杉木与光皮桦纯林及混交林土壤理化性质分析＊

2017-08-10刘和丁

福建林业 2017年1期

关键词：土壤层纯林混交林

刘和丁

（福建省武夷山市林业局，福建武夷山354300）

杉木与光皮桦纯林及混交林土壤理化性质分析＊

刘和丁

（福建省武夷山市林业局，福建武夷山354300）

通过对武夷山市长滩国有林场8a生的杉木纯林、光皮桦纯林及光杉混交林土壤理化性质进行对比研究。结果表明：光杉混交林有最低的土壤容重和最高的总孔隙度，表明土壤孔隙状况得到一定程度的改善。光杉混交林水解性氮和速效钾含量明显高于其它两种林分，而有效磷含量甚至低于杉木纯林。对3种林分土壤全量养分的比较发现，光杉混交林仅提高了土壤全磷含量，而土壤有机碳、全氮和全钾含量甚至低于其它2种林分。综上所述，光杉混交林在一定程度上改善了土壤的物理结构，提高了土壤速效养分的含量，然而由于混交年限较短，混交模式对土壤全量养分的改善作用有限。

杉木；光皮桦；杉光混交林；土壤理化性质

1 研究区概况

研究区试验地位于福建省武夷山长滩国有林场山口工区，造林地前茬为杉木林地。武夷山市位于福建省西北部，闽赣交界处，武夷山脉南麓。即东经117°37′22″～118°19′44″，北纬27°27′31″～28°4′46″，东邻浦城县、南接建阳市、西与光泽毗连、北部与江西省铅山县为界。属中亚热带季风湿润气候，四季分明，雨量充足。全年最热月是7月，平均月气温27.5℃，最高气温月平均值为33.3℃，极端最高气温41.2℃；冬季和早春不太冷，气温多数在0℃以上，极端最低气温-8.1℃，年平均气温18℃。年平均相对湿度78%，年平均降水量1916.4mm。年平均无霜期255d。

2 研究方法

试验地为Ⅱ类地，2008年3月造林。2016年7月调查，调查选择起源一致的杉木纯林、光杉混交林、光皮桦纯林。在每种林分中分别布设3个20m×20m的样地，在样地内别选择典型位置，挖取土壤剖面，并按等距离划分土壤层次，分别于0～10 cm、10～20 cm、20～40 cm、40～60cm深度用环刀取样测定土壤容重，同时取土壤样品，同层土壤混合样取约200g，重复3次，分别装入自封袋内并编号记录。各标准地基本概况见表1。

由环刀法计算土壤容重、最大持水量、毛管持水量、最小持水量、非毛管孔隙、毛管孔隙以及总孔隙度。将土壤样品自然风干，一部分过2mm筛，用于测定土壤有效磷，速效钾和水解性氮含量；剩余部分过0.25mm筛，用于测定土壤有机碳、全氮、全磷和全钾含量[6]。

表1 试验地概况

3 结果与分析

3.1 土壤持水量与孔隙度特征分析

从表2可以看出，3种不同林分生长8a后，无论是表层土壤0～10cm还是10～20cm的土壤层，其土壤容重均表现为杉木＞光皮桦纯林＞光杉混交；最大持水量表现为混交林＞光皮桦纯林＞杉木纯林，毛管持水量、最小持水量和总孔隙度有一致的变化规律。在表层0～10cm土壤的非毛管孔隙则是混交林＞光皮桦纯林＞杉木纯林，10～20cm的土壤非毛管孔隙则是杉木纯林＞混交林＞光皮桦纯林；毛管孔隙在表层土壤0～10cm的则是光皮桦纯林＞杉木纯林＞混交林，10～20 cm的土壤层又是混交林＞光皮桦纯林＞杉木纯林。

表2 各样地土壤持水及孔隙状况表

3.2 土壤养分状况分析

从表3的不同林分土壤不同土层速效养分含量来看，在表层0～10 cm的土壤层，光杉混交林速效钾含量最高，达到89.77mg·kg-1，分别是光皮桦纯林和杉木纯林的2.13和1.19倍；有效磷含量则是杉木纯林最高，为6.40mg·kg-1，分别是光皮桦纯林和光杉混交林的1.42和2.58倍；水解性氮含量是光杉混交林最高为153.85mg. kg-1，稍高于光皮桦纯林，是杉木纯林的1.36倍。在10～20 cm的土壤层速效钾含量光杉混交林最高，为68.61mg· kg-1，稍高于杉木纯林，是光皮桦纯林的2.35倍；有效磷含量是杉木纯林最高为5.60mg·kg-1，是光杉混交林的1.27倍，是光皮桦纯林的1.38倍；水解性氮含量是光杉混交林最高为186.04mg·kg-1，分别是光皮桦纯林和杉木纯林的1.72和1.83倍。20～40 cm的土壤层速效钾含量光杉混交林最高为65.84mg·kg-1，稍高于杉木纯林，是光皮桦纯林的2.34倍；有效磷含量是杉木纯林最高为4.97mg·kg-1，分别是光杉混交林和光皮桦纯林的1.31和1.30倍；水解性氮含量光杉混交林最高为164.85mg·kg-1，分别是杉木纯林和光皮桦纯林1.85和1.93倍。40～60cm的土壤层速效钾含量光杉混交林最高为70.13mg·kg-1，分别是杉木纯林和光皮桦纯林的1.21和2.74倍；有效磷含量是光杉混交林最高为3.78mg·kg-1，分别是杉木纯林和光皮桦纯林的1.82和1.83倍；水解性氮含量则是光皮桦纯林最高为87.54mg·kg-1，分别是光杉混交林和杉木纯林的1.17和2.01倍。

表3 不同林分土壤的速效养分

表4为不同林分的全量养分情况表，从表中可知，不同林分土壤中全钾含量各个土壤层都是杉木纯林最高，其次是光杉混交林，光皮桦纯林是最低的，但光皮桦纯林全钾含量的土壤层从高到低分布是20～40cm＞10～20cm＞0～10cm＞40～60cm，杉木纯林全钾的土壤层从高到低分布是10～20cm＞0～10cm＞40～60cm＞20～40cm的土壤层，光杉混交林全钾土壤层从高到低分布则是40～60 cm＞20～40cm＞0～10cm＞10～20cm。3个林分中全磷含量各个土壤层都是光杉混交林最高，其次是杉木纯林，最低还是光皮桦纯林，但光皮桦纯林、杉木纯林的各土壤层值是相同的，光杉混交林则不完全相同，前两层0～10cm与10～20cm值相同为0.07g·kg-1，后两层20～40cm与40～60cm值相同为0.06g·kg-1。

3个林分中碳含量0～10 cm土壤层最高是光杉混交林，为1.53%，其次是杉木纯林，最低为光皮桦纯林；10～20 cm土壤层最高是杉木纯林，为1.42%，其次是光皮桦纯林，光杉混交林最低；20～40 cm土壤层最高是杉木纯林，为1.54%，其次是光皮桦纯林，光杉混交林最低；40～60 cm土壤层最高是杉木纯林，为0.89%，其次是光杉混交林，光皮桦纯林最低。3个林分中氮含量基本表现为随土层深度的增加逐渐减少的趋势。3个林分中各土壤层碳氮比存在差异。光皮桦纯林最高碳氮比出现在20～40cm土壤层达到14.07，其次依次为10～20cm、0～10cm和40～60cm土壤层；杉木纯林最高碳氮比出现在0～10cm土层达到14.30，然后逐层降低；光杉混交林碳氮比随土层深度变化规律与光皮桦纯林基本相同，最高的土壤层是20～40cm土壤层达到15.23。

表4 各样地土壤的全量养分

4 小结

土壤容重小表明土壤疏松，结构性良好;反之，则表明土壤紧实而缺乏团粒结构。从表2中可知，光杉混交林的土壤容重最低，土壤总孔隙度最大，并且随着土壤深度的增加，土壤容重逐渐增大，土壤孔隙状况趋于下降，这表明混交林对土壤具有一定的改良作用。

不同林分对土壤的培肥作用差异是由它的生物学特性、根系吸收养分能力、林下植被、枯枝落叶数量与质量、微生物数量和土壤酶活性所决定［7,8］。不同林分土壤不同土层速效养分含量来看光杉混交林速效钾和水解性氮含量最高，而光杉混交林有效磷含量最低；全K含量体现了土壤钾素的贮量状况，在武夷山成土条件下，三种不同林分的土壤钾素贮量水平大小顺序为杉木纯林＞光杉混交林＞光皮桦纯林，但全磷含量和碳氮比都是光杉混交林最大，三种林分的土壤全P含量在0.04～0.07g·kg-1之间，表明研究区域的土壤磷素供应处于轻度或中度缺乏状态，这与前人研究认为，在福建省亚热带生物气候条件下，磷素易于淋失的结果相吻合[9,10]。

综上所述，光皮桦与杉木混交在一定程度上改善了土壤的物理结构，提高了土壤速效养分的含量，然而由于混交年限较短，混交模式对土壤全量养分的改善作用有限。

[1]俞新妥．杉木栽培学[M]．福州:福建科学技术出版社．1997：322-225．

[2]周霆，盛炜彤．关于我国人工林可持续问题[J]．世界林业研究，2008，21（3）：39-53．

[3]苏木荣，张卫强，冼伟光．南亚热带不同林龄杉木针阔混交林土壤理化性质分析[J]．广东林业科技，2014，30（5）：43-47．

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[10]福建省土壤普查办公室．福建土壤[M]．福州：福建科学技术出版社，1991，217-253．责任编辑/丁珌

The soil physical and chemical properties of pure and mixed forests ofand