辽西半干旱地区不同密度刺槐林土壤水分变化研究

吴东旭

(国有凌源市四官营子林场，辽宁 朝阳 122500)

辽西地区气候比较干旱，生态环境比较脆弱，水土流失比较严重。为了改善当地的生态环境，在三北防护林工程的带动下，辽宁省政府积极响应，根据当地的自然条件开展防护林工程建设。工程实施以来，成效明显，很好地改善了当地的生态环境。但由于造林树种选择不当，造林的密度不合理等因素，加上气候条件恶劣，导致造林质量偏低[1]。在辽西地区尤其是干旱地区，土壤中的含水量是生态建设的一个重要的制约因素，对于防护林的质量有很好的促进作用。由于辽西地区气候比较干旱，因此，解决土壤含水量问题可以提高造林成活率以及林木的生长指标，提升防护功能，改善生态环境。在造林树种中，刺槐的抗寒及抗逆性强，是适宜造林的乡土生态树种。为研究刺槐林不同密度下土壤水分的变化情况，开展此项研究，通过评价土壤的含水量，为刺槐人工林的造林密度提供参考。

1 试验地概况

研究区域处于辽宁省国有凌源市四官营子林场，该地区属于温带大陆性季风气候区，光照充足，年均日照2 951 h，四季分明，年均气温6.8 ℃，年均降水量503 mm，降水量不足，而且降雨季分布不均，6—9月份降水量占全年降水量的75.2%。该地区的土质比较均匀，土壤类型主要为褐土，黄土母质[2]。选定的林场内主要的造林树种是刺槐(Robiniapseudoacacia)、油松(Pinustabuliformis)、樟子松(Pinussylvestrisvar.mongolica)、侧柏(Platycladusorientalis)等，选定的实验刺槐林是2003年造林，成林密度在1 500～2 500株hm-2。

2 研究方法

2.1 试验材料

选择不同造林密度的15年生的刺槐林作为研究对象，土壤中水分测量仪器为北京恒奥德科技有限公司生产的型号HA-CS820土壤水分仪。试验期间林场管理需要的肥料以及除草剂等均是在市场统一采购。

2.2 试验方法

采用1 500(低)、2 000(中)、2 500(高)株hm-2三个不同的密度刺槐林作为研究对象，分析三个不同密度的刺槐林土壤的含水量，对照地块选在刺槐林边的裸露地块。在2017—2019年，每月都在试验地块上随机选择3处样方测定土壤水分变化情况。土层深度在0～80 cm选择，以20 cm为一个间隔，分为4个层次(0～20、20～40、40～60和60～80 cm)，测量的方法参考文献[3]中的方法，测量周期为每间隔10 d进行1次测定。取每月的多个数据的平均值作为该月的平均储水量，比较不同处理下每月的平均土壤储水量变化；取不同深度土层3年的数据平均值作为土壤含水量数值，分析不同栽植密度处理下的各土层年均含水量的变化。数据分析采用Excel、SPSS软件等完成[4]。

3 结果与分析

3.1不同密度刺槐林对土壤储水量的影响

将不同种植密度下刺槐林3年(2017—2019年)每月的平均储水量进行比较统计，统计结果见表1。

表1 不同密度刺槐林土壤储水量每月变化 mm

从表1分析可以得出，不同刺槐密度的土壤年均储水量变化一致，在每年的1—3月，由于刺槐处于休眠期，不同密度的刺槐林土壤储水量比较平稳。4—6月刺槐开始萌芽生长，对水分的需求增大，同时这个季节降水量开始增加，但由于降水分布不均匀，土壤储水量波动比较明显。7—9月雨水增多，刺槐的生长处于稳定状态，无论是哪种密度下的刺槐林土壤储水量都出现了明显的增加。10—12月降水量少，加上土壤的蒸发，土壤的储水量开始明显下降。通过对比分析可以看出，对比地块(裸地CK)中，由于无林木生长吸收水分，土壤的储水量较大，明显高于不同密度下刺槐林土壤储水量，而且差异显著；3种不同密度下的刺槐林中，1 500株hm-2的年平均储水量最高，为148.25 mm，其次是2 000株hm-2的年平均储水量为142.25 mm，2 500株hm-2的年平均储水量最低，为137.92 mm。通过表1可以得出，1 500株hm-2密度下刺槐林土壤储水量比2 500株hm-2密度下刺槐林土壤储水量多6.97%，差异比较显著，中密度刺槐林的土壤储水量比高密度刺槐林的土壤储水量多3.01%，差异没有达到显著水平，无统计意义。

3.2 不同密度刺槐林对各土层年均含水量的影响

通过对不同密度下刺槐林3年(2017—2019年)各土层含水量进行比较，统计见表2。

表2 不同密度刺槐林各土层中土壤含水量年季变化

从表2可以看出，不同深度土层(0～20、20～40、40～60和60～80 cm)中的含水量都是随着土层深度的增加先降低然后又增加的。不同的密度刺槐林中，0～20 cm土层中，低密度刺槐林的土壤含水量平均为18.9%，比高密度刺槐林高6.12%，水平差异显著。在20～40 cm的土层中，低密度刺槐林土壤含水量低于高密度刺槐林。在40～60 cm土层中，低密度刺槐林的土壤含水量比高密度刺槐林的土壤含水量高22.08%，差异极其显著，中密度刺槐林的土壤含水量比高密度刺槐林的土壤含水量高5.97%，差异显著。60～80 cm土层中，低密度刺槐林的土壤含水量比高密度刺槐林的土壤含水量高11.86%，差异极显著，比中密度刺槐林的土壤含水量高10.59%，差异极显著，中密度刺槐林的土壤含水量与高密度刺槐林的土壤含水量差异不明显，没有统计意义。通过对比可以得出，裸地(CK)在0～20 cm土层中的土壤含水量明显低于不同密度刺槐林的土壤含水量，在20～40 cm土层中含水量开始高于不同密度刺槐林土壤含水量，之后在不同土层含水量一直比较高，从中可以得出，裸地的表层土壤中由于缺乏植被覆盖，水分的蒸发量比较大，随着土层深度的增加，水分蒸发量减少，土壤含水量增加。

4 结论

通过对不同密度下刺槐林与裸地(CK)的对比发现，不同密度下土壤的平均储水量表现比较一致，1—3月储水量平稳，4—6月储水量波动明显，7—9月储水量明显增加，10—12月储水量下降。总的来说，低密度的刺槐林土壤的储水量比较大，比高密度的刺槐林的储水量高6.97%左右，而且差异比较显著。在不同深度的土层中，土壤含水量都是先降低后增加的变化趋势，且低密度的刺槐林在0～20、40～60和60～80 cm的3个层次中土壤含水量最高。因此，在辽西干旱地区进行刺槐造林过程中，为了提高造林质量，最大程度的发挥刺槐林的生态防护功能，需要将栽植密度控制在1 500株hm-2左右。本文的研究只设置了3个不同的造林密度，为提高刺槐造林质量，今后的研究可以设置更多不同密度刺槐林进行比对，通过模型建立来分析刺槐的最佳的栽植密度，为辽西地区造林工作提供理论基础和参考。