杂种落叶松林下土壤变化规律的研究*

孙 楠 李亚洲

杂种落叶松林下土壤变化规律的研究*

孙 楠 李亚洲**

（黑龙江省林业科学研究所，哈尔滨 150081）

以四种造林密度的杂种落叶松人工林为研究对象，与相同立地条件、相同林龄的长白落叶松林分、造林前的天然次生柞林林下的土壤营养成分进行对比分析。结果显示：次生柞林皆伐后营造杂种落叶松，19年后土壤的非毛管孔隙度变小，土壤的持水性能变差，pH值变小，土壤酸性增强，速效氮、速效钾、全氮、全磷、全钾含量均有大幅度的降低；林分密度越大，土壤酸化程度越高，造林密度2 500株/hm2和3 300株/hm2的林分，土壤结构、孔性、通水透气性相对较好，且透水性和持水能力比较协调，土壤中各营养元素含量较高；相同造林密度的杂种落叶松林分土壤结构、通气透水性及土壤中各营养元素含量相对高于长白落叶松。

杂种落叶松；土壤；理化性质；造林密度

土壤在林木生长过程中起着非常重要的作用[1,2]，同时，林分的树种组成、生长、凋落物量及其分解速率都会影响土壤的发育，对土壤的理化性质造成影响，其中林分密度是重要因素之一[3,4]。本文以杂种落叶松人工林为对象，研究不同造林密度对土壤理化性质的影响，并找出土壤理化性质的变化规律，以期为杂种落叶松人工林的健康经营提供科学依据。

1 研究区域概况

试验地位于黑龙江省宁安市境内的江山娇实验林场，坐标为 128°53′16″～129°12′43″E，43°44′54″～43°54′12″N。该区属亚寒带大陆性气候，冬季长、夏季短，降水量较少，四季温差明显。年平均气温3.5℃左右，年≥10℃积温2 200℃，年均降水量500 mm，全年无霜期116～125天。

2 研究方法

2.1 取样方法

在1998年次生柞林皆伐迹地上营造的四种造林密度（2 500、3 300、4 400、6 600 株 /hm2）杂种落叶松人工林（面积20 hm2）、长白落叶松人工林（3 300株/hm2）、次生柞林保留林分各设置固定标准地3块，每块样地设5个取样点（样地的四角与中心），按照 0～10 cm、10～20 cm、20～40 cm取土壤样品，土样风干、磨细、过筛后，测定土壤理化性质。

2.2 测定方法

土壤物理性质的测定采用环刀法；土壤化学性质测定土壤的速效 N、P、K，全量 N、P、K；全氮用自动凯氏法测定（LY/T 1228-1999），仪器为VSKT-P型全自动定氮仪；速效氮用扩散法测定（LY/T 1231-1999）；全磷用酸溶-钼锑抗比色法测定（LY/T 1232-1999）；速效磷用0.05 mol/L盐酸－0.025mol/L硫酸浸提，钼锑抗比色法测定（LY/T1233-1999）；全K用火焰光度法测定（LY/T 1234-1999）,仪器为火焰光度计；速效K用乙酸铵浸提，火焰光度法测定(LY/T1236-1999)，仪器为火焰光度计；pH值测定：25型酸度计测[5]。

3 结果与分析

3.1 物理性质

杂种落叶松人工林土壤的容重在0.92～1.21 g/cm3之间，随着土层厚度的增加，土壤的容重越来越大，对不同土层土壤的容重进行方差分析的结果显示差异显著。各林分0～10 cm的土壤容重为0.92～1.05 g/cm3，平均 1.00 g/cm3；10～20 cm 的土壤容重为 0.97～1.15g/cm3，平均 1.08g/cm3；20～40 cm的土壤容重为1.05～1.21 g/cm3，平均 1.16 g/cm3。总体上看，各林分土壤的容重不大，说明林分的有机质较多，结构良好。其中，造林密度为6 600株/hm2的林分土壤的容重最小，为0.92 g/cm3；造林密度为2 500株/hm2的林分土壤的容重最大，为1.21g/cm3。对各林分不同土层的容重进行方差分析的结果显示，3 300、4 400株 /hm2和 6 600株 /hm2林分不同土层的容重间差异不显著，与2 500株/hm2、长白落叶松林分和次生柞林不同土层的容重间差异显著。

杂种落叶松土壤总孔隙度为36.9%～55.27%，平均值为45.18%，非毛管孔隙度为3%～6.92%，平均值为5.64%，土壤中小空隙较多，属于粘质土。方差分析结果显示，不同林分土壤的总孔隙度和非毛管孔隙度差异显著，其中，次生柞林土壤的总孔隙度在非毛管孔隙度为47.39%～55.27%，占总孔隙度的30%左右，该林分土壤的通气性、透水性和持水能力比较协调。杂种落叶松3 300株/hm2的林分土壤的孔隙度和非毛管孔隙度、非毛管孔隙度占总孔隙度的比例均较其他三个密度的杂种落叶松和长白落叶松的林分大，说明该林分下土壤相对比较松散，大孔隙度相对较多。

通过对不同林分下土壤的最大持水量、毛管持水量和田间持水量进行方差分析的结果显示，次生柞林0～10 cm、10～20 cm、20～40 cm土壤的最大持水量、毛管持水量和田间持水量最大（86.24%、75.24%、60.11%，69.21%、61.22%、54.93%，48.31%、40.57%、36.91%），与杂种落叶松、长白落叶松林分土壤的最大持水量、毛管持水量和田间持水量间有显著差异（P＞0.05），杂种落叶松3300株/hm2林分土壤的最大持水量、毛管持水量和田间持水量较其他三个密度的杂种落叶松和长白落叶松的林分大，说明该林分土壤物质的转化与运输的速度要比其他林分快。

3.2 化学性质

各林分土壤的pH值都是偏酸性的，且0～10 cm、10～20 cm、20～40 cm土壤的pH值差异不显著。其中，次生柞林的酸性最弱，均值为6.1。杂种落叶松与长白落叶松人工林的土壤有不同程度的酸化，方差分析结果显示各林分的差异显著。其中3 300株/hm2林分土壤的pH值为6.0，是落叶松人工林中酸化程度最弱的林分；2 500株/hm2、4 400株/hm2和长白落叶松林分次之，土壤的pH值均为5.9；造林密度最大的6 600株/hm2林分，酸化程度最高，pH值为5.7。

表1 不同林分类型土壤的物理性质

表2 不同林分类型土壤的化学性质

土壤中速效氮含量随着土壤厚度的增加而减少。次生柞林林分土壤中速效氮含量较高（910.57mg/kg），较杂种落叶松与长白落叶松人工林高出一倍。杂种落叶松与长白落叶松人工林土壤中的速效氮含量差异显著，其中，3 300株/hm2和4 400株/hm2林分速效氮含量较高（523.87 mg/kg和476.74 mg/kg），长白落叶松人工林的速效氮含量最低（356.17mg/kg）。

土壤中速效磷含量随着土壤厚度的增加而减少，10～20 cm土壤中速效磷含量较0～10 cm低一半，20～40 cm土壤中速效磷含量较10～20 cm低一半。不同林分间土壤速效磷含量的差异显著，造林密度6600株/hm2和长白落叶松林分土壤的速效磷含量最高（0.674mg/kg和0.66mg/kg），3300株/hm2林分土壤的速效磷含量最低（0.495 mg/kg），次生柞林居中，为0.581 mg/kg。

土壤中速效钾含量随着土壤厚度的增加而减少，10～20 cm土壤中速效钾含量占0～10 cm的70%左右，20～40 cm土壤中速效钾含量占10～20 cm的70%左右。次生柞林林分土壤中速效钾含量较高（91.14 mg/kg），较杂种落叶松与长白落叶松人工林的平均值高出52.34%。杂种落叶松与长白落叶松人工林土壤中的速效钾含量差异显著，其中，2 500株/hm2林分速效钾含量最高（72.09 mg/kg），3 300株/hm2和4 400株/hm2林分速效钾含量最低（56.16 mg/kg和 40.89 mg/kg）。

土壤中全氮含量随着土壤厚度的增加而减少。次生柞林林分土壤中全氮含量最高（7.46 g/kg），较杂种落叶松与长白落叶松人工林的平均值高出33.98%。不同林分间土壤全氮含量的差异显著，造林密度3 300株/hm2林分土壤的全氮含量最高（6.48 g/kg），4 400 株 /hm2、6 600 株 /hm2和长白落叶松林分次之，2 500株/hm2林分最低（4.17 g/kg）。土壤中全磷含量随着土壤厚度的增加而减少，但减少的程度较小。次生柞林林分土壤中全磷含量较高（0.834 g/kg），较杂种落叶松与长白落叶松人工林高出126.14%。不同林分间土壤全磷含量的差异显著，造林密度4 400株/hm2林分土壤的全磷含量最高（0.435 g/kg），3 300 株 /hm2、6 600 株 /hm2和长白落叶松林分次之，2 500株/hm2林分最低（4.17 g/kg）。

土壤中全钾含量随着土壤厚度的增加而减少，但减少的程度较小。次生柞林林分土壤中全钾含量较高（2.42 g/kg），较杂种落叶松与长白落叶松人工林高出25.78%。不同林分间土壤全钾含量的差异显著，造林密度4 400株/hm2林分土壤的全钾含量最高（2.33 g/kg），2 500株/hm2和3300株/hm2林分次之，长白落叶松林分最低（1.44 g/kg）。

4 结果与分析

该地区土壤类型属于白浆化暗棕壤，通过对四个造林密度杂种落叶松人工林、长白落叶松与次生柞林的物理化学性质的分析可以看出：

（1）次生柞林皆伐后营造杂种落叶松与长白落叶松，19年后对土壤的非毛管孔隙度占总孔隙度的比例变小，土壤的持水性能变差，pH值变小，土壤酸性增强，速效氮、速效钾、全氮、全磷、全钾含量均有大幅度的降低。

（2）不同造林密度对土壤理化性质的影响有显著差异，林分密度越大，土壤酸化程度越高，同时加速林分对土壤水分、氮、磷、钾的消耗。造林密度2 500株/hm2和3 300株/hm2的林分，土壤结构、孔性、通水透气性相对较好，且透水性和持水能力比较协调，土壤中各营养元素含量较高。

（3）相同造林密度的杂种落叶松与长白落叶松林分下土壤的理化性质有显著差异，杂种落叶松林分土壤结构、通气透水性及土壤中各营养元素含量相对高于长白落叶松，这可能与两种落叶松凋落物的养分含量及分解速度有关，也会在接下来的研究中继续探讨。

［1］ 孙嘉，王海燕，丁国栋.不同密度华北落叶松人工林土壤理化性质研究［J］.林业资源管理，2011(2)：62-66.

［2］ 王彦辉.面向21世纪的林业-可持续发展全球战略下的林业科学技术［M］.北京：中国农业科学技术出版社，1998.

［3］ 盛炜彤.杉木林的密度管理与长期生产力研究［J］.林业科学，2001，37(5)∶2-9.

［4］ 康冰，刘世荣，蔡道雄，等.马尾松人工林林分密度对林下植被及土壤性质的影响［J］.应用生态学报，2009，20(10)∶2 323-2 331.

［5］ 孙楠，李亚洲，张怡春.抚育间伐对小兴安岭水胡黄阔叶混交林土壤化学性质的影响［J］.林业科技，2014，39(6)：19-21.

Study on Change Rule of the Soil in the Hybrid Larch

SUNNan
（Forest Science Research Institute of Heilongjiang Province,Harbin 150081）

Researchonthefourafforestationdensities stand of Hybrid Larch.The comparison and analysis of soil nutrients under Larix Olgensis natural and secondary oak forest under before afforestation showed that∶19 years after Hybrid Larch were build under the secondary oak forest were cutted,the non-capillary porosity of soil decreases,the water holding capacity is worse,the pH walue decreases,the soil acidity is enhanced,the instant nitrogen,the instant potassium,the total nitrogen,the total phosphorus and the potassium content are all reduced greatly.The afforestation density larger,the soil acidity higher,The soil structure,porosity and water permeability of the stand of 2 500 N/hm2and 3 300 N/hm2are relatively good,the water permeability and water capacity are relatively harmonious,the cantent of various nutrient elements are higher.The soil structure,permeability and content of nutrients in the soil of Hybrid Larch were higher than that in the same afforestation density Larix Olgensis.

Hybrid larch;Soil;Physical and chemical properties;Afforestation density

S791.22,S714.8

A

1001-9499（2017）06-0015-04

* 黑龙江省林业科学院人才培养基金项目（2015R02）

第1作者简介：孙楠（1981-），女，博士，副研究员，主要从事森林经理、森林培育方向的研究。

李亚洲（1984-），男，副研究员，主要从事森林经理、森林培育方向的研究。

2017-09-20

（责任编辑：张亚楠）