桉樹人工林取代馬尾松林后對(duì)土壤含水量的影響①

摘 要：為了探明桉樹人工林土壤水分的變化規(guī)律，在廣西寧明縣境內(nèi)，選擇馬尾松林改植尾葉桉林后的代表性地段設(shè)置樣地，挖土壤剖面（0～60 cm），分別與馬尾松林進(jìn)行對(duì)比研究。結(jié)果表明：尾葉桉人工林土壤含水率為18.30%～22.88%，顯著低于馬尾松林（20.01%～22.98%）；2種人工林土壤含水率均隨土層深度的增加呈遞增，并顯示尾葉桉林<馬尾松林。研究結(jié)果說明，桉樹人工林取代馬尾松林后導(dǎo)致土壤水分含量降低以及耗水量較大等特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：桉樹人工林 馬尾松林 土壤含水率 廣西寧明縣

中圖分類號(hào)：S152.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）07（c）-0211-02

土壤是森林生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，對(duì)森林的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)具有積極意義。人工林土壤水分是流域水量平衡乃至地區(qū)水文循環(huán)中的重要因子，是生態(tài)系統(tǒng)中最活躍、最有影響的因素之一。其土壤含水量的大小與林木生長的好壞、以及林分生物生產(chǎn)力高低密切相關(guān)。因此，有關(guān)人工林土壤水分的研究廣泛受到林業(yè)生產(chǎn)上的普遍關(guān)注，并發(fā)表了較多的論文[1～21]。但是，對(duì)于地處南亞熱帶寧明縣桉樹人工林土壤水分的動(dòng)態(tài)變化則少見報(bào)道。本文在寧明縣境內(nèi)，選擇尾葉桉（Eucalyptus urophylla × E.grandis）林和馬尾松（Pinus massoniana）林2種人工林類型，分別對(duì)土壤（0～60 cm土層）水分動(dòng)態(tài)進(jìn)行取樣測(cè)定。以探明這2種人工林土壤水分的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，為該區(qū)桉樹人工林的土壤水分生態(tài)提供評(píng)價(jià)依據(jù)。

1 研究區(qū)自然概況

1.1 地理位置與植被概況

研究區(qū)位于廣西寧明縣桐棉鄉(xiāng)那卜村，距離桐棉鄉(xiāng)政府所在地約25 km，地理坐標(biāo)在北緯21°54，東經(jīng)107°17，海拔高度450～550 m。根據(jù)最新資料，寧明縣森林面積為280多萬畝，森林覆蓋率達(dá)58.3%，木材總蓄積量為800萬立方米，年均生長量為35萬元立方米。主要樹種有：桐棉松、八角（Illicium verum）、速豐桉等。桐棉松是世界著名的馬尾松，具有速生豐產(chǎn)、枝節(jié)少而細(xì)、木紋美致、樹干直等特點(diǎn)，有林面積占全縣森林總面積的80%以上；八角，北方俗稱為大料，是主要經(jīng)濟(jì)

樹種，種植面積達(dá)32萬畝，年產(chǎn)八角干果1000萬公斤以上。成為當(dāng)?shù)亓洲r(nóng)的“搖錢樹”，2004年，寧明縣被國家林業(yè)局授予“中國八角之鄉(xiāng)”稱號(hào)；速豐桉是近幾年來發(fā)展較快的樹種之一，種植面積已達(dá)10萬多畝。目前，有不少的客商利用荒山和疏殘林改造，投資種植速豐桉，年均種植面積超過3萬畝。另外，玉桂（Ciinamomum Cassia presl）、砂仁（Amomum villosum）、佛手果（Citrus medica L.var.sarcodactylis）、雞骨草（Abrus cantoniensis）等中草藥材種植也形成一定規(guī)模，總面積達(dá)2.5萬畝。

1.2 土壤類型與氣候因子

根據(jù)寧明縣氣象站（22°06’N，106°15’E，海拔高度242.0 m）40余年的資料記載，年均氣溫為22.1 ℃，最熱月（7月）均溫28.3 ℃，最冷月（1月）均溫13.7 ℃，極端低溫-1.6 ℃，極端高溫40.8 ℃；年均降水量1154.1 mm，其中4～9月占全年雨量的84.9%；年均蒸發(fā)量1697.1 mm，年中除6月份略低于降雨量外，其他各月均高于降雨量；月均相對(duì)濕度為71%～82%，年均值為79%；年均日照時(shí)數(shù)1786.3小時(shí)；年均風(fēng)速1.3 m/s；無霜期362天；屬南亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候型[22]。土壤為新生代第四紀(jì)沙頁巖發(fā)育的赤紅壤，土層厚度100 cm以上。

2 研究方法

2.1 樣地設(shè)置與取樣測(cè)定

在寧明縣桐棉鄉(xiāng)那卜村境內(nèi)，選擇尾葉桉林和馬尾松林2種人工林類型，分別調(diào)查喬木層生長量和林下主要灌草種類、高度及覆蓋度等。其樣地植被概況見表1。

2.2 土壤剖面設(shè)置與取樣測(cè)定

在各樣地內(nèi)，按對(duì)角線（上、中、下部位）挖3個(gè)土壤剖面，每個(gè)土壤剖面按0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm土層各取200 g裝入密封的塑料袋中，帶回室內(nèi)在105 ℃烘箱內(nèi)烘干至恒重，求算其自然含水量[23]。其計(jì)算式為：土壤含水率（%）=（濕土重-干土重）/干土重×100%。

2.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方法

根據(jù)測(cè)定數(shù)據(jù)，應(yīng)用運(yùn)用SPSS16.0分析軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 兩種人工林土壤含水率的比較

土壤含水率的高低與林木生長的快慢關(guān)系密切，但是，不同的樹種，由于其生物學(xué)特性的差異，對(duì)土壤的耗水量也有所不同。由表2可以看出，兩種人工林類型相同土層含水率的變化，表現(xiàn)為尾葉桉林（18.30%～22.88%）<馬尾松林（20.01%～22.98%），其平均數(shù)也顯示出尾葉桉林<馬尾松林的規(guī)律，說明桉樹人工林生長過程的耗水量相應(yīng)比馬尾松林要大。這是由于桉樹生長迅速，其光合蒸騰強(qiáng)度所消耗水分較多的緣故。

3.2 兩種人工林土壤含水率的垂直變化

由表2可以看出，兩種人工林類型土壤含水率隨土層深度的變化規(guī)律較一致，均隨土層深度的增加而遞增。就平均值而言，尾葉桉林（18.31%～22.64%）<馬尾松林（20.13%～22.74%）。經(jīng)過計(jì)算，兩種人工林類型土壤含水率隨土層深度的遞增率分別為5.8%～12.6%。這一研究結(jié)果分別與趙忠等[5]對(duì)刺槐人工林以及黃志剛等[15]對(duì)南方紅壤丘陵區(qū)杜仲人工林土壤水分垂直變化規(guī)律較一致。這是由于本文取土樣時(shí)為連續(xù)晴天5天后測(cè)定的緣故。

3.3 兩種人工林土壤含水率的差異性檢驗(yàn)

通過對(duì)兩種人工林類型相同土層含水率平均數(shù)的差異檢驗(yàn)得出，t值統(tǒng)計(jì)量=9.5007>t0.01=3.3554，差異達(dá)到極顯著水平。也就是說，桉樹人工林所消耗的土壤含水量遠(yuǎn)比馬尾松林要大得多，即桉樹人工林的耗水量極大，所以說，桉樹是“抽水機(jī)”傳說是有一定根據(jù)的。

4 初步結(jié)論

通過在廣西寧明縣境內(nèi)，對(duì)尾葉桉和馬尾松2種人工林類型的土壤含水量進(jìn)行同步取樣測(cè)定，得出尾葉桉人工林類型土壤含水量極低，具有耗水量大的特點(diǎn)。經(jīng)過平均數(shù)的差異顯著檢驗(yàn)，其差異達(dá)到極顯著水平。這些測(cè)定數(shù)據(jù)比較確切地回答了社會(huì)上流傳桉樹是“抽水機(jī)”是個(gè)有力的證據(jù)。但是，本文僅僅是在春季連續(xù)晴天時(shí)取樣測(cè)定，對(duì)于其他季節(jié)土壤含水率的變化趨勢(shì)如何，需要待今后進(jìn)一步深入研究。

參考文獻(xiàn)

[1]李萍，朱清科，謝靜，等.半干旱黃土區(qū)水平階整地人工油松林地土壤水分和養(yǎng)分狀況[J].水土保持通報(bào)，2012，32（1）：60-65.

[2]趙娟，郭晉平.采煤對(duì)油松人工林土壤物理性質(zhì)與水分的影響[J].山西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2011，31（6）：332-336.

[3]莎仁圖雅，韓勝利，田有亮，等.大青山區(qū)不同密度人工油松林地土壤水分動(dòng)態(tài)規(guī)律的研究[J].內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，27（2）：75-78.

[4]馬履，翟明普，徐程揚(yáng)，等.撫育對(duì)北京山區(qū)側(cè)柏人工林土壤水分特性的影響[J].西南林學(xué)院學(xué)報(bào)，2005，25（4）：64-68，75.

[5]趙忠，李劍，袁志發(fā)，等.黃土溝坡刺槐林地土壤水分垂直變化的數(shù)學(xué)模型[J].林業(yè)科學(xué)，2009，56（10）：9-13.

[6]岳學(xué)文，方海東，錢坤建，等.金沙江干熱河谷不同土地利用方式的土壤水分特征[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，38（27）：14963-14965.

[7]馬維偉，王輝，連樹清.蘭州北山側(cè)柏人工林地土壤水分研究[J].土壤，2009，41（1）：102-106.

[8]文仕知，胡孔飛，何功秀，等.榿木屬兩個(gè)種人工林土壤水分特征[J].水土保持通報(bào)，2009，29（5）：85-89.

[9]黃承標(biāo)，劉運(yùn)華，黃丹，等.杉木采伐跡地改植尾巨桉后對(duì)土壤水分及物理性質(zhì)的影響[J].生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào)，2009，18（2）：638-642.

[10]趙景波，周旗，陳寶群，等.咸陽地區(qū)近年蘋果林地土壤含水量動(dòng)態(tài)變化[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2011，31（18）：5291-5298.

[11]李瑜琴，趙景波.長安地區(qū)人工林地土層含水量研究[J].陜西師范大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2005，33（1）：105-109.

[12]莎仁圖雅，田有亮，郭連生.大青山區(qū)陽坡油松人工林土壤水分特征研究[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境，2009，23（3）：162-165.

[13]徐敬華，陳云明，鄧嵐.黃土丘陵半干旱區(qū)典型人工林土壤水分特征[J].水土保持通報(bào)，2010，30（3）：48-52，91.

[14]張繼義，趙哈林，崔建垣，等.科爾沁沙地樟子松人工林土壤水分動(dòng)態(tài)的研究[J].林業(yè)科學(xué)，2005，41（3）：1-6.

[15]黃志剛，李鋒瑞，曹云，等.南方紅壤丘陵區(qū)杜仲人工林土壤水分動(dòng)態(tài)[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2007，18（9）：1937-1944.

[16]張輝，夏榮鑫.千陽縣刺槐人工林純林與混交林土壤水分測(cè)定分析[J].陜西林業(yè)科技，2011（5）：10-11.

[17]孫海紅，劉廣，韓輝，等.章古臺(tái)地區(qū)樟子松人工林土壤水分物理性質(zhì)的研究[J].防護(hù)林科技，2003（1）：15-17.

[18]何慶賓，顧宇書，沿麗紅，等.長白落葉松人工林地森林土壤水分規(guī)律的探討[J].內(nèi)蒙古林業(yè)調(diào)查設(shè)計(jì)，2010，33（1）：60-62.

[19]董雯，楊秀英，韓晨.豐水年后春季人工林地土壤含水量變化研究[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，49（12）：3028-3032.

[20]閆德仁，薛博，吳麗娜.庫布齊沙漠東北緣人工林土壤水分含量的變化[J].內(nèi)蒙古林業(yè)科技，2011，37（3）：1-3.

[21]夏江寶，曲志遠(yuǎn)，朱瑋，等.魯中山區(qū)不同人工林土壤水分特征[J].中國水土保持科學(xué)，2005，3（3）：45-50.

[22]李艷蘭，何慧，黃雪松.南寧市近50年氣候變化特征[J].廣西大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2007，32（2）：159-162.

[23]中國科學(xué)院南京土壤研究所.土壤理化分析[M].上海：上海科技出版社，1978.