辽宁泥质海岸杨树防护林对土壤物理性质的影响

杨 鹤，魏忠平，马冬菁，丁晓霞，关文波，屈红元，邢印发

(1.辽宁省林业科学研究院，辽宁 沈阳 110032；2.大连市林业调查与资源监测中心，辽宁 大连 116021；3.国营本溪县兰河峪林场，辽宁 本溪 117103；4.国营凌海市康家林场，辽宁 锦州 121229；5.凌海市大有街道办事处，辽宁 锦州 121209)

沿海防护林建设是我国六大林业生态工程之一，海岸防护林作为沿海地区一道重要生态屏障，具有保护基础设施、防灾减灾、涵养水源、保育土壤、固碳释氧、净化大气环境、防风固沙和美化沿海城市环境的作用，同时对于维护沿海地区生态环境和保护沿海地区居民生命财产安全具有重要意义。辽宁省作为我国海域北疆，虽未遭遇海啸、风暴、海水入侵等海洋自然灾害，但由于地处海陆交替地区，气候变化无常，生态环境抵御性差，极易遭受台风、冰雹和暴雨等自然灾害袭击。因此，建立功能强大的海防林体系十分必要，而沿海地区困难的立地条件使防护林营建难度加大，尤其是在泥质海岸盐碱地上，其土壤含盐量高、立地条件差、土壤黏重、通透性差等土壤结构性问题一直制约着海防林基干林带的快速郁闭。因此，有必要对这类土地进行改良和利用，目前的研究多集中在盐碱地治理技术，主要是耐盐性植物筛选[1-3]、耐盐植物改土效果比较[4]、施加改良剂[5]、生物措施改良[6,7]等方面，而对不同类型杨树防护林改良泥质海岸土壤结构状况方面的研究未见报道。为此，在对辽宁泥质海岸防护林类型调查分析基础上，选择4种杨树防护林作为研究对象，分析不同杨树防护林下土壤容重、孔隙和持水性能差异，以期为辽宁泥质海岸防护林营建及树木更好生长提供有关土壤物理性质方面的理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地在辽宁省盘锦市监狱太平河，该区域位于辽河三角洲内，地理位置121°25′～123°55′E，40°40′～41°25′N，属温带季风大陆性气候，春季多风少雨，降雨量少，蒸发量大，年降水量550～650 mm，年蒸发量1 400～1 700 mm，年均气温8.5 ℃，年均日照时数为2 700 h，无霜期160～180 d，年均有风天数可达200 d。土壤由冲积性黄土母质在海侵母质上沉淀而成，土壤中的盐分主要为Na+和Cl-，机械组成以粉砂和淤泥质粉砂为主，质地黏重、渗透性差，层次变化复杂。同时土壤含盐量高、养分匮乏、立地条件苛刻，严重制约着造林成活率，致使防护林难以成林。调查的杨树防护林类型分别为辽宁杨(PopuluscathayanaRehd. var.cathayana)、银中杨(Poplusalba'Berolinensis' L)、新疆杨(Populusalbavar.pyramidalisBunge)和毛白杨(PopulustomentosaCarr)。林龄均为10年，样地面积均为20 m×30 m。林分生长概况见表1。

表1 林分生长概况

1.2研究方法

2012年7月30日，在每个杨树防护林林地内，随机布设三个土壤采样点，用体积200 cm3的容重环采集0～20 cm，20～40 cm两个土层的原状土壤，密封后带回室内用环刀浸水法测定土壤容重、孔隙及持水状况[8]，三次重复，采用Excel 2007及DPS 14.10 软件对试验数据进行统计分析。采用单因素方差分析法( One- way ANOVA) 分析不同杨树防护林土壤物理性质之间差异，采用Duncan新复极差法进行多重比较，显著性水平设定为α=0.05。

2 结果与分析

2.1 杨树防护林对土壤容重的影响

图1 不同杨树防护林下土壤容重Fig.1 Soil bulk density of different Populus shelter forest

从图1中可以看出，0～20 cm土层的土壤容重里，新疆杨和辽宁杨最高，都与银中杨和毛白杨形成显著差异，其次是银中杨，毛白杨最低，银中杨与毛白杨之间差异显著。20～40 cm土层的土壤容重大小顺序是新疆杨>银中杨>毛白杨>辽宁杨，新疆杨与银中杨之间差异不显著，与毛白杨和辽宁杨之间形成显著差异；银中杨与毛白杨之间差异不显著，与辽宁杨之间形成显著差异；毛白杨与辽宁杨之间差异不显著。由此可知，在0～20 cm土层，毛白杨防护林对土壤容重的改良效果最好；在20～40 cm土层，则是辽宁杨防护林改良效果最好。

2.2 土壤孔隙状况

从表2中可以看出，不同杨树防护林下土壤总孔隙度以毛管孔隙度为主，非毛管孔隙度只占一小部分。0～20 cm土层总孔隙度大小顺序是毛白杨>银中杨>辽宁杨>新疆杨，毛白杨与银中杨差异不显著，与辽宁杨和新疆杨均形成显著差异；银中杨与辽宁杨差异不显著，与新疆杨形成显著差异；辽宁杨与新疆杨未形成显著差异水平。0～20 cm土层毛管孔隙度大小顺序是银中杨>辽宁杨>新疆杨>毛白杨，其中银中杨与辽宁杨差异不显著，与新疆杨和毛白杨均形成显著差异；辽宁杨与新疆杨差异不显著，与毛白杨形成显著差异；新疆杨与毛白杨未形成显著差异水平。0～20 cm土层非毛管孔隙度大小顺序是毛白杨>银中杨>新疆杨>辽宁杨，毛白杨与其他三种杨树防护林均形成显著差异，而三种杨树防护林间差异不显著。

20～40 cm土层孔隙状况与0～20 cm土层相似，土壤总孔隙度是以毛管孔隙度为主，非毛管孔隙度只占一小部分。总孔隙度大小顺序是辽宁杨>新疆杨>银中杨>毛白杨，其中辽宁杨与新疆杨差异不显著，两者均与银中杨和毛白杨形成显著差异；而银中杨与毛白杨之间差异显著。20～40 cm土层毛管孔隙度大小顺序是新疆杨>辽宁杨>银中杨>毛白杨，其中新疆杨与辽宁杨之间差异不显著，而与银中杨和毛白杨之间均形成显著差异；辽宁杨与银中杨之间差异不显著，与毛白杨达到显著差异；银中杨和毛白杨之间差异不显著。20～40 cm土层非毛管孔隙度大小顺序是辽宁杨>银中杨>新疆杨>毛白杨，但四种杨树防护林间差异不显著。

2.3土壤持水性能

表2 不同杨树防护林下土壤孔隙状况

注：表中数据为平均值±标准误，每列数据标有不同字母者为Duncan新复极差法检测下差异显著(p<0.05)。下同。

表3 不同杨树防护林下土壤持水性能

在泥质海岸盐碱地中，土壤水分状况是造林关键因子。土壤持水能力可以用最大持水量、毛管持水量和田间持水量等指标来表示。从表3中可以看出，0～20 cm土层最大持水量大小顺序是毛白杨>银中杨>辽宁杨>新疆杨，毛白杨与其他三种杨树防护林均形成显著差异，银中杨与辽宁杨和新疆杨之间形成显著差异，而辽宁杨和新疆杨差异不显著。0～20 cm土层毛管持水量大小顺序是毛白杨>银中杨>辽宁杨>新疆杨，其中，毛白杨和银中杨之间差异不显著，但都与辽宁杨和新疆杨之间形成显著差异，而辽宁杨与新疆杨之间未形成显著差异。田间持水量能够反映土壤水分状况，代表可被植物吸收利用的水分。0～20 cm土层田间持水量大小顺序是毛白杨>银中杨>新疆杨>辽宁杨，毛白杨与其他三种杨树防护林均形成显著差异，银中杨与辽宁杨之间也形成显著差异。

20～40 cm土层最大持水量大小顺序是辽宁杨>新疆杨>银中杨>毛白杨，四种杨树防护林间都形成显著差异。20～40 cm土层毛管持水量大小顺序是辽宁杨>新疆杨>银中杨>毛白杨，辽宁杨与新疆杨之间差异不显著，与银中杨和毛白杨之间差异显著；新疆杨与银中杨之间差异不显著，但与毛白杨之间差异显著；银中杨与毛白杨之间差异不显著。20～40 cm土层田间持水量大小顺序是新疆杨>辽宁杨>银中杨>毛白杨，新疆杨和辽宁杨之间差异不显著，但都与银中杨和毛白杨之间形成显著差异，银中杨和毛白杨之间也形成显著差异。

3 结论

在0～20 cm土层，毛白杨防护林对土壤容重的改良效果最好；20～40 cm土层，辽宁杨防护林改良效果最好。

不同杨树防护林下土壤总孔隙度以毛管孔隙度为主，非毛管孔隙度只占一小部分；0～20cm土层总孔隙度和非毛管孔隙度改良效果最好的是毛白杨防护林，毛管孔隙度改良效果最好的是银中杨防护林；各防护林对20～40cm土层的孔隙状况改良效果与0～20cm土层不同，其中对总孔隙度改良效果最好的是辽宁杨防护林，毛管孔隙度改良效果最好的是新疆杨防护林，四种杨树防护林间的非毛管孔隙度差异不显著。

0～20 cm土层土壤水分状况最好的是毛白杨防护林，其最大持水量、毛管持水量和田间持水量均好于其他防护林；20～40 cm土层辽宁杨防护林的最大持水量和毛管持水量最高，而田间持水量则是新疆杨最高。