榛子天然林、榛子人工林及农田土壤理化性质分析研究

    刘建明 温爱亭 姚颖 刘忠玲 吕跃东

    

    

    

    摘?要：采用样地调查和土壤采样分析方法，对榛子（Corylus）人工林与天然林、榛子人工林与农田土壤养分进行分析对比，来探讨他们之间土壤养分特征，为森林可持续经营提供理论依据，人工造林和森林更新起指导作用，且为该区退耕还林可持续经营管理提供基础数据。结果表明榛子天然林土壤具有良好的物理性质，保水蓄水能力强;榛子人工林与农田地物理性质差异不大，说明榛子人工林由农田地转化的过程中，短期内土壤物理性质变化微弱。天然林总体养分含量最高，榛子人工林各养分含量均为最低，且榛子天然林与人工林各养分含量差异相对显著，根据榛子的生长状况来看，榛子人工林生长状况最好，但对土壤养分的消耗较大。因此，对榛子天然林应进行定期抚育管理，对榛子人工林进行定期人工管理，均形成一个良性可持续经营管理体系，为林区生活带来稳定且丰厚的经济效益。

    关键词：天然林;人工林;农田地;土壤理化性质

    中图分类号：S664.4;S158文献标识码：A???文章编号：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

    土壤是生態系统中的重要组成成分，其养分含量直接影响植物的生长以及林分的质量[1-3]。土壤在生态系统中，是大部分生态过程的载体，并随着植被演替的过程中在不断地发生变化，是植物群落更替中不可或缺的重要研究内容[4-8]。分析土壤养分含量特征，可以为提高林地生产力，合理利用土壤资源，实现森林可持续经营提供科学依据[9]。

    榛子树是黑龙江省重要的木本粮油资源，榛子的野生资源十分丰富。榛子果仁含有丰富的蛋白质、矿物质以及多种维生素等营养成分;可榨油，也可入药，是国际贸易重要的干果之一，具有很高的经济价值[10-11]。国家实施退耕还林等林业生态工程，黑龙江省已经退耕还林67万hm2以上，其中杂交榛在黑龙江已经进行十多年的引种试验，其生长、结实、抗寒和育苗等方面取得了重要成果[10-15]。榛子在育种方面的研究很多，但对土壤方面的研究相对较少，且鲜有将榛子人工林、天然林及农田土壤含量进行对比研究的。黑龙江省是林业大省，本文通过对榛子人工林与天然林土壤养分对比，来揭示榛子人工林种植对土壤理化性质的影响，为森林可持续经营提供理论依据，也为人工造林和森林更新起指导作用;并通过对榛子人工林与农田土壤理化性质的对比，研究农田转化为人工林的过程中土壤理化性质的变化，为该区退耕还林可持续经营管理提供基础数据[16-18]。

    1?材料与方法

    1.1?实验地概况

    本研究设在位于黑龙江省牡丹江林口林业局，分别为小青山样地（榛子天然林）、莲花样地（榛子人工林、农田地），该区域地处张广才岭东坡，地形以浅山区丘陵地貌为主。该区气候属中温带大陆季风气候，年平均气温为3.2 ℃，年平均降水量为600～800 mm，无霜期为120 d[19]。地带性土壤为暗棕壤。

    1.2?样品采集及测定

    本研究以榛子人工林、榛子天然林及农田土壤为研究对象，分别在榛子人工林、榛子天然林中各选取标准样地为10 m×20 m，每块样地随机设3个采样点，重复三次，并在农田地中随机选取3个点，分别按 0～20、20～40、40～60 cm分层取样，共采集土样63份。土样带回实验室经风干、研磨和过筛后，进行各项指标的测定。

    测定及分析方法以鲁如坤主编的《土壤农业化学分析方法》为依据。土壤含水率测定方法用烘干法，容重用环刀法，孔隙度由土壤比重和容重计算求得[18，20]。土壤测定项目为有机质、碱解氮、有效磷和速效钾，其中有机质采用重铬酸钾容量法;碱解氮采用扩散吸收法;速效磷用双酸浸提-钼锑抗比色法测定;速效钾采用乙酸铵浸提-火焰光度法测定[21-22]。

    1.3?数据处理

    运用Microsoft Excel软件对数据进行处理，采用SPSS 13.0单因素方差分析（ANOVA）和多重比较（Turkey法）对数据进行差异显著性检验分析，本文数据显著性结果表示的均为同土层间林型差异。

    2?结果与分析

    2.1?土壤物理性质分析

    2.1.1?土壤容重

    土壤容重反映了土壤的紧实度，也是判断土壤熟化程度的指标之一，体现出土壤的通气性、透水性，是土壤质量的一个重要参数[23-24]。从表1可以看出，榛子人工林和农田地土壤容重高于榛子天然林，榛子人工林容重相对最高。榛子人工林表层容重高于榛子天然林两倍之多，榛子人工林中层和下层容重均高于榛子天然林约1.5倍左右，说明榛子天然林土壤最疏松。3种样地容重均随着深度的增加而增大。

    2.1.2?土壤孔隙度

    土壤孔隙度关系着土壤的渗透性能、导热性以及紧实度，是土壤通透性的重要指标。从表1可以看出，榛子天然林土壤总孔隙度总体高于其他两种样地，3种样地土壤总孔隙度随着土壤深度的增加均呈现出降低的趋势。

    榛子天然林在土壤剖面上3层深度上毛管孔隙度均为最大，榛子天然林和人工林毛管孔隙度均随着土壤深度的增加而降低。

    榛子天然林和农田地非毛管孔隙度均随着土层深度的增加而降低，榛子天然林3个土层之间的非毛管孔隙度差值不大，农田地3个土层之间的差异性显著，且随着土层深度的增加土层之间的差值越大。

    2.1.3?土壤持水状况

    一般植物养分都是溶于水后运输到植物根系供植物吸收，可见土壤水分对植物至关重要。毛管水接近于自然水，各个方向均可移动，很容易被植物吸收，是土壤最宝贵的水分。由表1可以看出，榛子天然林在3种样地中最大持水量、毛管持水量以及最小持水量均为最高;农田地表层最大持水量、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、下层土壤毛管持水量和最小持水量均比农田地高，3种样地各持水量均呈现出随着土层深度的增加而降低的趋势。

    2.2?榛子天然林、榛子人工林与农田地土壤化学性质分析

    由表2可以看出，榛子天然林和人工林土壤pH值为5.50～5.85，为酸性，且差異性不大;农田地土壤中、下层pH值呈中性，且与榛子天然林中下层土壤pH值差异显著。其中，榛子人工林和农田地土壤pH值随着土层深度的增加而增高，而榛子天然林土壤pH值随着土层深度的增加呈现出递减的趋势。

    土壤有机质是土壤系统的基础物质，影响土壤的物理、化学性质，土壤的有机质含量和特性也与土壤的生产力密切相关[25-28]。由表3可见，表层土壤3种样地有机质含量均差异显著，且榛子天然林含量最高;中层农田地有机质含量最高，且与榛子人工林差异显著。榛子天然林有机质含量随着土层深度的增加而降低;榛子人工林各土层之间有机质含量相近，且3种样地中含量为最低。

    土壤碱解氮也称有效氮，可反应土壤近期内氮素供应情况[25-28]。由表4可以看出，榛子天然林碱解氮含量各土层含量均为最高，其中榛子天然林碱解氮含量仅与农田地土壤中层差异不显著，与其他均有显著差异。榛子人工林和农田地土壤表层碱解氮含量差异显著，中下层差异不显著。榛子人工林碱解氮含量各层均为最低。

    磷是植物生长必须的养分，几乎都来自土壤中磷的供给，而土壤中速效磷决定了磷元素供应能力[29]。由表5可以看出，农田地速效磷含量为最高，且在土壤中层农田地与榛子人工林速效磷含量差异显著，其他各土层之间土壤速效磷含量差异不显著;其中，榛子人工林土壤速效磷含量最低。

    3?讨论与结论

    榛子天然林位于小青山样地，平均树高为199 cm，平均地径为14.7 mm;林下无灌木，都为草本。榛子人工林位于莲花样地，由农田地转化而来，平均树高为204 cm，平均地径为38.7 mm;人工林定期管理，林下植被极少。

    （1）本研究发现，天然林土壤总体容重较低，孔隙度和持水量相对最高，说明榛子天然林土壤具有良好的物理性质，榛子天然林土壤的保水蓄水能力相对较强。榛子人工林与农田地的物理性质数据差值不大，说明农田地转变为榛子人工林之后，短期内土壤物理性质没有太大的改变。

    （2）通过数据分析可以看出，榛子要求酸性土壤，农田地在转化榛子人工林时，可将土壤提前进行酸化。土壤速效磷含量农田地最高，可能与其土壤的酸碱性以及农田施肥有关;其他养分含量天然林最高，可能与天然林凋落物常年积累有关，植物凋落物含有一定的养分;人工林各养分含量均为最低，且天然林与人工林各养分含量差异相对显著，与农田地相比土壤养分含量均略低，通过榛子人工林生长情况来看，说明农田地转变榛子人工林之后，榛子人工林对土壤养分的消耗较大，以及与农田施肥有一定关系。

    综上所诉，榛子天然林理化性质相对最优，但是长期缺乏管理，榛子天然林生长情况较榛子人工林相比较弱;而榛子人工林整体生长情况较好，但对土壤养分消耗较为明显。因此，对榛子天然林应进行定期间伐、清林等抚育管理，实现天然林可持续发展，为林区生活带来一定的经济效益;对榛子人工林要进行定期施肥、间种等人工管理，保证土壤养分的供应需求，构成一个良性循环体系，实现退耕还林可持续经营管理，为农民带来稳定且丰厚的经济效益。

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