松嫩平原農(nóng)田和防護林土壤物理性質(zhì)差異研究

武燕 王瓊 仲召亮 王文杰

摘要[目的]研究松嫩平原楊樹防護林的建設對土壤質(zhì)量的影響。[方法]以松嫩平原農(nóng)田和楊樹防護林為研究對象，在松嫩平原設置杜蒙、富裕、蘭陵、明水、肇東和肇州6個采樣點，選取72對農(nóng)田（對照）和防護林的配對樣地，測定0～20 cm土壤比重、容重和孔隙度。[結(jié)果]楊樹防護林營建后，富裕、明水和肇東的土壤容重顯著低于農(nóng)田（P<0.05），富裕和明水的土壤孔隙度顯著高于農(nóng)田（P<0.05）；綜合數(shù)據(jù)分析，防護林土壤容重下降了3.50%，土壤孔隙度增加了5.40%。[結(jié)論]松嫩平原農(nóng)田防護林的建設可以改善土壤的物理性質(zhì)，是一種局部土壤改良的可行方法。

關(guān)鍵詞 農(nóng)田；防護林；物理性質(zhì)

中圖分類號 S152 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2016）09-177-03

Abstract[Objective]The aim was to study effects of poplar shelterbelts plantation on soil quality at Songnen Plain.[Method]With farmland and polar shelterbelts at Songnen Plain as study objects， setting sup 6 sampling sites including Dumeng， Fuyu， Lanling， Mingshui， Zhaodong and Zhaozhou， selecting 72 paired plots of farmlands and neighboring shelterbelts， 0-20 cm soil specific gravity， bulk density and porosity were determined.[Result]Compared to farmland， soil bulk density significantly decreased at Fuyu， Mingshui and Zhaodong following shelterbelt establishment （P <0.05）， and soil porosity significantly increased in Fuyu and Mingshui （P<0.05）. Overall data analysis indicated that shelterbelt plantations had 3.50% lower soil bulk density， and 5.40% higher soil porosity than those in farmlands.[Conclusion]Shelterbelt establishment significantly improves soil physical properties at Songnen Plain. It is a feasible method for local soil improvement.

Key words Farmland； Shelterbelt； Physical properties

我國東北的黑土區(qū)主要分布在松嫩平原和三江平原，而東北地區(qū)45%以上的谷類作物產(chǎn)于黑土區(qū)。雖然東北黑土地含有較高的土壤有機質(zhì)，較其他地區(qū)肥沃，但是1949年以來的精耕細作導致土壤有機質(zhì)和肥力下降了50%[1]。1980年農(nóng)業(yè)耕地導致土壤容重從 0.79 g/cm3 升高到 1.26 g/cm3，土壤孔隙度從67.90%下降至52.50%[2]。因此，改善土壤物理性質(zhì)及治理日趨嚴重退化的土壤成為亟待解決的問題。韓松等[2]研究表明，在耕地土壤造林可以改變土壤的孔隙度和容重等物理性質(zhì)；王文杰等[3]研究表明，農(nóng)田轉(zhuǎn)變?yōu)榱值氐倪^程中土壤容重下降，孔隙度升高；而Davis等[4]研究表明，造林后土壤容重和孔隙度并無顯著變化。目前，關(guān)于松嫩平原地區(qū)大面積農(nóng)田防護林的營建對土壤物理性質(zhì)的影響缺乏系統(tǒng)的研究和報道。筆者選擇東北松嫩平原地區(qū)6個地點共72對楊樹防護林和農(nóng)田配對樣地，通過對比分析了楊樹防護林與農(nóng)田對照樣地的土壤比重、容重和孔隙度，研究了防護林的建設對土壤物理性質(zhì)的影響，旨在為評估防護林工程對土壤質(zhì)量的改善效果提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

松嫩平原位于東北地區(qū)中西部，地跨黑龍江省和吉林省，整個平原呈菱形，總面積1 828萬hm2，其中耕地面積占559萬hm2。屬于溫帶季風性氣候，年平均氣溫4 ℃左右，年降水量350～500 mm。

1.2 樣品采集

確定杜蒙、富裕、蘭陵、明水、肇東和肇州6個采樣地點，按照配對樣地法在每個采樣地點選取12對楊樹防護林和附近農(nóng)田（CK）配對樣地。

在楊樹防護林及農(nóng)田的配對樣地分別挖1個約0.8 m×1.0 m×1.0 m的土坑，清除土坑表面的枯枝落葉，在0～20 cm土層的中間部位用100 cm3的環(huán)刀取4份土樣，混合后帶回實驗室，備用。野外采集的土壤樣品帶回實驗室后，自然風干至恒重，用環(huán)刀法測定土壤容重。去除土壤中的根系，樣品碾碎后過2.00 mm篩，收集篩出的石塊和砂礫，并測定其重量和體積，再將土壤樣品放在粉碎機中粉碎，過0.25 mm篩，保存，備用。

1.3 測定項目與方法

土壤比重采用比重瓶法測定，土壤容重=土壤干重/400 cm3，土壤孔隙度=（1-容重/比重）×100%[5]。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計

采用SPSS 17.0軟件單因素方差分析的Duncan檢驗比較不同地點農(nóng)田和防護林土壤物理性質(zhì)之間的差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 農(nóng)田和防護林的土壤比重比較

從圖1可以看出，6個采樣地中只有富裕的楊樹防護林土壤比重顯著高于農(nóng)田（P<0.05），杜蒙、蘭陵、明水、肇東和肇州的楊樹防護林和農(nóng)田的土壤比重相差不大（P>0.05）。

2.2 農(nóng)田和防護林的土壤容重比較

從圖2可以看出，6個采樣地中富裕、明水和肇東楊樹防護林的土壤容重小于農(nóng)田（P<0.05），分別低于農(nóng)田7.90%、10.60%和4.90%，而杜蒙、蘭陵和肇州楊樹防護林的土壤容重和農(nóng)田差異不大（P>0.05）。

2.3 農(nóng)田和防護林的土壤孔隙度比較

從圖3可以看出，6個采樣地中富裕和明水楊樹防護林的土壤孔隙度顯著大于農(nóng)田（P<0.05），分別高出農(nóng)田40.1%和17.8%，而杜蒙、蘭陵、肇東和肇州的土壤孔隙度在建設防護林后并無顯著改變（P> 0.05）。

2.4 農(nóng)田和楊樹防護林的土壤物理性質(zhì)綜合比較

由表1可知，楊樹防護林的土壤容重（1.37 g/cm3）比農(nóng)田土壤容重（1.42 g/cm3）低3.50%，而楊樹防護林的土壤孔隙度比農(nóng)田高出5.40%，防護林土壤比重的變化較小，比農(nóng)田高出0.40%。

3 結(jié)論與討論

該研究結(jié)果表明，在農(nóng)田營建楊樹防護林使土壤容重降低了3.50%，土壤孔隙度上升了5.40%，這說明農(nóng)田防護林的建設可以改善土壤的物理性狀，使土壤更加疏松，空隙增多，是一種局部土壤改良的可行方法。Wang等[6]研究結(jié)果表明，在農(nóng)田轉(zhuǎn)變成林地的過程中土壤容重下降，孔隙度升高。王文杰等[3]研究發(fā)現(xiàn)，落葉松人工林能使土壤表層（0～20 cm）的容重降低5.70 mg/cm3，這與筆者的研究結(jié)果一致。

參考文獻

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[2]韓松，王平，梁貞堂.松嫩平原土壤侵蝕現(xiàn)狀與治理措施的研究[J].黑龍江大學工程學報，2015，6（2）：47-52.

[3]王文杰，劉偉，孫偉，等.林床清理對落葉松（Larix gmelinii）人工林土壤呼吸和物理性質(zhì)的影響[J].生態(tài)學報，2008，28（10）：4750-4756.

[4]DAVIS M，NORDMEYER A，HENLEY D，et al.Ecosystem carbon accretion 10 years after afforestation of depleted subhumid grassland planted with three densities of Pinus nigra[J].Global change biology，2007，13：1414-1422.

[5]鮑士旦.土壤農(nóng)化分析[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2000.

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