苏北石灰岩山地不同造林模式对土壤理化性质的影响

黄文庆　万福绪　蒋丹丹

摘要[目的]研究不同造林模式对石灰岩山地土壤理化性质的影响。[方法]以徐州市铜山县吕梁林场小黑山为研究区，选取侧柏黄栌栾树混交林（CHL）、侧柏青桐混交林（CQ）、侧柏枫香混交林（CF）、侧柏纯林（C）、侧柏女贞混交林（CN）5种造林模式及对照荒坡为研究对象，对不同造林模式及对照荒坡对土壤理化性质的影响进行了研究。[结果]①5种造林模式都显著改良了土壤的理化性质，其中侧柏枫香混交林对土壤改良效果最为明显。②对土壤物理性质的改良效果：侧柏黄栌栾树混交林比其他4种造林模式效果差，其他4种模式改良效果差异不明显。③对土壤化学性质的改良效果： 侧柏枫香混交林对土壤有机质、水解氮、有效磷、速效钾、全磷的改良效果较好；侧柏纯林对土壤全氮的改良效果较好；改良全钾的效果以侧柏黄栌栾树混交林最好。[结论]侧柏枫香混交林比其他4种造林模式更适宜在研究区种植。

关键词石灰岩山地；造林模式；土壤理化性质

中图分类号S725文献标识码A文章编号0517-6611（2014）09-02665-02

基金项目江苏高校优势学科建设工程资助项目；江苏省三新项目“森林植被恢复技术研究”（013010061）。

作者简介黄文庆（1988- ），男，山东淄博人，硕士研究生，研究方向：林业生态工程。* 通讯作者，教授，博士生导师，从事林业生态工程、水土保持研究。

石灰岩广泛分布于我国各地区，约占国土面积的1/20[1]。由于石灰岩山地具有植被稀少、土层浅薄、含石率高、地表水少的特殊立地条件，其造林成活率比较低，树木生长缓慢，所以一直以来荒山造林始终是石灰岩山地的重点和难点[2]。苏北石灰岩山地是北方典型的石灰岩区域之一，占全省面积比例较大，选择适宜的造林树种是提高其土地生产力，改善其生态环境的关键。该研究以江苏省徐州市铜山县吕梁林场小黑山为研究区域，通过对5种造林模式下的土壤理化性质分析，研究不同造林模式的土壤改良效果，为苏北石灰岩困难山地生态恢复选择最为适宜的造林模式提供理论依据和技术参考。

1研究区概况

研究区位于江苏省徐州市吕梁林场小黑山，属于暖温带湿润半湿润季风气候区，全年太阳辐射总量501.48 KJ/cm2，年平均日照数2 300 h， 年日照百分率 55%，年平均气温 14.3 ℃，年平均降水量 842.6 mm，降水分布不均，雨热同期，6～8 月降水量达 484 mm，占全年的 57%，年蒸发量 1 782 mm。气象灾害多，干旱频率高，洪涝危害重，涝年频率 25%，低温、霜冻、冰雹、干热风等时有发生，干热风多发生在5月中旬至6月上旬。土壤为石灰土及淋溶褐土等，山地土层一般较薄，土层厚度一般在15 cm以下，大多为石头裸露山地。

2研究方法

2.1样地设置与样品采集在对研究区域实际调查的基础上，选择5种典型的造林模式及对照荒坡，分别为侧柏黄栌栾树混交林（CHL），侧柏青桐混交林（CQ），侧柏枫香混交林（CF），侧柏纯林（C），侧柏女贞混交林（CN），对照荒坡（CK）。在每种造林模式及对照荒坡设置20 m×20 m的标准样地，在样地中用小土钻按“S”型随机采取0～15 cm土层土样9份，将同一样地土样混合、风干、去杂、过筛后进行土壤化学性质分析，同时用环刀、铝盒取样以测定土壤物理性质。

2.2样品测定方法土壤有机质测定采用重铬酸钾-油浴加热法；土壤全氮采用凯氏定氮仪测定；土壤全磷采用硫酸-高锰酸-钼锑抗比色法；土壤全钾和速效钾采用火焰光度计法测定；土壤速效氮采用碱解扩散法；土壤有效磷采用碳酸氢钠浸提法测定；采用环刀法测定土壤容重、总孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度；采用铝盒烘干法测定土壤自然含水率。运用 Excel2007 、 SPSS17.0 进行数据计算与统计分析。

3结果与分析

3.1不同造林模式对土壤物理性质的影响土壤容重、土壤孔隙度、土壤含水率是反映土壤物理性质的重要指标。土壤容重综合反映了土壤颗粒、土壤空隙状况、松紧程度和土壤肥力等，对土壤的透气性、入渗性能、持水能力等均有重要的影响[3]。由表1可以看出，5种造林模式下的土壤容重都低于对照荒坡的土壤容重，而5种不同造林模式之间土壤容重也有一定差异，侧柏黄栌栾树混交林（CHL）的容重最大，其他4种模式下的土壤容重差异不明显。总体来说，5种造林模式都对土壤有一定的改良作用，起到了疏松土壤的作用。

土壤孔隙度是反映土壤通透性的重要指标[4]。5种不同植被恢复模式下（表1）土壤孔隙度各异，侧柏纯林的总孔隙度和毛管孔隙度为最高，侧柏青桐混交林、侧柏枫香混交林、侧柏女贞混交林差异不明显，侧柏黄栌栾树混交林最低，5种模式下土壤总孔隙度和毛管孔隙度都高于对照荒坡。由于毛管孔隙度与土壤持水率有直接相关性，所以土壤自然含水率的变化趋势与土壤孔隙度的变化趋势一致。

结果表明，5种造林模式都对土壤物理性质有明显的改良效果，其中侧柏黄栌栾树混交林的改良效果最差，其他4孔隙度∥%CHL1.35 d14 b52.8 b36.2 b16.6 bcCQ1.11 a17 c61.9 c41.3 c20.6 eCF1.12 ab18 cd61.5 c40.9 c20.6 eC1.15 c17 c65.7 d47.5 e18.2 dCN1.14 bc19 de61.0 c45.6 d15.4 bCK1.46 e10 a45.3 a34.2 a11.1 a注：CHL代表侧柏黄栌栾树混交林；CQ代表侧柏青桐混交林；CF代表侧柏枫香混交林；C代表侧柏纯林；CN代表侧柏女贞混交林；CK代表对照荒坡。表中数据为平均值，同列不同字母表示差异显著（P<0.05）。下同。

3.2不同造林模式对土壤化学性质的影响

3.2.1不同造林模式对土壤有机质的影响。有机质在维持土壤结构、供应土壤养分等方面起着重要的作用，是衡量土壤理化性质的重要指标，氮、磷等元素是植物生长所必需养分，是土壤养分的重要组成部分[5]。

由表2可知，5种造林模式的土壤有机质含量都要高于对照荒坡的有机质含量，不同造林模式之间变化各异，其中侧柏纯林土壤有机质含量最高，其他模式大小规律为CF土壤有机质>CN土壤有机质>CQ土壤有机质>CHL土壤有机质。结果表明5种模式都有利于增强土壤肥力。

3.2.2不同造林模式对土壤全量养分的影响。通过表2分析不同造林模式的全氮、全磷、全钾含量可知，对照荒坡的土壤全氮、全磷、全钾含量都要低于5种造林模式的含量，而且差異显著，说明不同造林模式均能改良石灰岩山地土壤全氮、全磷、全钾。侧柏纯林改良全氮的效果最好，其次为侧柏枫香混交林，然后依次为侧柏青桐混交林、侧柏女贞混交林、侧柏黄栌栾树混交林。改良全磷的效果以侧柏枫香混交林的造林模式最好，然后改良效果依次为侧柏青桐混交林、侧柏女贞混交林、侧柏黄栌栾树混交林，侧柏纯林改良全磷效果最差。改良全钾的效果大小顺序为CHL全钾含量>C全钾含量>CF全钾含量>CN全钾含量>CQ全钾含量，其中侧柏枫香、侧柏纯林与侧柏女贞3者效果差异不明显。

3.2.3不同造林模式对土壤速效养分的影响。土壤水解氮、有效磷、速效钾养分是作物生长所必需的三大基本元素的直接来源[6]。

通过对不同造林模式的水解氮、有效磷、速效钾含量分析可知（表2），5种造林模式均有效提高了土壤中3种速效养分的含量。侧柏纯林的有效磷含量与对照相比有所减低，提高有效磷含量的效果以侧柏枫香模式最好，其他模式效果为CHL有效磷含量>CN有效磷含量>CQ有效磷含量。以提高速效钾含量的效果来看，侧柏枫香模式效果最好，其他效果为CQ速效钾含量>CHL速效钾含量>C速效钾含量>CN速效钾含量。不同造林模式水解氮含量大小顺序为CF水解氮含量> C水解氮含量> CN水解氮含量> CQ水解氮含量>CHL水解氮含量。

4结论