辽东山区4种典型林分类型的土壤理化特征

刘曼丽

(宽甸满族自治县林业调查规划院，辽宁 丹东 118200)



辽东山区4种典型林分类型的土壤理化特征

刘曼丽

(宽甸满族自治县林业调查规划院，辽宁 丹东 118200)

摘要以辽东山区4种典型林分类型0～30 cm土层土壤为研究对象，研究不同林分类型土壤理化性质。结果表明：4种林分类型土壤容重大小顺序为蒙古栎次生林(1.24 gcm(-3))>落叶松人工林(1.15 gcm(-3))>白桦+冷杉混交林(0.87 gcm(-3))>蒙古栎+花曲柳+紫椴混交林(0.79 gcm(-3))；土壤总孔隙度和非毛管孔隙度大小顺序为蒙古栎+花曲柳+紫椴混交林(67.64%、24.36%)>白桦+冷杉混交林(60.80%、17.49%)>落叶松人工林(52.95%、12.13%)>蒙古栎次生林(49.68%、10.13%)；蒙古栎+花曲柳+紫椴混交林土壤中有机质、全氮、全磷含量相对较高，白桦+冷杉混交林次之。阔叶混交林和针阔混交林有利于提高土壤透气性，涵养水源，提高土壤肥力。

关键词辽东山区；林分类型；土壤理化性质

森林植被是陆地生态系统的主体，森林植被和土壤互为环境因子，土壤的理化性质影响着植被发生、发育和演替的速度，同时也因植被的演变而发生改变，土壤的理化性质与植物群落组成结构和植物多样性有着密切的关系[1]。研究森林中土壤理化性质，对森林与土壤的相互作用过程和机理都有十分重要的意义，为实现对森林进行人工调控提供了科学依据[2]。

辽东山区植被完整，物种丰富，生态系统的结构和功能都比较完善，是辽宁省重要的绿色生态屏障和水源涵养基地。本研究以辽东山区4种典型林分类型的土壤为研究对象，分析不同林分类型的土壤理化性质，探讨不同林分类型土壤理化性质的变化规律，旨在为辽东山区生态建设提供科技支持，为森林可持续经营管理和合理开发利用提供科学依据。

1研究区概况

研究区位于辽宁省清原县境内(41°58′—42°12′ N，125°05′—125°24′ E)。山脉属长白山系余脉龙岗支脉，地形以山地为主，属低山缓丘区。地处温带大陆性季风气候区，冬季寒冷，夏季炎热，雨热同期，年均气温5.3 ℃，无霜期130 d，年降水量为700～1 000 mm，降水集中在6—8月。土壤多为中性棕色森林土。植被属长白植物区系，地带性植被为红松(Pinuskoraiensis)阔叶混交林，森林植被以天然次生落叶林和人工针叶林为主，主要林型有蒙古栎(Quercusmongolica)、水曲柳(Fraxinusmandshurica)、胡桃楸(Juglansmandshurica)、黄波罗(Phellodendronamurense)、花曲柳(Fraxinusrhynchophylla)等组成的硬阔叶林，桦木(Betulaspp.)等组成的软阔叶林，槭类(Acerspp.)等组成的杂木林，长白落叶松(Larixolgensis)、红松、油松(Pinustabulaeformis)组成的人工针叶林[3]。

2研究方法

2.1标准地设置及土壤样品采集

选取白桦+冷杉混交林、落叶松人工林、蒙古栎+花曲柳+紫椴混交林、蒙古栎次生林4种林分类型，在立地条件相似的地段设立4块标准地，样地面积为20 m×20 m。样地基本情况见表1。

在样地内按上、中、下坡各设置土壤剖面3个，采样深度为30 cm，按0～15 cm、15～30 cm分别采集土样，各3次重复。土样带回实验室风干、磨碎以供土壤各项指标测定。

2.2样品测定方法

在实验室采用环刀法测定土壤容重、毛管孔隙度、非毛管孔隙度、总孔隙度等指标。全氮，全氮仪；有机质，重铬酸钾氧化—外加热法；全钾，氢氧化钠碱熔—火焰光度法；全磷，氢氧化钠碱熔—钼锑抗比色法。

表1　样地基本情况

3结果与分析

3.1不同林分类型的土壤物理性质

土壤容重及孔隙度是土壤的基本物理性质，对土壤的透气性、入渗性能、持水能力、溶质迁移特征以及土壤的抗侵蚀能力都有非常大的影响[4]。土壤容重是土壤紧实度的敏感性指标，也是表征土壤质量的一个重要参数[5]。土壤孔隙度反映土壤孔隙状况和松紧程度，其数量的大小及其分配状况是森林土壤物理性质的基础，也是评价森林土壤涵养水源功能的重要指标[5,6]。

从表2可以看出，辽东山区4种林分类型土壤容重变化范围从蒙古栎+花曲柳+紫椴混交林的0.79 gcm-3到蒙古栎次生林的1.24 gcm-3，变化幅度较大，差异显著。土壤同一剖面随着土层加深，4种林分类型的土壤容重均呈增加趋势，说明森林植被能够促进表层土壤较深层疏松。0～15 cm到15～30 cm土壤容重变化幅度大小顺序为：落叶松人工林(0.38 gcm-3)>白桦+冷杉混交林(0.34 gcm-3)>蒙古栎+花曲柳+紫椴混交林(0.22 gcm-3)>蒙古栎次生林(0.18 gcm-3)，表明针叶树种对表层土壤容重变化幅度影响较大，这也与针叶树枯落物含油脂较高、分解周期长有关。

4种林分类型土壤容重大小顺序为：蒙古栎次生林(1.24 gcm-3)>落叶松人工林(1.15 gcm-3)>白桦+冷杉混交林(0.87 gcm-3)>蒙古栎+花曲柳+紫椴混交林(0.79 gcm-3)。结果表明，蒙古栎次生林和落叶松人工林土壤紧实程度较高，抵抗径流对地表的冲刷能力较强；白桦+冷杉混交林和蒙古栎+花曲柳+紫椴混交林土壤容重小，表层土壤松散，透气性和涵养水源功能较强。

表2　辽东山区4种典型林分类型土壤物理性质

由表2可以看出，土壤总孔隙度大小顺序为：蒙古栎+花曲柳+紫椴混交林(67.64%)>白桦+冷杉混交林(60.80%)>落叶松人工林(52.95%)>蒙古栎次生林(49.68%)。土壤非毛管孔隙度大小顺序为：蒙古栎+花曲柳+紫椴混交林(24.36%)>白桦+冷杉混交林(17.49%)>落叶松人工林(12.13%)>蒙古栎次生林(10.13%)。从土壤孔隙度指标得出，4种林分类型土壤总孔隙度和非毛管孔隙度变化趋势一致，阔叶混交林和针阔混交林土壤总孔隙度和非毛管孔隙度均大于落叶松人工林和蒙古栎次生林。垂直剖面上层土壤较下层土壤总孔隙度和非毛管孔隙度均呈下降趋势，不同林分类型间差异显著。非毛管孔隙数量的多少直接影响林地的蓄水能力和水分调节功能的强弱，由此可以看出，蒙古栎+花曲柳+紫椴混交林非毛管孔隙度最大，有利于降水入渗，涵养水源能力强，其次为白桦+冷杉混交林。

3.2不同林分类型的土壤化学性质

土壤有机质与土壤矿物质是林分营养的主要来源，对土壤的理化性质都具有很重要的作用[7]。土壤有机质主要来源于地上植物的凋落物及地下根系，对土壤形成、土壤肥力和环境保护十分重要。由表3可以看出，4种林分类型土壤有机质的大小顺利为：蒙古栎+花曲柳+紫椴混交林(26.98 gkg-1)>白桦+冷杉混交林(23.26 gkg-1)>落叶松人工林(21.08 gkg-1)>蒙古栎次生林(19.16 gkg-1)。结果表明，4种林分类型土壤有机质均呈现出随土层深度的增加而逐渐减少的趋势，这是由于凋落物分解和土壤表层的根系分布较多，有机质多聚集在土壤表层。说明阔叶混交林和针阔混交林土壤有机质含量较高，有利于提高林分土壤肥力，改善土壤性质，促进林分的稳定性。

土壤的全氮含量是衡量土壤氮素供应状况的重要指标，其含量的大小主要决定于土壤有机质的积累与作用的相对强度，直接影响着植物的生长[5]。从表3可以看出，4种林分类型土壤全氮含量在0.76～1.43 gkg-1之间，其中落叶松表层含量最高。磷是林分新陈代谢和生长发育过程中多种有机化合物的成分，土壤成土作用和母质对磷含量影响较大。4种林分类型土壤全磷含量在0.08～0.23 gkg-1之间，其中蒙古栎+花曲柳+紫椴混交林含量最高。钾素具有激活多种酶的活性、提高光合速率、促进物质合成、增强作物抗逆性等功能。土壤全钾量反映了土壤钾素的潜在供应能力[5]。4种林分类型土壤全钾含量变化范围在15.28～25.32 gkg-1之间，其中落叶松人工林全钾含量最大。

表3　辽东山区4种典型林分类型土壤化学性质

4结论

4种林分类型土壤容重大小顺序为：蒙古栎次生林>落叶松人工林>白桦+冷杉混交林>蒙古栎+花曲柳+紫椴混交林。土壤总孔隙度大小顺序为：蒙古栎+花曲柳+紫椴混交林>白桦+冷杉混交林>落叶松人工林>蒙古栎次生林。土壤非毛管孔隙度大小顺序为：蒙古栎+花曲柳+紫椴混交林>白桦+冷杉混交林>落叶松人工林>蒙古栎次生林10.13%。结果表明，阔叶混交林和针阔混交林有利于提高土壤透气性、涵养水源。

蒙古栎+花曲柳+紫椴混交林土壤中有机质、全氮、全磷含量相对较高，白桦+冷杉混交林略次，可见阔叶混交林和针阔混交林土壤肥力相较较高。

在森林经营过程中应营建或抚育改造成多树种合理配置的林分结构，来增加物种的多样性，改善凋落物的组成及性质，优化空间结构，促进其快速分解，改善土壤的理化性质，提高土壤肥力，增强水源涵养能力。

参考文献：

[1] 漆良华，张旭东，孙启祥，等.土壤—植被系统及其对土壤健康的影响[J].世界林业研究，2007，20(3)：1-8

[2] 魏强，凌雷，柴春山，等.甘肃兴隆山森林演替过程中的土壤理化性质[J].生态学报，2012，32(15)：4700-4713

[3] 韩友志，邢兆凯，顾宇书，等.浑河上游白桦冷杉等9种林分枯落物储量及持水特性[J].东北林业大学学报，2011(11)：15-18

[4] 杨亚辉，赵文慧，木热提江阿不拉，等.不同植被对土壤理化性质影响分析——以王东沟小流域为例[J].水土保持通报，2016(1)：249-252

[5] 刘国顺，王晓云，袁玉霞，等.鸡公山自然保护区不同林分类型土壤理化性质研究[J].林业资源管理，2012(2)：102-105,115

[6] 刘杰，马履一，贾忠奎，等.不同林龄华北落叶松林下土壤理化性质及微生物学指标评价[J].水土保持通报，2013，33(6)：88-93

[7] 纪文婧，程小琴，韩海荣，等. 山西太岳山好地方典型植被类型土壤理化特征[J].生态学杂志，2016，35(1)：141-148

Physi-chemical Characteristics of Soil of Four kinds Typical Forest Types in Hilly Area of Eastern Liaoning Province

Liu Manli

(Forest Inventory and Planning Institute Kuandian Manchu Autonomous County,Dandong 118200,China)

AbstractTaking 0-30 cm soil layer in four kinds of typical forest types in hilly area of eastern Liaoning Province as the research object, soil physical-chemical properties of different forest types were studied. Result shows that among four stand types ,the descending order of soil bulk density is secondary forest of Quercus mongolica 1.24gcm(-3)> Larix gmelinii plantation 1.15 gcm(-3)> Betula platyphylla+ Abies fabric mixed 0.87 gcm(-3)> Mongolian oak +Fraxinus rhynchophylla mixed for Tilia amurensis + 0.79 gcm(-3). The descending order of soil porosity and non-capillary porosity is: Quercus mongolica + Fraxinus rhynchophylla +mixed forest of Tilia amurensis(67.64%, 24.36%)> mixed forest of Betula platyphylla+ Abies fabric (60.80%, 17.49%)> Larix gmelinii plantation ( 52.95%, 12.13%)> secondary forest of Larix gmelinii (49.68%, 10.13%).Content of organic matter, total nitrogen, total phosphorus in soil of mixed forest for Quercus mongolica +Fraxinus rhynchophylla for Tilia amurensis is relatively higher;the above indexes of mixed forest of Betula platyphylla+ Abies fabric are the second. The mixed forest of broadleaved forest and conifer and broadleaf mixed forest are propitious to increase the soil permeability and soil fertility ,also helpful in water conservation.

Key wordshilly area in eastern Liaoning Province;forest types;soil physical-chemical properties

中图分类号：S715

文献标识码：A

doi:10.13601/j.issn.1005-5215.2016.04.005

作者简介：刘曼丽(1972-)，女，辽宁宽甸人，大学，工程师，现从事林业调查规划设计工作.

基金项目：国家林业公益性行业科研专项(200904064)

收稿日期：2016-02-26

文章编号：1005-5215(2016)04-0020-03