广西沙塘林场2种人工林土壤pH与电导率的研究

张丽微，陈雷，朱丽清，何红娟

(广西生态工程职业技术学院 柳州市森林资源保护与利用重点实验室，广西 柳州 545004)

广西沙塘林场2种人工林土壤pH与电导率的研究

张丽微，陈雷，朱丽清，何红娟

(广西生态工程职业技术学院柳州市森林资源保护与利用重点实验室，广西柳州545004)

为揭示桉树、马尾松土壤深度与龄级对pH与电导率的影响。以广西国有沙塘林场——这一城郊小尺度森林生态系统中的桉树与马尾松人工林为研究对象，通过野外样品采集，室内样品处理与测试、统计分析研究不同龄级、不同土层深度(0～20 cm，20～40 cm，40～60 cm)土壤的pH与电导率。结果表明，深度、深度*龄级对马尾松、桉树人工林土壤的pH与电导率均不存在显著性差异；龄级对桉树人工林土壤的pH与电导率均存在显著性差异，龄级对马尾松人工林土壤的电导率存在显著性差异，对马尾松人工林土壤的pH不存在显著性差异。即桉树人工林土壤pH与电导率为正相关关系。马尾松人工林土壤pH与电导率为显著负相关关系。

桉树人工林；马尾松人工林；土壤pH；土壤电导率

0 引言

土壤pH值即土壤的酸碱度，是土壤的重要化学性质之一，影响着土壤养分的有效性发挥[1]。土壤电导率能够反映土壤质量的好坏，可作为土壤中盐类离子是否限制植物生长的判断依据，在探讨土壤基本理化性质、盐渍化程度、土壤肥力等方面具有重要意义[2]。

桉树(Eucalyptus)具有生长快速、出材率高、耐贫瘠、抗逆性强、轮伐周期短等优点，是广西林浆纸一体化的主要原料之一[3]。马尾松(Pinusmassoniana)具有耐干旱瘠薄，适应能力强等特点，是我国南方主要乡土造林树种[4]。

目前，国内外学者对桉树、马尾松人工林土壤pH与电导率的变化规律进行了相关研究[1-11]。也有学者对福建、滇西南、四川、广西桉树不同深度土壤pH进行了相关研究[1，3，5][6-8]，但未剖析林龄对pH的影响，亦未见土壤电导率的相关分析。国内外学者对马尾松林凋落物以及物种多样性对土壤养分的影响相关研究较多，但土层深度与龄级对马尾松土壤pH与电导率影响的相关研究较少，只有部分学者对不同林龄马尾松土壤pH进行了相关研究[4][9-11]。对城郊小尺度2种林分类型(桉树与马尾松)不同龄级、不同土层深度林地土壤pH与电导率的空间异质性分析的研究还未见报道。

本人以广西柳州市广西沙塘林场桉树与马尾松人工林为研究对象，测定其不同龄级林分在不同深度土层(0～20 cm，20～40 cm，40～60 cm)的pH与电导率，进行双因素方差分析，探讨土壤深度与龄级对桉树与马尾松人工林的pH与电导率的影响及其变化规律，为林地科学管理和可持续发展提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 研究区域概况

广西柳州市沙塘林场位于东经108°17′10″～108°24′52″，北纬24°42′～24°30′07″之间。东西长7.7 km，南北宽4.5 km，位于柳州市柳北区沙塘镇，距市区22 km，是典型的城市郊区小尺度森林生态系统[12]。

林区年平均气温20.1 ℃左右，年降雨量1 200～1 500 mm，全年平均相对湿度78%左右，全年无霜期长达356.8d。林地土壤表土层较厚，腐殖质丰富，肥力中等。土壤以砂岩红壤为主，占全场面积的74.4%。林场植被属热带亚热带过渡性植被类型，种类丰富，有植物157个科525属1104种。根据2014年广西国有沙塘林场森林资源二类调查，森林面积984.7 hm2，其中，桉树类面积342.6 hm2，松类(马尾松为主)面积510.4 hm2，占林场乔木林面积的86.63%，故本研究只对桉树与马尾松林地土壤的pH与电导率进行空间异质性研究[13]。

1.2 土壤样品的采集与处理

2013年5月—2016年5月，在沙塘林场选择桉树人工林幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林、过熟林5个龄级和马尾松人工林近熟林、成熟林、过熟林3个龄级为研究样区，根据样地面积，共设置64个采样点，采集不同深度土层(0～20 cm，20～40 cm，40～60 cm)共192份土壤样品，按照LY/T1210-1999《森林土壤样品的采集与制备》[14]标准采集并制备土样。

1.3 样品测定

土壤pH的测定采用水土比2.5：1[15]，电导率采用电导率仪测定[16]，以上指标每个样品平行测定3次。

1.4 统计分析

采用SPSS 21.0进行双因素方差分析，多重比较及Pearson相关性分析。

2 结果与分析

2.1 桉树与马尾松人工林土壤平均pH与电导率的描述性统计分析

沙塘林场桉树与马尾松人工林土壤的平均pH与电导率结果见表1。由表1可见，马尾松林的pH随着龄级的增加而减少，而其电导率则随着龄级的增长而增加，电导率由近熟林至过熟林分别增长了52.94%、91.18%。

表1 桉树与马尾松林地的平均pH与电导率

项目土层/cm龄级林分pH0～2020～4040～60均值电导率/(ms·cm-1)0～2020～4040～60均值桉树幼龄林(1年)5375165145220048007400790067中龄林(2年)3743913763800020002100320024近熟林(3年)4264024094120050004000750055成熟林(4年)4704704524640045004000400042过熟林(5年)3933373843710029001600170021马尾松近熟林5224534414720042002700330034成熟林4484174084240051006000460052过熟林4073983994010074005500650065

不同于马尾松人工林的变化规律，桉树人工林pH和电导率随着林龄的增加表现出起伏状态，但pH值总体表现下降，即趋向偏酸，这一结论与王小强[7]一文的结论一致，这是由于样地土壤质地较粘，通气透水能力下降，土壤酸性增强[3]。桉树林作为一种速生树种需要经常施肥，且沙塘林场施肥规律一般为：在刚种植到幼龄林的1年时间内施加2次复合肥，在近熟林时还需施加第3次复合肥。故幼龄林电导率大于中龄林，在近熟林时又较中龄林时有所增加，因其快速生长需要，后期没有肥料补给时，大量消耗土壤中的营养物质，导致土壤的电导率又由近熟林的0.055 ms/cm减少到成熟林的0.042 ms/cm到过熟林的0.021 ms/cm，不断地处于下降状态，电导率由近熟林至过熟林分别减少了23.64%，61.82%，可见桉树的快速增长要消耗土壤中大量的养分，对土壤肥力产生一定的负面影响[6]。

2.2 土层深度与龄级对马尾松、桉树人工林土壤pH的影响

对马尾松、桉树人工林土壤pH的描述性统计分析结果见表2。由此可见，桉树与马尾松土壤pH的平均值差异不明显，变幅和变异系数小。为揭示马尾松、桉树人工林土壤pH随土层深度、龄级的变化规律，利用SPSS 21.0软件对马尾松、桉树人工林不同土壤深度与龄级的土壤pH进行比较分析，数据如表3所示。

表2 马尾松、桉树人工林土壤pH基本特征

林分最小值最大值均值标准差变异系数/%偏度峰度桉树3375374300551310072-0250马尾松30459043207417130520256

深度对桉树人工林土壤pH的影响不存在显著性差异，这一结论与赵筱青等人[3]的研究结论是一致的。龄级对桉树人工林土壤pH的影响存在显著性差异，再对不同龄级之间pH的影响进行多重比较结果显示，相应的两组均值存在显著性差异(显著性水平为0.05时)。从结果来看，幼龄林与成熟林对pH的影响要高于其他龄级对pH的影响。深度*龄级的交叉作用进行检验，结果表明：深度*龄级对桉树人工林土壤pH的影响不存在显著性差异。

土壤深度对马尾松人工林土壤pH的影响不存在显著性差异。龄级对马尾松人工林土壤pH的影响而进行的检验结果表明，概率P=0.059，接近于0.05，说明龄级对pH的影响不存在显著性差异，会存在一定的影响。对深度*龄级的交叉作用进行检验，结果说明深度*龄级对马尾松人工林土壤pH的影响不存在显著性差异。

表3 马尾松、桉树人工林土壤pH与电导率方差分析表

林分源pH均方FP值显著性电导率均方FP值显著性桉树深度004908730465不显著000105030606不显著龄级1355239820001显著001388490000显著深度∗龄级003305780768不显著000107260668不显著马尾松深度045608270450不显著000107630470不显著龄级176532000059不显著0008104800000显著深度∗龄级010801960938不显著000006180652不显著

2.3 土层深度与龄级对马尾松、桉树人工林土壤电导率的影响

对马尾松、桉树人工林土壤电导率的描述性统计分析结果见表4。由此可见，马尾松土壤电导率的平均值大于桉树林土壤的电导率，二者的变异系数均较大，分别为62.00%和110.53%。为揭示马尾松、桉树人工林土壤电导率随土层深度、龄级的变化规律，利用SPSS 21.0软件对马尾松、桉树人工林不同土壤深度与龄级的土壤电导率进行比较分析，数据如表3所示。

深度对桉树人工林土壤电导率的影响不存在显著性差异，这一结论与赵筱青等人[3]文中的“土壤有机质的含量与深度无显著性影响”相类似。龄级对桉树人工林土壤电导率的影响存在显著性差异。再对不同龄级间电导率的影响进行多重比较，结果显示，相应的两组均值存在显著性差异(显著性水平为0.05时)，桉树幼龄林对电导率的影响要高于其他龄级对电导率的影响。对深度*龄级的交叉作用进行检验，结果表明：深度*龄级对桉树人工林土壤电导率的影响不存在显著性差异。

深度对马尾松人工林土壤电导率的影响不存在显著性差异。龄级对马尾松人工林土壤电导率的影响存在显著性差异(概率P=0.000，明显小于0.05)。再对不同龄级间电导率的影响进行多重比较，结果表明，在显著性水平为0.05的条件下，相应的两组均值存在显著性差异。从结果来看，马尾松近熟林对电导率的影响要高于其他龄级对电导率的影响。对深度*龄级的交叉作用进行检验，结果表明，深度*龄级对马尾松人工林土壤电导率的影响不存在显著性差异。

表4 马尾松、桉树人工林土壤电导率基本特征

林分最小值最大值均值标准差变异系数/%偏度峰度马尾松00100228005000316200305514337桉树001003300042004211053449026280

2.4 马尾松、桉树人工林土壤平均pH与电导率的相关性分析

为了解桉树林土壤的pH与电导率的相关程度，利用SPSS 21.0软件进行Pearson相关分析，得出数据见表5：桉树林土壤的平均pH为4.30，平均电导率为0.042 ms/cm，平均pH与平均电导率的相关系数为0.843，说明桉树林土壤的平均pH与平均电导率为正相关关系。

马尾松林土壤的平均pH为4.32，平均电导率为0.050 ms/cm，平均pH与平均电导率的相关系数为-0.999，说明马尾松林土壤的平均pH与平均电导率为显著负相关关系。林地土壤酸化，会造成土壤板结，从而破坏土壤的物理结构，不利于土壤养分的保存和积累[11]。因此，在马尾松人工林的管理过程中要采取适当的措施防止土壤酸化，提高土壤肥力，以保持其生物多样性及稳定性[4]。

表5 马尾松、桉树人工林土壤平均pH与电导率的相关性分析表

林分平均pH平均电导率桉树平均pHPearson相关性显著性(双尾)108430073马尾松平均pHPearson相关性显著性(双尾)1-09990032

3 结论与讨论

综上所述，随着龄级的增加，马尾松土壤的电导率是逐渐增加的，沙塘林场内人为干扰引起的马尾松土壤养分变化小，马尾松过熟林林下凋落物及植物残体增多，通过微生物的分解作用，大量的有机质进入土壤，补充了土壤的养分含量[17]，可见马尾松林有助于土壤养分的累积。桉树林土壤的电导率总体上是减少的，桉树的快速增长是以大量消耗土壤中的养分为代价的。林场应结合实际情况选择适宜树种进行造林，不要盲目扩大种植周期短、经济效益高、消耗养分速度快的桉树林面积，这将更好地为生态文明建设服务[12]。

土壤深度对马尾松、桉树人工林土壤的pH与电导率均不存在显著性差异。深度*龄级对桉树与马尾松土壤的pH与电导率均不存在显著性差异。龄级对桉树土壤的pH与电导率均存在显著性差异，龄级对马尾松土壤的电导率存在显著性差异，对土壤的pH不存在显著性差异。由于沙塘林场样地土壤质地较粘，孔隙率低，通气透水能力下降，土壤酸性增强，导致随着土层深度增加，总体上pH减少。林场在对林木进行开发与利用的同时，要对林地进行保护，应主要考虑龄级这一因素，主要体现在对成熟林与过熟林的封山护林方面，这样不但可以提高土壤肥力，还可以促使其生态系统服务功能的最大限度发挥[12]。

马尾松林土壤的pH与电导率为显著负相关关系，而马尾松纯林土壤的pH低于针阔混交林[11]，因此，在马尾松人工林的管理中可以将马尾松纯林改为针阔混交林，这样可以防止土壤酸化，提高土壤肥力，以保持其生物多样性及稳定性[4]。

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2017-09-10

[责任编辑姚胜勋]

StudyofpHandElectricConductivityoftheSoilfromTwoPlantedForestatShatangofGuangxiProvince

ZHANGLiwei，CHENLei，ZHULiqing，HEHongjuan

(KeyLaboratoryforForestProtectionandUtilizationofLiuzhou，GuangxiEco-EngineeringVocationalandTechnicalCollege，Liuzhou，Guangxi545004，China)

In order to reveal the influence of soil depth and age stage ofEucalyptus、Pinusmassonianaon pH and conductivity.We takeEucalyptusandPinusmassonianaplantation ecosystem services at Shatang，Guangxi Province - the small-scale forest in suburban areas as the research object，through the sample collection in the wild，indoor sample processing and testing，to analyze the pH and electric conductivity in soil of different age groups and soil depth.The results showed that the depth and the depth * different age groups ofPinusmassoniana，Eucalyptusplantation’s pH and electric conductivity in soil have no significant difference；from different age groups ofEucalyptusplantation’s pH and electric conductivity they have significant difference；from different age groups ofPinusmassonianaplantation’s electric conductivity in soil they have significant difference；from thePinusmassonianaplantation’s pH in soil they do not have significant difference.In conclusion,asEucalyptusplantation’s pH and electric conductivity of the correlation are positively correlated,pinusmassonianaplantation’s pH and electric conductivity of the correlation are negatively correlated significantly.

plantation ofEucalyptus；plantation ofPinusmassoniana；pH in soil；electric conductivity in soil

S153

A

1672-9021(2017)05-00034-05

张丽微(1982-)，女，吉林松原人，广西生态工程职业技术学院讲师，工程硕士，主要研究方向：环境监测、生态系统评价。

广西教育厅广西高校科学技术研究项目“广西国有沙塘林场桉树生态系统服务功能价值评估”(KY2015LX712)；广西教育厅一般项目“桉树人工林生态系统研究”(200103YB169)；广西生态工程职业技术学院课题“沙塘林场马尾松森林生态系统主要服务功能及其价值研究”(201401A)。