雄安新区上游油松林土壤层物理性质研究

郭宾良

摘要 以雄安新区上游的油松林作为研究对象，对其土壤层的水源涵养能力进行研究，结果表明：（1）次生油松林随着土层深度的增加，土壤容重越来越大，说明浅层土壤的渗水透气性较好，深层土壤保水性好，雨季降雨能很好地供给根部;人工油松林随着土层深度的增加，土壤容重呈先降后增趋势。（2）次生油松林随着土层深度的增加，毛管孔隙度、非毛管孔隙度和总孔隙度逐渐降低;人工油松林毛管孔隙度和总孔隙度随土层深度增加而增加，非毛管孔隙度随土层深度增加而降低，说明深层土壤导水、导气性高。（3）次生油松林初始入渗速率均比较大，稳定入渗速率值较小，说明该林分的土壤渗水性能良好，可以起到良好的水分存储效果;人工油松林初渗速率比较大，而稳渗速率处于较高水平，说明该林分土壤存储水分效果差，该样地为未成林，群落结构尚不完善，土壤储水效果有待提高。

关键词 雄安新区;油松林;土壤层;物理性质

中图分类号：S791.254 文献标识码：A doi：10.13601/j.issn.1005-5215.2022.04.014

Physical Properties of Soil Layer of Pinus tabulaeformis Forest in the Upper Reaches of Xiong’an New Area

Guo Binliang

（1.HebeiAgricultural University of，Baoding 071000，Hebei;2. Baoding Forest Seedling Management Station，Baoding 071000，Hebei）

AbstractThe water conservation capacity of  Pinus tabulaeformis soil layer in the upper reaches of Xiong’an new area was studied. The results show that： （1） soil bulk density of  P. tabulaeformis secondary forest was gradually bigger and bigger with the soil depth increasing，indicating that water permeability of shallow soil was better，and water retention of deep soil was good. The rainfall in rainy season supplied to the root well. The soil bulk density of artificial  P. tabulaeformis forest decreased first and then increased with the increase of soil depth. （2） The capillary porosity，non capillary porosity and total porosity of secondary  P. tabulaeformis forest decreased gradually with the increase of soil depth;the capillary porosity and total porosity of artificial  P. tabulaeformis forest increased with the increase of soil depth，and the noncapillary porosity decreased with the increase of soil depth，indicating that the water and gas conductivity of deep soil was high. （3） The initial infiltration rate of secondary  P. tabulaeformis forest was relatively large，and the stable infiltration rate was small，indicating that the stand had good soil water permeability and can play a good water storage effect. The initial infiltration rate of artificial  P. tabulaeformis forest was relatively large，while the steady infiltration rate was at a high level，indicating that the soil water storage effect of the forest was poor，the sample plot had not formed a forest，the community structure was not perfect，and the effect of soil water storage needed to be improved.

Key wordsXiong’an new area;Pinus tabulaeformis forest;soil layer;physical property

土壤作为植物生长的基础，其理化性质在很大程度上决定了林分的樹种组成、空间结构及林分功能。土壤对地上植被的组成与分布有一定的影响，同时，植被的不同和生长也会对土壤起到一定的改良作用，并且能够增强土壤层的水源涵养的能力，因此两者是相辅相成的关系[1，2]。研究土壤的物理性质对森林生态保护具有重要参考价值[3-5]。本研究试验地选在涞水县国营赵各庄林场。该林场位于大清河支流拒马河、雄安新区白洋淀流域的上游，主导功能为水源保护和水源涵养功能，因此，研究该地区的土壤物理性质的相关规律，旨在为该地区的林分经营管理提供理论依据。

1 研究区概况

涞水县国营赵各庄林场地处太行山北端东麓，雄安新区上游，位于保定市涞水县境内。涞水县位于河北省中部偏西、太行山东麓北端，东与涿州市、高碑店市相邻，南与定兴县、易县相连，西与涞源县、涿鹿县、蔚县交界，北与门头沟区、房山区相接，距北京市中心90 km，距天津市中心170 km，距保定市中心75 km。地理坐标114°49′—115°48′ E，39°17′—39°57′ N。全境纵距137.9  km，横距74 km，总面积1 661.61 km。

2 研究方法

2.1 样地设置

经过对研究区林分的现场勘察，以2种类型的油松林作为研究对象，分别设置了30 m×30 m样地，林分的基本情况见表1。

2.2 土壤层物理性质的测定

用环刀浸泡法测定土壤层的相关指标，包括土壤容重、孔隙度、土壤持水量等，利用双环法测定土壤层的入渗指标[6，7];利用土壤剖面法[8，9]对不同深度的土壤进行取样。并选择土壤烘干法和环刀法来测定土壤的相关特性。其中土壤持水力：

S= 10hp

式中：S—土持水力（t·hm），h—土壤层厚度（m），p—非毛管孔隙度（%）。

2.3土壤入渗测定与计算

采用双环法测定水分入渗土壤的过程[10，11]，初渗率=最初入渗时段内渗透量/入渗时间;平均渗透速率=达到稳渗时的渗透总量/达到稳渗时的时间。利用Kostiakov模型对水入渗土壤的过程拟合，拟合公式为：

f=at

式中：f指t时间时的瞬时入渗速率;t指入渗时间;a，b则是指试验资料拟合的参数。

3 结果与分析

3.1 土壤容重

容重是反映土壤紧实度的一个敏感性指标，能够反映出土壤层的蓄水和通气状况，与渗透率、孔隙度等指标存在较为密切的关系，容重的具体情况见表2。

从表2可以看出，次生油松林随着土层深度的增加，土壤容重越来越大，说明浅层土壤的渗水透气性较好，深层土壤保水性好，雨季降雨可以很好地将水导入地下供给根部。人工油松林随着土层深度的增加，土壤容重呈先降后增趋势，其0～20 cm土层厚度的容重同次生油松林中>20～40 cm土层的容重一致，为1.26 g·cm，透水透气性上层高、下层低，适合栽植幼苗。

3.2 土壤孔隙度

土壤孔隙主要包括毛管和非毛管孔隙，二者所起的作用不同，水分可借毛管弯月面力储存并保持在其内，并靠毛管引力向上下左右移动，非毛管孔隙度直接影响着土壤透气与渗水能力，2种油松林不同土壤深度的毛管孔隙度变化情况见表3。

由表3可以看出，次生油松林随着土层深度的增加，毛管孔隙度、非毛管孔隙度和总孔隙度逐渐降低，说明深层土壤导水、导气性低。人工油松林毛管孔隙度和总孔隙度随土层深度增加而增加，非毛管孔隙度随土层深度增加而降低，说明深层土壤导水、导气性高。

3.3 土壤层的渗透性

入渗是土壤水文的重要功能，是连接地表水文与地下水文的重要桥梁。土壤的入渗能力对地表径流及土壤中水分的存储、壤中流与地下径流的产生和发展有着决定性的影响。不同油松林土壤渗透模型见表4，土壤入渗曲线见图3。

从表4和图3可以看出，在初始2种林分的土壤的入渗速率都比较大，随后趋于平缓，最后达到了饱和状态，林分的入渗速率也达到了稳渗速率，但是2种林分的初渗速率和稳渗速率有一定的差别。次生油松林初始入渗速率比较大，但稳定入渗速率值较小，说明该林分的土壤渗水性能良好，可以起到良好的水分存储效果;人工油松林初渗速率比较大，而稳渗速率处于较高水平，说明该林分土壤存储水分效果差，该样地为未成林，群落结构尚不完善，土壤储水效果有待提高。

4 结论与讨论

4.1 次生油松林随着土层深度的增加，土壤容重越来越大，说明浅层土壤的渗水透气性较好，深层土壤保水性好，雨季降雨可以很好地将水导入地下供给根部。人工油松林随着土层深度的增加，土壤容重呈先降后增趋势。

4.2 次生油松林随着土层深度的增加，毛管孔隙度、非毛管孔隙度和总孔隙度逐渐降低;人工油松林毛管孔隙度和总孔隙度随土层深度增加而增加，非毛管孔隙度随土层深度增加而降低，说明深层土壤导水、导气性高。

4.3 次生油松林初始入渗速率比较大，稳定入渗速率值较小，说明该林分的土壤渗水性能良好，可以起到良好的水分存储效果;人工油松林初渗速率也比较大，而稳渗速率处于较高水平，说明该林分土壤存储水分效果差。

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