不同坡位油松林土壤微環(huán)境及生長(zhǎng)變化研究

胡玉珠

(阜新市林業(yè)發(fā)展服務(wù)中心, 遼寧 阜新 123099)

油松(Pinustabulaeformis)生長(zhǎng)速度快、適應(yīng)能力較強(qiáng)、成材周期短，目前是遼西半干旱地區(qū)主要造林樹(shù)種。關(guān)于油松的研究，國(guó)內(nèi)主要集中在整地方式、引種、家系選擇、造林密度等方面，而在立地因子方面的研究較少。坡位可對(duì)土壤中的養(yǎng)分運(yùn)輸產(chǎn)生一定的影響，進(jìn)而影響土壤的物理結(jié)構(gòu)、溫度等微環(huán)境[1,2]。有研究表明，不同坡位條件導(dǎo)致的養(yǎng)分及水熱資源的差異是形成差異性景觀的主要原因[3]。不同坡位條件下接受到的光照及熱量條件有所差異，使得各坡位條件下的土壤風(fēng)化程度有所差異[4]。為了研究遼西地區(qū)不同坡位油松林間土壤微環(huán)境的變化以及林木生長(zhǎng)情況，特設(shè)置不同的坡位并開(kāi)展了土壤溫度、物理性質(zhì)、林木生長(zhǎng)量等方面的比較研究，為造林地的選擇提供一定的理論指導(dǎo)。

1試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于國(guó)有阜新蒙古族自治縣王府林場(chǎng)蜘蛛山工區(qū)29林班93小班(坡向朝陽(yáng))，地理位置121°35′28″E、41°77′49″N。為半干旱大陸性季風(fēng)氣候，春、夏季多西南風(fēng)，秋、冬季多西北風(fēng)。春、秋季干旱少雨，年均降水量約480 mm，多集中在6—8月份，年均蒸發(fā)量2 636.6 mm。年均氣溫在6.5～7.6 ℃，極端最高氣溫40.9 ℃，極端最低氣溫-30.4 ℃?！?0℃年積溫3 324 ℃，無(wú)霜期150 d左右，年均日照時(shí)數(shù)2 865.5 h。主栽樹(shù)種油松，2016年春季栽植，株行距2 m×5 m。

2試驗(yàn)方法

2.1試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在油松林間共設(shè)3個(gè)坡位處理，分別為上坡、中坡、下坡。每個(gè)處理不安排重復(fù)，每個(gè)小區(qū)的面積為50 m×60 m左右。

2.2試驗(yàn)方法

各處理油松林間的管理同常規(guī)。造林3年后(2019年)選擇春季剛開(kāi)始進(jìn)入生長(zhǎng)季(4月)、生長(zhǎng)旺季(7月)、生長(zhǎng)季末期(10月)作為測(cè)量的時(shí)間點(diǎn)[5,6]。主要測(cè)量3年生油松林間表層土壤的溫度(將溫度計(jì)插入的深度在15 cm左右，每日10:00測(cè)量)、土壤含水量等。在每個(gè)處理內(nèi)隨機(jī)選擇20個(gè)10 m×10 m的樣方，每個(gè)樣方內(nèi)隨機(jī)取5個(gè)點(diǎn)，共計(jì)100個(gè)測(cè)量點(diǎn)，分別測(cè)量100個(gè)點(diǎn)土壤15 cm深處的溫度、0～15 cm土層中的含水量，所得數(shù)據(jù)最后取平均值。10月中旬隨機(jī)在每個(gè)處理內(nèi)選擇20個(gè)樣方進(jìn)行土壤容重、總孔隙度、飽和持水量、毛管孔隙度等土壤物理性質(zhì)的測(cè)量，所得數(shù)據(jù)最后取平均值。10月中旬時(shí)在每個(gè)處理內(nèi)隨機(jī)選擇30株油松林木進(jìn)行樹(shù)高的測(cè)量，比較造林3年后各處理油松樹(shù)高的生長(zhǎng)情況[7,8]。

2.3土壤物理性質(zhì)的測(cè)定

采用環(huán)刀法測(cè)定，首先量取環(huán)刀的高度和內(nèi)徑計(jì)算出容積，再將環(huán)刀在天平上稱重，做好記錄。然后在2.2設(shè)置的樣方中打入環(huán)刀，環(huán)刀要垂直打入，且不能晃動(dòng)，待土壤至環(huán)刀下沿齊平時(shí)，在環(huán)刀上墊—濾紙層后把蓋蓋好，挖出環(huán)刀，用刀削平底部土壤，墊好濾紙，蓋好下蓋，迅速稱重、烘干，即可完成土壤含水量、土壤容重的測(cè)定。計(jì)算公式如下：

式中：m濕為環(huán)刀內(nèi)濕土質(zhì)量/g；m干為環(huán)刀內(nèi)干土質(zhì)量/g；V環(huán)刀為環(huán)刀容積/cm3。

將環(huán)刀樣品帶回室內(nèi)，拿掉上蓋(保留濾紙)。將環(huán)刀放入盛水的容器中(保持2～3 mm水層)，大約2 h至土層濾紙剛好濕潤(rùn)，取出環(huán)刀，用濾紙吸干后蓋好上蓋迅速稱重，即可完成土壤毛管孔隙度測(cè)定。計(jì)算公式如下：

式中：m2h為吸水2 h左右?guī)镰h(huán)刀質(zhì)量/g；m環(huán)刀為環(huán)刀質(zhì)量/g；m干為環(huán)刀內(nèi)干土質(zhì)量/g；V環(huán)刀為環(huán)刀容積/cm3。

將環(huán)刀土樣繼續(xù)放入盛水容器中，往容器加水至水面與環(huán)刀上層齊平。靜置6 h后取出環(huán)刀,稍置10 s。使多余水流出，用濾紙將環(huán)刀擦干后稱重，即可完成土壤總孔隙度、土壤飽和持水量測(cè)定。計(jì)算公式如下：

100 %

式中：m6h為吸水6 h左右?guī)镰h(huán)刀質(zhì)量/g；m環(huán)刀為環(huán)刀質(zhì)量/g；m干為環(huán)刀內(nèi)干土質(zhì)量/g；V環(huán)刀為環(huán)刀容積/cm3。

3結(jié)果與分析

3.1不同坡位條件對(duì)油松林間土層溫度及含水量的影響

各坡位油松林間表層土壤溫度及含水量的比較，結(jié)果見(jiàn)表1。

由表1的表層地溫分析可知，表層土壤溫度隨著坡位的增加而增加，各月均表現(xiàn)為上坡>中坡>下坡。4月時(shí)上坡較中坡、下坡分別增加2.6 %、5.3 %，7月分別增加18.8 %(差異明顯)、31.4 %(差異明顯)，10月時(shí)分別增加0.3 %、1.9 %。

由表1中的表層土壤含水量分析可知，隨著坡位的降低，土壤中含水量表現(xiàn)出增加的趨勢(shì)，4月時(shí)下坡較上坡、中坡增加1.6 %、0.8 %，差異不明顯；7月時(shí)分別增加8.7 %(差異明顯)、1.5 %，10月分別增加2.4 %、18.8 %(差異明顯)。

表1 各坡位油松林間表層土壤溫度及含水量比較

3.2不同坡位條件對(duì)油松林間土壤物理性質(zhì)的影響

各坡位油松林間土壤物理性質(zhì)的比較，結(jié)果見(jiàn)表2。從表2中可以看出，容重的排序依次為下坡(0.687 g·cm-3)>中坡(0.537 g·cm-3)>上坡(0.523 g·cm-3)，下坡的土壤容重明顯大于中坡和上坡。毛管孔隙度按照由大到小的順序依次為中坡(53.72 %)>下坡(49.25 %)>上坡(47.13 %)，中坡明顯大于下坡和上坡?？偪紫抖仍诟髌挛簧系呐帕许樞蚺c毛管孔隙度保持一致。飽和持水量以中坡為最高(111.54 %)，上坡其次(107.21 %)，下坡最低(105.62 %)，中坡明顯高于其他2個(gè)處理。

表2 各坡位油松林間土壤物理性質(zhì)的比較

3.3不同坡位條件對(duì)油松林木樹(shù)高生長(zhǎng)的影響

各坡位油松造林3年后樹(shù)高生長(zhǎng)情況的比較，結(jié)果見(jiàn)表3。從表3中可以看出，剛造林時(shí)各個(gè)坡位的油松平均高度在48.1～49.2 cm，差異不明顯。造林3年后調(diào)查發(fā)現(xiàn)，各坡位的樹(shù)高差異明顯，上坡最高，為123.7 cm；中坡其次，為119.3 cm；下坡為117.6 cm。上坡分別比中坡、下坡增加3.7 %、5.2 %。與剛造林時(shí)相比，上坡、中坡、下坡分別增加157.2 %、145.0 %、139.0 %。

表3 各坡位油松林間樹(shù)高增長(zhǎng)量比較

4結(jié)論與討論

在一定的海拔范圍內(nèi)，不同的坡位條件可實(shí)現(xiàn)光照、營(yíng)養(yǎng)、水分等多種因子的再分配，形成特有的微環(huán)境，不同的微環(huán)境下林木的生長(zhǎng)情況表現(xiàn)出差異[4]。在土壤質(zhì)地保持相對(duì)一致的情況下，土壤的容重可以反映出土壤的緊實(shí)程度，容重較小說(shuō)明土壤結(jié)構(gòu)良好、土質(zhì)疏松，容重大說(shuō)明土壤比較板結(jié)[9]。上坡接受到的光照輻射更多，空氣濕度低、蒸發(fā)量大，土壤中的含水量相對(duì)較低[10]。

本文通過(guò)選擇上、中、下3個(gè)坡位的油松林開(kāi)展研究，比較了不同坡位下林間表層土壤的溫度、含水量以及容重等物理性質(zhì)、林木生長(zhǎng)量的變化情況。結(jié)果表明，隨著坡位的增加，表層土壤溫度有所增加，4月、7月、10月均以上坡為最高；隨著坡位的增加，0～15 cm土壤含水量有所降低，4月、7月、10月均以下坡為最高；容重以上坡為最小，表明上坡的土壤更加疏松多孔，毛管孔隙度、總孔隙度、飽和持水量均以中坡為最大；造林3年后油松樹(shù)高增長(zhǎng)量以上坡為最大，其次是中坡，下坡生長(zhǎng)量最低。