辽东山区不同坡位对土壤养分及红松生长影响

朱 瑞

(辽宁省抚顺县三块石林场，辽宁 抚顺 113108)

红松(PinuskoraiensisSieb. et Zucc.)是松科松属的常绿乔木，是我国东北地区重要的珍贵乡土树种，主要分布于中国东北长白山区、吉林山区及小兴安岭、辽宁东部山区，海拔150～1800 m、气候温寒、湿润、棕色森林土地带。红松具有重要的经济价值、营养价值和观赏价值。近年来，关于红松的研究主要集中在光合生理特征、生理及生态特性、幼苗能量和养分动态变化、径向生长和气候关系；幼苗种群动态和空间分布[1-5]。

对于针叶树来说，土壤是最为重要的养分来源之一，从土壤中红松可以吸收到其生长发育所需要的各种营养物质，如果土壤条件不理想，则很容易致使大面积的红松生长不良[6]。坡位通过地貌过程和山体的起伏变化，改变林内小气候及林下土壤的温湿度、物理结构、pH、养分含量等，进而影响土壤微生物的活性及土壤温室气体排放[7]。王政权等[8]对森林土壤化学元素和环境关系的研究结果表明，土壤厚度(A+B)及A层厚度与红松人工林高生长呈正相关；陈乃全等[9]研究发现土壤化学元素的含量与红松人工林林木与生长的关系也很密切。国内学者宋秀琴等[10]报道红松幼树树高和土壤中速效磷含量呈负相关。土壤养分含量严重影响林分的生长[11-12]，其中储存了大量的C、N、P和K等营养元素，而C、N、P、K等化学元素是植物养分的重要组成元素，也是植物组织的结构和功能物质，土壤养分中的碳(C)、氮(N)、磷(P)和钾(K)是植物养分的重要矿质元素，它们很大程度上影响植物生长发育。同时,植被通过庞大的根系对土壤进行选择性吸收，对土壤养分的动态变化产生较强的回馈作用，进而显著影响土壤养分含量[13]。

因此，为探讨红松造林地土壤养分与苗木生长的关系，以抚顺县三块石林场红松幼林为研究对象，对红松根、茎、叶和土壤养分进行全磷、全碳、全氮、全钾分析，并对红松幼林苗木生长状况与苗木营养相关性进行分析，以期掌握红松造林幼苗在经营初期上土壤养分状况和苗木生长情况，以及为后期对进行施肥等经营管理奠定基础，实现人工林可持续经营。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

研究地区位于辽宁省抚顺市抚顺县后安镇三块石林场，该地区属于温带大陆性季风气候。地理位置位于124°16′～124°25′E，41°36′～41°45′N，年平均气温在1.4～14.1 ℃之间，年极端最高气温在32.5～36.5 ℃之间，极端最低气温在-37.5～-22.5 ℃之间，年平均降水量在481.16～787.66 mm之间。该地区多为暗棕色森林土和棕色森林土，海拔600 m以上为暗棕色森林土，该类土壤是典型的森林土壤，特点是土壤湿润，比较疏松，通气性好，不积水，有机质含量9.8%，但土壤pH值5.9，偏高；海拔600 m以下为棕色森林土。

1.2 试验材料

2018年10月份采集试验样品，采样时分别在造林地内按照坡上、中、下设置10 m×10 m样方，每个坡位至少设置3个样方，每个样方内进行多点(随机取8～15个点)选取土样，分别选取不同土壤剖面土层取土样，并在每个样方内选取红松1株，将土壤样品和植株分别装入自封袋，做好标记编号；带回实验室，取树根、茎、叶，先在102 ℃的温度下烘干2 h，再在65 ℃的温度下烘干8～12 h，将之放在粉碎机中碾碎，过筛(100目)，分别分装在自封袋，做好标记编号。土样取回后将土样摊开，自然阴干，风干后的土样去除砂石和植物残体，过筛(100目)，然后按照四分法分别将各坡位土层样品混匀后，装袋用于有机质含量及各养分的测定。

1.3 试验方法

本试验土壤和植株测定指标：全碳用重铬酸钾-滴定法，全氮采用凯氏定氮法，样品全磷含量采用酸溶-钼锑抗比色法，样品全钾含量采用氢氟酸-高氯酸消煮法测定。

1.4 数据处理与分析

原始数据经Excel 2010处理，并对土壤养分分布差异特征和苗木养分指标差异特征进行作图；利用SPSS 22.0对数据进行单因素方差分析和最小显著差异法(LSD)，比较不同坡位土壤、植物样养分含量差异，不同土层深度土壤养分含量差异和不同样方土壤、植物样养分含量差异；利用SPSS 22.0对数据进行Pearson分析土壤养分与苗木养分指标的相关性以及土壤养分与苗木生长性状的相关性，显著性检验水平为P=0.05和P=0.01。

2 结果与分析

2.1 红松造林地土壤养分含量的分析

通过对红松林地不同坡位土壤养分含量进行测定，得出结果见表1。

表1 不同坡位土壤养分的含量情况

利用SPSS 22.0 软件对数据进行单因素方差分析，得出土壤全碳(STC)在不同坡位间差异性不显著；土壤全钾(STK)在坡上差异性显著，坡中、坡下差异性不显著；土壤全氮(STN)与全磷(STP)在不同坡位间差异性显著；土壤全碳(STC)、全氮(STN)、全磷(STP)、全钾(STK)在不同土层深度间差异性不显著。

2.2 造林地红松植株养分含量的测定和分析

通过对林地不同坡位和红松植株养分含量进行测定，得出结果见表2

表2 不同坡位红松苗木养分指标含量情况

利用SPSS 22.0软件对数据进行方差分析，得出红松样品全碳(TC)、全钾(TK)在不同坡位间差异性不显著；红松样品全氮(TN)、红松样品全磷(TP)在坡上差异性显著，坡中和坡下差异性不显著；红松样品全碳(STC)含量(0.440±0.147)g/kg；全氮(STN)含量(0.053±0.022)mg/kg；全磷(STP)含量(2.918±1.969)μg/kg；全钾(STK)含量(2.210±0.328)g/kg，如图1。

图1 不同坡位红松全碳、全氮、全磷、全钾含量测定

从图1中可以看出：不同坡位红松全碳(TC)含量：坡上>坡中>坡下(图1-A)；不同坡位红松全氮(TN)含量：坡上>坡中>坡下(图1-B)；不同坡位红松全磷(TP)含量：坡上>坡中>坡下(图1-C)；不同坡位红松全钾(TK)含量：坡下>坡中>坡上(图1-D)。

2.3 土壤养分与苗木养分指标的相关性分析

通过造林林地土壤养分和植物养分含量进行相关性分析，结果见表3。

利用SPSS22.0软件对数据进行Pearson分析，表3可看出，土壤全碳(STC)与红松根全氮(TN)呈显著的负相关；土壤全氮(STN)与红松茎全磷(TP)呈显著的正相关；土壤全磷(STP)与红松茎全磷(TP)、呈极显著的负相关、与红松叶全磷(TP)呈显著的负相关；土壤全钾(STK)与红松根全钾(TK)呈显著的负相关，与红松叶全碳(TC)呈极显著的负相关。

表3 土壤养分与苗木养分指标的相关性

2.4 土壤养分与苗木生长性状的相关性分析

通过对造林地土壤养分和苗木生长性状进行相关性分析，结果见表4。

表4 红松林地坡上土壤养分间与林木生长的相关性

由SPSS22.0对坡上、坡中、坡下测定的数据进行Pearson分析，表4可看出，坡上土壤全氮(STN)与全磷(STP)呈显著负相关(P<0.05)；坡下土壤全氮(STN)与红松地径呈显著正相关(P<0.05)。

3 结论

本试验以抚顺县三块石林场红松造林苗木试验地为研究对象，对红松根、茎、叶和土壤养分进行全磷、全碳、全氮、全钾分析，并对红松林苗木生长状况与苗木营养相关性进行分析，通过以上研究得出如下结论：

(1)林地土壤全磷、全氮含量较低；土壤全碳(STC)在不同坡位间差异性不显著；土壤全钾(STK)在坡上差异性显著，坡中、坡下差异性不显著；土壤全氮(STN)与全磷(STP)在不同坡位间差异性显著；本研究得出土壤全磷、全钾，坡上>坡中>坡下；土壤全碳、全氮，坡下>坡上>坡中。

(2)红松样品全碳(TC)、全钾(TK)在不同坡位间差异性不显著；红松样品全磷(TP)在坡上差异性显著，坡中和坡下差异性不显著；红松养分含量全碳、全氮、全磷表现为坡上>坡中>坡下；全钾表现为坡下>坡中>坡上。

(3)土壤全碳(STC)与红松根全氮(TN)呈显著的负相关；土壤全氮(STN)与红松茎全磷(TP)呈显著的正相关；土壤全磷(STP)与红松茎全磷(TP)、呈极显著的负相关、与红松叶全磷(TP)呈显著的负相关；土壤全钾(STK)与红松根全钾(TK)呈显著的负相关，与红松叶全碳(TC)呈极显著的负相关。

(4)通过对红松林生长量与土壤养分相关性分析得出：坡下土壤全磷与胡桃楸地径呈显著正相关(P<0.05)，土壤全氮与红松地径呈显著正相关(P<0.05)。坡上土壤缺氮，坡中土壤缺碳、磷，坡下相对不缺大量元素。

综上，在红松造林地日常养护中，应该适当增加土壤氮、磷肥，确保红松正常生长。同时也要注意不同坡位变化，植物的生长变化，为施肥进行表象判断。