北方地区杨树不同营林模式对土壤理化性质的影响

贾晓光

(辽宁省国有建平县马场机械林场，辽宁 朝阳 122400)

我国的杨树资源丰富，在品种以及人工林栽植面积方面在全球处于领先地位[1]。近些年来，随着国家天然林保护工程在各地的推广实施以来，市场上的木材供需矛盾加剧，解决这一矛盾的重要途径即为利用人工林[2]。人工杨树林的快速发展，对当前我国木材市场供需紧张的现状起到了很好的缓解作用，但是人们经营人工林的目标就是为了尽可能地多获取木材，而很少考虑林下生物多样性发挥出来的生态作用，长此以往导致人工林林地的生产力有所下降、地力衰退，不利于杨树人工林的可持续发展[3]。在林地生态系统中，各类生物活动的主要场所即为林地土壤，其生产力水平直接与林地的产量及生态功能相关，土壤的理化性质是土壤生产力水平的重要体现，其在很大程度上受到营林措施的影响[4]。目前我国北方地区的杨树人工林在生产经营过程中形成了多种类型的营林管理模式，如农林模式、林药模式、混交模式、纯林模式等，为了比较几种营林模式下杨树林内土壤理化性质的变化情况，以探索适合在北方地区推广的提高杨树人工林生产力的营林模式，为合理经营管理杨树人工林提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验安排在辽宁省建平县马场林场和白山林场内，气候为北温带半湿润半干旱大陆性季风气候，年均温8 ℃左右，年降水量平均385 mm左右，远远低于蒸发量(年蒸发量平均1 683 mm)，≥10 ℃的年有效积温平均3 312 ℃，年均日照时数2 682 h，无霜期年均约156 d。土壤类型主要为褐土。

1.2 试验材料

供试的杨树品种为当地栽植面积较广的赤峰杨；试验材料还包括刺槐幼苗、花生种子、三七种子，均来源于市售。

1.3 试验设计

试验在林场内设4种不同的营林模式，分别为林药模式：杨树+三七；农林模式：杨树+花生；混交模式：杨树+刺槐，按照1行杨树、1行刺槐间隔种植；纯林模式：杨树纯林。营林试验开始时杨树、刺槐幼苗的林龄均为3年，杨树纯林、杨树+刺槐混交林2个处理的株行距均为3 m×4 m，其余处理杨树栽植的株行距为4 m×4 m，三七、花生均种植在杨树林下。各处理随机选择3块样地作为重复。

1.4 试验方法

试验于2015年开始，三七、花生采取播种的方式栽植，造林及播种的方法同当地常规，连续实施3年。

1.5 调查内容及方法

2018年秋季进行土壤采样，每个重复样地内随机取3点，每个处理共9点，数据取平均值。具体采样方法：用土钻分别采集0～10、10～20、20～30 cm土层的土样，带回试验室，每个处理的每层土壤分成3份，一份为新鲜土壤，用于土壤含水量的测定，一份自然风干后过2 mm筛，用于土壤粒径组成的测定(土壤粒径指标较多，本研究选择黏粒、细粉粒、中砂、粗砂4个指标进行分析)，一份自然风干后过0.15 mm筛，用于全氮、全磷、全钾的测定。各数据测量均参考文献方法[5，6]。

2 结果与分析

2.1 不同营林模式下杨树人工林内土壤物理性质的变化

通过对杨树不同营林模式下人工林内含水量以及土壤粒径的测量，结果表明，不同处理的同土层中，杨树纯林土壤中的含水量最低，以农林模式处理土壤含水量最高，其次为林药模式，杨树与刺槐的混交林含水量排在第3位，且在北方地区，土壤中的水分主要集中在0～20 cm土层中；各处理杨树人工林内土壤粒径的测定结果见表1，根据表1可以看出，各处理中，以杨树纯林的粗砂、中砂所占的比例相对较大，依次是：纯林模式>混交模式>农林模式>林药模式，黏粒、细粉粒所占的比例依次是：林药模式>农林模式>混交模式>纯林模式。由此可知，杨树纯林蓄水能力比其他处理弱，导致土壤含水量的降低，降低了土壤中黏粒、细粉粒所占的比例，增加了中砂、粗砂的比例，加剧了土壤的沙化。

表1 杨树不同营林模式林分土壤粒径比例

2.2 杨树不同营林模式下人工林内土壤化学性质的变化

通过对杨树各种营林模式下林内土壤化学性质的测定，结果见表2。根据表2可以看出，试验地土壤中的养分随着土层的加深，全氮、全磷、全钾的含量整体表现出逐渐降低的趋势， 各处理中，以林药模式的全氮、全钾含量最高，其次是农林模式>混交模式>纯林模式，全磷以农林模式的处理含量为最高，其次是林药模式>混交模式>纯林模式。

表2 杨树不同营林模式对林内土壤化学性质的影响

3 结论与讨论

造林成活关键性的影响因子之一即为水资源[7-9]，在我国北方地区水资源缺乏、降水不足的情况下，提高土壤的蓄水能力尤为重要。本研究结果表明，杨树纯林的土壤含水量最低，中砂、粗砂占比最高，说明杨树纯林可以加剧土壤的沙化，不利于提高土壤的蓄水能力，而采取杨树与刺槐混交、杨树与花生混种、杨树与三七混种，相对于杨树纯林，土壤中的含水量有所提高，粗砂、中砂的占比降低，黏粒、细粉粒比例提高，以林药模式保持水土效果最佳，其次为农林模式。

土壤中的重要化学特性之一即为养分，其是影响土壤地力水平的主要因素[9]，本研究结果表明，在不同的营林措施下，土壤中全氮、全磷、全钾的含量以农林混交、林药混交模式较高，杨树纯林内的养分含量相对最低，且各营林处理中均表现为表层土的含量比中下层的养分含量高的特点。

从各种营林模式下土壤理化性状整体分析，在我国北方干旱的气候条件下，杨树纯林可导致土壤中含水量降低、土壤沙化现象加重，建议推广杨树与药材、杨树与农作物2种模式。