遼西半干旱地區不同密度刺槐林土壤儲水量變化研究

于忠峰

(遼寧省生態實驗林場，遼寧 朝陽 122000)

我國遼西地區氣候干旱，降水量遠遠低于蒸發量，水土流失較為嚴重，生態環境脆弱，造林成活率不高，當地生態環境問題已經廣泛引起了人們的關注。由于自然氣候條件惡劣、造林樹種選擇不當、造林密度不合理等，導致遼西地區的造林生態效益相對較低[1]。目前遼西半干旱地區生態建設的一個重要制約性因素是土壤中的水分條件，此條件直接對防護林建設中林分的穩定與否起到關鍵性的作用，土壤含水量的問題解決后，有助于造林成活率的提高以及林木各項生長指標的增長，對林業結構的合理化、生態環境的改善有著重要的作用，最終促使生態環境向良性循環方向發展[2-3]。因此研究土壤中的水分條件變化在林業建設中意義重大。刺槐的抗寒能力比較強，適應范圍比較廣，目前作為主要的造林樹種之一在遼西半干旱地區大量種植。為了探索刺槐林不同密度下土壤水分變化情況，特開展了此項研究。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地設在朝陽縣郊區某林場內的幾片刺槐林內(2002年春季進行截干造林，成林后的密度在1 500～2 500株·hm-2)。該地區為北溫帶大陸性季風氣候區，四季分明，雨熱同季，光照資源豐富，年日照時數平均為2 910 h，晝夜溫差大，年均溫6.2 ℃，降水量相對不足，年均降水量500 mm，且主要集中在5-8月，無霜期136 d。屬低山丘陵區，主要土壤類型為褐土。林場內主要的造林樹種有刺槐、側柏、油松、沙棘等。

1.2 試驗材料

供試對象為造林密度不同的15年生的刺槐林；測量土壤水分的儀器為中子土壤水分儀(型號HA-CS820，北京恒奧德科技有限公司生產)。試驗進行期間林間管理所需要氮磷鉀肥料、除草藥劑等均來源于市售。

1.3 試驗方法

試驗設3個密度處理，分別選擇成林密度為1 500、2 000、2 500株·hm-2的幾個刺槐林作為研究對象，以刺槐林邊的裸露地塊作為對照。

1.4 調查項目及方法

2016-2018年1-12月在每種處理的地塊上隨機選擇3處樣方進行土壤水分變化情況的測定，土壤儲水量以及各土層中(0～20、20～40、40～60、60～80 cm)含水量的測定方法參考文獻[4-6]中的方法，每10 d測定1次；土壤儲水量每個月的多個數據取平均值作為該月平均儲水量，比較各處理的1-12月平均土壤儲水量的變化；土壤含水量各土層3年的數據取平均值，分析比較各處理不同土層中年均含水量變化[7]。數據的分析采用EXCEL、SPSS等軟件[8]。

2 結果與分析

2.1 不同密度對刺槐林間土壤儲水量的影響

通過對幾種不同密度處理下3年間(2016～2018年)刺槐林間1-12月平均土壤儲水量的比較，結果見表1。

表1 不同密度刺槐林土壤儲水量逐月變化分析 mm

注：平均值數據后不同小、大寫字母分別表示0.05、0.01水平上差異明顯。表2同

根據表1可以看出，不同密度處理下的土壤平均儲水量一年中表現出一致的變化趨勢，1-3月間土壤的儲水量均比較穩定，處于較為平穩的狀態，4-6月由于降水量的增加，加上植物生長的消耗，土壤中儲水量表現出較為明顯的波動，7-9月雨水處于一年中相對比較多的時間，因此土壤儲水量有較大幅度的增加，10-12月，降水量逐漸減少。氣候干旱，土壤蒸發量大，土壤儲水量表現出逐漸降低的態勢。通過對幾個處理土壤儲水量的比較，整體來說，裸地CK中的土壤儲水量相對較大，與幾個不同密度處理的差異達到了極顯著差異；不同密度處理的刺槐林間以低密度林間土壤儲水量較大，1 500株·hm-2的低密度下土壤年儲水量平均為147.75 mm，比2500株·hm-2的高密度下土壤平均儲水量高6.87%，差異達到了顯著水平，2 000株·hm-2的中密度處理下土壤儲水量比高密度處理的多2.95%，未達到顯著差異水平。

2.2 不同密度對刺槐林間各土層(0～80 cm)年均含水量的影響

通過對幾種不同密度下3年間(2016-2018年)刺槐林間各土壤平均含水量的比較，結果見表2。從表2可以看出，各處理各土層的土壤含水量變化趨勢一致，都是隨著土層的增加，平均土壤含水量變化為先降低再增加；3個不同密度中，0～20 cm土層中1 500株·hm-2的密度下土壤含水量平均為18.8%，比2 500株·hm-2的密度高6.21%，達到了顯著差異水平，20～40 cm土層中，低密度刺槐林土壤含水量低于高密度刺槐林，40～60 cm土層中，1 500株·hm-2的密度下土壤含水量比2 500株·hm-2密度高20.63%，差異極顯著，2 000株·hm-2的處理與2 500株·hm-2的處理之間差異達到顯著性水平；60～80 cm土層中，1 500株·hm-2的密度下土壤含水量比2 500株·hm-2密度高14.08%，差異極顯著，比2 000株·hm-2的密度高11.90%，差異極顯著，2 000株·hm-2的密度與2 500株·hm-2的密度逐漸差異不顯著；此外，通過對裸地(CK)的比較可以發現，土壤含水量在表層土壤中(0～20 cm)極顯著低于各種密度的刺槐林，但是隨著土層的加深，裸地(CK)的土壤含水量逐漸增加，分析可知裸地(CK)中的水分損失主要集中在表層土壤中，其主要原因是表層土壤的蒸發作用。

表2 不同密度刺槐林間各土層中土壤儲水量年季變化分析

3 結論

通過將3種不同密度下的刺槐林與裸地(CK)進行比較，結果表明，不同密度下的土壤平均儲水量一年中表現出一致的變化趨勢，整體來說，不同密度下，以低密度林間土壤儲水量較大，1500株·hm-2的低密度下土壤儲水量比2500株·hm-2的高密度高6.87%左右，差異顯著；各處理各土層中的土壤含水量均是隨著土層的增加先降低再增加；3個不同密度中，以低密度下的刺槐林內土壤含水量最高。