榛子天然林、榛子人工林及農(nóng)田土壤理化性質(zhì)分析研究

劉建明 溫愛亭 姚穎 劉忠玲 呂躍東

摘?要：采用樣地調(diào)查和土壤采樣分析方法，對(duì)榛子（Corylus）人工林與天然林、榛子人工林與農(nóng)田土壤養(yǎng)分進(jìn)行分析對(duì)比，來探討他們之間土壤養(yǎng)分特征，為森林可持續(xù)經(jīng)營(yíng)提供理論依據(jù)，人工造林和森林更新起指導(dǎo)作用，且為該區(qū)退耕還林可持續(xù)經(jīng)營(yíng)管理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。結(jié)果表明榛子天然林土壤具有良好的物理性質(zhì)，保水蓄水能力強(qiáng);榛子人工林與農(nóng)田地物理性質(zhì)差異不大，說明榛子人工林由農(nóng)田地轉(zhuǎn)化的過程中，短期內(nèi)土壤物理性質(zhì)變化微弱。天然林總體養(yǎng)分含量最高，榛子人工林各養(yǎng)分含量均為最低，且榛子天然林與人工林各養(yǎng)分含量差異相對(duì)顯著，根據(jù)榛子的生長(zhǎng)狀況來看，榛子人工林生長(zhǎng)狀況最好，但對(duì)土壤養(yǎng)分的消耗較大。因此，對(duì)榛子天然林應(yīng)進(jìn)行定期撫育管理，對(duì)榛子人工林進(jìn)行定期人工管理，均形成一個(gè)良性可持續(xù)經(jīng)營(yíng)管理體系，為林區(qū)生活帶來穩(wěn)定且豐厚的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：天然林;人工林;農(nóng)田地;土壤理化性質(zhì)

中圖分類號(hào)：S664.4;S158文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A???文章編號(hào)：1006-8023（2019）06-0026-05

Research on Soil Physical and Chemical Properties in Farmland，

Natural Corylus Forest and Plantation Forest

LIU Jianming， WEN Aiting， YAO Ying， LIU Zhongling， LV Yuedong*

（Heilongjiang Forest Research Institute， Harbin 150081）

Abstract：Using sample surveys and soil sampling methods， the soil nutrients of hazelnut natural forest， natural corylus forest and plantation forest were analyzed and compared to explore the characteristics of soil nutrients between them， which provided a theoretical basis for sustainable forest management， and provided guidance for artificial afforestation and forest renewal， and provided basic data for sustainable management of conversion of farmland to forest in the area. The results showed that the soil of hazelnut natural forest had good physical properties and strong water storage capacity. The physical properties of hazelnut plantation were not very different from those of farmland， which showed that the soil physical properties of hazelnut plantation changed weakly in the short term. The total nutrient content of natural forest was the highest， the nutrient content of hazelnut plantation was the lowest， and the nutrient content of hazelnut natural forest and plantation forest was relatively significant. According to the growth status of hazelnut plantation， the growth status of hazelnut plantation was the best. However， the consumption of soil nutrients was greater. Therefore， the natural hazelnut forest should be managed regularly， and the artificial hazelnut forest should be managed manually on a regular basis. All of them formed a sustainable management system and brought stable and rich economic benefits to the people in the forest area.

Keywords：Natural Forest; plantation Forest; farmland; soil physical and chemical properties

0?引言

土壤是生態(tài)系統(tǒng)中的重要組成成分，其養(yǎng)分含量直接影響植物的生長(zhǎng)以及林分的質(zhì)量[1-3]。土壤在生態(tài)系統(tǒng)中，是大部分生態(tài)過程的載體，并隨著植被演替的過程中在不斷地發(fā)生變化，是植物群落更替中不可或缺的重要研究?jī)?nèi)容[4-8]。分析土壤養(yǎng)分含量特征，可以為提高林地生產(chǎn)力，合理利用土壤資源，實(shí)現(xiàn)森林可持續(xù)經(jīng)營(yíng)提供科學(xué)依據(jù)[9]。

榛子樹是黑龍江省重要的木本糧油資源，榛子的野生資源十分豐富。榛子果仁含有豐富的蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)以及多種維生素等營(yíng)養(yǎng)成分;可榨油，也可入藥，是國(guó)際貿(mào)易重要的干果之一，具有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值[10-11]。國(guó)家實(shí)施退耕還林等林業(yè)生態(tài)工程，黑龍江省已經(jīng)退耕還林67萬hm2以上，其中雜交榛在黑龍江已經(jīng)進(jìn)行十多年的引種試驗(yàn)，其生長(zhǎng)、結(jié)實(shí)、抗寒和育苗等方面取得了重要成果[10-15]。榛子在育種方面的研究很多，但對(duì)土壤方面的研究相對(duì)較少，且鮮有將榛子人工林、天然林及農(nóng)田土壤含量進(jìn)行對(duì)比研究的。黑龍江省是林業(yè)大省，本文通過對(duì)榛子人工林與天然林土壤養(yǎng)分對(duì)比，來揭示榛子人工林種植對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響，為森林可持續(xù)經(jīng)營(yíng)提供理論依據(jù)，也為人工造林和森林更新起指導(dǎo)作用;并通過對(duì)榛子人工林與農(nóng)田土壤理化性質(zhì)的對(duì)比，研究農(nóng)田轉(zhuǎn)化為人工林的過程中土壤理化性質(zhì)的變化，為該區(qū)退耕還林可持續(xù)經(jīng)營(yíng)管理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)[16-18]。

1?材料與方法

1.1?實(shí)驗(yàn)地概況

本研究設(shè)在位于黑龍江省牡丹江林口林業(yè)局，分別為小青山樣地（榛子天然林）、蓮花樣地（榛子人工林、農(nóng)田地），該區(qū)域地處張廣才嶺東坡，地形以淺山區(qū)丘陵地貌為主。該區(qū)氣候?qū)僦袦貛Т箨懠撅L(fēng)氣候，年平均氣溫為3.2 ℃，年平均降水量為600～800 mm，無霜期為120 d[19]。地帶性土壤為暗棕壤。

1.2?樣品采集及測(cè)定

本研究以榛子人工林、榛子天然林及農(nóng)田土壤為研究對(duì)象，分別在榛子人工林、榛子天然林中各選取標(biāo)準(zhǔn)樣地為10 m×20 m，每塊樣地隨機(jī)設(shè)3個(gè)采樣點(diǎn)，重復(fù)三次，并在農(nóng)田地中隨機(jī)選取3個(gè)點(diǎn)，分別按 0～20、20～40、40～60 cm分層取樣，共采集土樣63份。土樣帶回實(shí)驗(yàn)室經(jīng)風(fēng)干、研磨和過篩后，進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)定。

測(cè)定及分析方法以魯如坤主編的《土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法》為依據(jù)。土壤含水率測(cè)定方法用烘干法，容重用環(huán)刀法，孔隙度由土壤比重和容重計(jì)算求得[18，20]。土壤測(cè)定項(xiàng)目為有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷和速效鉀，其中有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀容量法;堿解氮采用擴(kuò)散吸收法;速效磷用雙酸浸提-鉬銻抗比色法測(cè)定;速效鉀采用乙酸銨浸提-火焰光度法測(cè)定[21-22]。

1.3?數(shù)據(jù)處理

運(yùn)用Microsoft Excel軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，采用SPSS 13.0單因素方差分析（ANOVA）和多重比較（Turkey法）對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)分析，本文數(shù)據(jù)顯著性結(jié)果表示的均為同土層間林型差異。

2?結(jié)果與分析

2.1?土壤物理性質(zhì)分析

2.1.1?土壤容重

土壤容重反映了土壤的緊實(shí)度，也是判斷土壤熟化程度的指標(biāo)之一，體現(xiàn)出土壤的通氣性、透水性，是土壤質(zhì)量的一個(gè)重要參數(shù)[23-24]。從表1可以看出，榛子人工林和農(nóng)田地土壤容重高于榛子天然林，榛子人工林容重相對(duì)最高。榛子人工林表層容重高于榛子天然林兩倍之多，榛子人工林中層和下層容重均高于榛子天然林約1.5倍左右，說明榛子天然林土壤最疏松。3種樣地容重均隨著深度的增加而增大。

2.1.2?土壤孔隙度

土壤孔隙度關(guān)系著土壤的滲透性能、導(dǎo)熱性以及緊實(shí)度，是土壤通透性的重要指標(biāo)。從表1可以看出，榛子天然林土壤總孔隙度總體高于其他兩種樣地，3種樣地土壤總孔隙度隨著土壤深度的增加均呈現(xiàn)出降低的趨勢(shì)。

榛子天然林在土壤剖面上3層深度上毛管孔隙度均為最大，榛子天然林和人工林毛管孔隙度均隨著土壤深度的增加而降低。

榛子天然林和農(nóng)田地非毛管孔隙度均隨著土層深度的增加而降低，榛子天然林3個(gè)土層之間的非毛管孔隙度差值不大，農(nóng)田地3個(gè)土層之間的差異性顯著，且隨著土層深度的增加土層之間的差值越大。

2.1.3?土壤持水狀況

一般植物養(yǎng)分都是溶于水后運(yùn)輸?shù)街参锔倒┲参镂?，可見土壤水分?duì)植物至關(guān)重要。毛管水接近于自然水，各個(gè)方向均可移動(dòng)，很容易被植物吸收，是土壤最寶貴的水分。由表1可以看出，榛子天然林在3種樣地中最大持水量、毛管持水量以及最小持水量均為最高;農(nóng)田地表層最大持水量、毛管持水量以及最小持水量均比榛子人工林高，榛子人工林中、下層土壤毛管持水量和最小持水量均比農(nóng)田地高，3種樣地各持水量均呈現(xiàn)出隨著土層深度的增加而降低的趨勢(shì)。

2.2?榛子天然林、榛子人工林與農(nóng)田地土壤化學(xué)性質(zhì)分析

由表2可以看出，榛子天然林和人工林土壤pH值為5.50～5.85，為酸性，且差異性不大;農(nóng)田地土壤中、下層pH值呈中性，且與榛子天然林中下層土壤pH值差異顯著。其中，榛子人工林和農(nóng)田地土壤pH值隨著土層深度的增加而增高，而榛子天然林土壤pH值隨著土層深度的增加呈現(xiàn)出遞減的趨勢(shì)。

土壤有機(jī)質(zhì)是土壤系統(tǒng)的基礎(chǔ)物質(zhì)，影響土壤的物理、化學(xué)性質(zhì)，土壤的有機(jī)質(zhì)含量和特性也與土壤的生產(chǎn)力密切相關(guān)[25-28]。由表3可見，表層土壤3種樣地有機(jī)質(zhì)含量均差異顯著，且榛子天然林含量最高;中層農(nóng)田地有機(jī)質(zhì)含量最高，且與榛子人工林差異顯著。榛子天然林有機(jī)質(zhì)含量隨著土層深度的增加而降低;榛子人工林各土層之間有機(jī)質(zhì)含量相近，且3種樣地中含量為最低。

土壤堿解氮也稱有效氮，可反應(yīng)土壤近期內(nèi)氮素供應(yīng)情況[25-28]。由表4可以看出，榛子天然林堿解氮含量各土層含量均為最高，其中榛子天然林堿解氮含量?jī)H與農(nóng)田地土壤中層差異不顯著，與其他均有顯著差異。榛子人工林和農(nóng)田地土壤表層堿解氮含量差異顯著，中下層差異不顯著。榛子人工林堿解氮含量各層均為最低。

磷是植物生長(zhǎng)必須的養(yǎng)分，幾乎都來自土壤中磷的供給，而土壤中速效磷決定了磷元素供應(yīng)能力[29]。由表5可以看出，農(nóng)田地速效磷含量為最高，且在土壤中層農(nóng)田地與榛子人工林速效磷含量差異顯著，其他各土層之間土壤速效磷含量差異不顯著;其中，榛子人工林土壤速效磷含量最低。

3?討論與結(jié)論

榛子天然林位于小青山樣地，平均樹高為199 cm，平均地徑為14.7 mm;林下無灌木，都為草本。榛子人工林位于蓮花樣地，由農(nóng)田地轉(zhuǎn)化而來，平均樹高為204 cm，平均地徑為38.7 mm;人工林定期管理，林下植被極少。

（1）本研究發(fā)現(xiàn)，天然林土壤總體容重較低，孔隙度和持水量相對(duì)最高，說明榛子天然林土壤具有良好的物理性質(zhì)，榛子天然林土壤的保水蓄水能力相對(duì)較強(qiáng)。榛子人工林與農(nóng)田地的物理性質(zhì)數(shù)據(jù)差值不大，說明農(nóng)田地轉(zhuǎn)變?yōu)殚蛔尤斯ち种螅唐趦?nèi)土壤物理性質(zhì)沒有太大的改變。

（2）通過數(shù)據(jù)分析可以看出，榛子要求酸性土壤，農(nóng)田地在轉(zhuǎn)化榛子人工林時(shí)，可將土壤提前進(jìn)行酸化。土壤速效磷含量農(nóng)田地最高，可能與其土壤的酸堿性以及農(nóng)田施肥有關(guān);其他養(yǎng)分含量天然林最高，可能與天然林凋落物常年積累有關(guān)，植物凋落物含有一定的養(yǎng)分;人工林各養(yǎng)分含量均為最低，且天然林與人工林各養(yǎng)分含量差異相對(duì)顯著，與農(nóng)田地相比土壤養(yǎng)分含量均略低，通過榛子人工林生長(zhǎng)情況來看，說明農(nóng)田地轉(zhuǎn)變榛子人工林之后，榛子人工林對(duì)土壤養(yǎng)分的消耗較大，以及與農(nóng)田施肥有一定關(guān)系。

綜上所訴，榛子天然林理化性質(zhì)相對(duì)最優(yōu)，但是長(zhǎng)期缺乏管理，榛子天然林生長(zhǎng)情況較榛子人工林相比較弱;而榛子人工林整體生長(zhǎng)情況較好，但對(duì)土壤養(yǎng)分消耗較為明顯。因此，對(duì)榛子天然林應(yīng)進(jìn)行定期間伐、清林等撫育管理，實(shí)現(xiàn)天然林可持續(xù)發(fā)展，為林區(qū)生活帶來一定的經(jīng)濟(jì)效益;對(duì)榛子人工林要進(jìn)行定期施肥、間種等人工管理，保證土壤養(yǎng)分的供應(yīng)需求，構(gòu)成一個(gè)良性循環(huán)體系，實(shí)現(xiàn)退耕還林可持續(xù)經(jīng)營(yíng)管理，為農(nóng)民帶來穩(wěn)定且豐厚的經(jīng)濟(jì)效益。

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