不同经营措施对水湿地江南桤木林土壤肥力影响的研究

江祥庆

(福建省沙县官庄国有林场 365050)



不同经营措施对水湿地江南桤木林土壤肥力影响的研究

江祥庆

(福建省沙县官庄国有林场 365050)

研究高垄低沟、切根浅栽、集成处置对水湿地的江南桤木林土壤肥力的影响，结果表明：集成处置处理对土壤肥力影响最为显著，微团聚度、>0.25 mm水稳性团聚体含量、总孔隙度、非毛管孔隙度、土壤速效养分含量最高，分散系数、土壤容重、土壤结构体破坏率最低，林分立木材积最高，综合表现最优。

江南桤木林；水湿地；土壤肥力；经营措施

水湿地是一种特殊的地类类型[1]，由于常年积水或间歇性水淹，地下水位比较高，土壤长期处于好氧与厌氧交替的环境中，有机物质积累多，但分解缓慢[1]。由于水体的移动，营养物质有输入的滞留、沉积，也有输出的推移、漂移，土壤肥力处于动态变化之中。水湿地土壤肥力受地下水位高低、栽植树种以及经营技术不同的影响而表现出不同的状态，对江南桤木林的生长发育及其发挥生态功能有重要影响。对采取不同经营技术措施处理水湿地江南桤木林的土壤肥力状况进行对比分析，研究不同经营技术下水湿地土壤肥力的变化规律，为制定水湿地江南桤木林营造技术提供理论依据和生产实践经验。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于福建省沙县(东经117°32′至118°60′，北纬26°60′至26°46′)，属于中亚热带大陆性气候兼海洋性季风气候，年均温19.6℃，年均降雨量1800 mm左右，年均蒸发量1461 mm，空气相对湿度平均80%。试验林建立在福建省沙县官庄国有林场石景山工区2林班52大班120小班，小班面积16 hm2，海拔200～240 m，为宜林水湿地。主要植被有蒲公英、水芹、苦菜、菖蒲、鱼腥草、千屈菜、虎杖、水葱等。2009年开始采取不同经营措施降低地下水试验。土壤肥力试验在水湿地不同经营技术处理营造江南桤木林中进行。

1.2 试验设计

试验设4个处理：①高垄低沟处理(GD)。在水湿地中顺坡建立高30 cm、宽1 m的高垄，在高垄与高垄之间开挖深30 cm低沟，在高垄上按2 m 距离挖穴种植江南桤木，穴规格40 cm×30 cm×30 cm。②切根浅栽处理(QQ)。将江南桤木苗木根系切除主侧根(保留根深20 cm、根幅50 cm范围内的根系，其余切除)，不挖穴，直接把处理后的苗木放置在土表面上，在周边取土，以种植点为中心培成高30 cm馒头状台面，周边顺势整理形成畅通的排水沟。③集成处理(JC)。在水湿地边坡，开设排水沟，从高到低顺势建立宽40 cm、落差60 cm的排水沟。把切根(保留根深20 cm、根幅50 cm范围内根系，其余切除)后的江南桤木苗放置在水湿地土表面，培土至原土痕处，培成内高外低的馒头状台面，侧根有呈水平分布态势。④对照处理(CK)。按照常规造林方式块状整地，穴规格40 cm×30 cm×30 cm。试验采取不完全随机区组试验设计，3次重复，每块标准地20 m×20 m。江南桤木苗为1年生实生苗，常规幼林抚育管理，栽植规格2 m×2 m。

1.3 测定项目及方法

2016年11月在各标准地内按照“S” 型选3点建立土壤剖面，调查各土壤剖面的状态，按土层0～20 cm、20～40 cm分别取样，每一标准地3样点的同层次土样混匀后带回实验室进行土壤肥力性状分析。

按常规方法对土壤理化性质进行分析测定[2]，土壤容重和土壤水分物理性质采用容重圈法，土壤组成的微团聚体用吸管法；土壤水稳性团聚体用机械筛分法；土壤有机质采用硫酸重铬酸钾法；全氮采用蒸馏法；全磷采用钼锑抗比色法；水解氮采用扩散法；速效磷采用盐酸—氟化铵消化法；速效钾采用四苯硼钠比浊法。土壤分散系数、土壤团聚度和土壤结构体破坏率计算公式见(1)、(2)、(3)式。

分散系数(%)=<0.01 mm微团聚体分析值/<0.01 mm机械组成分析值

(1)

团聚度(%)=(>0.01 mm微团聚体分析值->0.01 mm机械组成分析值)/>0.01 mm微团聚体分析值

(2)

结构体破坏率(%)=(>0.25 mm干筛团聚体分析值->0.25 mm湿筛团聚体分析值)/>0.25 mm干筛团聚体分析值

(3)

对各标准地进行全林调查，测定现存密度、胸径、树高，计算平均胸径、平均树高，利用公式(4)计算立木材积，分析各生长因子与土壤肥力的关系。

V=0.00005276D1.882161H1.009317

(4)

2 结果与分析

2.1 土壤结构

2.1.1 土壤颗粒组成 不同直径的土壤颗粒是土壤的主要组成部分[2],其组成状况和在土体中的排列对土壤肥力有着重要影响，对林木栽培利用具有重要意义。从表1可见，不同处理的土壤物理性砂粒(粒径>0.01 mm)和表征土壤活力中心粘粒(粒径<0.01 mm)存在差异。采取提高地下水位措施的GD、QQ和JC处理与CK处理比较，0～20 cm土层砂粒含量降低，粘粒含量增加；20～40 cm土层差异更大，CK处理土壤质地沙化。这可能与地下水位较高，林地长期或季节性淹水，水的移动、冲刷带走土壤粘粒有关。GD、QQ和JC处理土壤砂粒和粘粒的比例较为合理，土壤的排水和通气状况较好，有利于林木生长。0～20 cm土层，GD、QQ和JC处理粒径>0.01 mm土粒团聚度分别比CK处理增加41.4%、24.6%和55.5%，分散系数则分别降低6.7%、7.6%和11.8%。表明GD、QQ和JC处理的水、肥、气、热比较协调，保肥能力增强，这与这些经营措施提高地下水位有关。

2.1.2 土壤水稳性团聚体 水稳性团聚体是鉴定土壤肥力的重要指标之一，也是评价土壤抗蚀性的重要指标之一。水稳性团聚体是粒径>0.25 mm通过胶体的凝聚胶结和粘结而相互联结的土壤原生颗粒组成。水稳性团聚体大多是由钙、镁腐殖质胶结起来的颗粒，在水流的振荡、浸泡、冲洗中不易崩解，仍然能保持原来的结构[2]。从表2中可知， GD、QQ和JC处理0～20 cm土层粒径>0.25 mm水稳性团聚体含量分别是54.64%、56.79%和59.10%，比CK处理分别增加13.7%、18.2%和23.0%；表征土壤稳定性的重要指标土壤结构体破坏率，GD、QQ和JC处理0～20 cm土层分别为32.3%、32.3%和29.9%，较CK处理比分别降低19.7%、19.7%和25.6%；20～40 cm土层土壤也表现出同样的趋势。表明GD、QQ和JC处理的技术措施能够提高土壤水稳性团聚体含量，降低土壤结构体破坏率，土壤抗蚀性较强，且以JC处理土壤团聚体的稳定性最好，可能是由于JC处理地下水位较低，有氧空间增加，土壤微生物数量随之增加，促进更多有机物转化为腐殖质，从而提高了土壤团聚体含量。

表1 不同处理土壤机械组成和微团聚体组成 (单位：%)

2.2 土壤容重与孔隙度

土壤容重和土壤孔隙度可以反映出土壤紧实度和垒结状况，直接影响到植物根系生长、微生物活动，以及水分和养分输送、气体交换[2]。土壤容重和土壤孔隙度都是土壤肥力的重要指标。从表3可看出，各处理土壤剖面自上而下土壤容重呈递增趋势，土壤总孔隙度和非毛管孔隙度则呈递减趋势。水湿地由于地下水位较高，土层从上到下土壤水压力较大，土壤容重增加。0～20 cm土层，GD、QQ和JC处理土壤容重均比CK处理低，分别降低2.5%、4.2%和7.6%。CK处理由于水压力较大，加上水流的冲击、浸泡，使得土壤粘粒损失较多，砂粒比例增加，土壤容重增加。GD、QQ和JC处理的土壤总孔隙度和非毛管孔隙度均比CK处理大。说明采取以降低地下水位为目的技术措施，土壤总孔隙度、非毛管孔隙度均增加，尤以表层0～20 cm土层增加更为明显，GD、QQ和JC处理总孔隙度分别比CK处理增加19.6%、26.9%和40.3%，非毛管孔隙度分别增加3.8%、5.2%和12.2%。20～40 cm土层孔隙度也呈同样的变化趋势。表明GD、QQ和JC处理可以促进土壤疏松多孔，土壤结构和胶结、垒结状况都比CK处理好。其土体结构疏松透气性好，有利于水分渗透和养分输送，为林木生长及微生物繁衍和活动提供良好的环境。

表3 不同处理土壤容重与土壤孔隙度

2.3 土壤养分状况

不同经营措施对土壤养分及其有效性影响明显。从表4可以看出，不同处理的土壤养分状况差异较大。0～20 cm土层CK处理有机质含量较GD、QQ和JC处理分别高19.8%、16.2%和12.8%，全氮分别高17.5%、13.4%和9.5%，全磷分别高7.5%、2.4%和2.4%；20～40 cm土层也呈现同样趋势，且差异更大。说明水湿地原有林地有机质、全氮、全磷较为丰富，可能与CK处理地下水位较高，有氧空间小，在厌气条件下矿化作用相对迟缓有关。而土壤速效养分含量的处理间差异性表现正好相反，0～20 cm土层GD、QQ和JC处理土壤速效养分含量与CK处理比，水解氮分别增加13.9%、18.3%和23.0%，速效磷分别增加40.6%、43.8%和46.9%，速效钾增加4.8%、9.4%和14.1%；20～40 cm土层存在同样趋势。说明以提高地下水位为目的的技术措施可以提高土壤速效养分含量。

表4 不同处理土壤养分状况

2.4 不同经营措施江南桤木林分生长状况

测定不同经营措施江南桤木林分生长状况(表5)，GD、QQ和JC处理的林分立木材积分别为154.8787 m3/hm2、106.4287 m3/hm2、97.7707 m3/hm2，均高于CK处理。这与土壤速效养分含量表现是一致的，土壤矿质化的无机态氮、磷、钾能被林木直接吸收利用，促进林木生长。

表5 不同处理江南桤木林分生长状况

3 小结

研究采取不同经营技术措施对水湿地江南桤木林土壤肥力的影响，结果表明：GD、QQ和JC处理与CK处理比，土层砂粒含量降低，粘粒含量增加。0～20 cm土层>0.01 mm土粒团聚度GD、QQ和JC处理分别比CK处理增加41.4%、24.6%和55.5%，分散系数则分别降低6.7%、7.6%和11.8%，>0.25 mm水稳性团聚体含量分别增加13.7%、18.2%和23.0%，土壤结构体破坏率分别降低19.7%、19.7%和25.6%。0～20 cm土层，GD、QQ和JC处理土壤容重分别降低2.5%、4.2%和7.6%，总孔隙度增加19.6%、26.9%和40.3%，非毛管孔隙度分别增加3.8%、5.2%和12.2%。0～20 cm土层，CK处理比GD、QQ和JC处理土壤有机质、全氮、全磷含量更高，但速效养分含量较低。GD、QQ和JC处理与CK处理比，水解氮分别增加13.9%、18.3%和23.0%，速效磷分别增加40.6%、43.8%和46.9%，速效钾增加4.8%、9.4%和14.1%。20～40 cm土层表现相同的变化趋势。

3种不同经营技术措施中，JC处理对土壤肥力影响较为显著，微团聚度、>0.25mm水稳性团聚体含量、总孔隙度、非毛管孔隙度、土壤养分含量较高，分散系数、土壤容重、土壤结构体破坏率较低，林分立木材积最高，总体表现最优。

[1]冯育青，王莹，阮宏华.水岸带研究综述[J].南京林业大学学报：自然科学版,2009,33(6):127-131.

[2]中科院南京土壤研究所.土壤理化分析[M].上海：上海科技出版社， 1981.

(责任编辑：刘新永)

Study on effects of different management measures on soil fertility in waterlloged Jiangnan alder forestry

JIANG Xiang-qing

(GuanzhuangState-ownedForestFarmofShaCounty,FujianProvince365050)

Effect of high ridge and low gully, shallow root planting, integrated disposal on soil fertility in waterlloged Jiangnan alder forestry were studied. The results showed that integrated treatment had the most significant effect on soil fertility, and had the highest amount of agglomeration degree, >0.25 mm water stable aggregate content, total porosity, non-capillary porosity, and soil available nutrient content. Also it had the lowest amount of dispersion coefficient, soil bulk density and soil structure damage rate, and had the highest stand volume and the optimal comprehensive performance.

Jiangnan alder; waterlloged land; soil fertility; management measures

2017-03-05

江祥庆，男，1974年生，林业工程师。

10.13651/j.cnki.fjnykj.2017.03.002