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滨海盐碱地丝绵木不同种植条件下土壤养分变化规律研究

2019-10-31李小艳薛鹏飞牛瑞瑞张春燕翟红莲

山东林业科技 2019年5期
关键词:土壤质地盐碱地滨海

李小艳,薛鹏飞,刘 宾,牛瑞瑞,张春燕,吴 赛,翟红莲

(山东博华高效生态农业科技有限公司,山东 滨州 256500)

种植土壤可提供植物正常生长所需的营养元素,是地上部植物生长发育的载体和基质[1]。种植之后,因种植条件不同,种植土壤养分也会发生不同的变化。而种植土壤养分含量变化直接关系到苗木质量好坏及成材期长短[2]。因此了解不同种植条件下苗木种植土壤的变化规律,可以为合理利用土地资源,提高林地管理水平提供科学保障。

受海潮影响,滨海地区有大面积盐碱地,大部分土壤盐渍化程度较高,土壤生态环境相对脆弱。而丝绵木系卫矛科卫矛属落叶小灌木或者乔木,树冠呈圆形,树形优美,抗性强[3-4],尤其抗盐碱、干旱能力较强,可在盐碱地土壤中正常生长,是滨海盐碱地地区绿化种植的优良树种之一。本文以丝绵木为研究对象,通过比较不同土壤质地、株行距、林间套种等多种种植条件,采取采集土壤样品、测定有机质、碱解氮、速效磷和有效钾含量的方式,探索不同种植条件下丝绵木种植土壤养分的变化规律,以指导滨海盐碱地地区丝绵木苗圃的种植管理[5]。

1 材料与方法

1.1 研究区域概况

本研究区域位于滨州市博兴县益丰生态林场,地处泰沂山以北,东南季风受泰沂山阻挡,年降雨量不足,为570mm,年日照时数为2470.4 h,年平均相对湿度64%,年平均蒸发量1686.6 mm,蒸发量约为年降雨量的3倍,有着春旱夏涝秋又旱的大陆性半干旱季风气候特点[6]。

1.2 样品采集

以种植6年的丝绵木为研究对象,分别对不同土壤质地(壤土、黏土)、不同株行距(2m×1m、4m×2m、5m×3m)、林间套种(未套种、大豆、南瓜、地瓜、土豆)种植土壤进行分层取样,分为上层(0-20cm)、中层(20-40cm)、下层(40-60cm),共采集土样 150个,其中各样点每层各取同质量土壤进行充分混合,阴干晾晒、研磨过筛后进行各项指标的测定。

1.3 试验材料

试剂:0.01mol/L HCl标准溶液、定氮混合指示剂 0.5mol/L NaHCO3、1.8mol/L NaOH 溶液、2%硼酸溶液、硫酸钼锑抗贮存液、50.00mg/L的磷基准溶液、100mg/L的标准钾溶液、0.2mol/L FeSO4标准溶液、1.0mol/L乙酸铵溶液、邻菲罗啉指示剂。

仪器:火焰光度计(6400A)、紫外可见分光光度计(752N)、HY-4A数显调速多用振荡器。

1.4 测定方法

用扩散皿扩散吸收法来测定碱解氮,用碳酸氢钠浸提法来测定速效磷,用乙酸铵浸提法测定有效钾,用重铬酸钾法测定有机质含量[7]。

1.5 数据处理

运用Excel进行数据处理,采用SPSS 22.0软件中的单因素方差分析(ANOVA)和多重比较(Turkey)评价土壤质地、株行距、林间套种对丝绵木种植土壤的养分影响。

2 结果与分析

2.1 不同土壤质地土壤养分含量分析

以2016年丝绵木在不同土壤质地上的土壤养分含量为基础数据,分析不同土壤质地上丝绵木种植对土壤养分的影响,结果见表1、2、3。

表1 壤土养分含量差异对比

由表1可看出壤土中养分含量变化规律。与2016年土壤养分含量相比,2019年各土层中碱解氮、有效钾、有机质含量基本呈现下降趋势,有效磷含量提高。这可能是由于种植年限增加,丝绵木根系逐渐丰满,分泌的有机酸类增加,使根域范围土壤中磷的有效性增加。

表2 黏土养分含量差异对比

由表2可看出黏土中养分含量变化规律。与2016年土壤养分含量相比,2019年各土层中有机质呈现下降趋势,有效磷含量增加,但是不同土层的碱解氮和有效钾含量变化趋势不同。上层中碱解氮含量增加,中下层下降;而有效钾在上下层中表现出增加的趋势,中层含量大幅度减少。这可能是由于黏土土壤结构与壤土差异性较大造成的。

2.2 不同株行距土壤养分含量分析

分别不同株行距对丝绵木种植土壤养分的影响,结果见表3。由表可知,不同株行距土壤中营养成分呈现不规律的变化,其中株行距越大,速效磷含量越低,有效钾含量越高。另外,以株行距4m×2m丝绵木种植土壤中碱解氮含量最低,有机质含量最高,且差异显著。株行距2m×1m种植土壤碱解氮含量最高,株行距5m×3m种植土壤速效磷和有机质含量最高。

表3 不同株行距对丝绵木种植土壤(0-40cm)养分的影响

2.3 不同套种作物的土壤养分分析

分析林间套种对壤土种植丝绵木土壤养分的影响,结果见表4。从表4可以看出,林间套种会显著影响丝绵木种植土壤养分。其中套种大豆和苜蓿能显著提高土壤中碱解氮的含量,使速效磷含量显著降低,不会显著降低土壤中有机质和有效钾的含量。套种南瓜、土豆和地瓜能显著降低土壤中碱解氮、有效钾和有机质含量。套种大豆和苜蓿能提高土壤中碱解氮约13.9%、21.1%,套种南瓜、地瓜、土豆区域有效钾含量降低20.3%、21.7%、24.3%。

表4 不同套种作物种植土壤(0-40cm)养分差异对比

3 结论

本研究表明滨海盐碱地地区不同土壤质地对丝绵木种植土壤养分影响差异较大,其规律如下。壤土各土层中碱解氮、有效钾、有机质含量均基本呈现下降趋势,有效磷含量呈现升高趋势;而黏土土质各土层中有机质呈现下降趋势,有效磷含量增加。这说明土壤质地与土壤供肥能力密切相关[9],且土壤粘粒质量分数高有助于保持其较高的土壤肥力,也就是说黏土土质保肥性优于壤土[10-14]。土壤质地在土壤供肥、保肥性能上是影响种植土壤养分变化的重要因子[15]。

本研究表明滨海盐碱地地区不同株行距对丝绵木种植土壤养分有一定的影响,尤以速效磷、速效钾含量最为明显。株行距越大,速效磷含量越低,速效钾含量越高。曾经有研究发现,土壤养分含量随林分密度增加而下降[16-19],也有研究发现土壤营养元素含量随着林分密度的增加呈先增加后下降的趋势[20],也有的发现不同土层土壤养分在不同林分密度之间呈现不规律的变化[21]。这是因为不同土壤层次的养分含量受到多种因素的共同影响[22],养分含量可能由于不同土层根系分布的差异等多种因素影响而产生变化[23]。

该研究表明在滨海盐碱地丝绵木林间套种作物后,种植土壤养分发生了一定变化。套种大豆和苜蓿能显著提高土壤中碱解氮的含量,使速效磷含量显著降低,不会显著降低土壤中有机质和有效钾的含量。这与油茶地套种大豆等豆科植物能显著增加土壤含量、有机质等相关养分的提升结论一致[24-25]。套种南瓜、土豆和地瓜能显著降低土壤中碱解氮、有效钾和有机质含量。南瓜、土豆、地瓜均属于喜钾作物,在生长期吸收大量的氮合成光合产物,并吸收钾促进转运积累[26-27],因此套种南瓜、土豆、地瓜等作物会显著降低土壤中有机质、碱解氮、有效钾的含量。

由以上可知,滨海盐碱地地区不同种植条件下丝土壤养分变化有以下规律:不同土壤质地养分差异较大,其中各土层养分含量黏土>壤土;株行距越大,速效磷含量越低、有效钾含量越高;林间套种会影响丝绵木种植土壤养分含量,套种苜蓿大豆能增加土壤中碱解氮含量,套种南瓜、土豆、地瓜能减低碱解氮、有效钾和有机质含量。这些为滨海盐碱地丝绵木种植提供了技术支撑,可以合理利用土地资源,实现绿化苗木可持续发展经营。但是,本试验对该地区丝绵木种植土壤进行了取样调查分析,对不同种植条件下丝绵木生长量及套种作物产量等未进行全面系统的统计分析。

4 讨论

森林土壤是森林生态系统中环境与生物相互作用的产物,也是能量和物质交换的重要场所[28]。种植土壤的养分含量直接关系到苗木生长及其质量[29]。土壤质地、株行距、林间套种等作为苗圃管理的重要参考指标,必然对种植土壤产生一系列的影响。掌握种植土壤养分变化规律不仅能够优化各种资源配置,而且在一定程度上能够促进整个生态系统稳定、养分循环及土壤质量提升[30-31]。

因丝绵木抗盐碱能力较强,树形优美,适宜在盐碱地种植,现阶段工程绿化需求较大,因此丝绵木在滨海地区有了一定的推广种植规模。但是种植密度、施肥、套种作物对生长量及土壤的影响等方面仍然存在很多不足,需要进一步的研究与探讨。丝绵木种植是一项长期性工作,需要持续不断的调查、研究和总结,最终摸索出丝绵木在滨海盐碱地地区最佳的种植条件。

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