困难立地马尾松天然混交林土壤理化性质研究

莫日斌，赵毅辉

(1.桂林市阳朔县林业技术中心推广站，广西 阳朔 541900；2.福建省林业勘察设计院，福建 福州 350000)

1 引言

常年被海风侵蚀的滨海丘陵地区立地条件差，马尾松(PinusmassonianaLamb)是先锋树种，亦为我国南方的主要造林树种之一[1]，其枯枝落叶较阔叶树难分解，更容易在林分内堆积，而林地内的腐殖质层对森林土壤的理化性质有着显著的调节作用[2，3]，人类的活动对土壤水肥的影响较大[4]，张胜男等综述了油松林分的土壤理化性质影响因素，更有其它学者前辈对比了川北及城市与郊区的土壤理化性质[5～7]差异，报导了丁香及不同肥料下的土壤生物活动及其理化性状[8～18]，前人的研究成果表明影响土壤理化性质的因素多种多样，土地退化[12]、人为干扰、气候、地理区位等均是重要因素。采取土壤改良措施或者做好造林植物的配置对土壤的理化性质具有改良作用[13,14]。

本文对滨海丘陵困难立地条件地区5种不同树种组成比的马尾松混交林进行林分因子的调查及对其土壤中的理化性质进行研究测定，旨在为该类区域的林分生长、土壤研究增加理论研究实例，同时探讨此种地区采取何种营林措施能更有效促进林分的生长，提高其生态和经济效益。

2 研究区概况

试验地位于厦门岛思明区西林社区东山与东坪山社(24°26′13″～24°26′28″N，118°06′25″～118°09′47″E)，该地区属南亚热带海洋性季风气候，雨热同期，干湿季节明显，季风影响频繁，年平均气温21 ℃，年平均降水量1100～2000 mm，年平均湿度78%，年平均蒸发量1739～1919 mm，年均日照时数1566.4～2233.5 h，海拔170～210 m，坡度10°～20°。主要林下植被有芒萁、蕨类等。

3 林分本底数据与研究方法

3.1 林分本底数据

根据实地踏查与最新森林资源规划设计调查基本数据设置以下5个林分研究类型：7P2A1C、6P3A1C、6P3C1A、6P4A、6P4C(其中，7P2A1C表示树种组成为7马尾松2木麻黄1台湾相思的林分，6P3A1C为树种组成6马尾松3木麻黄1台湾相思的林分，6P3C1A为树种组成6马尾松3台湾相思1木麻黄的林分，6P4A为树种组成6马尾松4木麻黄的林分，6P4C为树种组成6马尾松4台湾相思的林分，下同)。林分年龄采纳最新森林资源规划设计调查的档案数据，采用围径尺进行样地的每木检尺后加权平均算出林分平均胸径，胸径精确至0.1cm，根据测定的平均胸径值选取5株生长正常的平均木，用测高仪测定平均木高后得到的算术平均高即为林分平均树高,树高精确至0.1 m，5个林分生长因子如表1所示。

表1 不同混交类型的马尾松林分生长因子

3.2 样品的采集与土壤理化性质测定分析方法

在各林分样地内随机选取3个点，挖宽度100 cm，深度80 cm的土壤垂直剖面，利用钢卷尺测量标记60 cm高的土层，在27.5 cm的土层高度取环刀，继而用工兵铲沿垂直剖面剖取各土层高度等量的土壤，装于自封袋后均匀混合，将环刀与土壤带回实验室待测。

土壤样品带回实验室自然风干后，测定其有机质、石砾含量、容重、孔隙度、土壤pH值、土壤电导率(EC值)、N、P、K的养分全量及速效量的理化性质基本指标。具体为：有机质含量，采用重铬酸氧化一外加热法测定；土壤容重及总孔隙度，采用环刀法测定；土壤pH值，采用电位法测定；土壤电导率(EC值)，采用电导法测定；全N含量采用半微量凯氏法测定；水解性N含量采用全自动间断化学元素分析法测定；全P含量采用酸溶一钼锑抗比色法测定；速效P含量采用盐酸一硫酸浸提法测定；全K含量采用酸溶一火焰光度法测定；速效K含量参照GB7853-87方法进行提取，采用火焰光度计法进行测定。

3.3 数据处理

各测定因子采用数据统计软件SPSS 21.0进行方差分析，采用LSD最小差异显著法进行多重比较，应用Excel 2007软件进行数据处理及图表制作。

4 结果与分析

4.1 不同混交林下的土壤物理性质差异

不同混交类型马尾松林分土壤理化性质及其差异性分析如表2所示，调查测定石砾含量表明各不同林分的土壤石砾含量为7P2A1C、6P3A1C、6P4A、6P4C显著高于6P3C1A(P<0.05，下同)，其中6P3C1A的石砾含量最低为41.7%，6P4A的石砾含量最高为53.7%，两个林分的石砾含量相差达12%；5个林分中，土壤容重最大的6P4C为达1.47g/cm3, 最小的7P2A1C为达1.34 g/cm3，差异不显著(P>0.05，下同)；土壤总孔隙度最大的林分为6P3A1C达55.6%, 最小的7P2A1C为达39.1%，差异不显著；说明该丘陵地区的土壤理化性质差异较小。

表2 不同混交类型的马尾松林分土壤物理性质差异分析

4.2 不同混交林下的土壤化学性质差异

4.2.1 土壤有机质含量

不同混交类型马尾松林分土壤有机质含量及其差异性分析如图1所示，调查测定结果表明各不同林分的土壤有机质含量为7P2A1C、6P3A1C显著大于6P3C1A、6P4C，6P4A的土壤有机质含量与其余4个林分差异均不显著。其中7P2A1C林分的土壤有机质含量最高为7.70g/kg，各林分的有机质含量大小为7P2A1C(7.70g/kg)>6P3A1C(6.49g/kg)>6P4A(5.59g/kg)>6P3C1A(5.08g/kg)>6P4C(4.68g/kg)。

图1 不同马尾松混交类型林分的土壤有机质含量差异

4.2.2 土壤全N含量

不同混交类型马尾松林分土壤全N含量及其差异性分析如图2所示，调查测定结果表明各不同林分的土壤全N含量为7P2A1C、6P3A1C显著大于6P4A。6P3C1A与6P4C的土壤全N含量与其余3个林分差异均不显著。其中7P2A1C林分的土壤全N含量最高为0.49g/kg，各林分的全N含量高低为7P2A1C(0.49g/kg)>6P3A1C(0.48g/kg)>6P3C1A(0.40g/kg)>6P4C(0.37g/kg)>6P4A(0.24g/kg)，7P2A1C林分的土壤全N累积量高于其它林分。

图2 不同马尾松混交类型林分的土壤全N含量差异

4.2.3 土壤水解性N含量

不同混交类型马尾松林分土壤水解性N含量及其差异性分析如图3所示，调查测定结果表明各不同林分的土壤水解性N含量为7P2A1C(37.90mg/kg)>6P3A1C(34.38mg/kg)>6P4C(33.85mg/kg)>6P4A(28.57mg/kg)>6P3C1A(28.52mg/kg)，各林分的水解性N含量差异均未达显著。表明滨海贫瘠立地条件下，土壤中的氮储量及可利用氮含量均较低。

图3 不同马尾松混交类型林分的土壤水解性N含量差异

4.2.4 土壤全P含量

不同混交类型马尾松林分土壤全P含量及其差异性分析如图4所示，调查测定结果表明各不同林分的土壤全P含量为6P3C1A、6P3A1C显著大于6P4A。7P2A1C与6P4C的土壤全P含量与其余3个林分差异均不显著。其中6P3C1A林分的土壤全P含量最高为0.39 g/kg，各林分的全P含量高低为6P3C1A(0.39 g/kg)>6P3A1C(0.38 g/kg)>6P4A(0.28 g/kg)>7P2A1C(0.26 g/kg)>6P4C(0.15 g/kg)，表明6P3C1A林分的土壤全P累积量高于其它林分。

图4 不同马尾松混交类型林分的土壤全P含量差异

4.2.5 土壤有效P含量

不同混交类型马尾松林分土壤有效P含量及其差异性分析如图5所示，调查测定结果表明各不同林分的土壤有效P含量为6P3A1C显著大于6P3C1A，且极显著高于7P2A1C(P<0.01，下同)。6P4A与6P4C的土壤有效P含量显著高于6P3C1A。其中6P3A1C林分的土壤有效P含量最高为0.39 mg/kg，各林分的全P含量高低为6P3A1C(2.32 mg/kg)>6P4A(1.92 mg/kg)>6P4C(1.88 mg/kg)>6P3C1A(1.79 mg/kg)>7P2A1C(1.41 mg/kg)，说明6P3A1C林分的土壤中可以用的P养分含量高于其它林分。

图5 不同马尾松混交类型林分的土壤有效P含量差异

4.2.6 土壤全K含量

不同混交类型马尾松林分土壤全K含量及其差异性分析如图6所示，调查测定结果表明各不同林分的土壤全K含量为6P3A1C显著大于6P4A，且极显著高于7P2A1C。6P3C1A显著高于6P4A与7P2A1C，且与6P4C差异不显著。6P3A1C林分的土壤全K含量最高为16.35g/kg，各林分的全K含量高低为6P3A1C(16.35 g/kg)>6P3C1A(14.14 g/kg)>6P4C(13.71 g/kg)>6P4A(11.50 g/kg)>7P2A1C(9.86 g/kg)，表明7P2A1C林分的土壤全k累积量最低。

图6 不同马尾松混交类型林分的土壤全K含量差异

4.2.7 土壤速效K含量

不同混交类型马尾松林分土壤速效K含量及其差异性分析如图7所示，调查测定结果表明各不同林分的土壤速效K含量为6P3A1C显著高于7P2A1C、6P4A，且极显著高于6P3C1A。6P4C的土壤速效K含量显著高于6P4A、6P3C1A、7P2A1C。其中6P3A1C林分的土壤速效K含量最高为70.43 mg/kg，各林分的全P含量高低为6P3A1C(70.43 mg/kg)>6P4C(55.80 mg/kg)>6P4A(47.66 mg/kg)>7P2A1C(43.01 mg/kg)>6P3C1A(33.15 mg/kg)，说明阔叶树比例较大的林分更有利于速效K养分的循环，保证土壤中的速效K养分含量较高。

图7 不同马尾松混交类型林分的土壤速效K含量差异

4.2.8 土壤pH值

不同混交类型马尾松林分土壤pH值及其差异性分析如图8所示，调查测定结果表明各不同林分的土壤pH值为7P2A1C极显著高于其它林分，6P3C1A、6P4A极显著高于6P3A1C且与6P4C三者间差异不明显。6P4C显著高于6P3A1C。各林分的土壤pH值高低为7P2A1C(6.1)>6P4A(5.4)>6P3C1A(5.3)>6P4C(5.2)>6P3A1C(5.0)。整体上看，南方地区的土壤偏酸性，适宜喜微酸性土壤林木生长。

图8 不同马尾松混交类型林分的土壤PH值差异

4.2.9 土壤电导率

不同混交类型马尾松林分土壤电导率(EC值)及其差异性分析如图9所示，调查测定结果表明各不同林分的土壤电导率为6P3A1C、6P4A极显著高于7P2A1C、6P3C1A、6P4C，且两个林分间差异不明显。而7P2A1C、6P3C1A、6P4C三个林分间的差异亦不明显。各林分的土壤EC值高低为6P4A(0.21 ms/cm)>6P3A1C(0.20 ms/cm)>7P2A1C(0.13 ms/cm)>6P3C1A(0.11 ms/cm)>6P4C(0.10 ms/cm)。

图9 不同马尾松混交类型林分的土壤电导率差异

5 结语

5个林分的土壤石砾含量均高于41.7%，当土壤中的砾石含量高时，不利于土壤保水保肥保熵，且不利林木根系的生长；孔华方等[15]研究表明当土壤容重较高时，植物的根系生长将会受阻。本研究测定的5个林分土壤容重为1.34～1.47g/cm3，总孔隙度6P3A1C最高为55.6%，福建省工程建设地方标准《园林绿化种植土质量标准》指出，树穴土的土壤容重以低于1.3 g/cm3，总孔隙度高于45 %时更有利于植物生长。

5个林分的土壤有机质含量最高为7.70 g/kg，当土壤中的有机质含量较低时，不利于养分的循环及微生物活动[16]，地方标准规定的各类植被土壤有机质含量以高于15.0 g/kg为宜；各林分中的土壤全N及水解性N含量差异不明显，且其最高的水解性N含量亦低于60 mg/kg，说明各林分土壤中的N养分较低；5个林分中，P素含量为6P3C1A高于其他林分，与各林分中k素的对比表现一致，但其速效含量均低于地方标准对于林木适宜生长的养分含量；5个林分中的土壤均为典型的南方酸性土。

综上，该区域5个马尾松混交类型林分的土壤肥力较差，推测其原因为该区的土壤母质层为粗粒性的花岗岩，在岩石风化过程中，此类岩石成分中的石英仍为粗砂粒，而长石等则风化为黏土，即表现为典型的滨海丘陵地区的“沙包土”，其土质疏松，保肥蓄水能力差，且易造成水土流失。因而，在该区域造林时应客土施肥，同时增加灌溉，提高管理精度，更能提高造林的成功率。