观赏桃林地土壤物理特性及其水分生态效益

甘春雁， 杨 蕾， 苏大宏， 曾 进， 龙秋萍， 李志先

(1.南宁青秀山风景名胜旅游开发有限责任公司，广西南宁 530029；2.广西大学，广西南宁 530004)



观赏桃林地土壤物理特性及其水分生态效益

甘春雁1， 杨 蕾1， 苏大宏1， 曾 进1， 龙秋萍2， 李志先2

(1.南宁青秀山风景名胜旅游开发有限责任公司，广西南宁 530029；2.广西大学，广西南宁 530004)

[目的]研究桃花林下土壤水分物理特性和水分生态效益，为桃林的种植管理及发展提供理论依据。[方法]以南宁青秀山风景区桃花岛林分土壤为对象，研究不同土层和不同土壤剖面的厚度、土壤容重、最大持水量、毛管持水量、最小持水量、毛管孔隙度、非毛管孔隙度和总孔隙度。[结果]与一般土壤物理性质标准相比，桃林地整体表层土壤略紧实，土壤孔隙度在良好范围内，水-气关系协调。在0～1 m土层，土壤持水能力随土层深度的增加而降低。0～1 m土层桃花林地总持水量为4 601.3 m3/hm2；桃花岛的土壤储水总量为62 117.6 m3，采用效益替代计算，桃花岛土壤水分生态效益总货币价值为74 541.12元。[结论]林地土层深度对土壤孔隙度状况及持水性能有一定的影响，桃花林地具有一定的水分生态效益。

风景园林；桃花；土壤；物理特性；水分生态效益

随着城市建设步伐的加快，人们对城市生态环境的建设愈加重视，城市园林绿化建设日趋重要。园林植物作为城市绿化的主要材料，在园林绿化建设中有着极其重要的地位。但大多数情况下，人们只关注园林植物的观赏价值，忽略了种植条件、生长环境等。土壤与植物的生长息息相关，因此，只有对园林植物土壤有充分了解，对其进行有效的种植和管理，才能更好地实现园林植物的观赏价值。

桃花(PrunuspersicaL.)原产我国中部和北部地区，是我国古老的园林花木，为早春重要的观花树种之一。桃花观赏价值高[1]，生长迅速，喜光，喜夏季高温气候，在华北、华中、西南等地区普遍栽培。目前，关于土壤水分物理性质的研究大多集中于用材林、经济林等林分土壤方面，而对桃花林下土壤水分物理性质研究鲜见报道。笔者以南宁青秀山风景区桃花景观林地为对象，研究青秀山桃花林地不同土层的土壤水分物理性质，旨在为今后桃花种植管理和发展提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 研究地概况 青秀山风景区位于广西南宁市，南面和东面靠临邕江，属于湖泊盆地，四周呈丘陵群山环绕，地势北高南低，地处108°33′ E，22°46′ N，区域内海拔63.9～288.3 m，属于亚热带季风气候，受海洋季风影响，全年阳光充足，雨量充沛，气候温和，夏无酷暑，冬无严寒，季节分明，年平均气温21.6 ℃。

研究区设在青秀山桃花岛内，位于青秀山核心景区的东北部，坡度为20°～35°，属于缓坡和陡坡类型，占地13.5 hm2。该区域主要种植碧桃(Prunuspersicavar.persica f.duplex)、寿星桃(Prunuspersicavar.densa Mak.)、紫叶桃(Prunuspersicavar.atropurpurea Schneid.)等10余种观赏桃，共计30 000余株。土壤类型以赤红壤为主，母岩为砂页岩，呈山丘谷地冲沟地貌，丘陵坡面较长，坡积层较厚，养分含量高[2]。

1.2 样地设置与样品采集 试验样地设在桃花岛桃花林内，根据桃花林地面积、土壤剖面点数目的要求[3]，以及地形和种植区域分布情况，随机地设置3个具有代表性的土壤剖面(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)。用环刀法采集0～1 m土层A、B层土壤，并测量A、B层厚度，每个剖面在A、B层各取2个环刀，带回实验室测定。同时设置检查剖面6个(检查剖面通常要比主要剖面的数量多)，用以检查主要剖面所观测的土壤属性变异程度和稳定性[4]，测量0～1 m土层A、B层的厚度。

1.3 土壤水分物理性质测定方法 采用环刀法测定土壤容重、最大持水量(饱和持水量)、毛管持水量、最小持水量(田间持水量)[5]，计算毛管孔隙度、非毛管孔隙度和总孔隙度。

毛管孔隙度(%)=毛管持水量(%)×土壤容重(g/cm3)/水的密度(g/cm3)

非毛管孔隙度(%)=[最大持水量(%)-毛管持水量(%)]×土壤容重(g/cm3)/水的密度(g/cm3)

总孔隙度(%)=非毛管孔隙度(%)+毛管孔隙度(%)

采用变异系数量化各研究剖面间土层厚度的空间变异程度。变异系数(CV) 可定义为[6]：

CV=S/X

式中，S为标准偏差；X为均值。根据变异程度分级，CV≤0.1属于弱变异，0.1

1.4 林地土壤持水量及水分生态效益价值计算 林地最大持水量计算公式[7]：1 hm2土壤持水量=10 000 m2×土层厚度(m)×土壤最大持水量(%)×容重(t/m3)。

土壤水分生态效益价值估算：采用效益替代方法进行，桃花林地土壤水分生态效益参考一般小型水库建设造价(1.20元/m3)计算。

2 结果与分析

2.1 土壤容重与孔隙度特征

2.1.1 土壤容重。从图1可见，不同剖面土壤容重的平均值为1.40～1.55 g/cm3，说明桃花林地土壤容重差异不大，土壤质地均一。不同土层的A、B层土壤容重平均值分别为1.41、1.62 g/cm3，表明桃花林地的土体构造相对紧实，土壤熟化程度在各土层之间存在差异。主要原因是凋落物的数量以及分解难易程度的不同会影响土壤有机质和腐殖质含量，从而影响土壤容重。桃花林地作为观赏游玩的景点，受人为干扰因素影响较大，因此较一般土壤略紧实。

2.1.2 土壤孔隙度。从图2可见，不同剖面土壤总孔隙度平均为44.00%～50.00%，毛管孔隙度为34.00%～39.00%，非毛管孔隙度为10.00%～13.00%，说明桃花林地土壤总孔隙度、毛管孔隙度及非毛管孔隙度随着方位的变化不明显，孔隙度相对一致。在0～1 m土层，A层土壤总孔隙度平均比B层大10.87个百分点，毛管孔隙度比B层大21.53个百分点，这表明土壤总孔隙度和毛管孔隙度随着土壤深度的增加而减小。土壤深度是影响孔隙度变化的一个主要因素，原因可能是一方面土壤在不同深度的熟化程度不同，另一方面可能是植物根系能穿透和疏松土壤，以及林地土壤动物的打洞可以改善土壤结构，使土壤大孔隙大大增加[8]。桃树属浅根性树种，根系沿水平方向生长，且观赏桃一般比较矮小，故根系在土壤表层的作用比较大。

图1 桃花林地土壤容重变化情况Fig.1 Changes of soil bulk density of P.persica forest

土壤的蓄水能力主要由土壤的非毛管孔隙度决定[9]。图2显示，随土壤剖面和土层深度的变化，土壤非毛管孔隙度差异不大，表明0～1 m土层内林地土壤的蓄水能力在水平和垂直方向差别不大，土壤有效含水量大致相同。

图2 桃花林地土壤孔隙度变化情况Fig.2 Changes of soil porosity of P.persica forest

2.3.1.3 相关性分析。由表1可知，土壤容重和毛管孔隙度存在极显著负相关，表明土壤容重和毛管孔隙度相互制约，这与易扬等[5]对黄土丘陵区不同土地利用类型土壤水分物理性质的研究结果相似。而容重与非毛管孔隙度无显著相关，这可能是由于研究区土壤较肥沃，蚯蚓等生物活动增大了土壤非毛管孔隙度，使得总孔隙度也随之增加。

研究区桃花林地土壤总孔隙度为44.00%～50.00%，非毛管孔隙度均大于10.00%，且非毛管孔隙度与毛管孔隙度的比例为1∶2～1∶4。可见，桃花林地土壤孔隙度在良好范围内，说明桃花林地土壤水-气关系协调。这与张光灿等[10]研究结果相一致。

2.2 土壤水分物理特征 从图3可见，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ剖面的土壤最大持水量差异不明显，A、B最大持水量平均值分别为35.37%、27.67%，可见，土壤最大持水量随着土层深度的增加呈减小趋势。这说明林地表层的枯落物及根系作用增加了土壤总孔隙度，进而增大了土壤的持水能力。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ剖面的土壤毛管持水量平均值分别为27.02%、23.04%、22.31%，A、B土层土壤毛管持水量平均值分别为27.93%、20.31%。可见，土壤毛管持水量随剖面及土壤深度的变化差异明显，且毛管持水量随土壤深度的增加而减小。这说明土壤不同土层的孔隙状况不同，土壤深度是影响毛管持水量的主要因素之一。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ剖面的土壤最小持水量平均值分别为17.40%、15.08%、14.38%，A、B土层土壤最小持水量平均值分别为19.07%、12.17%。可见，土壤最小持水量随着土壤剖面及土层深度的变化存在明显差异，且土壤最小持水量随着土壤深度的增加而减小。土壤持水量决定于土壤孔隙度，即孔隙度大，含水量高。土壤最大持水量、最小持水量和毛管持水量均随着土层的加深而减小，表明土壤深度是影响土壤持水量的主要因素之一。

表1 土壤容重与孔隙度特征相关性分析

Table 1 The correlation analysis of soil bulk density and porosity feature

指标Index土壤容重Soilbulkensity总孔隙度Totalporosity毛管孔隙度Capillaryporosity非毛管孔隙度Noncapillaryporosity土壤容重Soilbulkdensity1.000-0.893*-0.977**0.398总孔隙度Totalporosi-ty0.916*-0.020毛管孔隙度Capillaryporosity-0.404非毛管孔隙度Noncapillaryporosity

注：*表示显著相关;**表示极显著相关。

Note：* indicated significant correlation; and **indicated extremely significant correlation.

2.3 桃花林地土壤水分生态效益

2.3.1 土层厚度变异及稳定性。由表2可知，0～1 m土层，B层厚度约为A层的2倍；而不同剖面土壤平均厚度相等，因此采用变异系数量化比较不同剖面同一土层的厚度差异。由变异系数计算得到A层厚度变异系数为0.14，B层为0.07。A层土壤厚度属于中等变异，B层为弱变异。表明各个剖面土壤发生层次变异不明显、稳定性高，A、B层厚度均值为32.3、67.7 cm，可以作为研究区0～1 m土层土壤厚度的定界值。

图3 桃花林地土壤水分物理特征Fig.3 The soil water physical characteristics of P.persica forest

cm

2.3.2 土壤水分生态效益。由表3可知，桃花林地土壤容重、最大持水量在不同剖面同一土层差异不明显，土壤质地较均匀、稳定性高，因此以其各剖面平均值计算桃花林地土壤最大持水量。通过计算可知，青秀山桃花林地0～1 m土层A、B层土壤水总体积分别为1 600.8、3 000.5 m3/hm2，总持水量为4 601.3 m3/hm2。桃花岛总面积为13.5 hm2，则林地0～1 m土层储水总量为62 117.6 m3，按产生等量效益相关水利工程所需的费用估算，相当于要修建一座6万m3的小型水库。据水利部门统计资料，按一般小型水库建设造价1.20元/m3计算，则该林地土壤最大持水量的货币价值为74 541.12元。可见，营造桃花林不仅具有极高的观赏价值，还具有一定的土壤水分生态效益。

表3 桃花林地土壤储水价值

3 结论与讨论

(1)该研究对南宁青秀山桃花岛桃花林地土壤的容重、孔隙度、持水量等土壤水分物理性质及其水分生态效益进行了研究，得到以下结论：①不同土层深度，林地土壤孔隙度及持水能力不同。研究区桃花林地0～1 m土层A、B层土壤容重平均值分别为1.41、1.62 g/cm3，土壤容重随土层深度的增加而增大，差异极显著。A、B层土壤总孔隙度分别为49.56%、44.70%，毛管孔隙度为39.12%、32.79%，非毛管孔隙度为10.44%、11.91%。土壤总孔隙度和毛管孔隙度随土层深度的增加而降低，方差分析分别表现为显著、极显著差异；土壤非毛管孔隙度在土层深度变化差异不显著。A、B层土壤最大持水量，最小持水量，毛管持水量均值分别为35.38%、27.67%，19.07%、12.17%，27.93%、20.31%，均随土层深度的增加而减小，差异极显著。说明不同土层深度存在不同的孔隙度状况，土壤深度是影响土壤持水量的主要因素之一。②与一般土壤物理性质标准相比，研究区林地土壤表层容重为1.41 g/cm3，土壤略紧实；土壤总孔隙度为40.00%～50.00%，非毛管孔隙度大于10.00%，非毛管孔隙度与毛管孔隙度比例为1∶2～1∶4，林地土壤孔隙度在良好范围内，土壤水-气关系协调。③研究区桃花林地各层土壤厚度变异低，稳定性高，0～1 m土层，A、B层土壤平均厚度为32.3、67.7 cm，分界较明显。0～1 m土层桃花林地最大持水量为4 601.3 m3/hm2，桃花岛桃花林地的土壤持水总量为62 117.6 m3，采用效益替代计算，桃花林地土壤水分生态效益总货币价值为74 541.12元，说明桃花林地不仅具有极高的观赏价值，还具有一定的水分生态效益。

(2)该研究仅对青秀山桃花林地土壤的物理性质进行了初步研究，对于桃花林地土壤的化学性质及其他土壤性状有待进一步研究。同时，该研究对进一步探讨青秀山水文生态特性有一定的参考价值。土壤水分物理性质与土地种植的植物关系密切，植物在一定程度上影响着土壤水分物理性质，而不同的植物影响作用有所区别，建议对青秀山其他林地的土壤水分物理性质进行研究，以准确掌握青秀山水文生态特性。

[1] 堇丽,包志毅.园林植物学[M].北京:中国建筑工业出版社,2012.

[2] 张旻桓.南宁青秀山风景区风景资源评价研究[D].长沙:中南林业科技大学,2010.

[3] 南京农学院,东北农学院.土壤调查与制图[M].南京:江苏科学技术出版社,1981.

[4] 张万儒，叶炳，李酉开，等.中华人民共和国国家标准.森林土壤分析方法：第2分册：森林土壤物理分析[M].北京:中国标准出版社,1988.

[5] 易扬,信忠保,覃云斌,等.黄土丘陵区不同土地利用类型土壤水分物理性质研究[J].水土保持研究,2013,20(5):45-49,56.

[6] 马雪华.森林水文学[M].北京:中国林业出版社,1993.

[7] 孙波,赵其国,张桃林,等.土壤质量与持续环境：Ⅲ.土壤质量评价的生物学指标[J].土壤,1999(5):225-234.

[8] 陈新军.半干旱黄土丘陵区主要林分的水分生态研究[D].泰安:山东农业大学,2005.

[9] 姜培坤,周国模,钱新标.侵蚀型红壤植被恢复后土壤养分含量与物理性质的变化[J].水土保持学报,2004,18(1):12-14.

[10] 张光灿,夏江宝,王贵霞,等.鲁中花岗岩山区人工林土壤水分物理性质[J].水土保持学报，2005,19(6):44-48．

Soil Physical Properties and Water Ecological Benefits ofPrunuspersicaL.Forest

GAN Chun-yan,YANG Lei,SU Da-hong et al

(Nanning Qingxiu Mountain Tourism Development Co.,Ltd.,Nanning,Guangxi 530029)

[Objective] To research the soil physical properties and water ecological benefits ofPrunuspersicaforest,and to provide theoretical foundation for the planting management and development ofP.persicaforest.[Method] With forest soil of peach island on Nanning Qingxiu Mountain Scenic Spot as the research object,we researched the thickness,soil bulk density,maximum water holding capacity,capillary water holding capacity,minimum water holding capacity,capillary porosity,non capillary porosity,and total capillary porosity in each soil profile at each soil layer.[Result] Compared with the standard of general soil physical properties,soil fromP.persicaforest had relatively compact surface soil,its soil porosity was within the range of good; and relationship between water and gas was harmonious.Within the soul layer of 0-1 m,soil water storage ability reduced as the soil depth increased; the total water holding capacity ofP.persicaforest land was 4 601.3 m3/ hm2.Soil water holding capacity ofP.persicaisland was 62 117.6 m3.Calculated by the method of benefit alternation,the total monetary value of soil water ecological benefits ofP.persicaisland was 74 541.12 Yuan.[Conclusion] Soil depth of forest land has certain impacts on the soil porosity status and water holding capacity;P.persicaforest has certain water ecological benefits.

Landscape architecture;PrunuspersicaL.; Soil; Physical properties; Water ecological benefits

甘春雁(1988- )，女，广西玉林人，硕士，从事园林植物引种工作。

2016-08-19

S 606+.1

A

0517-6611(2016)29-0123-04