遼河源針葉樹種生長與土壤因子的相關(guān)分析1)

楊玉梅 谷建才 周 奇 馬 旺

(河北農(nóng)業(yè)大學(xué)，保定，071000)

彭志杰

(塞罕壩機(jī)械林場)

王冬至

(內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué))

林木的生長發(fā)育受諸多因素的影響，土壤是很重要的一個因素。土壤狀況不僅影響植物群落的種間競爭和物種的豐富度，而且影響植物的生長發(fā)育［1－2］。項(xiàng)亞飛，周秀珍，耿敬凱等對遼河源國家森林公園的天然油松(Pinus tabuliformis)林、蒙古櫟(Mongolian oak)林和山楊(Populus davidiana)林的種類組成、外貌、結(jié)構(gòu)、蓄積等進(jìn)行了調(diào)查和研究［3－5］，張進(jìn)獻(xiàn)［6］在遼河源自然保護(hù)區(qū)森林群落生長潛能及影響因子研究一文中分析了林木生長與氣象因子的相關(guān)關(guān)系，而關(guān)于遼河源地區(qū)林木生長與土壤因子的研究較少。有關(guān)林木生長與土壤因子的相關(guān)關(guān)系方面的研究，如吳繼林［7］采用逐步回歸方法，探討了影響巨桉(Eucalyptus grandis)人工林生長的主導(dǎo)因子;韓有志等［8］分析了土壤氮、磷、鉀養(yǎng)分對油松林木生長的影響。

筆者根據(jù)遼河源地區(qū)土壤資料和主要針葉樹種的生長資料，采用逐步回歸的方法，分析和研究了土壤因子對林木生長的影響，旨在為該地區(qū)土壤生態(tài)系統(tǒng)管理和森林的健康經(jīng)營管理以及培育高產(chǎn)林分提供理論與實(shí)踐依據(jù)，以此來提高該地區(qū)的林分產(chǎn)量，實(shí)現(xiàn)森林的可持續(xù)發(fā)展，改善生態(tài)環(huán)境。

1 研究地概況

遼河源地區(qū)位于河北省平泉縣境內(nèi)，地理坐標(biāo)為東經(jīng) 118°22'39″～118°37'21″，北緯 41°01'30″～41°21'15″;與河北省承德縣、內(nèi)蒙古寧城縣接壤。境內(nèi)最高海拔(光頭山)1738 m，最低海拔625 m，平均海拔1180 m。遼河源全年平均氣溫7.3℃，≥10℃年積溫3193.7℃，無霜期110～125 d，年日照2000～2900 h，年平均降雨量550 mm，年平均蒸發(fā)量1800mm。森林覆蓋率達(dá)81.2%，有各類植物2000余種。土壤以山地棕壤和淋溶褐土為主，土層較厚，一般為50～100 cm，土壤呈中性、微酸性反應(yīng)，土壤水分條件較好。位于七老圖嶺東南段，地處內(nèi)蒙古高原和冀北山地的過渡地帶，是溫帶暖溫帶交錯帶中的典型地區(qū)，是典型的蒙古植物區(qū)系和華北植物區(qū)系的交匯地帶，是華北山地針闊混交夏綠林向蒙古草原和東北大興安嶺針葉林過度的地區(qū)［3，9－10］。

2 研究方法

植被調(diào)查:2009年6月，在查詢相關(guān)資料的基礎(chǔ)上，對遼河源自然保護(hù)區(qū)進(jìn)行全面踏查和路線調(diào)查，了解林分生長情況，根據(jù)立地條件和生長狀況，選擇生長良好、具有代表性的林分，采取典型抽樣的方法設(shè)立標(biāo)準(zhǔn)地進(jìn)行調(diào)查。共設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)地35塊，標(biāo)準(zhǔn)地面積0.06 hm2，于每塊標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)進(jìn)行每木檢尺調(diào)查，分別記錄樹種名稱、樹高、胸徑、冠幅、枝下高、株數(shù);同時記錄標(biāo)準(zhǔn)地的海拔高度、坡度、坡向、坡位、土壤類型等生態(tài)環(huán)境因子。

土壤取樣:土壤采樣點(diǎn)設(shè)置在植物群落調(diào)查的樣方內(nèi)。分別在4個角和中間設(shè)置5個土壤取樣點(diǎn)，每個取樣點(diǎn)按土壤深度0～10 cm，＞10～20 cm，＞20 cm用環(huán)刀取土，分裝帶回。將同層的5個土樣混合均勻，分別測定土壤的化學(xué)性質(zhì)(全氮、全磷、全鉀等)和物理性質(zhì)(密度、總孔隙度、田間持水量等)。全氮含量采用硫酸—高氯酸消煮—定氮儀蒸餾滴定法，堿解氮和速效磷含量采用堿解擴(kuò)散法，全磷含量采用硫酸—高氯酸消煮—鉬銻抗比色法，速效鉀采用雙酸浸提劑法，有機(jī)質(zhì)采用高溫外熱重鉻酸鉀法;土壤密度采用環(huán)刀法，含水量采用烘干法。

數(shù)據(jù)處理:回歸分析是在數(shù)理統(tǒng)計(jì)中，一種處理自變量與因變量之間的相關(guān)關(guān)系的數(shù)據(jù)處理方法［9，11］。本研究根據(jù)林木的生長特點(diǎn)，利用逐步回歸方法，選擇胸徑、樹高和材積作為分析指標(biāo)，即因變量，選擇全氮、全磷、全鉀等土壤因子作為自變量，分析遼河源主要針葉樹種的生長與土壤因子之間的相關(guān)關(guān)系。

3 結(jié)果與分析

3.1 樹木生長與土壤因子基本情況

遼河源自然保護(hù)區(qū)主要針葉樹種為落葉松、油松，其平均胸徑分別為 21.40、23.05 cm，平均樹高分別為15.52、11.88 m，平均材積分別為 0.26、0.27 m3。遼河源自然保護(hù)區(qū)土壤因子基本情況見表1。

表1 遼河源自然保護(hù)區(qū)土壤因子基本情況

3.2 落葉松生長與土壤因子的相關(guān)分析

結(jié)合調(diào)查結(jié)果，利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)軟件，對研究地區(qū)的落葉松生長與土壤因子進(jìn)行回歸分析，具體結(jié)果見表2～表4。從表2～表4可以看出，在胸徑生長與土壤因子的逐步回歸分析中，全鉀和堿解氮被選入了方程，其顯著性水平P＜0.01，說明這2個土壤因子與落葉松胸徑生長呈極顯著相關(guān)，且都呈正相關(guān)關(guān)系。在樹高生長與土壤因子的逐步回歸分析中，堿解氮和速效磷被選入了方程，其顯著性水平P＜0.01，說明這2個土壤因子與落葉松樹高生長呈極顯著相關(guān)，且都呈正相關(guān)關(guān)系。在材積生長與土壤因子的逐步回歸分析中，全鉀和堿解氮被選入了方程，其顯著性水平P＜0.01，說明這2個土壤因子與落葉松材積呈極顯著相關(guān)，且都呈正相關(guān)關(guān)系。

表2 遼河源針葉樹種與土壤因子的方差分析結(jié)果

除被選入方程的因子外，其它土壤因子對落葉松的生長也有一定程度的影響。其它土壤因子對落葉松胸徑生長的影響排序?yàn)?X1＞X7＞X2＞X11＞X6＞X10＞X13＞X5＞X12＞X8＞X9＞X14。其它土壤因子對落葉松樹高生長的影響排序?yàn)?X6＞X1＞X7＞X3＞X13＞X12＞X14＞X2＞X8＞X9＞X11＞X10。其它土壤因子對落葉松材積生長的影響排序?yàn)?X1＞X6＞X7＞X2＞X11＞X5＞X10＞X8＞X9＞X13＞X12＞X14。

3.3 油松生長與土壤因子的回歸分析

結(jié)合調(diào)查結(jié)果，對研究地區(qū)的油松生長與土壤因子進(jìn)行回歸分析，具體結(jié)果見表2～表4。從表2～表4可知，在胸徑生長與土壤因子的逐步回歸分析中，非毛管孔隙度被選入了方程，其顯著性水平P＜0.01，說明非毛管孔隙度與油松的胸徑生長呈極顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系。在樹高生長與土壤因子的逐步回歸分析中，全氮、全鉀、密度、飽和含水量被選入了方程，顯著水平P＜0.05，其中，全氮與樹高生長呈顯著的正相關(guān)關(guān)系，全鉀、密度和飽和含水量與樹高生長呈顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系。在材積生長與土壤因子的逐步回歸分析中，非毛管孔隙度被選入了方程，其顯著性水平P＜0.01，說明非毛管孔隙度與油松的材積生長呈極顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系。

表3 遼河源針葉樹種生長與土壤因子的相關(guān)系數(shù)

表4 遼河源針葉樹種落葉松生長與土壤因子的擬合回歸模型

除被選入方程的因子外，其它土壤因子對油松的生長也有一定程度的影響。其它土壤因子對油松胸徑的影響排序?yàn)?X10＞X9＞X8＞X14＞X3＞X13＞X12＞X6＞X1＞X7＞X2＞X4＞X5。其它土壤因子對油松樹高的影響排序?yàn)?X9＞X10＞X4＞X11＞X7＞X5＞X12＞X6＞X13＞X2。其它土壤因子對油松胸徑的影響排序?yàn)?X10＞X9＞X8＞X14＞X3＞X13＞X6＞X1＞X12＞X7＞X5＞X2＞X4。

4 結(jié)論

落葉松各生長因子與土壤因子的顯著性水平均為P＜0.01，這說明全鉀、堿解氮與胸徑之間，堿解氮、速效磷與樹高之間，全鉀、堿解氮與材積之間均呈極顯著的關(guān)系，通過回歸方程，可知它們之間呈正相關(guān)關(guān)系。

油松生長因子與土壤因子的分析中，非毛管孔隙度與胸徑之間、非毛管孔隙度與材積之間顯著水平P＜0.01，說明它們之間呈極顯著的關(guān)系，通過回歸方程可知，它們?yōu)樨?fù)相關(guān)關(guān)系;全氮、全鉀、密度、毛管孔隙度與樹高之間的顯著水平P＜0.05，呈顯著性相關(guān)，通過回歸方程可知，與全氮呈正相關(guān)關(guān)系，與全鉀、密度、毛管孔隙度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。

土壤各因子之間是互相關(guān)聯(lián)、互相影響、共同作用的，均對樹種的生長產(chǎn)生直接或間接的影響。通過分析遼河源地區(qū)主要針葉樹種與土壤因子的相關(guān)關(guān)系，可以為該地區(qū)制定合理的經(jīng)營管理措施提供依據(jù)，配合其它生產(chǎn)技術(shù)措施，提高林分的生長量。

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