刘 平

(沈阳农业大学，沈阳，110866)

魏忠平 潘文利

(辽宁省林业科学研究院)

王玉涛

(沈阳农业大学)

辽河三角洲位于辽河平原的南端，靠近渤海沿岸，地势平坦，整个三角洲滩涂面积达33万hm2，而且还不断淤积新的滩涂。滩涂中的土壤质地为黏壤、轻黏壤，盐分质量分数为 0.52% ～1.58%[1]。因此，如何有效地改良和利用这类土地，对于区域的经济发展、生态建设和社会进步有深远意义。目前，盐碱地改良仍是一个复杂的工程，国内外对盐碱地治理技术有很多研究，主要集中在耐盐性植物的筛选[2－4]、废弃水资源灌溉[5－7]、覆盖改良[8－10]、施加改良剂[11－12]等方面，但对不同树种配置模式改良盐碱地土壤方面的研究还比较少。为探索改造辽河三角洲重盐碱土的最佳树种配置模式，笔者选择营造在辽河三角洲滨海盐碱土上的多年生树种配置模式对土壤不同深度的温度、水分和土壤盐分质量分数的变化规律进行研究，从而揭示不同树种配置模式对土壤的改良效果，以期为辽河三角洲盐碱地生物改良中适地适树的选择、林分结构的配置提供科学的依据。

1 试验地概况

试验地选择在锦州凌海市娘娘宫南凌村、建业乡建业村、建业乡河屯村。凌海市位于辽宁西南部，地处辽西走廊，南临渤海，坐落于渤海退海河流冲积平原之上，属温带季风大陆性气候，四季分明，雨热统计，日照充足。年平均气温8.5℃，降水量550～650 mm，无霜期160～180 d。年均日照时数为2700 h，多风，有风天数平均可达200 d。地势平坦，交通便利。凌海市海岸线长83.7 km，沿海滩涂1.7万hm2，多数近海滩涂土壤盐碱化程度较高，难以种植利用。

2 材料与方法

2.1 试验林分

本研究选取1998年在娘娘宫南凌村营造的小胡杨(Populus simonii×P.euphratica)纯林、刺槐(Robinia pseudoacacia)纯林、小胡杨刺槐行状混交3种树种配置模式，1992年在建业乡建业村营造的109柳(Salixב109’)树纯林、群众杨(Populus popularis)纯林、白榆(Ulmus pumila)纯林、白蜡(Fraxinus chinensis)纯林4种树种配置模式，1993年在建业乡河屯村营造的白榆刺槐行状混交林、白蜡沙枣(Elaeagnus angustifolia)行状混交林、白蜡刺槐行状混交林、白蜡小胡杨树行状混交林4种树种配置模式，共计11种树种配置模式来研究不同树种配置模式对土壤的改良效果，同时在每一试验区域设置空地作为对照。每一树种配置模式株行距均为2 m×2 m，面积均为1500 m2。于2011年7—8月份分别对各树种配置模式改良土壤效应进行了调查，各造林模式概况如表1所示。

表1 不同造林模式林分概况

2.2 研究方法

于2011 年的7 月20、21、22 号和8 月16、17、18号，每天选择上午、中午和下午3个时段，使用PR2土壤水分速测仪和2225FS便携式盐分计分别在各树种配置模式林分内和对照空地随机选择5个点，测量0＜d≤10 cm、10 cm＜d≤20 cm、20 cm＜d≤40 cm、40 cm＜d≤60 cm、60 cm＜d≤80 cm 各土层的土壤温度、土壤含水量和土壤电导率，并通过公式y=0.0182+0.309x(式中 y 为电导率，ds/m;x 为盐分质量分数，g/kg)计算土壤各层次的盐分质量分数[13]。将每一土壤层次分别测定的90个土壤含水量、土壤温度和土壤盐分质量分数的数据，取其平均值进行不同造林模式下的对比分析。

3 结果与分析

3.1 不同树种配置模式对土壤温度的影响

对不同树种配置模式下土壤0＜d≤10 cm、10 cm＜d≤20 cm、20 cm＜d≤40 cm、40 cm＜d≤60 cm、60 cm＜d≤80 cm层次的土壤温度进行比较(见表2)。可以看出，在南凌村、建业村和河屯村3个造林区域营建的小胡杨纯林、刺槐纯林、小胡杨刺槐混交林、白榆刺槐混交林、白蜡沙枣混交林、白蜡刺槐混交林、白蜡小胡杨混交林、109柳纯林、群众杨纯林、白榆纯林、白蜡纯林等11种树种配置模式与对照的空地相比均明显降低了土壤不同层次的温度。这对于减轻盐碱地土壤蒸发、降低土壤盐分具有显著的作用，同时抑制了林木遭受盐分的胁迫，极大提升了林木对盐碱地降盐效能的发挥。另外，随着土壤深度的增加，各树种配置模式的土壤温度都呈逐渐降低的趋势。对比不同树种配置模式土壤温度下降幅度和比例来看，小胡杨纯林与对照相比平均降低土壤温度为2.2℃，降低比例为8.7%;刺槐纯林土壤温度降低了2.5℃，降低比例为9.5%;小胡杨刺槐混交林土壤温度降低了2.0℃，降低比例为7.7%;白榆刺槐混交林土壤温度降低了3.7℃，降低比例为14.9%;白蜡沙枣混交林土壤温度降低了3.4℃，降低比例为13.5%;白蜡刺槐混交林土壤温度降低了3.2℃，降低比例为12.9%;白蜡小胡杨混交林土壤温度降低了2.9℃，降低比例为11.5%;109柳纯林土壤温度降低了2.1℃，降低比例为8.7%;群众杨纯林土壤温度降低了1.3℃，降低比例为6.0%;白榆纯林土壤温度降低了1.0℃，降低比例为4.4%;白蜡纯林土壤温度降低了1.1℃，降低比例为4.7%。不同树种配置模式对土壤温度降低比例大小依次为白榆刺槐混交林14.9%＞白蜡沙枣混交林13.5%＞白蜡刺槐混交林12.9%＞白蜡小胡杨混交林11.5%＞刺槐纯林9.5%＞小胡杨纯林8.7%和109柳纯林8.7%＞小胡杨刺槐混交林7.7%＞群众杨纯林6.0%＞白蜡纯林4.7%＞白榆纯林4.4%。因而，在夏季时，呈现出混交林要比纯林对盐碱地土壤温度降低幅度大的趋势。

表2 不同树种配置模式对土壤温度的影响 ℃

本研究的11种树种配置模式对土壤温度影响可以分为2类，一类是白蜡沙枣混交林、白榆刺槐混交林、白蜡刺槐混交林、白蜡小胡杨混交林和白蜡小胡杨混交林，它们降低土壤温度的比例最高，在12% ～16%;第二类是刺槐纯林、小胡杨纯林、群众杨纯林、109柳纯林、白榆纯林、白蜡纯林，它们降低土壤温度的比例较低，在5% ～12%。

3.2 不同树种配置模式对土壤水分的影响

分别在干旱和雨季对不同树种配置模式下土壤0＜d≤10 cm、10 cm＜d≤20 cm、20 cm＜d≤40 cm、40 cm＜d≤60 cm、60 cm＜d≤80 cm 层次的土壤含水量进行了测定(见表3)。可以看出，在干旱季节时，随着土壤深度的增加，不同树种配置模式土壤含水量呈双峰曲线变化，在0＜d≤10 cm土壤含水量最大，10 cm＜d≤40 cm处含水量下降，40 cm＜d≤80 cm处含水量又逐渐升高。其中对照样地土壤不同层次的平均含水量为31.6%，小胡杨纯林的含水量为28.6%，比对照下降9.6%;刺槐纯林的含水量基本与对照样地的持平为31.7%;小胡杨刺槐混交林的含水量为23.4%，比对照下降26.1%。不同树种配置模式下各土壤层次的平均含水量大小依次为对照≥刺槐纯林＞小胡杨纯林＞小胡杨刺槐混交林。因而，在干旱季节时，营造小胡杨刺槐混交林降低土壤含水量效果最明显，有效地降低了土壤地下水位的深度，从而减轻土壤盐分质量分数的上升和集聚，达到了控制土壤盐分质量分数上升的趋势。

从表3中看出，雨季时，河屯村对照空地的土壤含水量随土壤深度的增加呈单峰型变化，在20 cm＜d≤40 cm处土壤含水量最低，为22.6%。而营造白榆刺槐混交林、白蜡沙枣混交林、白蜡刺槐混交林和白蜡小胡杨混交林后土壤含水量随土壤深度的增加均呈双峰曲线变化，在10 cm＜d≤20 cm处土壤含水量达到最低;随着土壤深度的增加，土壤含水量又呈上升的趋势。其中对照样地土壤不同层次的平均含水量为28.4%，白榆刺槐混交林的平均土壤含水量为35.9%，比对照增加26.4%;白蜡沙枣混交林的平均含水量为36.0%，比对照增加26.9%;白蜡刺槐混交林的平均土壤含水量为36.2%，比对照增加了27.5%;白蜡小胡杨混交林平均含水量为35.9%，比对照增加了26.5%。建业村营造的109柳纯林、群众杨纯林、白榆纯林、白蜡纯林与对照空地一样，不同层次土壤含水量的变化基本呈单峰型，土壤含水量的最小值出现在10 cm＜d≤20 cm处，之后土壤含水量又逐渐上升。109柳纯林的不同土壤层次平均含水量为36.8%，比对照增加了9.8%;群众杨纯林不同土壤层次的含水量为34.7%，比对照增加了3.7%;白榆纯林含水量为34.9%，比对照增加了4.1%;白蜡纯林含水量为35.0%，比对照增加了4.4%。这主要是由于在河屯村和建业村测定数据的前一天刚下过一场中雨。在盐碱地营造林分，夏季可降低林内的土壤温度，加上林下植被的覆盖，从而减弱林内土壤的蒸发，增加了土壤的含水量，达到洗盐降碱的功效。综上所述，从不同树种配置模式对土壤水分改变效果来看，白榆刺槐混交林、白蜡沙枣混交林、白蜡刺槐混交林、白蜡小胡杨混交林、小胡杨刺槐混交林对土壤含水量的改变最大，变化辐度在26.1% ～27.5%，小胡杨纯林、白榆纯林、白蜡纯林、109柳纯林、刺槐纯林对土壤含水量的改变较小，变化辐度在4.1% ～9.8%。

表3 不同树种配置模式对土壤水分的影响 %

3.3 不同树种配置模式对土壤盐分质量分数的影响

对不同树种配置模式下土壤0＜d≤10 cm、10 cm＜d≤20 cm、20 cm＜d≤40 cm、40 cm＜d≤60 cm、60 cm＜d≤80 cm层次处的土壤盐分质量分数进行测定(见表4)。可以看出，营造小胡杨纯林、刺槐纯林和小胡杨刺槐混交林13a后土壤不同层次的盐分质量分数与对照空地相比均显著下降。小胡杨刺槐混交林对土壤盐分质量分数的改变最大，在0＜d≤60 cm土层处，盐分质量分数由10 g/kg降低为2 g/kg以下;刺槐纯林在0＜d≤40 cm土层处，小胡杨在0＜d≤20 cm土层处盐分质量分数降为2 g/kg以下。土壤基本变为农田，可以适合大豆、小麦等农作物的种植[14]。小胡杨纯林的土壤平均盐分质量分数由造林 前的9.77g/kg降低为3.34g/kg，降低比例为65.9%;刺槐降低为1.99 g/kg，降低比例为 79.7%;小胡杨刺槐混交林降低为1.20 g/kg，降低比例为87.7%。土壤盐分质量分数降低的顺序依次为小胡杨刺槐混交林＞刺槐纯林＞小胡杨纯林。从图8可以看出，营造白榆刺槐混交林，白蜡沙枣混交林，白蜡刺槐混交林，白蜡小胡杨混交林18 a后，在0＜d≤10 cm、10 cm＜d≤20 cm、20 cm＜d≤40 cm、40 cm＜d≤60 cm、60 cm＜d≤80 cm处土壤盐分质量分数也均显著下降。在0＜d≤40 cm土层处，营造白榆刺槐混交林、白蜡沙枣混交林、白蜡刺槐混交林、白蜡小胡杨混交林后土壤的平均盐分质量分数由对照空地的7.71 g/kg降低到2 g/kg之内，土壤基本改造为农田，适合种植任何的农作物和根系分布较浅的灌木和乔木。在40 cm＜d≤80 cm土层之内，土壤的盐分质量分数由对照样地的7.94g/kg降低到3.21～5.66 g/kg，土壤由重度盐碱地变为轻到中度盐碱。营造白榆刺槐混交林后，土壤不同层次的平均盐分质量分数由对照空地的7.80 g/kg降低到2.76 g/kg，降低了64.6%;白蜡沙枣混交林降低到 2.59 g/kg，降低了66.7%;白蜡刺槐混交林降低到 3.05 g/kg，降低了60.93%;白蜡小胡杨混交林降低到3.25 g/kg，降低了58.34%。土壤盐分质量分数降低的顺序依次为白蜡沙枣混交林＞白榆刺槐混交林＞白蜡刺槐混交林＞白蜡小胡杨混交林。从图9可以看出，营造109柳纯林、群众杨纯林、白榆纯林、白蜡纯林19 a后，与对照空地样地相比，土壤由原来的重盐碱地，盐分质量分数为8.33 g/kg，变为中度盐碱地，盐分质量分数3.55～6.44 g/kg。而且这些纯林模式对不同深度土层的盐分质量分数改变基本一致，109柳纯林与对照样地相比降低了54.5%，群众杨纯林降低了42.1%，白榆纯林降低了43.7%，白蜡纯林降低了22.7%，降低土壤盐分质量分数的能力大小顺序依次为109柳纯林＞白榆纯林＞群众杨纯林＞白蜡纯林。综合对比这11种树种配置模式对土壤盐分质量分数的改变效果来看，营造小胡杨刺槐混交林、白榆刺槐混交林、白蜡沙枣混交林，白蜡刺槐混交林、白蜡小胡杨混交林降低土壤盐分质量分数的比例最大，在60% ～87%。而且营造混交林以后，在0＜d≤40 cm深度的土壤由重盐碱地改变为能够适合农作物生长的农田地。营造小胡杨纯林、109柳纯林、群众杨纯林、白榆纯林、白蜡纯林和刺槐纯林后，土壤盐分质量分数比营造混交林降低的幅度小，在20% ～60%，由重度盐碱地改变为中度盐碱地，造林后的改变效果较差，只能营造一些较耐盐碱的灌木或乔木。

4 结论

营造混交林比营造纯林在夏季对盐碱地土壤温度的降低作用更大，在11种树种配置模式中，对土壤温度的改变效果可以分为2类，一类是白蜡沙枣混交林、白榆刺槐混交林、白蜡刺槐混交林、白蜡小胡杨混交林和白蜡小胡杨混交林，它们降低土壤温度的比例最高，在12% ～16%;第二类是刺槐纯林、小胡杨纯林、群众杨纯林、109柳纯林、白榆纯林、白蜡纯林，它们降低土壤温度的比例较低，在5% ～12%。在盐碱地营造林分能有效改善土壤水分含量，在干旱的时候，林分能够降低土壤的含水量，降低土壤地下水位深度;在土壤过涝时，林分能够提高土壤的含水量，从而达到洗盐的目的。另外，从改善土壤含水量这一目的来看，营造混交林要比营造纯林效果明显得多，所以，在盐碱地要提倡营造混交林。营造混交林降低土壤盐分质量分数的比例最大，在60% ～87%，而且营造混交林后，土壤在0＜d≤40 cm深度的土壤由重盐碱地改变为能够适合农作物生长的农田地。营造纯林比营造混交林降低土壤盐分质量分数的幅度小，幅度在20% ～60%，由重度盐碱地改变为中度盐碱地，造林后的改变效果较差，只能营造一些较耐盐碱的灌木或乔木。

表4 不同树种配置模式对土壤盐分质量分数的影响10－3

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