雪乡主要林分土壤性质和水文指标分析

田树新,魏彪,金虎*,刘影,刘芳,殷霈瑶,贾宝库

(1.黑龙江省林业科学院牡丹江分院,黑龙江 牡丹江 157011;2.黑龙江雪乡森林生态系统定位观测研究站,黑龙江 牡丹江 157011;3.雪乡森林生态黑龙江省野外科学观测研究站,黑龙江 牡丹江 157011)

对2016年～2022年雪乡森林生态站监测固定样地林分土壤性质和水质的长期变化进行,数据进行了统计分析,以期为黑龙江省乃至全国森林生态系统监测提供监测数据,为区域森林生态系统服务功能评估提供基础数据,发挥了重要的定位观测功能。

1 试验地概况

试验地设在“黑龙江雪乡森林生态系统国家定位观测研究站”(雪乡森林生态黑龙江省野外科学观测研究站)固定样地(44°19′36″E,128°5′28″N),植被类型为云冷杉林。该区处于温带大陆性季风气候区。年平均气温为-3.4℃。1月份平均气温-26℃,极端低温-38℃;7月份平均气温22.4℃,极端高温34℃。平均年蒸发量为1049.3 mm,由于温度、饱和差、气压、森林覆盖率和风速等因子的影响,蒸发量大于降水量。年平均相对湿度为72%,最小湿度(5月)为39%,最大湿度(8月)为100%。无霜期100 d,年平均日照2430 h,平均年降雨量为950.4 mm,6～8月份降雨量占全年总降雨量的85%。年平均降雨日数110 d,降雨日数最多为128 d(1971年),最少52 d(1952年)。年降雪日数68 d,积雪日数超过130 d。

2 试验材料与方法

2.1 试验材料

本试验样土样为采自设在雪乡森林生态站所在大西沟7块云冷杉固定样地,每个样地采样5份,共计35份。

2.2 试验方法

环刀法收集土壤样品带回实验室进行土壤容重及孔隙度测定,测定方法按《森林土壤水分-物理性质的测定》[1]中的规定进行。有机碳含量测定采用浓硫酸-重铬酸钾外加热法,全氮和碱解氮含量测定采用半微量凯氏法,全磷含量测定采用钼锑抗比色法。

水质化学需氧量的测定用重铬酸盐法(GB/T11914-1989),总磷的测定用钼酸铵分光光度法(GB/T11893-1989),生物需氧量的测定用稀释与接种法(GB/T7488-1987)。

3 数据分析

3.1 土壤物理性质

2016年和2022年对样地土壤砂粒百分率、粉粒百分率、粘粒百分率、石砾百分率、土壤容重、毛管孔隙度、非毛管孔隙度进行了调查分析[2-4],统计数据如表1:

表1 各样地土壤物理性质对比

由表可以看出:土壤砂粒百分率、粉粒百分率、石砾百分率、土壤容重、毛管孔隙度、非毛管孔隙度2期数据变化不大,粘粒百分率改变较大,提高2.6%～5.7%,土壤结构有改善趋势。

3.2 土壤化学性质对比

2016年和2022年对样地土壤pH值、土壤有机质、全氮、水解氮、亚硝态氮、全磷、有效磷、全钾、速效钾、缓效钾进行了化验[5-6],统计结果见表2:

表2 各样地土壤化学性质对比 (mg·kg-1)

由上表可以看出:土壤pH值、全氮、水解氮、亚硝态氮、全磷、有效磷、全钾、速效钾、缓效钾2期数据对比变化不大,土壤有机质对比变化较大,2021年比2016年提高1.3%～10%。

3.3 森林水文监测数据分析

2016年和2022年对生态站径流场水质化学性质进行了化验分析,分析指标有水解氮、亚硝态氮、全磷、有效磷、COD、BOD、pH值,统计数据见表3:

表3 水样化学指标对比

由表3可以看出:2016年和2022年水样水解氮、亚硝态氮、全磷、有效磷、pH值变化不明显,4月到7月COD呈下降趋势,分别下降2.9%、12.9%、19.0%,8到10月份呈上升趋势,分别升高41.8%、7.9%和3.1%。

4 结论

4.1 土壤砂粒百分率、粉粒百分率、石砾百分率、土壤容重、毛管孔隙度、非毛管孔隙度2期数据变化不大,粘粒百分率改变较大,提高2.6%～5.7%,土壤结构有改善趋势。

4.2 土壤有机质对比变化较大,2022年比2016年提高1.3%～10.0%。

4.3 2016年和2022年水样水解氮、亚硝态氮、全磷、有效磷、pH值变化不明显,4月到7月COD呈下降趋势,分别下降2.9%、12.9%、19.0%,8～10月份呈上升趋势,分别升高41.8%、7.9%和3.1%。