土贡松采种母树林土壤物理特征分析

叶锦培，覃纤纤，梁彩霞，邓祥胜，黎植强，程 飞

（1.广西国营苍梧县天洪岭林场，广西 苍梧 543108；2.广西大学林学院，广西 南宁 530004）

马尾松（Pinus massoniana Lamb.）是松科松属乔木，遍布于华中华南各地。马尾松木材纹理直，含树脂，是重要的用材树种。马尾松木材主要用于建筑、枕木、矿柱、制板、包装箱、家具及木纤维工业原料等。树干可割取松脂，为医药、化工原料。此外，马尾松也是荒山造林的先锋树种，为长江流域以南重要的荒山造林树种。

马尾松土贡种源位于广西东部梧州市苍梧县，因其生长表现优良，生长指标均高于相应国家马尾松速生标准，当地群众称为土贡松[1]，2013年被列为广西马尾松良种[2]。土贡松作为广西马尾松优良种源，已在其人工林生长[1]、生物量[3]、产脂力[4]、营养元素分配[5]、遗传多样性[6]及木材特性[7-8]等方面进行了报道，然而对土贡松采种母树林土壤特征还没有开展研究。

本研究以土贡松采种母树林为研究对象，测定其土壤物理因子，旨在揭示赋予土贡松优良生长表现的土壤环境特征，并为土贡松推广繁育提供科学依据。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

试验地位于广西苍梧县北部天洪岭林场土贡分场（东经 111°15′，北纬 23°41′），属于亚热带季风气候，光照充足，雨量充沛，年平均气温约为21℃，极端最高温度为39℃，极端最低温度为3℃，年均降水量1 503.6 mm，年均相对湿度为78%。土壤类型为地带性红壤，平均海拔350 m，坡度在11°～38°。

1.2 试验材料

土壤样品采自天洪岭林场土工分场55年生土贡松采种母树林。该母树林于1959年造林，造林时所用种子为土贡松天然林混合种，采用裸根苗造林，初始株行距1.7 m×1.7 m，面积为2 hm2。经多次去劣疏伐后，目前保留密度为400～450株/hm2，林分平均胸径45.31 cm，平均树高为30.06 m。

1.3 试验方法

2016年7月中旬于土贡松采种母树林下分上、中、下3个坡位采集土壤样品。每个坡位挖取3个重复的土壤剖面，土壤剖面间隔至少10 m。在除去表层凋落物后，用环刀分别采集 0～20，20～40，40～60 cm土层的原状土以测定土壤容重、持水量和孔隙度等物理指标。

1.4 数据分析

将原始数据采用Excel进行统计整理，用SPSS 17.0分析软件进行双因素方差分析，揭示不同坡位和土层对土贡松采种母树林土壤容重、持水量和孔隙度的影响，随后采用Duncan多重比较分析不同坡位和土层间的差异，并采用Pearson相关性分析土壤物理因子之间的相关关系。

2 结果与分析

2.1 土壤容重

表1 土贡松采种母树林不同坡位和土层对土壤容重的双因素方差分析结果

双因素方差分析表明，坡位、土层以及二者的交互效应对土贡松采种母树林土壤容重有着显著或极显著的影响（表1），Duncan多重比较显示，下坡的容重明显低于中、上坡，0～20 cm土层的容重明显低于其他2个土层。对于0～20 cm土层，土壤容重以上坡最高，下坡次之，中坡最低；其他2个土层的土壤容重均表现为上坡＞中坡＞下坡。除了下坡20～40，40～60 cm土层之间的土壤容重差别不明显外，上坡和中坡土壤容重均随土层加深而增大（图 1）。

2.2 土壤持水量

双因素方差分析表明，坡位、土层以及二者的交互效应对土贡松采种母树林3个土壤持水量因子均有显著或极显著的影响（表2）。Duncan多重比较表明，上坡的毛管持水量和最大持水量明显低于中、下坡；最小持水量在中坡和上坡间差异显著，下坡介于二者之间。0～20 cm土层的毛管持水量、最小持水量和最大持水量与其他2个土层间有显著差异。

表2 土贡松采种母树林不同坡位和土层对土壤持水量的双因素方差分析结果

由图2可知，土贡松采种母树林土壤毛管持水量和最大持水量的分布较为相似，上坡位的3个土层毛管持水量和最大持水量均最低，且均为20～40 cm＞0～20 cm＞40～60 cm；中坡毛管持水量和最大持水量随着土层深度加深依次降低，且中坡0～20，20～40 cm土层的毛管持水量和最大持水量是3个坡位中最高的；下坡毛管持水量和最大持水量均以0～20 cm最高，而40～60 cm土层的毛管持水量高于20～40 cm土层，这2个土层的最大持水量则相当（图2）。不同的是，上坡最小持水量随着土层加深而增加，中坡则恰好相反，下坡以0～20 cm土层最小持水量最高，其次为40～60，20～40 cm土层。中坡0～20，20～40 cm土层最小持水量是3个坡位中最高的，较低的则分别是上坡和下坡；40～60 cm土层最小持水量则表现为上坡＞中坡＞下坡（图 2）。

2.3 土壤孔隙度

双因素方差分析表明，坡位、土层以及二者的交互效应对土贡松采种母树林土壤总孔隙度和毛管孔隙有着显著或极显著的影响；除坡位对非毛管孔隙有极显著影响外，土层及其与坡位的交互效应对非毛管孔隙影响不大（表3）。Duncan多重比较表明，上坡的总孔隙度明显低于中、下坡；非毛管孔隙则是下坡明显高于上坡；中坡的毛管孔隙明显高于其他坡位。0～20 cm土层的总孔隙度和毛管孔隙与其他2个土层有显著差异，不同土层间非毛管孔隙差异不大。

表3 土贡松采种母树林不同坡位和土层对土壤孔隙度的双因素方差分析结果

从图3可以看出，中坡和下坡0～20 cm土层总孔隙度接近且均高于上坡，20～40，40～60 cm的总孔隙度则均呈下坡＞中坡＞上坡的趋势。上坡20～40 cm土层总孔隙度最高，其他2个土层比较相似；中坡和下坡均以0～20 cm土层总孔隙度最高，而40～60 cm土层稍高于20～40 cm土层（图3）。0～20，20～40 cm土层非毛管孔隙均表现出下坡＞中坡＞上坡，而40～60 cm土层则为下坡＞上坡＞中坡；上坡20～40 cm土层非毛管孔隙稍高于其他土层，中坡和下坡非毛管孔隙随着土层深度加深而降低（图3）。对于毛管孔隙而言，0～20，40～60 cm土层均以中坡最高，下坡次之，上坡最低；20～40 cm土层毛管孔隙仍以中坡最高，但是上坡次之，下坡最低。上坡毛管孔隙为0～20 cm＞40～60 cm＞20～40 cm，中坡为 0～20 cm＞20～40cm和40～60cm，下坡为0～20cm＞40～60cm＞20～40 cm（图 3）。

2.4 土壤物理因子相关性

土壤容重与其他6个土壤物理因子之间存在着极显著的负相关关系，毛管持水量与非毛管孔隙呈显著正相关，非毛管孔隙与最小持水量、毛管孔隙均不存在明显相关性。除上述情况外，本研究中的其他非容重土壤物理因子之间均呈现极显著的正相关（表4）。

表4 土壤物理因子之间的Pearson相关性分析

3 结论与讨论

土壤是植物生长发育的基础，土壤理化性质在时间和空间上具有异质性。土壤容重和孔隙度的大小是土壤十分重要的基本参数，对植物的生长发育以及土壤生态系统中的生物和非生物因子具有重要影响。土壤的这些物理性状受到来自母质、生物和气候等多种因素的综合影响。

土壤容重反映了土壤的疏松、紧实程度。容重大则土壤紧实，不够疏松，通气性差；容重小则相反。孔隙度是土壤中通气孔隙和持水孔隙的总和，反映了土壤的孔隙状况。孔隙度越大，说明土壤较轻、疏松，容纳空气和水的量大；孔隙度越小，土壤越重、紧实，水分和空气的容纳量越小[9-14]。

此外，由于地表径流可能导致较高坡位的有机质损失，并在较低坡位累积。土壤有机质的存在可能对土壤容重和孔隙度造成影响[15-17]。有研究表明，土壤有机质由于自身结构疏松多孔同时能有效的促进土壤团聚体结构的形成，从而改善了较低坡位土壤结构，并降低土壤容重，增加土壤孔隙度[18-19]。

土贡松采种母树林不同坡位和土层的物理特征差异结合相关性分析表明，土贡松采种母树林上坡土壤容重大，土壤较为紧实，孔隙度小，通气性较差，容易影响土壤中根系和微生物的活动；较低坡位土壤则疏松，透气能力强，孔隙度和持水量较大，可以容纳更多的水分，从而有利于土贡松根系和土壤生物活动[20-21]。同理，由于深层土壤更加紧实，通气性差，同样会阻碍生物活动[20-21]。

本研究分析了土贡松采种母树林不同坡位和土层的土壤物理特征差异，但欲完整揭示影响土贡松优良生长表现环境特征，仍需结合土贡松人工林土壤化学特征的研究，从而为土贡松采种母树林林木的优良生长表现提供参考，并为土贡松的推广繁育提供科学支撑。