不同坡位油松林土壤微环境及生长变化研究

胡玉珠

(阜新市林业发展服务中心, 辽宁 阜新 123099)

油松(Pinustabulaeformis)生长速度快、适应能力较强、成材周期短，目前是辽西半干旱地区主要造林树种。关于油松的研究，国内主要集中在整地方式、引种、家系选择、造林密度等方面，而在立地因子方面的研究较少。坡位可对土壤中的养分运输产生一定的影响，进而影响土壤的物理结构、温度等微环境[1,2]。有研究表明，不同坡位条件导致的养分及水热资源的差异是形成差异性景观的主要原因[3]。不同坡位条件下接受到的光照及热量条件有所差异，使得各坡位条件下的土壤风化程度有所差异[4]。为了研究辽西地区不同坡位油松林间土壤微环境的变化以及林木生长情况，特设置不同的坡位并开展了土壤温度、物理性质、林木生长量等方面的比较研究，为造林地的选择提供一定的理论指导。

1试验地概况

试验地位于国有阜新蒙古族自治县王府林场蜘蛛山工区29林班93小班(坡向朝阳)，地理位置121°35′28″E、41°77′49″N。为半干旱大陆性季风气候，春、夏季多西南风，秋、冬季多西北风。春、秋季干旱少雨，年均降水量约480 mm，多集中在6—8月份，年均蒸发量2 636.6 mm。年均气温在6.5～7.6 ℃，极端最高气温40.9 ℃，极端最低气温-30.4 ℃。≥10℃年积温3 324 ℃，无霜期150 d左右，年均日照时数2 865.5 h。主栽树种油松，2016年春季栽植，株行距2 m×5 m。

2试验方法

2.1试验设计

在油松林间共设3个坡位处理，分别为上坡、中坡、下坡。每个处理不安排重复，每个小区的面积为50 m×60 m左右。

2.2试验方法

各处理油松林间的管理同常规。造林3年后(2019年)选择春季刚开始进入生长季(4月)、生长旺季(7月)、生长季末期(10月)作为测量的时间点[5,6]。主要测量3年生油松林间表层土壤的温度(将温度计插入的深度在15 cm左右，每日10:00测量)、土壤含水量等。在每个处理内随机选择20个10 m×10 m的样方，每个样方内随机取5个点，共计100个测量点，分别测量100个点土壤15 cm深处的温度、0～15 cm土层中的含水量，所得数据最后取平均值。10月中旬随机在每个处理内选择20个样方进行土壤容重、总孔隙度、饱和持水量、毛管孔隙度等土壤物理性质的测量，所得数据最后取平均值。10月中旬时在每个处理内随机选择30株油松林木进行树高的测量，比较造林3年后各处理油松树高的生长情况[7,8]。

2.3土壤物理性质的测定

采用环刀法测定，首先量取环刀的高度和内径计算出容积，再将环刀在天平上称重，做好记录。然后在2.2设置的样方中打入环刀，环刀要垂直打入，且不能晃动，待土壤至环刀下沿齐平时，在环刀上垫—滤纸层后把盖盖好，挖出环刀，用刀削平底部土壤，垫好滤纸，盖好下盖，迅速称重、烘干，即可完成土壤含水量、土壤容重的测定。计算公式如下：

式中：m湿为环刀内湿土质量/g；m干为环刀内干土质量/g；V环刀为环刀容积/cm3。

将环刀样品带回室内，拿掉上盖(保留滤纸)。将环刀放入盛水的容器中(保持2～3 mm水层)，大约2 h至土层滤纸刚好湿润，取出环刀，用滤纸吸干后盖好上盖迅速称重，即可完成土壤毛管孔隙度测定。计算公式如下：

式中：m2h为吸水2 h左右带土环刀质量/g；m环刀为环刀质量/g；m干为环刀内干土质量/g；V环刀为环刀容积/cm3。

将环刀土样继续放入盛水容器中，往容器加水至水面与环刀上层齐平。静置6 h后取出环刀,稍置10 s。使多余水流出，用滤纸将环刀擦干后称重，即可完成土壤总孔隙度、土壤饱和持水量测定。计算公式如下：

100 %

式中：m6h为吸水6 h左右带土环刀质量/g；m环刀为环刀质量/g；m干为环刀内干土质量/g；V环刀为环刀容积/cm3。

3结果与分析

3.1不同坡位条件对油松林间土层温度及含水量的影响

各坡位油松林间表层土壤温度及含水量的比较，结果见表1。

由表1的表层地温分析可知，表层土壤温度随着坡位的增加而增加，各月均表现为上坡>中坡>下坡。4月时上坡较中坡、下坡分别增加2.6 %、5.3 %，7月分别增加18.8 %(差异明显)、31.4 %(差异明显)，10月时分别增加0.3 %、1.9 %。

由表1中的表层土壤含水量分析可知，随着坡位的降低，土壤中含水量表现出增加的趋势，4月时下坡较上坡、中坡增加1.6 %、0.8 %，差异不明显；7月时分别增加8.7 %(差异明显)、1.5 %，10月分别增加2.4 %、18.8 %(差异明显)。

表1 各坡位油松林间表层土壤温度及含水量比较

3.2不同坡位条件对油松林间土壤物理性质的影响

各坡位油松林间土壤物理性质的比较，结果见表2。从表2中可以看出，容重的排序依次为下坡(0.687 g·cm-3)>中坡(0.537 g·cm-3)>上坡(0.523 g·cm-3)，下坡的土壤容重明显大于中坡和上坡。毛管孔隙度按照由大到小的顺序依次为中坡(53.72 %)>下坡(49.25 %)>上坡(47.13 %)，中坡明显大于下坡和上坡。总孔隙度在各坡位上的排列顺序与毛管孔隙度保持一致。饱和持水量以中坡为最高(111.54 %)，上坡其次(107.21 %)，下坡最低(105.62 %)，中坡明显高于其他2个处理。

表2 各坡位油松林间土壤物理性质的比较

3.3不同坡位条件对油松林木树高生长的影响

各坡位油松造林3年后树高生长情况的比较，结果见表3。从表3中可以看出，刚造林时各个坡位的油松平均高度在48.1～49.2 cm，差异不明显。造林3年后调查发现，各坡位的树高差异明显，上坡最高，为123.7 cm；中坡其次，为119.3 cm；下坡为117.6 cm。上坡分别比中坡、下坡增加3.7 %、5.2 %。与刚造林时相比，上坡、中坡、下坡分别增加157.2 %、145.0 %、139.0 %。

表3 各坡位油松林间树高增长量比较

4结论与讨论

在一定的海拔范围内，不同的坡位条件可实现光照、营养、水分等多种因子的再分配，形成特有的微环境，不同的微环境下林木的生长情况表现出差异[4]。在土壤质地保持相对一致的情况下，土壤的容重可以反映出土壤的紧实程度，容重较小说明土壤结构良好、土质疏松，容重大说明土壤比较板结[9]。上坡接受到的光照辐射更多，空气湿度低、蒸发量大，土壤中的含水量相对较低[10]。

本文通过选择上、中、下3个坡位的油松林开展研究，比较了不同坡位下林间表层土壤的温度、含水量以及容重等物理性质、林木生长量的变化情况。结果表明，随着坡位的增加，表层土壤温度有所增加，4月、7月、10月均以上坡为最高；随着坡位的增加，0～15 cm土壤含水量有所降低，4月、7月、10月均以下坡为最高；容重以上坡为最小，表明上坡的土壤更加疏松多孔，毛管孔隙度、总孔隙度、饱和持水量均以中坡为最大；造林3年后油松树高增长量以上坡为最大，其次是中坡，下坡生长量最低。