辽西半干旱地区不同密度刺槐林土壤储水量变化研究

于忠峰

(辽宁省生态实验林场，辽宁 朝阳 122000)

我国辽西地区气候干旱，降水量远远低于蒸发量，水土流失较为严重，生态环境脆弱，造林成活率不高，当地生态环境问题已经广泛引起了人们的关注。由于自然气候条件恶劣、造林树种选择不当、造林密度不合理等，导致辽西地区的造林生态效益相对较低[1]。目前辽西半干旱地区生态建设的一个重要制约性因素是土壤中的水分条件，此条件直接对防护林建设中林分的稳定与否起到关键性的作用，土壤含水量的问题解决后，有助于造林成活率的提高以及林木各项生长指标的增长，对林业结构的合理化、生态环境的改善有着重要的作用，最终促使生态环境向良性循环方向发展[2-3]。因此研究土壤中的水分条件变化在林业建设中意义重大。刺槐的抗寒能力比较强，适应范围比较广，目前作为主要的造林树种之一在辽西半干旱地区大量种植。为了探索刺槐林不同密度下土壤水分变化情况，特开展了此项研究。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地设在朝阳县郊区某林场内的几片刺槐林内(2002年春季进行截干造林，成林后的密度在1 500～2 500株·hm-2)。该地区为北温带大陆性季风气候区，四季分明，雨热同季，光照资源丰富，年日照时数平均为2 910 h，昼夜温差大，年均温6.2 ℃，降水量相对不足，年均降水量500 mm，且主要集中在5-8月，无霜期136 d。属低山丘陵区，主要土壤类型为褐土。林场内主要的造林树种有刺槐、侧柏、油松、沙棘等。

1.2 试验材料

供试对象为造林密度不同的15年生的刺槐林；测量土壤水分的仪器为中子土壤水分仪(型号HA-CS820，北京恒奥德科技有限公司生产)。试验进行期间林间管理所需要氮磷钾肥料、除草药剂等均来源于市售。

1.3 试验方法

试验设3个密度处理，分别选择成林密度为1 500、2 000、2 500株·hm-2的几个刺槐林作为研究对象，以刺槐林边的裸露地块作为对照。

1.4 调查项目及方法

2016-2018年1-12月在每种处理的地块上随机选择3处样方进行土壤水分变化情况的测定，土壤储水量以及各土层中(0～20、20～40、40～60、60～80 cm)含水量的测定方法参考文献[4-6]中的方法，每10 d测定1次；土壤储水量每个月的多个数据取平均值作为该月平均储水量，比较各处理的1-12月平均土壤储水量的变化；土壤含水量各土层3年的数据取平均值，分析比较各处理不同土层中年均含水量变化[7]。数据的分析采用EXCEL、SPSS等软件[8]。

2 结果与分析

2.1 不同密度对刺槐林间土壤储水量的影响

通过对几种不同密度处理下3年间(2016～2018年)刺槐林间1-12月平均土壤储水量的比较，结果见表1。

表1 不同密度刺槐林土壤储水量逐月变化分析 mm

注：平均值数据后不同小、大写字母分别表示0.05、0.01水平上差异明显。表2同

根据表1可以看出，不同密度处理下的土壤平均储水量一年中表现出一致的变化趋势，1-3月间土壤的储水量均比较稳定，处于较为平稳的状态，4-6月由于降水量的增加，加上植物生长的消耗，土壤中储水量表现出较为明显的波动，7-9月雨水处于一年中相对比较多的时间，因此土壤储水量有较大幅度的增加，10-12月，降水量逐渐减少。气候干旱，土壤蒸发量大，土壤储水量表现出逐渐降低的态势。通过对几个处理土壤储水量的比较，整体来说，裸地CK中的土壤储水量相对较大，与几个不同密度处理的差异达到了极显著差异；不同密度处理的刺槐林间以低密度林间土壤储水量较大，1 500株·hm-2的低密度下土壤年储水量平均为147.75 mm，比2500株·hm-2的高密度下土壤平均储水量高6.87%，差异达到了显著水平，2 000株·hm-2的中密度处理下土壤储水量比高密度处理的多2.95%，未达到显著差异水平。

2.2 不同密度对刺槐林间各土层(0～80 cm)年均含水量的影响

通过对几种不同密度下3年间(2016-2018年)刺槐林间各土壤平均含水量的比较，结果见表2。从表2可以看出，各处理各土层的土壤含水量变化趋势一致，都是随着土层的增加，平均土壤含水量变化为先降低再增加；3个不同密度中，0～20 cm土层中1 500株·hm-2的密度下土壤含水量平均为18.8%，比2 500株·hm-2的密度高6.21%，达到了显著差异水平，20～40 cm土层中，低密度刺槐林土壤含水量低于高密度刺槐林，40～60 cm土层中，1 500株·hm-2的密度下土壤含水量比2 500株·hm-2密度高20.63%，差异极显著，2 000株·hm-2的处理与2 500株·hm-2的处理之间差异达到显著性水平；60～80 cm土层中，1 500株·hm-2的密度下土壤含水量比2 500株·hm-2密度高14.08%，差异极显著，比2 000株·hm-2的密度高11.90%，差异极显著，2 000株·hm-2的密度与2 500株·hm-2的密度逐渐差异不显著；此外，通过对裸地(CK)的比较可以发现，土壤含水量在表层土壤中(0～20 cm)极显著低于各种密度的刺槐林，但是随着土层的加深，裸地(CK)的土壤含水量逐渐增加，分析可知裸地(CK)中的水分损失主要集中在表层土壤中，其主要原因是表层土壤的蒸发作用。

表2 不同密度刺槐林间各土层中土壤储水量年季变化分析

3 结论

通过将3种不同密度下的刺槐林与裸地(CK)进行比较，结果表明，不同密度下的土壤平均储水量一年中表现出一致的变化趋势，整体来说，不同密度下，以低密度林间土壤储水量较大，1500株·hm-2的低密度下土壤储水量比2500株·hm-2的高密度高6.87%左右，差异显著；各处理各土层中的土壤含水量均是随着土层的增加先降低再增加；3个不同密度中，以低密度下的刺槐林内土壤含水量最高。