廣西沙塘林場2種人工林土壤pH與電導(dǎo)率的研究

張麗微，陳雷，朱麗清，何紅娟

(廣西生態(tài)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 柳州市森林資源保護與利用重點實驗室，廣西 柳州 545004)

廣西沙塘林場2種人工林土壤pH與電導(dǎo)率的研究

張麗微，陳雷，朱麗清，何紅娟

(廣西生態(tài)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院柳州市森林資源保護與利用重點實驗室，廣西柳州545004)

為揭示桉樹、馬尾松土壤深度與齡級對pH與電導(dǎo)率的影響。以廣西國有沙塘林場——這一城郊小尺度森林生態(tài)系統(tǒng)中的桉樹與馬尾松人工林為研究對象，通過野外樣品采集，室內(nèi)樣品處理與測試、統(tǒng)計分析研究不同齡級、不同土層深度(0～20 cm，20～40 cm，40～60 cm)土壤的pH與電導(dǎo)率。結(jié)果表明，深度、深度*齡級對馬尾松、桉樹人工林土壤的pH與電導(dǎo)率均不存在顯著性差異；齡級對桉樹人工林土壤的pH與電導(dǎo)率均存在顯著性差異，齡級對馬尾松人工林土壤的電導(dǎo)率存在顯著性差異，對馬尾松人工林土壤的pH不存在顯著性差異。即桉樹人工林土壤pH與電導(dǎo)率為正相關(guān)關(guān)系。馬尾松人工林土壤pH與電導(dǎo)率為顯著負相關(guān)關(guān)系。

桉樹人工林；馬尾松人工林；土壤pH；土壤電導(dǎo)率

0 引言

土壤pH值即土壤的酸堿度，是土壤的重要化學(xué)性質(zhì)之一，影響著土壤養(yǎng)分的有效性發(fā)揮[1]。土壤電導(dǎo)率能夠反映土壤質(zhì)量的好壞，可作為土壤中鹽類離子是否限制植物生長的判斷依據(jù)，在探討土壤基本理化性質(zhì)、鹽漬化程度、土壤肥力等方面具有重要意義[2]。

桉樹(Eucalyptus)具有生長快速、出材率高、耐貧瘠、抗逆性強、輪伐周期短等優(yōu)點，是廣西林漿紙一體化的主要原料之一[3]。馬尾松(Pinusmassoniana)具有耐干旱瘠薄，適應(yīng)能力強等特點，是我國南方主要鄉(xiāng)土造林樹種[4]。

目前，國內(nèi)外學(xué)者對桉樹、馬尾松人工林土壤pH與電導(dǎo)率的變化規(guī)律進行了相關(guān)研究[1-11]。也有學(xué)者對福建、滇西南、四川、廣西桉樹不同深度土壤pH進行了相關(guān)研究[1，3，5][6-8]，但未剖析林齡對pH的影響，亦未見土壤電導(dǎo)率的相關(guān)分析。國內(nèi)外學(xué)者對馬尾松林凋落物以及物種多樣性對土壤養(yǎng)分的影響相關(guān)研究較多，但土層深度與齡級對馬尾松土壤pH與電導(dǎo)率影響的相關(guān)研究較少，只有部分學(xué)者對不同林齡馬尾松土壤pH進行了相關(guān)研究[4][9-11]。對城郊小尺度2種林分類型(桉樹與馬尾松)不同齡級、不同土層深度林地土壤pH與電導(dǎo)率的空間異質(zhì)性分析的研究還未見報道。

本人以廣西柳州市廣西沙塘林場桉樹與馬尾松人工林為研究對象，測定其不同齡級林分在不同深度土層(0～20 cm，20～40 cm，40～60 cm)的pH與電導(dǎo)率，進行雙因素方差分析，探討土壤深度與齡級對桉樹與馬尾松人工林的pH與電導(dǎo)率的影響及其變化規(guī)律，為林地科學(xué)管理和可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

廣西柳州市沙塘林場位于東經(jīng)108°17′10″～108°24′52″，北緯24°42′～24°30′07″之間。東西長7.7 km，南北寬4.5 km，位于柳州市柳北區(qū)沙塘鎮(zhèn)，距市區(qū)22 km，是典型的城市郊區(qū)小尺度森林生態(tài)系統(tǒng)[12]。

林區(qū)年平均氣溫20.1 ℃左右，年降雨量1 200～1 500 mm，全年平均相對濕度78%左右，全年無霜期長達356.8d。林地土壤表土層較厚，腐殖質(zhì)豐富，肥力中等。土壤以砂巖紅壤為主，占全場面積的74.4%。林場植被屬熱帶亞熱帶過渡性植被類型，種類豐富，有植物157個科525屬1104種。根據(jù)2014年廣西國有沙塘林場森林資源二類調(diào)查，森林面積984.7 hm2，其中，桉樹類面積342.6 hm2，松類(馬尾松為主)面積510.4 hm2，占林場喬木林面積的86.63%，故本研究只對桉樹與馬尾松林地土壤的pH與電導(dǎo)率進行空間異質(zhì)性研究[13]。

1.2 土壤樣品的采集與處理

2013年5月—2016年5月，在沙塘林場選擇桉樹人工林幼齡林、中齡林、近熟林、成熟林、過熟林5個齡級和馬尾松人工林近熟林、成熟林、過熟林3個齡級為研究樣區(qū)，根據(jù)樣地面積，共設(shè)置64個采樣點，采集不同深度土層(0～20 cm，20～40 cm，40～60 cm)共192份土壤樣品，按照LY/T1210-1999《森林土壤樣品的采集與制備》[14]標(biāo)準(zhǔn)采集并制備土樣。

1.3 樣品測定

土壤pH的測定采用水土比2.5：1[15]，電導(dǎo)率采用電導(dǎo)率儀測定[16]，以上指標(biāo)每個樣品平行測定3次。

1.4 統(tǒng)計分析

采用SPSS 21.0進行雙因素方差分析，多重比較及Pearson相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 桉樹與馬尾松人工林土壤平均pH與電導(dǎo)率的描述性統(tǒng)計分析

沙塘林場桉樹與馬尾松人工林土壤的平均pH與電導(dǎo)率結(jié)果見表1。由表1可見，馬尾松林的pH隨著齡級的增加而減少，而其電導(dǎo)率則隨著齡級的增長而增加，電導(dǎo)率由近熟林至過熟林分別增長了52.94%、91.18%。

表1 桉樹與馬尾松林地的平均pH與電導(dǎo)率

項目土層/cm齡級林分pH0～2020～4040～60均值電導(dǎo)率/(ms·cm-1)0～2020～4040～60均值桉樹幼齡林(1年)5375165145220048007400790067中齡林(2年)3743913763800020002100320024近熟林(3年)4264024094120050004000750055成熟林(4年)4704704524640045004000400042過熟林(5年)3933373843710029001600170021馬尾松近熟林5224534414720042002700330034成熟林4484174084240051006000460052過熟林4073983994010074005500650065

不同于馬尾松人工林的變化規(guī)律，桉樹人工林pH和電導(dǎo)率隨著林齡的增加表現(xiàn)出起伏狀態(tài)，但pH值總體表現(xiàn)下降，即趨向偏酸，這一結(jié)論與王小強[7]一文的結(jié)論一致，這是由于樣地土壤質(zhì)地較粘，通氣透水能力下降，土壤酸性增強[3]。桉樹林作為一種速生樹種需要經(jīng)常施肥，且沙塘林場施肥規(guī)律一般為：在剛種植到幼齡林的1年時間內(nèi)施加2次復(fù)合肥，在近熟林時還需施加第3次復(fù)合肥。故幼齡林電導(dǎo)率大于中齡林，在近熟林時又較中齡林時有所增加，因其快速生長需要，后期沒有肥料補給時，大量消耗土壤中的營養(yǎng)物質(zhì)，導(dǎo)致土壤的電導(dǎo)率又由近熟林的0.055 ms/cm減少到成熟林的0.042 ms/cm到過熟林的0.021 ms/cm，不斷地處于下降狀態(tài)，電導(dǎo)率由近熟林至過熟林分別減少了23.64%，61.82%，可見桉樹的快速增長要消耗土壤中大量的養(yǎng)分，對土壤肥力產(chǎn)生一定的負面影響[6]。

2.2 土層深度與齡級對馬尾松、桉樹人工林土壤pH的影響

對馬尾松、桉樹人工林土壤pH的描述性統(tǒng)計分析結(jié)果見表2。由此可見，桉樹與馬尾松土壤pH的平均值差異不明顯，變幅和變異系數(shù)小。為揭示馬尾松、桉樹人工林土壤pH隨土層深度、齡級的變化規(guī)律，利用SPSS 21.0軟件對馬尾松、桉樹人工林不同土壤深度與齡級的土壤pH進行比較分析，數(shù)據(jù)如表3所示。

表2 馬尾松、桉樹人工林土壤pH基本特征

林分最小值最大值均值標(biāo)準(zhǔn)差變異系數(shù)/%偏度峰度桉樹3375374300551310072-0250馬尾松30459043207417130520256

深度對桉樹人工林土壤pH的影響不存在顯著性差異，這一結(jié)論與趙筱青等人[3]的研究結(jié)論是一致的。齡級對桉樹人工林土壤pH的影響存在顯著性差異，再對不同齡級之間pH的影響進行多重比較結(jié)果顯示，相應(yīng)的兩組均值存在顯著性差異(顯著性水平為0.05時)。從結(jié)果來看，幼齡林與成熟林對pH的影響要高于其他齡級對pH的影響。深度*齡級的交叉作用進行檢驗，結(jié)果表明：深度*齡級對桉樹人工林土壤pH的影響不存在顯著性差異。

土壤深度對馬尾松人工林土壤pH的影響不存在顯著性差異。齡級對馬尾松人工林土壤pH的影響而進行的檢驗結(jié)果表明，概率P=0.059，接近于0.05，說明齡級對pH的影響不存在顯著性差異，會存在一定的影響。對深度*齡級的交叉作用進行檢驗，結(jié)果說明深度*齡級對馬尾松人工林土壤pH的影響不存在顯著性差異。

表3 馬尾松、桉樹人工林土壤pH與電導(dǎo)率方差分析表

林分源pH均方FP值顯著性電導(dǎo)率均方FP值顯著性桉樹深度004908730465不顯著000105030606不顯著齡級1355239820001顯著001388490000顯著深度?齡級003305780768不顯著000107260668不顯著馬尾松深度045608270450不顯著000107630470不顯著齡級176532000059不顯著0008104800000顯著深度?齡級010801960938不顯著000006180652不顯著

2.3 土層深度與齡級對馬尾松、桉樹人工林土壤電導(dǎo)率的影響

對馬尾松、桉樹人工林土壤電導(dǎo)率的描述性統(tǒng)計分析結(jié)果見表4。由此可見，馬尾松土壤電導(dǎo)率的平均值大于桉樹林土壤的電導(dǎo)率，二者的變異系數(shù)均較大，分別為62.00%和110.53%。為揭示馬尾松、桉樹人工林土壤電導(dǎo)率隨土層深度、齡級的變化規(guī)律，利用SPSS 21.0軟件對馬尾松、桉樹人工林不同土壤深度與齡級的土壤電導(dǎo)率進行比較分析，數(shù)據(jù)如表3所示。

深度對桉樹人工林土壤電導(dǎo)率的影響不存在顯著性差異，這一結(jié)論與趙筱青等人[3]文中的“土壤有機質(zhì)的含量與深度無顯著性影響”相類似。齡級對桉樹人工林土壤電導(dǎo)率的影響存在顯著性差異。再對不同齡級間電導(dǎo)率的影響進行多重比較，結(jié)果顯示，相應(yīng)的兩組均值存在顯著性差異(顯著性水平為0.05時)，桉樹幼齡林對電導(dǎo)率的影響要高于其他齡級對電導(dǎo)率的影響。對深度*齡級的交叉作用進行檢驗，結(jié)果表明：深度*齡級對桉樹人工林土壤電導(dǎo)率的影響不存在顯著性差異。

深度對馬尾松人工林土壤電導(dǎo)率的影響不存在顯著性差異。齡級對馬尾松人工林土壤電導(dǎo)率的影響存在顯著性差異(概率P=0.000，明顯小于0.05)。再對不同齡級間電導(dǎo)率的影響進行多重比較，結(jié)果表明，在顯著性水平為0.05的條件下，相應(yīng)的兩組均值存在顯著性差異。從結(jié)果來看，馬尾松近熟林對電導(dǎo)率的影響要高于其他齡級對電導(dǎo)率的影響。對深度*齡級的交叉作用進行檢驗，結(jié)果表明，深度*齡級對馬尾松人工林土壤電導(dǎo)率的影響不存在顯著性差異。

表4 馬尾松、桉樹人工林土壤電導(dǎo)率基本特征

林分最小值最大值均值標(biāo)準(zhǔn)差變異系數(shù)/%偏度峰度馬尾松00100228005000316200305514337桉樹001003300042004211053449026280

2.4 馬尾松、桉樹人工林土壤平均pH與電導(dǎo)率的相關(guān)性分析

為了解桉樹林土壤的pH與電導(dǎo)率的相關(guān)程度，利用SPSS 21.0軟件進行Pearson相關(guān)分析，得出數(shù)據(jù)見表5：桉樹林土壤的平均pH為4.30，平均電導(dǎo)率為0.042 ms/cm，平均pH與平均電導(dǎo)率的相關(guān)系數(shù)為0.843，說明桉樹林土壤的平均pH與平均電導(dǎo)率為正相關(guān)關(guān)系。

馬尾松林土壤的平均pH為4.32，平均電導(dǎo)率為0.050 ms/cm，平均pH與平均電導(dǎo)率的相關(guān)系數(shù)為-0.999，說明馬尾松林土壤的平均pH與平均電導(dǎo)率為顯著負相關(guān)關(guān)系。林地土壤酸化，會造成土壤板結(jié)，從而破壞土壤的物理結(jié)構(gòu)，不利于土壤養(yǎng)分的保存和積累[11]。因此，在馬尾松人工林的管理過程中要采取適當(dāng)?shù)拇胧┓乐雇寥浪峄岣咄寥婪柿?，以保持其生物多樣性及穩(wěn)定性[4]。

表5 馬尾松、桉樹人工林土壤平均pH與電導(dǎo)率的相關(guān)性分析表

林分平均pH平均電導(dǎo)率桉樹平均pHPearson相關(guān)性顯著性(雙尾)108430073馬尾松平均pHPearson相關(guān)性顯著性(雙尾)1-09990032

3 結(jié)論與討論

綜上所述，隨著齡級的增加，馬尾松土壤的電導(dǎo)率是逐漸增加的，沙塘林場內(nèi)人為干擾引起的馬尾松土壤養(yǎng)分變化小，馬尾松過熟林林下凋落物及植物殘體增多，通過微生物的分解作用，大量的有機質(zhì)進入土壤，補充了土壤的養(yǎng)分含量[17]，可見馬尾松林有助于土壤養(yǎng)分的累積。桉樹林土壤的電導(dǎo)率總體上是減少的，桉樹的快速增長是以大量消耗土壤中的養(yǎng)分為代價的。林場應(yīng)結(jié)合實際情況選擇適宜樹種進行造林，不要盲目擴大種植周期短、經(jīng)濟效益高、消耗養(yǎng)分速度快的桉樹林面積，這將更好地為生態(tài)文明建設(shè)服務(wù)[12]。

土壤深度對馬尾松、桉樹人工林土壤的pH與電導(dǎo)率均不存在顯著性差異。深度*齡級對桉樹與馬尾松土壤的pH與電導(dǎo)率均不存在顯著性差異。齡級對桉樹土壤的pH與電導(dǎo)率均存在顯著性差異，齡級對馬尾松土壤的電導(dǎo)率存在顯著性差異，對土壤的pH不存在顯著性差異。由于沙塘林場樣地土壤質(zhì)地較粘，孔隙率低，通氣透水能力下降，土壤酸性增強，導(dǎo)致隨著土層深度增加，總體上pH減少。林場在對林木進行開發(fā)與利用的同時，要對林地進行保護，應(yīng)主要考慮齡級這一因素，主要體現(xiàn)在對成熟林與過熟林的封山護林方面，這樣不但可以提高土壤肥力，還可以促使其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的最大限度發(fā)揮[12]。

馬尾松林土壤的pH與電導(dǎo)率為顯著負相關(guān)關(guān)系，而馬尾松純林土壤的pH低于針闊混交林[11]，因此，在馬尾松人工林的管理中可以將馬尾松純林改為針闊混交林，這樣可以防止土壤酸化，提高土壤肥力，以保持其生物多樣性及穩(wěn)定性[4]。

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2017-09-10

[責(zé)任編輯姚勝勛]

StudyofpHandElectricConductivityoftheSoilfromTwoPlantedForestatShatangofGuangxiProvince

ZHANGLiwei，CHENLei，ZHULiqing，HEHongjuan

(KeyLaboratoryforForestProtectionandUtilizationofLiuzhou，GuangxiEco-EngineeringVocationalandTechnicalCollege，Liuzhou，Guangxi545004，China)

In order to reveal the influence of soil depth and age stage ofEucalyptus、Pinusmassonianaon pH and conductivity.We takeEucalyptusandPinusmassonianaplantation ecosystem services at Shatang，Guangxi Province - the small-scale forest in suburban areas as the research object，through the sample collection in the wild，indoor sample processing and testing，to analyze the pH and electric conductivity in soil of different age groups and soil depth.The results showed that the depth and the depth * different age groups ofPinusmassoniana，Eucalyptusplantation’s pH and electric conductivity in soil have no significant difference；from different age groups ofEucalyptusplantation’s pH and electric conductivity they have significant difference；from different age groups ofPinusmassonianaplantation’s electric conductivity in soil they have significant difference；from thePinusmassonianaplantation’s pH in soil they do not have significant difference.In conclusion,asEucalyptusplantation’s pH and electric conductivity of the correlation are positively correlated,pinusmassonianaplantation’s pH and electric conductivity of the correlation are negatively correlated significantly.

plantation ofEucalyptus；plantation ofPinusmassoniana；pH in soil；electric conductivity in soil

S153

A

1672-9021(2017)05-00034-05

張麗微(1982-)，女，吉林松原人，廣西生態(tài)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師，工程碩士，主要研究方向：環(huán)境監(jiān)測、生態(tài)系統(tǒng)評價。

廣西教育廳廣西高?？茖W(xué)技術(shù)研究項目“廣西國有沙塘林場桉樹生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值評估”(KY2015LX712)；廣西教育廳一般項目“桉樹人工林生態(tài)系統(tǒng)研究”(200103YB169)；廣西生態(tài)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院課題“沙塘林場馬尾松森林生態(tài)系統(tǒng)主要服務(wù)功能及其價值研究”(201401A)。