不同坡位山杏天然林生长和土壤理化性质比较

    姚颖 刘建明 刘忠玲 温爱亭 吕跃东

    

    

    

    摘?要：以山杏天然林为研究对象，对不同坡位山杏林木生长和土壤理化性质进行比较分析，了解不同立地条件下山杏天然林木生长和林地土壤肥力的差异，为山杏人工林经营提供依据。结果表明：山杏天然林林下土壤成碱性，pH随坡位和土层深度的增加而呈上升趋势;随着坡位的降低，林木生长状况和土壤理化性质逐渐好转，呈正相关趋势，同一坡位表层土壤肥力状况优于深层土壤。因此，在山杏人工林立地选择时，若能充分考虑坡位的影响，优化经营方式，将有助于改善立地土壤环境，提高山杏人工林的生长质量状况。

    关键词：山杏;天然林;理化性质;坡位;土层深度

    中图分类号：S792.39;S714文献标识码：A???文章编号：1006-8023（2019）06-0036-06

    Comparison on Armeniaca sibirica Natural Forest Growth

    and Soil Physicochemical Properties in Different Slope Position

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

    （Heilongjiang Forest Research Institute， Harbin150081）

    Abstract：Using Armeniaca sibirica natural forests as the research object， the growth and soil physical and chemical properties in different slope position were compared and analyzed， and the difference of growth and soil fertility of Armeniaca sibirica natural forests in different site conditions were understood， which provided the basis for the management of Armeniaca sibirica natural forests. The results showed that the Armeniaca sibirica natural forest soil were generally alkalinitic， pH value increased as the soil depth and slope position increased， with the decrease of slope， tress growth and soil physical and chemical properties had been improved gradually showing a positive trend， the surface soil fertility was better than deep soil in the same slope position. As a result， at the time of building Armeniaca sibirica plantations in the future， if we can fully consider the impact of slope position and optimize the management mode， it will help to improve the standing soil environment and improve the growth quality of apricot plantation.

    Keywords：Armeniaca sibirica; natural forest; physical and chemical properties; slope position; soil depth

    0?引言

    山杏（Armeniaca sibirica），蔷薇科，亚洲特有的生态经济型树种，黄河流域重要树种主要分布在我国陇东和陇南等地。有关于山杏的研究较多，但大多集中在山杏的丰产技术及抗旱造林技术方面[1-4]。本研究通过山杏的生长相关影响因子，主要包括不同坡位对山杏林木生长和土壤理化性质进行比较分析，阐明山杏生长与环境因子的关系，了解不同坡位林地土壤肥力差异，找到适宜山杏生长的最佳环境条件，为改善山杏立地土壤环境，提高山杏生长质量，实现速生丰产林提供有力的科学依据。

    1?材料与方法

    1.1?研究区概况

    实验样地设置在黑龙江省林口县， 地处黑龙江省东南部、老爷岭和完达山脉交接处。北纬45°38′39″至东经130°04′19″之间， 属寒温带大陆性季风气候，四季分明。春秋季短，氣候多变;夏季温热多雨;冬季漫长，寒冷干燥。年平均气温3.0 ℃，年平均降水量530.0 mm，年平均蒸发量1 246.2 mm。土壤以暗棕壤和白浆土为主。

    1.2?研究方法

    该试验选择的样地为山杏天然林，在研究区选取同一坡面自215 m海拔开始，按上、中、下3个不同坡位，分别设置3个面积为10 m×10 m的标准低，并测定该样地所在位置的海拔、坡度及密度，调查该样地植被，同时每个样地随机设置3个采样点，每个样点挖土壤剖面并按分层取样法划分0～20、20～40、40～60 cm 3个层次，并运用200 cm3标准环刀测定各层土壤物理性质，同时每个剖面层次取土约1 kg，剔除根系、石块等杂物，将土壤样品装入布袋中，带回实验室用于土壤理化性质的分析。

    土壤化学性质分析具体方法[5-6]及指标主要：pH值采用酸度计直接测定;有机质采用重铬酸钾氧化-外加热法;碱解氮采用碱解扩散法;全氮采用半微量凯式法;全磷采用碱熔钼锑抗比色法;有效磷采用双酸浸提法;全钾采用碱熔火焰光度法;有效钾采用乙酸铵火焰光度法。

    土壤物理性质测定分析主要采用环刀取样法。土壤水分物理性质测定指标主要包括：容重、总孔隙度、毛管孔隙、通气孔隙度、非毛管孔隙、毛管持水量、最大持水量和最佳含水率等。

    山杏生长情况的测定方法：对标准地内采用每株山杏进行胸径、树高及冠幅进行测量后取平均值。使用维R测量山杏胸径，使用塔尺进行树高测量，用测距仪进行冠幅测量。

    2?结果与分析

    2.1?不同坡位山杏生长情况比较

    不同坡位山杏天然林生长状况比较， 由表 2可知，坡位对山杏的生长产生了不同影响，不同坡位之间表现不同。总体来看，随着坡位的上升，山杏的地径和树高随之减小，冠幅则相反。坡下与坡上相比，地径增加了21.8%，树高增高44.05%，冠幅减小50%。方差分析结果和多重比较结果表明：坡上和坡中、坡下的树高差异显著（P0.05）。坡上、坡中和坡下的冠幅差异显著（P坡中>坡下。

    2.2?山杏林不同坡位土壤物理性质

    土壤容重是反映土壤松紧度和水土流失状况的综合指标[7]。土壤容重高表示土壤越紧实，孔隙数量少，土壤入渗速率和蓄水量较低，说明土壤的通透性较差[8-9]，由表3可知，同一坡位，土壤容重跟随着土壤深度的增加而增加，不同坡位间容重的表现为：坡上>坡中>坡下。土壤孔隙的多少关系着土壤的透水性、透气性、导热性和紧实度，土壤毛管孔隙度表征了林木吸收水分维持自身生长发育的能力，非毛管孔隙度则是滞留水分涵养水源的能力[10]，非毛管孔隙度与林木生长关系更为密切[11]。表 3中，同一坡位土壤总孔隙度随着土层深度的增加而降低，不同坡位土壤总孔隙度大小顺序表现为：坡下，坡中，坡上。不同土层深度土壤总孔隙度与土壤容重的变化趋势相反。非毛管孔隙度、毛管孔隙度、毛孔持水量及田间持水量的表现大致是坡下优于坡上，土壤表层优于底层。由此可见，不同坡位山杏天然林的土壤物理性质差异较大。坡下土壤土层疏松，土壤既能有充足的水分、又有良好透气性，有利于林木根系的生长发育，从而吸收到较多的水分与养分，而坡中和坡上相对较差。这可能由于坡下部位的山杏密度较坡上高，且坡下部位草本植物较坡上多，由于根系和枯枝落叶层的作用，增加了土壤的疏松性和透气性，使坡下的土壤容重得以改善[12]，容重值高通常表明土壤有退化的趋势[13]，可见坡上的土壤相对其他坡位更容易退化[14]。

    2.3?山杏林不同坡位土壤化学性质

    pH值是土壤的基本性质和肥力的重要影响因素之一，直接影响土壤养分的存在状态、转化和有效性，从而影响植物的生长发育[5]因此常作为土壤分类，利用、管理和改良的重要参考。有机质是人工林土壤肥力可持续经营的核心，决定了土壤的稳定性和弹性[15]。土壤有机质含量多少，是土壤养分分析的一个重要指标[16]，土壤氮素营养是土壤肥力的重要物质基础，同时也是植物生长长期必需的养分元素[17-21];磷是植物三大必需营养元素之一[22]，也是植物健康生长的必须大量元素之一。钾是植物吸收量最多的且是土壤营养元素含量最高之一， 其不同形态之間可以相互转化，共同对植物起着不同作用[23]。通过测定土壤中的全效氮、磷、钾含量多少，能够反映该土壤的供肥潜力[24]。

    由表4可知，同一坡位，不同深度土层的变化特征表现为：山杏天然林的土壤pH均呈碱，随土层深度加深，土壤pH增大，不同坡位土壤pH表现为：坡上>坡中>坡下。同一坡位土壤有机质、碱解氮、有效磷、有效钾、全氮、全磷和全钾含量随着土层的增加而降低，这说明表层由于腐殖质及根系相对较多，通过分解后产生的营养元素也多，因此土层深度增加而土壤养分降低。不同坡位土壤全效氮、磷、钾及有效氮、磷、钾及有机质含量表现为：坡下>坡中>坡上;这可能与坡上部位由雨水冲刷及自身重力作用的影响使土壤养分向坡中、坡下部位移动有关。

    2.4?不同坡位土壤物理性质相关性分析

    由表5可知，不同坡位仅对山杏天然林土壤容重呈显著负相关（P<0.05），与其他物理指标相关程度不显著，由此可见，各项指标受坡位的影响不大。土壤容重与总孔隙度成显著负相关，与毛管持水量及田间持水量成极显著负相关，对毛管孔隙度及非毛管孔隙度相关程度不显著;总孔隙度除对非毛管孔隙度相关程度不显著外，对其他指标的相关程度均达到极显著正相关（P<0.01）程度。由此可见，各项指标之间具有不同程度的显著相关。

    2.5?不同坡位土壤化学性质相关性分析

    由表6可知，不同坡位对山杏天然林土壤养分含量呈负相关，pH呈极显著负相关，除有效磷外有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、有效钾均达到显著或极显著程度，由此可见，各项指标整体易受到坡位的影响。山杏天然林土壤养分含量均与pH呈极显著负相关，即土壤酸性越小，养分含量越高;山杏林土壤有机质含量分别与碱解氮、有效磷和有效钾含量呈极显著正相关（P<0.01），全氮、全磷呈显著正相关（P<0.05），即土壤有机质含量增加有利于土壤养分积累。该试验中土壤有机质含量对养分含量影响极显著，说明土壤养分大多来源于林地枯枝落叶、有机物的输入[25]。全氮、全磷、全钾对碱解氮、有效磷、有效钾的含量影响均呈显著或极显著正相关。

    3?结论与讨论

    坡位、土层深度是影响山杏林土壤理化性质的重要因素。土壤养分是由土壤提供的植物生长所必须的营养元素，其含量多少是土壤肥力状况的一个重要指示因子。土壤有机质含量和氮、磷、钾元素是土壤养分循环的核心[26]。特别是速效养分含量的多少，直接影响土壤可利用养分的多少，进而影响林木生长状况[27-30]。不同坡位的林地土壤肥力存在不同程度的差异，对林木的生长发育有不同的影响。研究表明，不同坡位对山杏的生长具有一定的影响，随着坡位的降低，山杏林木的地径及树高均表现出上升趋势，冠幅则是下降趋势。应该是坡上的光照更加充足，使得山杏林木更加茂盛。不同坡位土壤理化性质总体表现出坡下优于坡中优于坡上，由此可见，充足的有机质和充足的氮含量有利于山杏的生长，这也正和山杏生长状况相符。在同一坡位，随着土层加深，土壤理化性质逐渐变差，土壤养分含量随土层深度的增加含量呈减少趋势，这与其他学者研究结果相近[31]。本试验区范围内土壤有机质、全氮、全磷、全钾、有效氮、有效磷和有效钾在坡位间均达到显著以上程度，这与前人所得结论相近。因此，今后在经营山杏人工林时，应对造林地的立地条件进行立地控制，因地制宜，选择有机质含量、含水量和肥力高的地段造林，提高造林质量，使山杏的生长表现到最佳效果，实现速生丰产的目的。

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