坡位对杂种落叶松生长影响的初步分析

王占青 张植平 黄 涛 靳贝贝 钟兆华 毕永娟 孙志虎

(1.东北林业大学,哈尔滨 150040;2.佳木斯市孟家岗林场,黑龙江桦南 154431)

坡位对杂种落叶松生长影响的初步分析

王占青1张植平1黄 涛1靳贝贝1钟兆华2毕永娟1孙志虎1

(1.东北林业大学,哈尔滨 150040;2.佳木斯市孟家岗林场,黑龙江桦南 154431)

通过野外调查的方法对杂种落叶松不同坡位表层土壤含水量和土温的变化、土壤水分物理性质和杂种落叶松的生长状况进行研究,同时对影响杂种落叶松生长的立地因子进行分析。结果表明,中、下坡位的表层土壤含水量高于上坡位;生长季初期,中、下坡位的表层土温高于上坡位;生长季中期,中坡位的表层土温低于上、下坡位;生长季末期,中、上坡位的表层土温高于下坡位;随着坡位的降低,土壤容重表现出增加的趋势;中坡位的非毛管孔隙度低于上、下坡位,而毛管孔隙度、总孔隙度、毛管持水量和饱和持水量高于上、下坡位;杂种落叶松适合生长在上坡位,且其高生长受非毛管孔隙度的影响较大。

杂种落叶松;坡位;土温;土壤含水量;土壤水分物理性质

落叶松是我国东北地区栽培面积最大的用材树种。由于生长迅速、轮伐期短,目前许多地区已经营造出第 2代落叶松人工林。随着林龄的增长,落叶松地力衰退问题不断显现[1～3],二代林比一代林同期生产力下降达 12.7%～29.3%[3]。采用新品种造林对于防止或减缓落叶松二代林的地力下降具有重要作用。杂种落叶松(兴安落叶松 ×日本落叶松,长白落叶松 ×日本落叶松)是黑龙江省林业科学研究所 30a的育种研究成果,它生长快,材质优良,与普通落叶松相比差异较大。目前,对于杂种落叶松的研究主要集中于造林密度[4～5]、整地方式[4]、种子园建设[6]、种子特性[7]、家系选择[8～10]、组织培养[8,11～12]等方面 ,缺少立地因子 ,尤其是地形因子对其生长影响的相关报道。因此,本文通过不同坡位杂种落叶松幼苗长势的调查,分析不同坡位在土温和土壤水分物理性质等方面的差异,找出杂种落叶松的适生坡位,旨在为杂种落叶松营造的立地选择提供参考。

1 样地概况与研究方法

1.1 样地概况

在东经 130.58292°～130.58623°,北纬 46.42328°～46.42427°,选择 3条带状杂种落叶松造林地 (穴状整地,整地规格为 50～70cm ×50～70cm ×30～35cm,株行距为1.5～2.0m×1.5～2.5m,2007年春植苗造林,苗龄为 2年生)作为研究样地(自坡顶至坡底将 3条带状杂种落叶松造林地均分为上、中、下三部分,面积分别为 0.493、0.432、0.447 hm2,0.565、0.478、0.530hm2和 0.471、0.509、0.464hm2)。该研究样地属完达山脉西麓的佳木斯市孟家岗林场,大陆性季风气候,早霜现于 9月上、中旬,晚霜终于 5月中、下旬,生长期110～120d。年平均气温2.7℃,极端最高气温35.6℃,最低气温 -34.7℃,≥10℃积温为2 500℃,多年平均降水量为535mm,降水集中在 6—9月份,占全年降水量的72.6%。土壤为暗棕壤。

1.2 研究方法

1.2.1 不同坡位土壤表层温度测定

生长季初期 (5月)、中期 (6月)和末期 (10月),采用JM624便携式数字温度计测定不同坡位的土壤表层 (15cm)温度。3条带状杂种落叶松造林地的上坡位、中坡位和下坡位所测定的土温样本数均为 70～200个。

1.2.2 不同坡位土壤表层含水量测定

生长季初期 (5月)、中期 (6月)和末期 (10月),采用TDR300测量杂种落叶松植苗点 10cm范围内的表层土壤(15cm)体积含水量。3条带状杂种落叶松造林地的上坡位、中坡位和下坡位所测定的土壤含水量样本数均为 70～200个。

1.2.3 不同坡位表层土壤水分物理性质测定

采用容积为 100cm3的环刀对杂种落叶松植苗穴中的表层土壤 (10cm)进行取样,3条带状杂种落叶松造林地的上坡位、中坡位和下坡位所测定的土壤样本数均为 70～200个。

采用环刀法进行土壤水分物理性质测定,包括容重、非毛管孔隙度、毛管孔隙度、总孔隙度、毛管持水量、饱和持水量。

1.2.4 不同坡位杂种落叶松生长量调查

杂种落叶松造林后的当月测定不同样带所有苗木的苗高;造林当年的 10月测定不同样带所有苗木的高生长;造林第二年的 10月测定不同样带所有苗木的高生长和苗高。

对不同样带、不同坡位杂种落叶松的生长状况进行分析时,不同样带、不同坡位各选取生长最高的 50株苗木作为样本。

2 结果与分析

2.1 坡位对表层土壤含水量的影响

表层土壤含水量的测定结果表明 (图1),生长季中期和生长季末期不同坡位的表层土壤含水量之间均存在显著差异(p<0.01):生长季中期,中坡位表层土壤含水量最高(26.46±10.82%),下坡位次之 (24.94±9.20%),上坡位最低 (16.81±10.54%),中坡位和下坡位的土壤含水量分别是上坡位的1.57倍和1.48倍;生长季末期,随着坡位的逐渐降低,表层土壤含水量表现出增加的趋势,下坡位最高 (10.49±0.23%),中坡位次之 (9.68±0.46%),上坡位最低 (9.27±7.69%),中坡位和下坡位的土壤含水量分别是上坡位的1.04倍和 1.13倍 。

2.2 坡位对表层土温的影响

不同时期表层土温的测定结果表明 (图1),生长季初期、中期和末期不同坡位的表层土温之间均存在显著差异 (p<0.01):生长季初期,中坡位土温最高 (9.57±1.12℃),下坡位次之 (8.89±0.63℃),上坡位最低 (8.73±0.81℃),中坡位和下坡位的土温分别是上坡位的1.10倍和1.02倍;生长季中期,下坡位土温最高 (11.28±0.86℃),上坡位次之(10.97±0.93℃),中坡位最低 (10.87±0.14℃),上坡位和下坡位的土温分别是中坡位的1.01倍和1.04倍;生长季末期,中坡位土温最高 (10.34±0.01℃),上坡位次之 (9.89±0.87℃),下坡位最低 (9.71±0.50℃),上坡位和中坡位的土温分别是下坡位的1.02倍和1.06倍。

2.3 坡位对表层土壤水分物理性质的影响

表层土壤容重的测定结果表明 (表1),不同坡位之间在土壤容重方面存在显著差异 (p<0.01)。随着坡位的降低,土壤容重表现出增加的趋势,中坡位和下坡位土壤容重分别是上坡位的1.01倍和1.06倍。

非毛管孔隙度、毛管孔隙度和总孔隙度方面,不同坡位之间亦存在显著差异 (p<0.01)。非毛管孔隙度方面,上坡位最高,下坡位次之,中坡位最低,上坡位和下坡位的非毛管孔隙度分别是中坡位的1.17倍和1.10倍;毛管孔隙度和总孔隙度方面,中坡位最高,下坡位次之,上坡位最低;中坡位和下坡位的毛管孔隙度和总孔隙度分别是上坡位的1.13倍、1.06倍和 1.06倍、1.03倍。

毛管持水量和饱和持水量方面,不同坡位之间亦存在显著差异 (p<0.01)。中坡位最高,上坡位次之,下坡位最低,上坡位和中坡位的毛管持水量和饱和持水量分别是下坡位的 1.01倍、1.12倍和 1.03倍、1.07倍。

2.4 坡位对杂种落叶松生长的影响

造林初期,虽然中坡位 2年生杂种落叶松的苗高最高(47.9±1.5cm),下坡位次之 (47.7±1.3cm),上坡位最低(47.2±1.3cm),但是不同坡位之间在苗高方面无显著差异(p>0.05;图2);造林 2年后,不同坡位杂种落叶松 (4年生)苗高之间存在显著差异 (p<0.01,图3),上坡位杂种落叶松苗高最高 (122.9±7.2cm),下坡位次之 (117.0±15.2cm),中坡位最低 (116.9±12.9cm)。

表1 不同坡位表层土壤水分物理性质的比较

造林后不同年份的秋季所测定的当年高生长表明 (图4,图5),不同坡位杂种落叶松的高生长不同:造林后,经过 1年的生长,不同坡位 3年生杂种落叶松的当年高生长之间存在显著差异(p<0.01,图4)。上坡位杂种落叶松的当年高生长最高 (18.5±5.5cm),下坡位次之 (15.8±4.9cm),中坡位最低 (13.9±1.9cm);经过造林地中 2年的生长过程,不同坡位 4年生杂种落叶松的当年高生长之间亦存在显著差异(p<0.01,图5),上坡位杂种落叶松的当年高生长最高(87.1±7.1cm),中坡位次之 (82.2±3.7cm),下坡位最低(80.8 ±4.6cm)。

2.5 杂种落叶松高生长与表层土壤水分物理性质的关系

受样本数量的限制,此次研究没有对影响杂种落叶松生长的立地因子进行综合的对比分析。对立地因子与杂种落叶松高生长的相关分析也仅研究了土壤水分物理性质与杂种落叶松高生长的关系。非参数统计的相关分析结果表明(表2),杂种落叶松高生长与非毛管孔隙度呈正相关关系,与毛管孔隙度和总孔隙度呈负相关关系。从不同年份杂种落叶松当年高生长与土壤水分物理性质指标的相关系数也可看出,造林当年的杂种落叶松高生长与非毛管孔隙度呈正相关关系,与其他土壤水分物理性质指标呈负相关关系,尤其与毛管孔隙度和总孔隙度之间呈显著的负相关关系。造林 1年后杂种落叶松的高生长,虽然与毛管孔隙度和总孔隙度呈负相关关系,与其他之间呈正相关关系,但是其相关系数均未达到显著水平。

表2 杂种落叶松高生长与表层土壤水分物理性质的相关系数

3 结论与讨论

林木在适宜的海拔范围内,坡位是影响其生长的间接因子之一,能够产生营养物质、光照、水分等因子的空间再分配。不同坡位表层土温和土壤水分物理性质之间所存在的差异 (图1,表1),充分说明坡位能够影响环境因子空间上的分布状况。

不同坡位杂种落叶松高生长方面所存在的差异也间接反映了立地因子空间分布上的异质性。从高生长来看 (图3,图4,图5),上坡位的杂种落叶松在苗高和高生长量方面高于中、下坡位。通过进行土壤水分物理性质指标与杂种落叶松高生长的非参数统计分析得出,高的非毛管孔隙度有利于杂种落叶松的高生长。

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S718.511

A

1674-6341(2010)02-0015-03

2010-02-24

博士后研究人员落户黑龙江科研启动资助金项目“土壤水分空间异质性及其对落叶松幼苗生长的影响”;黑龙江省科技计划项目 (编号:GA09B201-08);东北林业大学本科生创新性实验项目 (编号:2008024)

王占青 (1987-),女,青海平安人,从事环境科学研究;通讯作者:孙志虎 (1977-),男,山东荣成人,博士,副教授,从事森林经营研究。

责任编辑:王洪军