岫岩地区不同发育阶段红松人工林土壤理化性质研究

于立国

(辽宁省岫岩满族自治县国有东风林场，辽宁 鞍山 114300)

土壤是植物赖以生存的机械支撑和养分来源，因此土壤质量在植物的生长过程中起着至关重要的作用[1]。而土壤的物理性质和化学性质是衡量土壤质量的重要指标[2,3]，土壤质量会随着土壤理化性质的改变而发生演变。人工林特别是针叶人工林的土壤质量演变规律一直是众多研究者关注的焦点[4]。岫岩地区自然林分质量较差，为提高林分质量，人工林面积不断增加，红松是其中重要的树种之一[5]。把握红松林各个生长阶段的土壤质量变化情况，对林区的日常养护和抚育管理具有重要意义。为此，本试验对岫岩地区不同发育阶段红松人工林的土壤理化性质进行了研究，以期为该地区红松人工林地经营管理提供理论依据。

1 研究地自然概况

岫岩位于辽东半岛的东北部，地处长白山系千山山脉南麓，地理坐标为122°52′—123°41′ E，40°—40°39′ N，南北长91.8 km，东西宽75.5 km，全县总面积4 502 km2。北部为山区，平均海拔500 m左右；南部为丘陵，平均海拔200 m左右。气候类型为暖温带湿润季风气候，年均降水量755.8～933.8 mm，年均日照时数2 360 h，年均气温6.3～6.8 ℃，无霜期136～152 d[5,6]。

2 材料与方法

2.1 试验样地设计

在对岫岩地区林分状况的前期充分调查的基础上，试验选取立地条件、管理水平和基本长势趋于一致的红松人工林进行样地设计，样地面积20 m×40 m。具体样地基本情况见表1。

表1 样地基本情况

2.2 试验材料采集

用来测量土壤物理性质的土样采取环刀取样法，在每个样地内挖取三个剖面，用环刀取15～30 cm深度的土样；用来测量土壤化学性质的土样采用“S”形9点法，在深度为0～15 cm、15～30 cm处用土钻分层取样，不同土层间土样去除碎石、植物根系等，充分混合后装袋，带回实验室风干、过筛后备用。

2.3 土壤测定方法

土壤物理性质的测定：土壤密度、土壤自然含水率、最大持水量、毛管持水量和毛管孔隙度采用环刀系列分析法[7]。

土壤化学性质的测定：土壤pH值测定采用电位法；有机质含量测定采用重铬酸钾氧化-外加热法；全氮含量测定采用半微量凯氏定氮法；速效氮含量测定采用碱解扩散吸收法；速效磷含量测定采用碳酸氢钠浸提—钼锑抗比色法；速效钾含量测定采用火焰光度计法测定[8]。

数据处理和分析选用Excel2007和SPSS17.0软件来完成。

3 结果与分析

3.1 不同发育阶段红松人工林土壤的物理性质变化

岫岩地区不同发育阶段红松人工林土壤的物理性质测定结果见表2。由表2可以看出，不同发育阶段间红松人工林的土壤密度、最大持水量和毛管孔隙度差异达到了显著水平(P<0.05)，土壤含水率和毛管持水量差异不显著。从变化趋势来看，土壤密度随着林龄的增加呈现先升高后降低的趋势，并且在近熟林阶段达到最大峰值，成熟林阶段出现最小值；相反地，土壤含水率、最大持水量、毛管持水量和毛管孔隙度则随着红松林不断发育呈现先降低后升高的趋势，并且在近熟林阶段出现最小值，在成熟林阶段达到最大值。综合结果表明在红松的发育过程中，近熟林阶段土壤物理性质最差，成熟林阶段土壤物理性质得到明显改善。

表2 不同发育阶段红松人工林土壤的物理性质

注：同列不同字母代表差异达到显著水平(P<0.05)

3.2 不同发育阶段红松人工林土壤的化学性质变化

土壤pH值对林木正常生长起着非常关键的作用，而土壤有机质和全N含量是衡量土壤养分供应状况的两个重要指标，水解N、有效P和速效K则是反映土壤中近期可有效利用的养分水平，试验对此6个化学指标的测定结果见表3。由表3可以看出，岫岩地区不同发育阶段红松人工林土壤的pH变化范围较小，均呈现微酸性；土壤有机质、全N、水解N、有效P和速效K含量随着林龄的增加呈现“升高-降低-升高”的趋势，即幼龄林到中龄林阶段升高、中龄林到近熟林阶段降低、近熟林到成熟林阶段再次升高，并且均以近熟林阶段出现最小值，成熟林阶段达到最大值。综合来看近熟林阶段土壤养分最差，成熟林阶段土壤养分水平达到了最佳状态。

表3 不同发育阶段红松人工林土壤的化学性质

4 结论

岫岩地区不同发育阶段红松人工林土壤理化性质的测定结果表明，通过土壤物理性质反映出的土壤质量次序为：成熟林>幼龄林>中龄林>近熟林；通过土壤化学性质反映出的土壤质量次序为：成熟林>中龄林>幼龄林>近熟林。其中近熟林阶段的土壤密度最高，毛管孔隙度、持水量和最大持水量最低，土壤有机质、全N、水解N、有效P和速效K含量也最低，土壤理化性质最差；成熟林阶段土壤密度明显降低，毛管孔隙度、持水量和最大持水量相应升高，土壤有机质、全N、水解N、有效P和速效K含量也提升到最佳水平，土壤理化性质得到明显改善。

[1] 张连金,赖光辉,孙长忠,等.北京九龙山不同林分土壤肥力诊断与综合评价[J].中南林业科技大学学报,2017,37(1):1-6

[2] 陈立新,肖洋.大兴安岭落叶松林地不同发育阶段土壤肥力演变与评价[J].中国水土保持科学,2006,4(5):50-55

[3] 周莉,代力民,谷会岩,等.长白山阔叶红松林采伐迹地土壤养分含量动态研究[J].应用生态学报,2004,15(10):1771-1775

[4] 王宏星.不同发育阶段日本落叶松人工林养分特征的研究[D].北京：中国林业科学研究院,2012

[5] 张成福.岫岩县造林现状、存在问题及对策[J].防护林科技,2015,(5):88-89

[6] 张浩洋,葛芳.岫岩县柞树害虫栗山天牛防治技术研究[J].防护林科技,2014,(5):37-40

[7] 张万儒,许本彤.森林土壤定位研究方法[M].北京:中国林业出版社,1986