遼西北地區(qū)不同人工林土壤養(yǎng)分變化特征

韓志松

(遼寧省沙地治理與利用研究所,遼寧 阜新 123000)

土壤是森林生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分,而土壤有機(jī)質(zhì)、氮、磷、鉀是土壤的重要元素組成,是土壤肥力的主要指標(biāo)和基礎(chǔ),為植物的生長(zhǎng)提供了必要的機(jī)械支撐和物質(zhì)基礎(chǔ),還能影響?zhàn)B分的轉(zhuǎn)化速度與數(shù)量,進(jìn)而直接影響地表植被的生長(zhǎng)[1～3]。植物體所需的營(yíng)養(yǎng)元素多來(lái)自于植物本身的新陳代謝或生態(tài)系統(tǒng)中的動(dòng)物殘?bào)w,不同的森林生態(tài)系統(tǒng)營(yíng)養(yǎng)成分含量的差異,導(dǎo)致森林土壤生產(chǎn)力的差異[4]。本文以遼西北地區(qū)油松、彰武小鉆楊、旱柳人工林和空曠對(duì)照樣地地土壤為研究對(duì)象,分析不同人工林對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷和速效鉀的影響規(guī)律,為遼西北地區(qū)人工林的建設(shè)提供理論參考。

1 研究區(qū)概況與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)地位于遼寧省阜新市章古臺(tái)鎮(zhèn),該區(qū)地處科爾沁沙地南緣,屬于北溫帶大陸性季風(fēng)氣候,主要?dú)夂蛱攸c(diǎn)為四季分明,雨熱同季,日照充足,晝夜溫差較大,降水量偏少。全年平均溫度6.3 ℃,平均降水量485 mm 左右,且多集中于6～8 月,平均氣溫5.5 ℃,無(wú)霜期151 d,土壤類(lèi)型以風(fēng)沙土為主,土壤養(yǎng)分含量較低。各人工林地的林分基本情況見(jiàn)表1。

表1 取樣地基本情況

1.2 研究方法

試驗(yàn)選取油松、彰武小鉆楊、旱柳3 種成熟林分和野外空曠地為研究對(duì)象,在每個(gè)林分內(nèi)設(shè)置2 個(gè)10 m×10 m的標(biāo)準(zhǔn)樣地,每塊樣地以對(duì)角線(xiàn)的方式設(shè)3 個(gè)取樣點(diǎn),每次取樣深度100 cm,分0～10 cm,10～50 cm,50～100 cm 3個(gè)層次,分別在各個(gè)土層的上、中、下3 個(gè)部位取土后混合,每個(gè)土層設(shè)3 次重復(fù),分別裝袋標(biāo)記。所有樣品全部帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行室內(nèi)風(fēng)干,后過(guò)100 目(0.15 mm)篩,土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀采用常規(guī)方法測(cè)定[5]。所有數(shù)據(jù)用SPSS 軟件進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 人工林對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)的影響

已有的研究結(jié)果表明,人工林有增加土壤有機(jī)質(zhì)含量的作用[6]。由圖1 可知,與對(duì)照樣地相比,油松、彰武小鉆楊和旱柳3 種人工林淺層土壤有機(jī)質(zhì)含量總體呈現(xiàn)增加的趨勢(shì),但不同人工林間土壤養(yǎng)分含量存在著明顯的差異。在0～10 cm 土層內(nèi),3 種人工林的有機(jī)質(zhì)含量顯著高于對(duì)照,彰武小鉆楊和旱柳林地的有機(jī)質(zhì)含量與油松林地也存在顯著性差異,這說(shuō)明闊葉樹(shù)種改善土壤有機(jī)質(zhì)含量的效果優(yōu)于針葉樹(shù)種;10～50 cm 土層,3 種人工林土壤有機(jī)質(zhì)含量顯著高于對(duì)照,但彼此間差異不顯著;50～100 cm 土層的土壤有機(jī)質(zhì)含量與對(duì)照差異不顯著。

2.2 人工林對(duì)土壤速效養(yǎng)分的影響

由圖2～4 可知,3 種人工林的土壤堿解氮、有效磷和速效鉀均隨著土層深度的增加呈逐漸減少的趨勢(shì)。在0～10 cm 的土層內(nèi),3 種人工林土壤的有效養(yǎng)分均顯著高于對(duì)照,說(shuō)明人工林對(duì)土壤有效養(yǎng)分的積累具有一定的促進(jìn)作用;油松人工林的土壤堿解氮含量最高,比對(duì)照高出10.69%,而彰武小鉆楊和旱柳人工林的有效磷含量較高,與油松人工林和對(duì)照的土壤有效磷均存在顯著性差異,可以說(shuō)明針葉樹(shù)種可以改善淺層土壤的氮含量,而對(duì)土壤磷素的積累,闊葉樹(shù)種要優(yōu)于針葉樹(shù)種。在10～50 cm 土層內(nèi),油松、彰武小鉆楊和旱柳林地的有效磷含量高于對(duì)照且存在顯著性差異,堿解氮和速效鉀含量雖比對(duì)照高但差異并不顯著。在這一土層內(nèi),腐爛落葉已不是土壤養(yǎng)分增加的主要影響因素,這一土層存在大量的須根,根系分泌物增多,且受土壤凍融等作用明顯,根系存在枯死、腐爛現(xiàn)象,使土壤理化性質(zhì)好轉(zhuǎn),地上枯枝落葉層的腐爛分解,也對(duì)這一層土壤的養(yǎng)分積累具有一定的促進(jìn)作用。在50～100 cm 土層內(nèi),3 種人工林和對(duì)照的土壤養(yǎng)分含量均沒(méi)有顯著性差異,說(shuō)明30 年生左右的人工林對(duì)土壤養(yǎng)分的影響還停留在淺層土壤,對(duì)深層土壤的養(yǎng)分積累沒(méi)有明顯的促進(jìn)作用。

綜上所述,成熟齡的油松、彰武小鉆楊和旱柳人工林對(duì)土壤養(yǎng)分含量的影響主要表現(xiàn)在土壤表層,在10～50 cm 的土層,只對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)和有效磷含量產(chǎn)生一定的影響,對(duì)50 cm 以下土壤養(yǎng)分含量影響不大。

圖1 不同人工林土壤有機(jī)質(zhì)含量對(duì)比

圖2 不同人工林土壤堿解氮含量對(duì)比

圖3 不同人工林土壤有效磷含量對(duì)比

圖4 不同人工林土壤速效鉀含量對(duì)比

4 結(jié)論

4.1 人工林可以有效的增加遼西北地區(qū)土壤養(yǎng)分狀況,但不同樹(shù)種對(duì)土壤養(yǎng)分含量變化的影響存在差異。

4.2 3種人工林對(duì)土壤養(yǎng)分的影響主要集中在0～10 cm土層內(nèi),可增加10～50 cm 土層有機(jī)質(zhì)和有效磷的含量,對(duì)50 cm 以下土壤養(yǎng)分影響不顯著。

4.3 油松人工林對(duì)土壤氮素的積累優(yōu)于彰武小鉆楊和旱柳林地,而彰武小鉆楊和旱柳人工林對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)和磷素含量的積累優(yōu)于油松,遼西北地區(qū)可根據(jù)當(dāng)?shù)赝寥鲤B(yǎng)分狀況選擇適宜的樹(shù)種改良土壤狀況。