邢亮

(辽宁省林业调查规划监测院， 辽宁 沈阳 110122)

在我国东北的沿海区域，存在大量的可发展农业区域，约占据中国境内农业耕地总面积的一成以上。现如今，中国境内还有将近八成的盐碱地，没有得到综合治理[1]。故此，改善中国境内沿海区域的土壤理化性质，对于中国农业的发展至关重要。与此同时，要善于取长补短，发挥当地优势，推进中国境内沿海地区盐碱地的长远发展，进而推进中国的全面发展。

通常情况下，泥质海岸的生态环境相对脆弱，适宜在该环境中存活的树种并不多。与此同时，沿海区域具有恶劣的自然环境，防护林很容易受到暴雨、风沙、干热风以及冰雹等多样化自然灾害的影响，造林与维护都很困难，海滨历史上严重缺乏科学管理，导致盐碱化不断加剧[2，3]。林分质量低，结构不合理，防护能力差，树种生长慢、寿命短、抗逆性差等直接威胁造林结果。

本文分析了不同林分类型的防护林对土壤速效氮、速效磷、pH值、总孔隙度、体积含水量、土壤密度的影响。依照分析结果进行适地适树，进而解决泥质海岸的生态环境相对脆弱问题，以此为今后泥质海岸防护林建设提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

选取辽宁省葫芦岛市绥中县泥质海岸的油松(Pinustabuliformis)纯林、杨树(Populusspp.)纯林、刺槐(Robiniapseudoacacia)纯林为研究对象，对其土壤的0～20 cm土层、20～40 cm土层进行试验分析,林分情况如表1所示：

表1 林分情况

1.2 试验及取样方法

选择有代表性的测点，挖掘土壤剖面，根据土壤发生层次或每隔10 cm用环刀采取土样，用锋利的土壤刀剖平环刀表面，盖好，带回测定。本试验将土样按照《森林土壤分析方法(LY/T-1999)》进行分析，测定土壤有机质，pH值3次重复,取其平均值。

1.2.1 速效氮的测定 在扩散皿中，用1.0 mol·L-1NaOH水解2 g土壤，使得易水解氮碱转化为NH3，NH3扩散后为H3BO3吸收。H3BO3吸收液中的NH3再由标准酸滴定，然后计算土壤中水解氮的含量。

1.2.2 速效磷的测定 可用0.5 mol·L-1碳酸氢钠提取到土壤溶液中，然后将待测液用钼锑抗混合显色剂在常温下进行还原，使黄色的锑磷钼杂多酸还原成为磷钼兰，进行比色。

1.2.3 pH的测定 土壤样品用水浸提或用中性盐溶液浸提。水土比为2.5∶1；盐碱土水土比为5∶1；泥炭水土比为10∶1。经充分搅拌，平衡30 min，用酸度计或pH计测定。

1.2.4 土壤总孔隙度、土壤密度、土壤含水量的测定 先用粗天平进行湿土和环刀质量的测量，将环刀去上下底盖放入平底盆中使其吸水达到饱和的状态，盖上上下底盖一起称量可以得到最大含水量。去掉底盖，放在盛有干沙的平底盘中约2 h，立即称质量，可以得到毛管持水量。去掉上下底盖，放置于盛有干沙的平底盘中2～3 d，此时水量为毛管悬浊水，加上下底盖称量可得最小持水量。通过以上数据计算可得土壤体积含水量、土壤密度以及土壤总孔隙度。

1.2.5 数据的分析与处理 运用Microsoft Excel和SPSS应用程序，进行单因素方差分析，再用LSD Dunnett进行多重比较。

2 结果和分析

2.1 辽宁省泥质海岸防护林土壤速效氮含量研究

土壤中的氮素主要来自于生物有机物质的积累。对5种泥质海岸防护林土壤速效氮含量的分析如图1所示。由图1可知，5种林分类型0～20 cm和20～40 cm层的土壤速效氮含量均大于对照样地，说明沿海防护林对于改良土壤速效氮起到了显著的作用。5种不同林分类型在0～20 cm和20～40 cm土层中速效氮含量由高到低排列为刺槐纯林(237.93 mg·kg-1)>辽宁杨纯林(201.15 mg·kg-1)>小胡杨+紫穗槐(131.65 mg·kg-1)>刺槐+杨树(127.70 mg·kg-1)>小胡杨纯林(115.40 mg·kg-1)>空白(56.79 mg·kg-1)。

图1 泥质海岸不同林分类型土壤速效氮含量

由于氮素的积累主要来自于有机物质的分解，刺槐0～20 cm和20～40 cm土层全氮量的含量均最高，在0～20 cm主要是由于枯枝落叶以及其他凋落物的累积，随着植被以及微生物的分解，使养分回归土壤。而在20～40 cm的土层中全氮含量减少是因为草本植物的根系无法延伸至土壤深层，而刺槐林在20～40 cm的土壤中含氮量最高是由于刺槐根系发达且属于阔叶林，利用有机物质的积累。

2.2 辽宁省泥质海岸防护林pH值分析

滨海地区的土壤具有较强的碱性，严重影响了树木的正常生长。与此同时，多样化营养元素的活性也并不理想，能够促进树木生长的元素少之又少，直接造成树木生长受阻。故此，若想改善滨海地区的土壤，就必须大大降低pH值，促进营养成分的吸收，才能有效改善土壤的质量。

图2 泥质海岸不同林分类型土壤pH值

通过图2 数据可得，防护林土层pH均值由小至大排列为小胡杨+紫穗槐(7.443 3)<小胡杨纯林(7.79)<辽宁杨纯林(7.87)<刺槐纯林(8.00)<刺槐+杨树(8.01)<空白(8.08)。各个防护林pH值均小于对照组，且均值也小于对照组(7.92<8.71)，说明沿海防护林对土壤pH值的改善有较为显著的作用，而且由于雨水的淋洗作用，使得土壤中盐分等碱性物质下渗，导致pH值随土壤深度的增加而增加。

2.3 辽宁省泥质海岸防护林土壤速效磷研究

土壤速效磷能促进植物的光合作用和呼吸作用，还在一定程度上决定了植物抗寒冷、抗干旱的能力。土壤磷元素主要来源于含磷的黏土矿物质和原生矿物质。表层土壤的速效磷的含量，由于受到土壤灌溉等人为因素极易流失。

通过图3数据可得，土壤速效磷含量随土壤土层深度的增加而减少，这是由于速效磷的主要来源为枯枝落叶等枯落物，这些物质分解产生的速效磷随雨水的淋溶作用而缓慢下渗，而土壤深度越深，淋溶作用就越发不明显。另外植物根系的吸收作用也同样会导致这一现象。

在树种方面，0～20 cm、20～40 cm土层速效磷平均含量由低向高排列为辽宁杨纯林(1.32 mg·kg-1)<刺槐纯林(1.36 mg·kg-1)<刺槐+杨树(2.37 mg·kg-1)<小胡杨+紫穗槐(2.74 mg·kg-1)<小胡杨纯林(5.78 mg·kg-1)<空白(7.98 mg·kg-1)。

所有树种速效磷含量均低于对照组，说明防护林植被对土壤速效磷的含量有一定的影响，植物大量吸收土壤中的磷元素用于光合作用以及生长发育。所以生长中的辽宁杨纯林用氮量较大，而处于成熟期的小胡杨纯林速效磷含量较多。

图3 泥质海岸不同林分类型土壤速效磷含量

2.4 辽宁省泥质海岸防护林总孔隙度分析

通过图4数据可得，各个林分类型的土壤孔隙度均在36.7%～45.9%波动，各个防护林土壤总孔隙度均值由小到大排列为刺槐纯林(36.71%)<刺槐+杨树(38.02%)<小胡杨+紫穗槐(38.04%)<辽宁杨纯林(38.31%)<小胡杨纯林(39.73%)<空白(45.90%)。

影响森林土壤孔隙状况的自然因素主要有质地类型、结构、有机质含量以及林木的根系等。另外,营林生产过程中的人为干扰,也能显著改变土壤的孔隙状况。土壤总孔隙度一般是从表层到底层逐渐增大。其中刺槐纯林、刺槐+杨树混交林、辽宁杨纯林可能是因为人为踩踏等因素对土壤总孔隙度产生了一定的影响。

图4 泥质海岸不同林分类型土壤总孔隙度

2.5 辽宁省泥质海岸防护林体积含水量分析

泥质海岸沿海防护林之所以能够调节气候、改良土壤理化性质，一个重要的原因是树木可以通过光合呼吸以及蒸腾作用排除泥质土壤中多余的水分，降低洪涝灾害的发生概率。由于秋季降水较多，土壤含水量稳定，蒸腾作用强。因此只针对秋季的土壤体积含水率进行分析。

由图5可见，各土层空白地土壤含水率均高于林分土壤，说明植被在调节土壤含水率这一方面发挥了较为显著的作用。0～20 cm土壤含水量均高于20～40 cm土层土壤含水量，可能是雨水淋溶以及植物根系的共同作用所致。各个防护林土壤含水量平均值由低至高排列为刺槐+杨树(5.23%)<辽宁纯杨林(6.63%)<小胡杨纯林(22.66%)<小胡杨+紫穗槐(23.26%)<刺槐纯林(25.22%)<空白(44.55%)，刺槐+杨树混交林改良土壤洪涝的效果最好。

0～20 cm土层体积含水量普遍高于20～40 cm，说明表层土壤的枯枝落叶层起到了很好地保持水分的作用。而各个防护林土壤含水率低于对照组可能原因是植物生长以及蒸腾作用的原因。

图5 泥质海岸不同林分类型土壤体积含水率

2.6 辽宁省泥质海岸防护林土壤密度分析

在同等质量的土壤中，土壤的实际密度，是土壤紧实程度的重要表现。密度的大小，直接影响了土壤中微生物的生存以及树种的生长。

由图6可见，在各个土层土壤密度均低于对照组，说明植被在调节土壤密度的方面发挥了较为重要的作用，其中20～40 cm土层土壤密度普遍低于0～20 cm土层土壤密度，原因有可能是草本植物根系无法伸展至较深的土层，雨水的淋溶作用在较深的土层也无法发挥作用，另外可能也与微生物的活动有关。

树种方面，土壤密度平均值由低至高排列为刺槐纯林(1.1.40 g·cm-3)<小胡杨+紫穗槐(1.41 g·cm-3)<小胡杨纯林(1.44 g·cm-3)<刺槐+杨树(1.45 g·cm-3)<辽宁杨纯林(1.49 g·cm-3)<空白(1.1.57 g·cm-3),由此可见，刺槐改良土壤密度的效果最佳。

图6 泥质海岸不同林分类型土壤密度

3 讨论与结论

3.1 讨论

3.1.1 通过数据发现，对土壤理化性质影响较为显著的几种林分类型分别为刺槐纯林、杨树纯林、刺槐+杨树混交林，这一点与艾鹏、胡海波、鲁小珍在连云港沙质海岸防护林地的土壤特性研究中得出的结论一致[4]。各个林分类型均对土壤理化性质产生极其显著影响，说明在沿海泥质防护林的建设中，树种的选择尤为重要。

3.1.2 刺槐、杨树均为阔叶树种，速生，喜温暖湿润气候，刺槐有一定的固氮能力；杨树的光合作用和蒸腾作用比一般的阔叶树种高。这些特性使他们成为防护林建设的优先选择树种。阔叶树种可以增加枯枝落叶的比例，而枯枝落叶的分解可以增加土壤中的有机质含量，从而增加有效氮、速效磷的含量，这一点与沈文森先生在北京地区人工林土壤质量的研究结论一致[5]。

3.1.3 在营造人工针叶林如马尾松时，可适当地引入阔叶林进行混交，从而增加土壤的有机质，速效氮的含量。这与魏忠平，范俊岗，潘文利在泥质海岸盐碱地刺槐-杨树混交林改土效果中得出的结论一致[6]。

3.1.4 土壤深度对速效氮、pH值、土壤速效磷均产生显著影响，因此在建设防护林时，树种根系可以作为选择防护林树种的参数之一。

3.2 结论

3.2.1 各林分土壤中含有的速效氮远远高于对照组，含氮量与土壤的深度呈现负相关，防护林不同林分类型对土壤速效氮含量产生极显著影响。对土壤速效氮含量影响较为显著的林分依次为刺槐纯林>辽宁杨纯林>小胡杨+紫穗槐>刺槐+杨树>小胡杨纯林，其中只有刺槐纯林和辽宁杨纯林与空白对照组存在显著差异。

3.2.2 各个林分土壤pH值 均低于对照组，pH值随土层深度的增加而增加，防护林不同林分类型以及土壤深度对土壤pH值均产生极显著影响。5种防护林对土壤pH值影响的程度由大至小排列为辽宁杨纯林>小胡杨+紫穗槐>小胡杨纯林>刺槐+杨树>刺槐纯林。5种典型防护林与对照组均存在极其显著差异。其中辽宁杨纯林、小胡杨+紫穗槐混交林、小胡杨纯林对土壤pH值的影响最为显著。

3.2.3 土壤速效磷含量均低于对照组，且土壤速效磷的含量随土层深度的增加而减少，防护林不同林分类型以及土壤深度对土壤速效磷均产生极显著影响。由多重比较可得，5种防护林对土壤速效磷含量影响的程度由大至小排列为辽宁杨纯林>小胡杨+紫穗槐>小胡杨纯林>刺槐+杨树>刺槐纯林。5种典型防护林与对照组均存在极其显著影响。其中辽宁杨纯林、小胡杨+紫穗槐混交林、小胡杨纯林的影响最为显著。

3.2.4 土壤总孔隙度随土层深度的增加而减少，防护林不同林分类型以及土壤深度对土壤孔隙度均产生显著影响。5种防护林对土壤孔隙度影响的程度由大至小排列为刺槐纯林>辽宁杨纯林>小胡杨纯林>刺槐+杨树>小胡杨+紫穗槐。刺槐纯林、辽宁杨纯林、小胡杨纯林、刺槐+杨树混交林均与空白对照组存在极显著差异。而刺槐纯林、辽宁杨纯林、小胡杨纯林对土壤空隙度的影响最为显著。

3.2.5 土壤体积含水量随土层深度的增加而减少，5种防护林含水量均低于对照组，防护林不同林分类型以及土壤厚度对土壤体积含水量产生极显著影响。5种防护林对土壤pH值影响的程度由大至小排列为刺槐+杨树>辽宁杨纯林>小胡杨纯林>小胡杨+紫穗槐>刺槐纯林。5种防护林均与空白对照组存在极显著差异。而刺槐+杨树混交林，辽宁杨纯林对土壤含水量的影响最为显著。

3.2.6 土壤密度随土层深度的增加而增加，土壤密度均低于对照组，防护林不同林分类型以及土层深度对土壤密度含均有显著影响。5种防护林对土壤pH值影响的程度由大至小排列为刺槐纯林>辽宁杨纯林>小胡杨纯林>刺槐+杨树>小胡杨+紫穗槐。其中刺槐纯林、辽宁杨纯林、小胡杨纯林、刺槐+杨树混交林均与空白对照组存在极显著差异。刺槐纯林、辽宁杨纯林、小胡杨纯林的影响效果最为显著。