遼西北地區(qū)不同人工林土壤養(yǎng)分變化特征

韓志松

(遼寧省沙地治理與利用研究所,遼寧 阜新 123000)

土壤是森林生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分,而土壤有機質(zhì)、氮、磷、鉀是土壤的重要元素組成,是土壤肥力的主要指標和基礎,為植物的生長提供了必要的機械支撐和物質(zhì)基礎,還能影響?zhàn)B分的轉化速度與數(shù)量,進而直接影響地表植被的生長[1～3]。植物體所需的營養(yǎng)元素多來自于植物本身的新陳代謝或生態(tài)系統(tǒng)中的動物殘體,不同的森林生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)成分含量的差異,導致森林土壤生產(chǎn)力的差異[4]。本文以遼西北地區(qū)油松、彰武小鉆楊、旱柳人工林和空曠對照樣地地土壤為研究對象,分析不同人工林對土壤有機質(zhì)、堿解氮、有效磷和速效鉀的影響規(guī)律,為遼西北地區(qū)人工林的建設提供理論參考。

1 研究區(qū)概況與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗地位于遼寧省阜新市章古臺鎮(zhèn),該區(qū)地處科爾沁沙地南緣,屬于北溫帶大陸性季風氣候,主要氣候特點為四季分明,雨熱同季,日照充足,晝夜溫差較大,降水量偏少。全年平均溫度6.3 ℃,平均降水量485 mm 左右,且多集中于6～8 月,平均氣溫5.5 ℃,無霜期151 d,土壤類型以風沙土為主,土壤養(yǎng)分含量較低。各人工林地的林分基本情況見表1。

表1 取樣地基本情況

1.2 研究方法

試驗選取油松、彰武小鉆楊、旱柳3 種成熟林分和野外空曠地為研究對象,在每個林分內(nèi)設置2 個10 m×10 m的標準樣地,每塊樣地以對角線的方式設3 個取樣點,每次取樣深度100 cm,分0～10 cm,10～50 cm,50～100 cm 3個層次,分別在各個土層的上、中、下3 個部位取土后混合,每個土層設3 次重復,分別裝袋標記。所有樣品全部帶回實驗室進行室內(nèi)風干,后過100 目(0.15 mm)篩,土壤有機質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀采用常規(guī)方法測定[5]。所有數(shù)據(jù)用SPSS 軟件進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 人工林對土壤有機質(zhì)的影響

已有的研究結果表明,人工林有增加土壤有機質(zhì)含量的作用[6]。由圖1 可知,與對照樣地相比,油松、彰武小鉆楊和旱柳3 種人工林淺層土壤有機質(zhì)含量總體呈現(xiàn)增加的趨勢,但不同人工林間土壤養(yǎng)分含量存在著明顯的差異。在0～10 cm 土層內(nèi),3 種人工林的有機質(zhì)含量顯著高于對照,彰武小鉆楊和旱柳林地的有機質(zhì)含量與油松林地也存在顯著性差異,這說明闊葉樹種改善土壤有機質(zhì)含量的效果優(yōu)于針葉樹種;10～50 cm 土層,3 種人工林土壤有機質(zhì)含量顯著高于對照,但彼此間差異不顯著;50～100 cm 土層的土壤有機質(zhì)含量與對照差異不顯著。

2.2 人工林對土壤速效養(yǎng)分的影響

由圖2～4 可知,3 種人工林的土壤堿解氮、有效磷和速效鉀均隨著土層深度的增加呈逐漸減少的趨勢。在0～10 cm 的土層內(nèi),3 種人工林土壤的有效養(yǎng)分均顯著高于對照,說明人工林對土壤有效養(yǎng)分的積累具有一定的促進作用;油松人工林的土壤堿解氮含量最高,比對照高出10.69%,而彰武小鉆楊和旱柳人工林的有效磷含量較高,與油松人工林和對照的土壤有效磷均存在顯著性差異,可以說明針葉樹種可以改善淺層土壤的氮含量,而對土壤磷素的積累,闊葉樹種要優(yōu)于針葉樹種。在10～50 cm 土層內(nèi),油松、彰武小鉆楊和旱柳林地的有效磷含量高于對照且存在顯著性差異,堿解氮和速效鉀含量雖比對照高但差異并不顯著。在這一土層內(nèi),腐爛落葉已不是土壤養(yǎng)分增加的主要影響因素,這一土層存在大量的須根,根系分泌物增多,且受土壤凍融等作用明顯,根系存在枯死、腐爛現(xiàn)象,使土壤理化性質(zhì)好轉,地上枯枝落葉層的腐爛分解,也對這一層土壤的養(yǎng)分積累具有一定的促進作用。在50～100 cm 土層內(nèi),3 種人工林和對照的土壤養(yǎng)分含量均沒有顯著性差異,說明30 年生左右的人工林對土壤養(yǎng)分的影響還停留在淺層土壤,對深層土壤的養(yǎng)分積累沒有明顯的促進作用。

綜上所述,成熟齡的油松、彰武小鉆楊和旱柳人工林對土壤養(yǎng)分含量的影響主要表現(xiàn)在土壤表層,在10～50 cm 的土層,只對土壤有機質(zhì)和有效磷含量產(chǎn)生一定的影響,對50 cm 以下土壤養(yǎng)分含量影響不大。

圖1 不同人工林土壤有機質(zhì)含量對比

圖2 不同人工林土壤堿解氮含量對比

圖3 不同人工林土壤有效磷含量對比

圖4 不同人工林土壤速效鉀含量對比

4 結論

4.1 人工林可以有效的增加遼西北地區(qū)土壤養(yǎng)分狀況,但不同樹種對土壤養(yǎng)分含量變化的影響存在差異。

4.2 3種人工林對土壤養(yǎng)分的影響主要集中在0～10 cm土層內(nèi),可增加10～50 cm 土層有機質(zhì)和有效磷的含量,對50 cm 以下土壤養(yǎng)分影響不顯著。

4.3 油松人工林對土壤氮素的積累優(yōu)于彰武小鉆楊和旱柳林地,而彰武小鉆楊和旱柳人工林對土壤有機質(zhì)和磷素含量的積累優(yōu)于油松,遼西北地區(qū)可根據(jù)當?shù)赝寥鲤B(yǎng)分狀況選擇適宜的樹種改良土壤狀況。