辽东山区不同林龄落叶松人工林土壤理化特征

李晓飞

(辽宁省宽甸满族自治县林业调查规划院，辽宁 丹东 118200)



辽东山区不同林龄落叶松人工林土壤理化特征

李晓飞

(辽宁省宽甸满族自治县林业调查规划院，辽宁 丹东 118200)

以辽东山区落叶松人工林为研究对象，研究不同林龄的林分土壤理化特征，为辽东山区落叶松人工林的维护地力提供科学数据。结果表明：不同林龄落叶松人工林土壤容重大小顺序为6 a林龄(1.38 g·cm-3)>15 a林龄(1.29 g·cm-3)>24 a林龄(1.17 g·cm-3)>37 a林龄(1.14 g·cm-3)，随林龄增加土壤容重呈减少趋势且差异显著，而同一剖面土壤容重随土层深度增加呈增大趋势；土壤总孔隙度和毛管孔隙度随土壤深度增加呈减少趋势，随着林龄的增加先下降后上升；不同林龄土壤有机质和全氮平均值大小顺序为37 a林龄(39.29 g·kg-1、2.53 g·kg-1)>24 a林龄(37.51 g·kg-1、2.46 g·kg-1)>15 a林龄(30.47 g·kg-1、1.95 g·kg-1)>6 a林龄(21.37 g·kg-1、0.89 g·kg-1)，随林龄增加呈增大趋势且差异显著；不同林龄土壤全磷和全钾含量差异显著，变化呈不规律性。

辽东山区；林龄；落叶松；土壤理化特征

土壤为森林植被提供所必需的矿质营养和水分，是森林生态系统中物质和能量交换的重要参与者和载体；同时森林生态系统又反过来影响土壤的形成、发育以及土壤养分的有效性[1,2]。探讨土壤理化性质有助于了解森林发育过程中土壤肥力、土壤结构、蓄水能力和土壤养分循环与转化等林分的土壤质量状况，为实施合理的经营措施提供依据[3]。

辽东山区是辽宁省重要水源涵养用材林基地和绿色生态屏障，多年来采伐迹地营造了大面积的落叶松人工林，落叶松林存在地力衰退趋势。本文以落叶松人工林为研究对象，测定不同林龄的土壤理化特征，旨在保护和提高土壤肥力，探讨落叶松人工林合理调控机制，为该地区落叶松人工林的合理经营提供科学依据。

1　试验区概况

试验地设置在辽宁省清原县甘井子林场。地形以山地为主，属长白山系余脉龙岗支脉。温带季风气候，冬冷夏热，雨热同期，年均气温3.9～5.3 ℃，无霜期120～130 d，年降水量为700～900 mm。土壤多为棕色森林土，pH值为5.5～6.5。植被属长白植物区系，地带性植被群落为红松(Pinuskoraiensis)阔叶混交林，现存森林植被主要为天然次生落叶林和人工针叶林，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；林下灌木主要有毛棒子(Corylusmaudshurica)、忍冬(Louiceraaltamauui),胡枝子(Lespedezabicolor)、珍珠梅(Sorbariasorbifolia)、刺五加(Acauthopauaxseuticosus)、卫矛(Euouyrnusalatus)和毛樱桃(Cerasustomeuto)等；草本植物主要有薹草(Carextristachya)、蕨(Pteridiumspp.)、木贼(Radixaucklaudiae)、蚊子草(Filipendulapalmata)、黄花蒿(Herbaartemisiae),莓叶委陵菜(Radixpoteutillae)和紫花地丁(Violaphilipica)[4]。

2　研究方法

2.1样地设置及土样采集

选取落叶松人工林4种林龄分别为6 a、15 a、24 a、37 a的林分类型，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。按上、中、下沿对角线设置土壤剖面3个，采样深度为30 cm，按0～20 cm、20～40 cm分别采集土壤土样、土壤环刀，各3次重复。

表1　不同林龄落叶松林试验地基本情况

2.2样品测定方法

在试验室测定各项指标。土壤容重、毛管孔隙度、非毛管孔隙度和总孔隙度采用环刀法测定，土壤有机质测定采用重铬酸钾氧化—外加热法，土壤全氮测定采用凯氏定氮法，土壤全磷测定采用氢氧化钠碱熔—钼锑抗比色法，土壤全钾测定采用氢氧化钠碱熔—火焰光度法。

3　结果与分析

3.1不同林龄落叶松林的土壤物理特征

土壤容重和孔隙状况直接影响到土壤的通气性和透水性，是决定森林土壤涵养水源功能、土壤结构和土壤肥力的重要指标[5]。从表2可以看出，不同林龄落叶松人工林土壤容重大小顺序为：6 a林龄(1.38 g·cm-3)>15 a林龄(1.29 g·cm-3)>24 a林龄(1.17 g·cm-3)>37 a林龄(1.14 g·cm-3)。不同林龄落叶松人工林土壤总孔隙度大小顺序为：6 a林龄(60.78%)>15 a林龄(57.36%)>37 a林龄(54.68%)>24 a林龄(52.79%)。不同林龄落叶松人工林土壤毛管孔隙度大小顺序为：37 a林龄(43.32%)>6 a林龄(41.74%)>15 a林龄(37.13%)>24 a林龄(33.27%)。

结果表明：不同林龄落叶松人工林土壤容重差异显著，其中成熟林土壤平均容重最小，幼龄林土壤平均容重最大；随林龄增加，土壤容重呈现递减趋势。各林龄同一剖面土壤容重随土壤深度增加呈增加趋势。土壤总孔隙度和毛管孔隙度随土壤深度增加呈递减的趋势，随着林龄的增加先下降后上升，与国内学者研究一致[6]。

表2　辽东山区不同林龄落叶松林土壤物理特征

3.2不同林分类型的土壤化学性质

土壤养分直接影响林木的生长发育，土壤有机质是土壤肥力的主要指标，土壤全氮是衡量土壤氮素供应状况的主要指标，土壤全磷是植物生理代谢活动必不可少的元素，土壤全钾是林木生长发育促进光合作用等所必需的重要元素[5]。从表3可以看出，不同林龄土壤有机质平均值大小顺序为：37 a林龄(39.29 g·kg-1)>24 a林龄(37.51 g·kg-1)>15 a林龄(30.47 g·kg-1)>6 a林龄(21.37 g·kg-1)。不同林龄土壤全氮平均值大小顺序为：37 a林龄(2.53 g·kg-1)>24 a林龄(2.46 g·kg-1)>15 a林龄(1.95 g·kg-1)>6 a林龄(0.89 g·kg-1)。不同林龄土壤全磷平均值大小顺序为：37 a林龄(0.43 g·kg-1)>15 a林龄(0.38 g·kg-1)>24 a林龄(0.31 g·kg-1)>6 a林龄(0.25 g·kg-1)。不同林龄土壤全钾大小顺序为：6 a林龄(20.97 g·kg-1)>37 a林龄(20.27 g·kg-1)>15 a林龄(18.79 g·kg-1)>24 a林龄(17.83 g·kg-1)。土壤有机质、全氮、全磷和全钾含量不同林龄的同一剖面0～20 cm和20～40 cm随土层深度增加呈减少趋势。

结果表明：不同林龄之间土壤有机质和全氮差异显著，随着林龄的增加，土壤有机质和全氮含量逐渐增加，成熟林有机质和全氮含量最高，这与随林龄增加，林下枯落物增多，分解后大量有机质进入土壤有关。不同林龄土壤全磷和全钾含量差异显著，变化呈不规律性，差异性受土壤母质和成土过程的影响较大。

表3　辽东山区不同林龄落叶松人工林土壤化学性质

4　结论

不同林龄落叶松人工林土壤容重大小顺序为：6 a林龄(1.38 g·cm3)>15 a林龄(1.29 g·cm3)>24 a林龄(1.17 g·cm3)>37 a林龄(1.14 g·cm3)，随林龄增加土壤容重呈减少趋势，而同一剖面土壤容重随土层深度增加呈增加趋势。不同林龄土壤有机质平均值大小顺序为：37 a林龄(39.29 g·kg-1)>24 a林龄(37.51 g·kg-1)>15 a林龄(30.47 g·kg-1)>6 a林龄(21.37 g·kg-1)。不同林龄土壤全氮平均值大小顺序为：37 a林龄(2.53 g·kg-1)>24 a林龄(2.46 g·kg-1)>15 a林龄(1.95 g·kg-1)>6 a林龄(0.89 g·kg-1)。

随着林龄的增加，土壤容重呈现逐渐降低趋势，土壤有机质和全氮均呈现增加趋势。有研究表明落叶松人工林存在地力衰退现象。本文得出相反研究结果，原因在于落叶松幼龄林在采伐迹地上造林，郁闭度小，水分蒸发和受雨雪水冲刷导致养分流失严重，造林前进行了彻底清场，幼林地枯落物较少，养分补充少。人为抚育间伐使不同林龄林分密度大小顺序为：6 a林龄(3 215株hm-2)>15 a林龄(1 875株hm-2)>24 a林龄(725株hm-2)>37 a林龄(598株hm-2)，适时的抚育间伐，降低郁闭度，增加林地光照，促进了林下灌木和草本植物的生长，改变凋落物的组成，使土壤理化性质得到改善[6]。而且，随着林龄的增加，枯落物累积数量和分解数量增加，根系活动加强，导致土壤容重减小，有机质含量增加，土壤肥力和涵养水源能力也逐渐增强。

当落叶松人工林从幼林生长到成熟期各阶段，应及时间伐抚育，调整林分郁闭度，为林木提供适宜的生长空间；同时可考虑营造落叶松针阔混交林，这样有利于提高物种多样性，促进群落的稳定性，改善枯落物的数量和质量，改善土壤的理化指标，提高土壤蓄水能力和土壤肥力，促进辽东山区生态环境的可持续开发利用[4]。

[1] 崔宁洁，张丹桔，刘洋，等.不同林龄马尾松人工林林下植物多样性与土壤理化性质[J].生态学杂志，2014，33(10)：2610-2617

[2] 赵伟红，康峰峰，韩海荣，等.冀北辽河源地区不同林龄山杨天然次生林土壤理化特征的研究[J].中南林业科技大学学报，2016，35(1)：52-57

[3] 党鹏，王乃江，王娟婷，等.黄土高原子午岭不同发育阶段油松人工林土壤理化性质的变化[J].西北农林科技大学学报：自然科学版，2014，42(6)：115-121

[4] 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，2011，39(11)：15-18

[5] 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

[6] 王宏星，孙晓梅，陈东升，等.甘肃小陇山日本落叶松人工林不同发育阶段土壤理化性质的变化[J].林业科学研究，2012,25(3)：29

Soil Physicochemical Characteristics of Larch Plantation withDifferent Ages in Eastern Mountains of Liaoning Province

Li Xiaofei

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

Taking larch plantations in eastern mountains of Liaoning Province as the research object,soil physicochemical characteristics of stand with different stand age were studied,which provides scientific data to keep soil fertility for larch plantation. Result shows that the order of soil bulk density for larch plantation with different ages is: 6 a forest age (1.38 g·cm-3)> 15 a forest age (1.29 g·cm-3)> 24 a forest age (1.17 g·cm-3)> 37 a forest age ( 1.14 g·cm-3),soil bulk density decrease with the increase of forest age and the difference is significant;the bulk density in the same soil profile increase with the increase of the soil depth;total soil porosity and capillary porosity decreased with the increase of soil depth;stand age of first decline after rise with increase of the stand age. Soil organic matter and average order of total size with different stand age is: 37 a forest age (39.29g·kg-1,2.53g·kg-1)> 24 a forest age (37.51 g·kg-1,2.46 g·kg-1)> 15 a forest age (30.47 g·kg-1,1.95 g·kg-1)> 6 a forest age (21.37 g·kg-1,0.89 g·kg-1),increase with the increase of forest age and have different significance;total phosphorus and potassium content of soil with different forest age have different significances,with irregular changes.

eastern mountains of Liaoning Province;forest age;larch;soil physicochemical characteristics

1005-5215(2016)05-0001-03

2016-03-02

国家林业公益性行业科研专项(200904064)

李晓飞(1971-)，男，辽宁宽甸人，大学，工程师，现从事林业调查规划设计工作.

S714.2

A

10.13601/j.issn.1005-5215.2016.05.001