基于三分式徑流增肥整地方式下不同營林模式對土壤孔隙狀況和養分變化的影響

奧小平，趙 娟，米文精

(山西省林業科學研究院，山西 太原 030012)

黃土高原丘陵區降水量少且分布不均，造林地立地條件差，是制約該地區生態建設、環境改善的首要因素。為解決這一難題，中日合作第二期黃河中游流域防護林建設項目積極探索黃土丘陵區生態防護林營造技術，以期通過科學的營林技術改善立地條件，提升造林效果。

1 試驗地概況

試驗地位于昕水河流域的吉縣、大寧、蒲縣、隰縣4個典型的黃土丘陵區。年降水量1996年至2000年為373 mm～452 mm，年際分布不均，屬半干旱氣候區，降水年內分布亦極其不均，主要集中在7月至9月，占全年降水量的60%以上，持續無降水時間較長，造成春季和初夏干旱十分嚴重，是影響造林成活率的主要因素。年平均氣溫9.6℃ ～11.6℃，無霜期196 d～207 d，6月至8月平均氣溫22.9℃，2月至12月平均氣溫－3.2℃，氣溫的年較差和日較差較大。極端最高氣溫為40.7℃，極端最低氣溫為－24℃，≥10℃積溫3960℃ ～3999℃.

2 研究方法

2.1 造林模式配置

2.1.1 整地模式

通過與傳統整地方式的對比試驗，在滿足上述條件的基礎上，根據不同樹種提出了幾種整地規格，見表1.

表1 不同整地規格

2.1.2 苗木規格

試驗用苗木規格見表2.

表2 試驗用苗木規格

2.1.3 撫育及混交模式

撫育:在栽植3 a內去除栽植穴外與苗木爭奪水、肥、氣的其它植物，同時，通過松土除草，保持水分，減少病蟲害的發生。對照組參照退耕還林造林地管護方法，不進行中耕、除草、修枝、修復破損地埂等撫育措施。

混交模式:采取片狀、帶狀混交方式，營造針闊、喬灌混交林。針對不同立地條件，以適地適樹為原則，采取相應的整地方式與栽植、管護技術，形成典型營林模式。

2.1.4 營林模式

營林模式一:水平溝(A/B)整地+針闊塊狀混交+壯苗+撫育;營林模式二:水平溝A整地+針闊帶狀混交+壯苗+撫育;營林模式三:魚鱗坑A整地+針葉樹種+壯苗+撫育;營林模式四:魚鱗坑B整地+灌木+壯苗+撫育。

2.2 測定方法

分別對造林初期和造林7 a，8 a后的土壤孔隙度、土壤養分進行測定。土壤孔隙度采用環刀法進行測定，各處理重復3次。土壤養分委托山西省農業廳土壤肥料測試中心測定，化驗分析參照相關國際或農業(或林業)行業標準。

3 結果與分析

3.1 不同營林模式對林地土壤孔隙狀況的影響

土壤孔隙度測定分為造林初期和造林7 a～8 a后，并對兩個階段進行對比，結果見表3.

表3 主要樹種不同營林模式兩個時期林地土壤孔隙狀況對比 %

由表3可以看出，與整地后未造林時土壤孔隙狀況相比，經過7 a～8 a的樹木生長，土壤孔隙度得到較大提高。林地總孔隙度平均達到51.3%，毛管孔隙度平均達到41.8%.

從不同整地方式看，水平溝A，水平溝B，魚鱗坑A，魚鱗坑B的總孔隙度分別提高了17.9%，18.1%，8.5%和6.8%，毛管孔隙度分別提高了9.9%，9.7%，6.5%和8.5%，林地孔隙改善狀況總體表現為水平溝整地優于魚鱗坑整地;從不同土層看，以0 cm～30 cm土壤孔隙狀況改善最為明顯，其次為31 cm～50 cm，51 cm～60 cm最差。這與樹木根系主要分布在0 cm～50 cm土層有關，特別是0 cm～30 cm土層是樹木根系分布最為集中的區域。從樹種來看，以刺槐的改善最好，油松和側柏次之，灌木較差。

3.2 不同營林模式對林地土壤養分變化的影響

通過8 a的樹木生長，營林模式對林地土壤養分狀況的改善表現出不同的效果，見第7頁表4，第8頁表5.

表4 2011年不同營林模式林地土壤養分狀況

由表4，表5知，8年生造林試驗地有機質、全氮、全鉀、水解氮、有效磷、速效鉀比試驗初期提高了128.2%，110.3%，34.8%，10.6%，28.2%，71.3%，33.3%.其對林地養分的改善程度大于對照模式，尤其以有機質、全氮、有效磷最為明顯，全磷、水解氮、速效鉀次之，全鉀二者基本一致，這主要與黃土高原富鉀有關。

表5 造林初期與8年生林分林地土壤養分狀況對比

3.3 影響林地土壤養分變化因素分析

3.3.1 不同整地方式對土壤養分的影響

在栽植相同樹種的情況下，不同整地方式對林地養分改善狀況的影響亦存在差異。水平溝A整地比B整地不同土層深度土壤養分提高百分率，見表6.

表6 水平溝A整地比B整地不同土層深度土壤養分提高百分率 %

由表6可知，水平溝整地比魚鱗坑整地平均提高了有機質20.2%，全氮8.7%，全磷18.2%，全鉀0.17%，水解氮 3.8%，有效磷 18.2%，速效鉀10.7%.其中，以有機質改善程度最大，而全鉀因黃土高原富鉀而效果不明顯，對氮、磷的改善程度也較大。

從不同土層厚度看，以0 cm～30 cm土層養分改善最為明顯，其次為31 cm～50 cm;從整地對比分析結果看，水平溝A整地的有機質、全氮、全磷、全鉀、水解氮、有效磷、速效鉀分別比水平溝B整地提高了 5.3%，8.9%，9.1%，1.0%，2.3%，7.2%，3.8%，這是由于水平溝A整地因整地規格較大，所以，對林地養分狀況的改善較好。

3.3.2 不同樹種對土壤養分的影響

相同整地方式栽植不同樹種對林地養分改善情況，見表7.表7可知，油松與側柏的效果基本一致，而刺槐對林地土壤有機質的改善效果明顯大于針葉樹，比針葉樹平均高60.15%，這主要是因為闊葉樹枯枝落葉較針葉樹多，可補充較多有機質;同時，因刺槐為豆科樹種，固氮效果好于油松和側柏，全氮和水解氮含量平均比針葉樹高32.77%和35.85%;特別需要指出的是，與油松和側柏相比，刺槐能極大地提高速效鉀的有效含量，比油松和側柏平均值高76.53%，特別是對深層土壤的改善效果顯著。而對全磷、有效磷和全鉀的改善效果與針葉樹差別不大。

表7 不同樹種對林地土壤養分改善情況

3.3.3 混交方式對土壤養分的影響

表8 塊狀混交與帶狀混交對林地土壤養分的影響

從側柏+刺槐帶狀混交林和側柏+刺槐塊狀混交對林地養分改善效果看(表8)，以塊狀混交效果為佳。側柏塊狀混交比帶狀混交有機質、全氮、全磷、水解氮、有效磷、速效鉀分別提高了26.65%，37.68%，15.36%，30.12%，60.78%，31.31%;刺槐塊狀混交比帶狀混交有機質、全氮、全磷、水解氮、有效磷、速效鉀分別提高了8.41%，4.58%，2.53%，3.60%，10.87%，8.24%.

4 結論

不同營林模式下，經過7 a～8 a苗木生長，土壤孔隙度均得到不同程度的提高。總體而言，水平溝整地優于魚鱗坑整地，0 cm～30 cm土層改善最為明顯，這主要與根系在這一深度分布較集中有關。

不同營林模式下，經過7 a～8 a苗木生長，土壤養分狀況均得到改善，且均大于對照組。水平溝整地模式優于魚鱗坑整地模式，且在0 cm～30 cm土層深度下改善最為明顯;刺槐在有機質、全氮、水解氮方面的改善效果優于其它所選樹種;在營造混交林時，如果從施工便利性和對林地養分狀況改善情況看，以塊狀混交為宜。

從總的結果看，在以喬木為造林樹種的模式中，營林模式一最佳，營林模式二次之，營林模式三較差。

［1］ 李金花.黃土丘陵區不同造林模式的土壤效應研究［J］.寧夏農林科技，2012(1):12-13.

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［3］ 許明祥.黃土丘陵區生態恢復過程中土壤質量演變及調控［J］.西北農林科技大學學報，2003，11(1):93-95.