速3.0～3.7 ms-1[2]。土壤类型以风沙土为主，占89.4%，土壤有机质及其他养分含量都比较低。该地区樟子松人工林的主要人为干扰来自于樵采和放牧[3]。

1.2 研究方法

1.2.1 试验地的选择 在章古台地区选择生境差别小，林龄同为40年的樟子松、赤松、油松人工林作为试验地，以当地的草荒地为对照，试验地的基本情况详见表1。根据辽宁省《森林经营规程》和树木生长状况赤松林试验地开展生长抚育间伐2次，油松林开展生长抚育间伐1次，樟子松林到2002年共进行了生长抚育间伐2次，2012年进行卫生伐1次。草荒地是指当地长年生草的固定沙地。

表1 试验地的基本情况

1.2.2 土壤样品的采集和分析 2016年5月上旬，在样地内按“S”字形选10个点，取0～10 cm、10～20 cm土壤，四分法舍取，取土约1 kg放入已消毒的塑料袋内，于4 ℃保存。

土壤化学性质的测定：土壤有机质采用水合热重铬酸钾氧化-滴定法[6]；全氮测定采用H2SO4—加速剂消煮半微量凯氏定氮法；速效氮测定采用20% NaCl浸提—蒸馏法[7]；全磷测定采用NaOH熔融—钼锑抗比色法[8]；速效磷测定采作NaHCO3—钼锑抗比色法[7]。全钾测定： NaOH熔融—火焰光度法；速效钾测定：1.0 molL-1NH4OAC浸提—火焰光度法[8]。

1.2.3 数据分析方法 采用DPS14.0进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 对有机质的影响

不同针叶树种林地的有机质含量不同。从表2中可以看出0～10 cm土层的有机质含量都高于10～20 cm层，其中草荒地的0～10 cm土层中有机质含量为3.741 1 gkg-1，显著低于针叶树种林地同层土壤的有机质含量；同样，10～20 cm土层中草荒地的有机质含量最小，仅为0.791 4 gkg-1。赤松、油松、樟子松3种针叶人工林0～10 cm土层中油松林的有机质含量较低，为5.395 8 gkg-1，显著低于赤松林和樟子松林；10～20 cm土层中樟子松林的有机质含量较低，为2.158 3 gkg-1。

表2 不针叶林不同深度的土壤有机质含量 g kg-1

表2 不针叶林不同深度的土壤有机质含量 g kg-1

土壤深度/cm草荒地赤松林油松林樟子松林0～103.7411±0.7580c6.9786±0.3297a5.3958±0.5710b7.6981±0.3297a10～200.7914±0.2492c3.8130±0.3297a3.9570±0.1246a2.1583±0.4316b

注：表中不同字母表示同行之间5%显著水平(下同)。

2.2 对氮素的影响

章古台沙地的氮素含量较低，栽植针叶人工林后，0～20 cm土层的全氮含量增加显著。赤松林、油松林和樟子松林0～10 cm土层全氮含量分别为0.474 8 gkg-1、0.402 6 gkg-1和0.469 7 gkg-1，高于草荒地的0.299 4 gkg-1，10～20 cm层的土壤全氮含量也呈视同样规律。但速效氮含量的分布规律与全氮不同，0～10 cm土层速效氮草荒地与樟子松林较高，分别是18.494 8 mgkg-1和18.924 9 mgkg-1，赤松林与油松林较低；10～20 cm土层速效氮较高的是草荒地和油松林，分别是19.785 1 mgkg-1、18.494 8 mgkg-1，显著高于赤松林和樟子松林。此外对不同试验地0～10 cm与10～20 cm土层速效氮含量进行对比发现，草荒地这两层的土壤速效氮含量差异不显著，因此可以认为草荒地0～20 cm土层速效氮无差别。

表3 针叶林的土壤氮素含量

2.3 对磷素的影响

从表4中可以看出不同针叶树种对表土中磷素含量的影响不同。赤松林的0～10 cm土层全磷含量为0.426 3 gkg-1，明显高于同层次的草荒地、油松林和樟子松林，油松林和樟子松林0～10 cm土层全磷含量分别为0.151 5 gkg-1、0.169 9 gkg-1，明显低于草荒地同层土壤全磷含量；赤松林10～20 cm土层全磷含量显著高于沙草荒地，其他针叶树林与草荒地相比不显著，这说明沙地赤松林有利于全磷的积累。

除樟子松林0～10 cm土层速效磷含量高于10～20 cm土层外，其他实验地0～10 cm土层的速效磷含量低于或相近于10～20 cm层。0～10 cm土层樟子松林的速效磷含量最高，为10.980 7 mgkg-1。

表4 针叶林的土壤磷素含量

注：表中不同字母表示同行之间5%显著水平(下同)。

2.4 对钾素的影响

章古台沙地的钾素含量普遍丰富，不是植物生长的限制因子[9]，但不同的针叶树种生长过程中对钾素的积累与消耗还是有区别的。从表5中可以看出，油松林与樟子松林0～10 cm土层的全钾含量高于草荒地，有利于全钾的积累；三种针叶树10～20 cm土层的全钾含量以赤松林最高为13.290 4 gkg-1，其次是樟子松林为12.175 1 gkg-1，油松林最低为9.805 3 gkg-1，都低于草荒地10～20 cm土层的全钾含量14.684 4 gkg-1，这说明在这一层中针叶树对全钾的消耗是明显的，其中以油松林消耗全钾最多，其次是樟子松林。

三种针叶树林对速效钾的消耗十分明显，从表5中可以看出三种针叶树林0～10 cm和10～20 cm土层的速效钾含量都低于草荒地。与草荒地比较樟子松林对10～20 cm土层的消耗最大，仅为17.514 7 mgkg-1。

表5 针叶林的土壤钾素含量

3 结论与讨论

3.1 在章古台地区，与草荒地比较，40年生赤松、油松和樟子松人工林显著增加了0～20 cm土层中有机质与全氮的含量；赤松林0～20 cm土层中全磷的积累比较明显。油松林与樟子松林0～10 cm土层全钾积累明显，赤松林不明显；三种针叶树林10～20 cm土层全钾消耗都较多。

3.2 在0～10 cm和10～20 cm土层，与草荒地比较，三种针叶树林对速效钾和速效磷的消耗都较大；在0～10 cm土层赤松林与油松林对速效氮的消耗明显，在10～20 cm土层赤松与樟子松林消耗明显。因此在生长季节有必要人为增加章古台沙地针叶树人工林土壤速效养分含量，最简便的方法是通过禁止樵采保护林分的凋落物，通过凋落物的分解增加土壤的养分，也可以对林地进行翻耙，将地表的草本植物、凋落物与沙土混合，增加土壤的速效养分。

[1] 刘明国,苏芳莉,马殿荣,等.多年生樟子松人工纯林生长衰退及地力衰退原因分析[J].沈阳农业大学学报，2002(4):274-277

[2] 苏芳莉,刘明国,韩辉.樟子松不同林型沙地土壤肥力的差异[J].东北林业大学学报，2006，34(6):26-28

[3] 宋会兴，苏智先，彭远英．山地土壤肥力与植物群落次生演替关系研究[J]．生态学杂志，2005,24(12):1531-1533

[4] 路岑,张维勇,石磊,等.梵净山不同植物类型下土壤养分的差异[J].贵州农业科学，2016,44(2):177-181

[5] 于海霞.亚热带几种主要人工林对林下土壤性质影响的研究[D].北京：北京林业大学，2007

[6] 鲁如坤.土壤农业化学分析方法[M].北京：中国农业科技出版社,1999:228-233

[7] 中国科学院南京土壤研究所.土壤理化分析[M].上海：上海科学技术出版社,1980:78-81

[8] 鲍士旦.土壤农化分析[M].北京:中国农业出版社,1999

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Effects of Coniferous Plantations in Zhanggutai Sandland on Soil Nutrients

Zhang Risheng

(Liaoning Provincial Dune-Fixation and Afforestation Institute,Fuxin 123000,China)

The soil nutrients of 0-10 cm and 10-20 cm soil layer for 40 aPinusdensiflora，PinustabulaeformisandPinussylvestrisvar.mongolica plantations in the wasteland of Zhanggutai region of southeastern Horqin Sandy Land.Result shows that compared with wasteland, coniferous plantations significantly increased the content of organic matter & total nitrogen in 0-20 cm soil layer; accumulation of total phosphorus in the 0-20 cm soil layer is obvious inPinus densifloraplantation; consumption of available potassium and available phosphorus are larger in three kinds of coniferous plantations.

Zhanggutai region ;coniferous plantations;soil nutrients

1005-5215(2016)12-0010-03

2016-10-25

国家重点研发计划(2016YFC0500803)

张日升(1976-)，男，硕士，从事森林经营与沙漠化治理研究.

S781.82

A

10.13601/j.issn.1005-5215.2016.12.003