凤翔区典型人工林土壤养分分析与评价

赵晓娥 冯雨星 白立强 程敏 刘少波

摘要以凤翔区典型人工林为研究对象，测定林下土壤理化性质，对其养分状况进行了分析与评价，以期为平衡施肥、森林土壤资源的科学管理提供依据。结果表明：林分类型对土壤容重、含水量、pH、有机质、碱解N、速效K含量均有显著影响，对有效P含量没有显著影响。该区域内土壤呈弱碱性或碱性，有机质含量较高，能够满足植物生长所需；整体缺氮肥和磷肥。

关键词人工林；土壤理化性质；土壤养分

中图分类号：S714.8文献标识码：Adoi：10.13601/j.issn.1005-5215.2023.03.017

AnalysisandEvaluationofSoilNutrientsofTypicalPlantationinFengxiangDistrict

ZhaoXiaoe，FengYuxing，BaiLiqiang，ChengMin，LiuShaobo

（ShanxiAcademyofForestrySciences，Xian710082，China）

AbstractTakingthetypicalplantationinFengxiangDistrictastheresearchobject，thephysicalandchemicalpropertiesofsoilundertheforestweredetermined，itsnutrientstatuswasanalyzedandevaluatedinordertoprovidetheoreticalbasisforbalancedfertilizationandscientificmanagementofforestsoilresources.Theresultsshowedthatstandtypeshadsignificanteffectsonsoilbulkdensity，watercontent，pH，organicmatter，alkalihydrolyzedNandavailableKwhileithadnosignificanteffectontheeffectivePcontent.Thesoilinthisareawasweaklyalkalineoralkalinewithhighcontentoforganicmatterandoveralldeficiencyofnitrogenfertilizerandphosphatefertilizer，whichcouldmeettheneedsofplantgrowth.

Keywordsplantation;physicalandchemicalpropertiesofsoil;soilnutrient

森林土壤肥力是森林土壤性能的重要指標，也是植物和土壤相互作用的结果，林木从土壤中吸收养分，同时以凋落物的形式归还大量有机质到土壤中从而影响土壤肥力状况。土壤理化性质能够综合反应土壤肥力状况[1]，受土壤母质、温度、气候、海拔、植被类型、造林模式、抚育方式、人为干扰等多种因素的影响。国内外研究表明，不同林分类型由于植被凋落物性质及其组成不同，导致养分归还量和归还速率也不同，其对林下土壤肥力存在差异性影响[2-4]。而当前对陕西省内不同森林类型土壤肥力的关注较少，关中地区典型林分的土壤肥力状况存在明显空缺。因此，了解和客观评价不同林分类型的林下土壤肥力状况是充分保护和利用好森林土壤资源的关键前提，对林地生产力和森林经营的研究有重要意义。

刺槐（Robiniapseudoacacia）、侧柏（Platycladusorientalis）和油松（Pinustabuliformis）因其对干旱贫瘠环境的广泛适应性，在关中地区广泛种植，成为该区域植被恢复的主要造林树种[5，6]。大面积人工造林，对当地生态恢复发挥着至关重要的作用，而目前调查发现，典型人工林存在森林土壤退化问题，极大影响了林木的健康生长。本研究在野外调查的基础上，以凤翔地区刺槐、侧柏和油松典型人工林土壤为研究对象，通过测定土壤理化性质，对比分析不同林分类型人工林土壤肥力状况，旨在为后期土壤质量的改善、林地生产力的恢复提供科学依据和理论指导。

1研究区概况

研究区位于关中盆地和渭北黄土台塬西部，宝鸡市东北部，距宝鸡市区44km，全区1179km2，地势北高南低，总特征为北山、南塬、西河谷。北部丘陵山区森林分布较多，海拔1200～1600m，南部平原以农业为主，海拔649～968m，西部的千河阶地（亦称千河川道）海拔588～750m。该区域属暖温带大陆性季风气候，年平均气温11.4℃，降水量625mm，无霜期209d。全年四季分明，冬夏长而春秋短；雨热同季，有利于树木生长。全区森林覆盖率36%，主要以人工林为主，典型林分以油松、侧柏、刺槐林为主。

2材料与方法

2.1样地选取与土样采集

在实地调查的基础上，于2021年4月在陕西省宝鸡市凤翔区林区内，根据树种分布现状，筛选出立地条件基本相同、具有代表性的3种典型林分区域，在每种林分代表区域中选取3个10m×10m的样地，样地情况如表1所示。采集0～60cm土壤样品，带回实验室测定土壤理化性质。

2.2测定方法

土壤理化性质指标采用常规分析方法测定[7]。土壤容重采用环刀法测定，土壤含水率采用105℃烘干法测定，pH采用电位计法测定（水土比为2.5∶1），有机质含量采用重铬酸钾-外加热法测定，碱解氮含量采用碱解扩散法测定，有效P含量采用碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法测定，速效K含量采用醋酸铵浸提-火焰光度法测定。

2.3土壤养分分级方法

按照《全国第二次土壤普查养分分级标准》对各林分的养分含量进行分级[8]，土壤养分分级标准如表2所示。

2.4数据分析

采用SPSS26.0软件进行单因素方差分析（One-wayANOVA），比较不同林分类型土壤理化性质差异，并进行LSD多重比较，显著性水平设置为0.05。

3结果与分析

3.1不同林分类型土壤养分含量分析

如表3所示，3种林分类型土壤容重为1.36～1.49g.cm-3，土壤偏紧实（土壤容重在1.00～1.25g.cm-3最佳），含水量为22.39%～25.60%。土壤pH为7.23～7.89，呈弱碱性或碱性，土壤有机质平均含量为21.75～39.44g.kg-1，土壤碱解氮平均含量为29.06～38.23mg.kg-1，土壤有效磷平均含量为1.26～1.48mg.kg-1，速效钾平均含量为93.70～141.11mg.kg-1。

林分类型对土壤容重、含水量、pH、有机质、碱解N、速效K含量均有显著影响（P＜0.05），对有效P含量没有显著影响（P>0.05）。3种林分土壤容重均有显著差异（P＜0.05），表现为刺槐林>侧柏林>油松林；土壤pH表现为刺槐林显著高于油松林和侧柏林（P＜0.05）。油松林土壤含水量、有機质、碱解N含量显著高于侧柏林和刺槐林（P＜0.05）；速效K含量表现为刺槐林和油松林显著高于侧柏林（P＜0.05）。

3.2不同林分类型土壤养分含量分级

按照《全国第二次土壤普查养分分级标准》对各林分的养分含量进行分级，结果如表4所示。3种林分有机质含量均在三级及以上，含量中上至高水平，能够满足植物生长所需；速效K含量为三级或四级，含量中等。相反，3种林分碱解氮和有效P含量为五级及以下，含量贫乏。总体看，凤翔区3种典型林分整体缺氮肥和磷肥。

4结论与讨论

土壤养分的合理利用对森林的可持续经营有着非常重要的意义，本研究结果表明，不同林分类型的土壤容重、含水量、pH、有机质、碱解N、速效K含量具有明显差异，油松林土壤肥力优于侧柏和刺槐林。研究区内土壤呈弱碱性或碱性，有机质含量较高，能够满足植物生长所需；碱解N和有效P含量匮乏，整体缺氮肥和磷肥。

在土壤物理性质方面，油松林、侧柏林、刺槐林土壤容重依次增大，土壤含水量表现为油松林高于侧柏林和刺槐林，表明油松林在土壤通透性和持水能力方面具有明显优势。实地调查发现，油松林含有丰富的有机质层及未分解的腐殖质，使土壤通透性增加，同时具有较高的保水性，更有利于养分的积累[9]。冯芳莉等[10]在研究各林地土壤孔隙状况中发现，3种林地土壤总孔隙度排序为：油松人工林＞侧柏人工林＞刺槐人工林，且均差异显著，本研究结果与之一致。

在土壤化学性质方面，研究区土壤呈弱碱性或碱性。我国北方多为石灰性土壤，呈中性至微碱性，能够保证林木良好生长，这与以往关于黄土丘陵区土壤pH研究结果一致[11]。其中，刺槐林土壤pH显著高于油松林和侧柏林，可能是由于针叶林凋落物的C/N很高，含有大量不易分解的单宁、树脂和蜡质，造成针叶林土壤pH低于阔叶林。大量研究表明，阔叶林由于凋落物储量大、分解速度快，具有更好的养分归还条件和养分积蓄能力，较针叶林土壤肥力高[12]。王飞等[13]研究发现，土壤有机碳和全氮含量最高值均出现在刺槐林分土壤中，潜在因素是刺槐为落叶阔叶树种，其凋落物分解速率高于针叶树种（侧柏和油松）。本研究结果与之相反，土壤有机质和碱解N含量均表现为油松林显著高于侧柏林和刺槐林，一方面可能是由于刺槐生长较快，养分需求较大，凋落物量和地表有机质蓄积量较小，导致土壤整体肥力状况不佳。另一方面，可能是由于油松林土壤通透性和保水性高，更有利于养分的积累。土壤速效K含量表现为刺槐林和油松林显著高于侧柏林。土壤全钾指标相对较独立，主要受母质和成土作用的影响[14]，其含量的差异可能与土壤母质有关。由此可见，油松人工林土壤肥力优于侧柏和刺槐人工林。因此，在植被恢复和营造人工林的过程中，应更加关注对刺槐林和侧柏林的保育和管理，并根据土壤肥力状况进行科学的土壤养分管理。

整体看，研究区3种林分土壤有机质含量较高，能够满足植物生长所需；速效K含量整体较为适宜；碱解N和有效P含量匮乏，整体缺氮肥和磷肥。有报道称黄土高原地区土壤磷元素匮乏，是影响该区域生态过程的重要限制性因子之一[15]。值得注意的是，本研究中有效磷平均含量为1.26～1.48mg.kg-1，属于极低水平。保持和提高土壤质量是实现林业可持续发展的前提。因此，应提高土壤中的氮、磷养分含量，在对土壤养分管理时应注重施加氮磷有机肥，从而维持和提高土壤生产力，实现森林资源的可持续和高质量发展。

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收稿日期：2022-11-10

基金项目：黄河流域生态保护修复及提质增效关键技术研究创新团队项目（SXLK2020-0305）;陕西省林业科学院科技创新计划优秀青年人才培育专项（SXLK2021-0601）

作者简介：赵晓娥（1974-），女，陕西三原人，工程师，主要从事生态保护修复研究.