不同密度紅苞木幼林的土壤理化性質(zhì)研究

曾小梨,薛立,劉 斌,許鵬波,潘 瀾

(1.西江林業(yè)局象牙山林場,廣東肇慶526639;2.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院,廣東廣洲510642)

土壤是樹木生長發(fā)育的載體,土壤理化性質(zhì)是土壤質(zhì)量的重要指標(biāo)[1-2]。土壤物理性質(zhì)影響根系的生長。土壤有機(jī)質(zhì)包括各種動植物殘?bào)w、微生物及其生命活動的各種有機(jī)產(chǎn)物,它直接影響著土壤的通氣狀況和土壤溫度,貯存和供應(yīng)土壤養(yǎng)分。土壤中N,P,K含量是土壤肥力的重要標(biāo)志,是樹木生長所需的3大養(yǎng)分,直接參與樹木的生理活動。密度對林分的生長造成影響,不同密度林分的根系和凋落物量有差異,郁閉度的不同影響林下植物數(shù)量,加上從土壤中吸收的養(yǎng)分?jǐn)?shù)量不同,引起土壤肥力發(fā)生變化。以往對森林土壤的研究集中于成熟林[1-5],而幼林林地的土壤狀況[6]和密度對土壤的影響[7]鮮見報(bào)道。紅苞木(Michelia macclurei Dandy)生長快,適應(yīng)性強(qiáng),花色鮮艷,是南方重要的用材和綠化樹種。筆者對不同密度的紅苞木幼林土壤養(yǎng)分狀況變化進(jìn)行了研究,可以為合理使用土壤資源提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地設(shè)在廣東省惠州市小金口鎮(zhèn),地處北回歸線以南,屬南亞熱帶季風(fēng)氣候。年平均氣溫19.5℃～22.1℃,7月份平均氣溫28.3℃,1月份平均氣溫13.1℃,極端最高氣溫 38.9℃,極端最低氣溫-1.9℃,無霜期為350～357 d,占全年總天數(shù)約97%。年平均降雨量1 690～2 380 mm,多集中在4—9月份,占年降雨量的80%～85%。土壤屬酸性赤紅壤。原有植被主要為馬尾松次生林和飛播林,林下植被多為鐵芒箕(Dicranopteris linearis)、桃金娘(Rhodomyrtus tomentosa)、芒草(Miscanthussinensis)等。

1.2 試驗(yàn)樣地的設(shè)置

2003年在試驗(yàn)地上按10 000(高密度),4 444(中密度),2 500(較低密度),1 667(低密度)株/hm2種植紅苞木1年生幼苗,各密度設(shè)面積為20 m×20 m的樣地3個。2007年在樣地內(nèi)調(diào)查幼林的地徑、樹高和冠幅,結(jié)果見表1。

表1 試驗(yàn)幼林的概況

1.3 土壤調(diào)查

2007年在紅苞木樣地內(nèi)用容積100 cm3的環(huán)刀在0—40 cm土層采取土樣,重復(fù)3次,帶回實(shí)驗(yàn)室測定土壤物理性質(zhì)。土壤含水量用酒精燃燒法測定,用環(huán)刀法測定土壤容重和其它土壤物理性質(zhì)。在樣地內(nèi)5點(diǎn)采取土樣,取樣深度為 0—40 cm,將5個土樣充分混合后帶回實(shí)驗(yàn)室,測定土壤的pH值,有機(jī)質(zhì),全氮,全磷,全鉀,水解N,速效P,速效 K含量。將水土以2.5∶1.0混合后用pH計(jì)測土壤pH值;有機(jī)質(zhì)用重鉻酸鉀容量法測定;全氮用半微量凱氏法測定;以氫氧化鈉堿熔法提取土壤待測液后,用鋁銻抗比色法測全磷;以氫氧化鈉堿熔提取土壤待測液后,用火焰光度法測定全鉀;用堿解擴(kuò)散法測定水解N;以0.5 mol/L的碳酸氫鈉提取土壤樣品后,用鉬藍(lán)比色法測定有效P;以1 mol/L的中性醋酸鈉提取土壤樣品后,用火焰光度計(jì)測定有效K[8]。所有樣品做3個重復(fù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同密度下的土壤物理性質(zhì)

高密度林分的土壤容重顯著大于其它密度林分(p＜0.05),土壤非毛管孔隙顯著小于后者(p＜0.05),土壤毛管孔隙呈現(xiàn)低密度林分土壤＞中密度林分土壤＞高密度林分土壤＞較低密度林分土壤,而高密度林分土壤的總孔隙、土壤含水量和毛管持水量均小于其他密度林分,但是不同密度林分土壤的毛管孔隙和總孔隙、土壤含水量和毛管持水量間沒有顯著差異。總體來看,高密度林分的土壤較緊實(shí),通氣性差(圖1)。

圖1 不同密度林地土壤物理性質(zhì)

森林對土壤物理性質(zhì)的改良是一個復(fù)雜而長期的過程。一方面,森林凋落物的分解、樹木根系的穿插和根系死亡留下的孔隙可以使土壤變得疏松,另一方面,幼林的凋落物少,根生物量小,改良土壤物理性質(zhì)的作用有限,林分郁閉前雜草茂密,雜草殘?bào)w對土壤物理性質(zhì)的影響較大。高密度林分郁閉早,林下幾乎沒有雜草,可能是導(dǎo)致其土壤比其他密度的林分緊實(shí)的原因。

2.2 不同密度下的土壤化學(xué)性質(zhì)

不同密度林分土壤的pH值沒有顯著差異(圖2)。土壤有機(jī)質(zhì)、全氮和水解氮含量呈現(xiàn)較低密度林分土壤＞中密度林分土壤＞低密度林分土壤＞高密度林分土壤,較低密度林分土壤的以上指標(biāo)顯著大于低密度林分土壤(p＜0.05),后者又顯著大于高密度林分土壤(p＜0.05)。土壤全磷含量為低密度林分土壤＞較低密度林分土壤＞中密度林分土壤＞高密度林分土壤,全鉀含量為中密度林分土壤＞較低密度林分土壤＞高密度林分土壤＞低密度林分土壤,速效磷含量為較低密度林分土壤＞低密度林分土壤＞中密度林分土壤＞高密度林分土壤,而速效鉀含量為中密度林分土壤＞較低密度林分土壤＞低密度林分土壤＞高密度林分土壤,各密度林分土壤間的養(yǎng)分指標(biāo)多有顯著差異。總體來看,較低密度林分土壤的有機(jī)質(zhì)、氮、磷和鉀含量高;中密度林分土壤的有機(jī)質(zhì)和氮含量較高,磷含量中等,鉀含量高;高密度林分土壤的有機(jī)質(zhì)、氮、磷、鉀含量均低。

不同密度的紅苞木對土壤化學(xué)性質(zhì)的影響有差異。4種密度的林分中,較低密度林分的土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、水解氮、速效磷的含量最高,全磷、全鉀和速效鉀含量第2高,說明2 500株/hm2的林分對土壤的作用優(yōu)于其它密度的林分;中密度林分的土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、水解氮含量第2,全磷和有效氮含量第3、全鉀和速效鉀含量第1,有利于養(yǎng)分,特別是鉀的積累,說明4 400株/hm2的林分對土壤有較好的影響;低高密度林分的土壤有機(jī)質(zhì)和氮含量中等、磷含量高、鉀含量較低,表明1 667株/hm2的林分改善土壤磷的作用明顯;高密度林分的土壤有機(jī)質(zhì)、氮、磷、鉀含量均低,說明10 000株/hm2紅苞木幼林的密集生長消耗了較多的養(yǎng)分,同時幼林的凋落物數(shù)量少造成回歸的養(yǎng)分少,加上林下植物稀少,所以死地被物少,不利于養(yǎng)分積累。隨著林分生長,凋落物數(shù)量會逐步增加,林分改善土壤化學(xué)性質(zhì)的功能將會增強(qiáng)。

圖2 林地土壤化學(xué)性質(zhì)

3 結(jié)論

在4種密度林分中,10 000株/hm2林分的土壤容重大,土壤毛管孔隙、非毛管孔隙、土壤含水量和毛管持水量均小于其它密度林分,表明其對土壤物理性質(zhì)的改善作用不如其它密度的林分,在土壤容重和非毛管孔隙方面尤其明顯。

2 500株/hm2林分的土壤有機(jī)質(zhì)、氮、磷和鉀含量高,對土壤的效果優(yōu)于其它密度的林分;4 444株/hm2林分土壤的有機(jī)質(zhì)和氮含量較高,磷含量中等,鉀含量高,有利于土壤養(yǎng)分的積累;1 667株/hm2林分的土壤磷含量高,改善土壤磷的作用明顯。10 000株/hm2林分土壤的有機(jī)質(zhì)和各養(yǎng)分含量低,不利于養(yǎng)分積累。

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