雪鄉主要林分土壤性質和水文指標分析

田樹新,魏彪,金虎*,劉影,劉芳,殷霈瑤,賈寶庫

(1.黑龍江省林業科學院牡丹江分院,黑龍江 牡丹江 157011;2.黑龍江雪鄉森林生態系統定位觀測研究站,黑龍江 牡丹江 157011;3.雪鄉森林生態黑龍江省野外科學觀測研究站,黑龍江 牡丹江 157011)

對2016年～2022年雪鄉森林生態站監測固定樣地林分土壤性質和水質的長期變化進行,數據進行了統計分析,以期為黑龍江省乃至全國森林生態系統監測提供監測數據,為區域森林生態系統服務功能評估提供基礎數據,發揮了重要的定位觀測功能。

1 試驗地概況

試驗地設在“黑龍江雪鄉森林生態系統國家定位觀測研究站”(雪鄉森林生態黑龍江省野外科學觀測研究站)固定樣地(44°19′36″E,128°5′28″N),植被類型為云冷杉林。該區處于溫帶大陸性季風氣候區。年平均氣溫為-3.4℃。1月份平均氣溫-26℃,極端低溫-38℃;7月份平均氣溫22.4℃,極端高溫34℃。平均年蒸發量為1049.3 mm,由于溫度、飽和差、氣壓、森林覆蓋率和風速等因子的影響,蒸發量大于降水量。年平均相對濕度為72%,最小濕度(5月)為39%,最大濕度(8月)為100%。無霜期100 d,年平均日照2430 h,平均年降雨量為950.4 mm,6～8月份降雨量占全年總降雨量的85%。年平均降雨日數110 d,降雨日數最多為128 d(1971年),最少52 d(1952年)。年降雪日數68 d,積雪日數超過130 d。

2 試驗材料與方法

2.1 試驗材料

本試驗樣土樣為采自設在雪鄉森林生態站所在大西溝7塊云冷杉固定樣地,每個樣地采樣5份,共計35份。

2.2 試驗方法

環刀法收集土壤樣品帶回實驗室進行土壤容重及孔隙度測定,測定方法按《森林土壤水分-物理性質的測定》[1]中的規定進行。有機碳含量測定采用濃硫酸-重鉻酸鉀外加熱法,全氮和堿解氮含量測定采用半微量凱氏法,全磷含量測定采用鉬銻抗比色法。

水質化學需氧量的測定用重鉻酸鹽法(GB/T11914-1989),總磷的測定用鉬酸銨分光光度法(GB/T11893-1989),生物需氧量的測定用稀釋與接種法(GB/T7488-1987)。

3 數據分析

3.1 土壤物理性質

2016年和2022年對樣地土壤砂粒百分率、粉粒百分率、粘粒百分率、石礫百分率、土壤容重、毛管孔隙度、非毛管孔隙度進行了調查分析[2-4],統計數據如表1:

表1 各樣地土壤物理性質對比

由表可以看出:土壤砂粒百分率、粉粒百分率、石礫百分率、土壤容重、毛管孔隙度、非毛管孔隙度2期數據變化不大,粘粒百分率改變較大,提高2.6%～5.7%,土壤結構有改善趨勢。

3.2 土壤化學性質對比

2016年和2022年對樣地土壤pH值、土壤有機質、全氮、水解氮、亞硝態氮、全磷、有效磷、全鉀、速效鉀、緩效鉀進行了化驗[5-6],統計結果見表2:

表2 各樣地土壤化學性質對比 (mg·kg-1)

由上表可以看出:土壤pH值、全氮、水解氮、亞硝態氮、全磷、有效磷、全鉀、速效鉀、緩效鉀2期數據對比變化不大,土壤有機質對比變化較大,2021年比2016年提高1.3%～10%。

3.3 森林水文監測數據分析

2016年和2022年對生態站徑流場水質化學性質進行了化驗分析,分析指標有水解氮、亞硝態氮、全磷、有效磷、COD、BOD、pH值,統計數據見表3:

表3 水樣化學指標對比

由表3可以看出:2016年和2022年水樣水解氮、亞硝態氮、全磷、有效磷、pH值變化不明顯,4月到7月COD呈下降趨勢,分別下降2.9%、12.9%、19.0%,8到10月份呈上升趨勢,分別升高41.8%、7.9%和3.1%。

4 結論

4.1 土壤砂粒百分率、粉粒百分率、石礫百分率、土壤容重、毛管孔隙度、非毛管孔隙度2期數據變化不大,粘粒百分率改變較大,提高2.6%～5.7%,土壤結構有改善趨勢。

4.2 土壤有機質對比變化較大,2022年比2016年提高1.3%～10.0%。

4.3 2016年和2022年水樣水解氮、亞硝態氮、全磷、有效磷、pH值變化不明顯,4月到7月COD呈下降趨勢,分別下降2.9%、12.9%、19.0%,8～10月份呈上升趨勢,分別升高41.8%、7.9%和3.1%。