蘇北石灰巖山地不同造林模式對土壤理化性質的影響

黃文慶　萬福緒　蔣丹丹

摘要[目的]研究不同造林模式對石灰巖山地土壤理化性質的影響。[方法]以徐州市銅山縣呂梁林場小黑山為研究區，選取側柏黃櫨欒樹混交林（CHL）、側柏青桐混交林（CQ）、側柏楓香混交林（CF）、側柏純林（C）、側柏女貞混交林（CN）5種造林模式及對照荒坡為研究對象，對不同造林模式及對照荒坡對土壤理化性質的影響進行了研究。[結果]①5種造林模式都顯著改良了土壤的理化性質，其中側柏楓香混交林對土壤改良效果最為明顯。②對土壤物理性質的改良效果：側柏黃櫨欒樹混交林比其他4種造林模式效果差，其他4種模式改良效果差異不明顯。③對土壤化學性質的改良效果： 側柏楓香混交林對土壤有機質、水解氮、有效磷、速效鉀、全磷的改良效果較好；側柏純林對土壤全氮的改良效果較好；改良全鉀的效果以側柏黃櫨欒樹混交林最好。[結論]側柏楓香混交林比其他4種造林模式更適宜在研究區種植。

關鍵詞石灰巖山地；造林模式；土壤理化性質

中圖分類號S725文獻標識碼A文章編號0517-6611（2014）09-02665-02

基金項目江蘇高校優勢學科建設工程資助項目；江蘇省三新項目“森林植被恢復技術研究”（013010061）。

作者簡介黃文慶（1988- ），男，山東淄博人，碩士研究生，研究方向：林業生態工程。* 通訊作者，教授，博士生導師，從事林業生態工程、水土保持研究。

石灰巖廣泛分布于我國各地區，約占國土面積的1/20[1]。由于石灰巖山地具有植被稀少、土層淺薄、含石率高、地表水少的特殊立地條件，其造林成活率比較低，樹木生長緩慢，所以一直以來荒山造林始終是石灰巖山地的重點和難點[2]。蘇北石灰巖山地是北方典型的石灰巖區域之一，占全省面積比例較大，選擇適宜的造林樹種是提高其土地生產力，改善其生態環境的關鍵。該研究以江蘇省徐州市銅山縣呂梁林場小黑山為研究區域，通過對5種造林模式下的土壤理化性質分析，研究不同造林模式的土壤改良效果，為蘇北石灰巖困難山地生態恢復選擇最為適宜的造林模式提供理論依據和技術參考。

1研究區概況

研究區位于江蘇省徐州市呂梁林場小黑山，屬于暖溫帶濕潤半濕潤季風氣候區，全年太陽輻射總量501.48 KJ/cm2，年平均日照數2 300 h， 年日照百分率 55%，年平均氣溫 14.3 ℃，年平均降水量 842.6 mm，降水分布不均，雨熱同期，6～8 月降水量達 484 mm，占全年的 57%，年蒸發量 1 782 mm。氣象災害多，干旱頻率高，洪澇危害重，澇年頻率 25%，低溫、霜凍、冰雹、干熱風等時有發生，干熱風多發生在5月中旬至6月上旬。土壤為石灰土及淋溶褐土等，山地土層一般較薄，土層厚度一般在15 cm以下，大多為石頭裸露山地。

2研究方法

2.1樣地設置與樣品采集在對研究區域實際調查的基礎上，選擇5種典型的造林模式及對照荒坡，分別為側柏黃櫨欒樹混交林（CHL），側柏青桐混交林（CQ），側柏楓香混交林（CF），側柏純林（C），側柏女貞混交林（CN），對照荒坡（CK）。在每種造林模式及對照荒坡設置20 m×20 m的標準樣地，在樣地中用小土鉆按“S”型隨機采取0～15 cm土層土樣9份，將同一樣地土樣混合、風干、去雜、過篩后進行土壤化學性質分析，同時用環刀、鋁盒取樣以測定土壤物理性質。

2.2樣品測定方法土壤有機質測定采用重鉻酸鉀-油浴加熱法；土壤全氮采用凱氏定氮儀測定；土壤全磷采用硫酸-高錳酸-鉬銻抗比色法；土壤全鉀和速效鉀采用火焰光度計法測定；土壤速效氮采用堿解擴散法；土壤有效磷采用碳酸氫鈉浸提法測定；采用環刀法測定土壤容重、總孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度；采用鋁盒烘干法測定土壤自然含水率。運用 Excel2007 、 SPSS17.0 進行數據計算與統計分析。

3結果與分析

3.1不同造林模式對土壤物理性質的影響土壤容重、土壤孔隙度、土壤含水率是反映土壤物理性質的重要指標。土壤容重綜合反映了土壤顆粒、土壤空隙狀況、松緊程度和土壤肥力等，對土壤的透氣性、入滲性能、持水能力等均有重要的影響[3]。由表1可以看出，5種造林模式下的土壤容重都低于對照荒坡的土壤容重，而5種不同造林模式之間土壤容重也有一定差異，側柏黃櫨欒樹混交林（CHL）的容重最大，其他4種模式下的土壤容重差異不明顯。總體來說，5種造林模式都對土壤有一定的改良作用，起到了疏松土壤的作用。

土壤孔隙度是反映土壤通透性的重要指標[4]。5種不同植被恢復模式下（表1）土壤孔隙度各異，側柏純林的總孔隙度和毛管孔隙度為最高，側柏青桐混交林、側柏楓香混交林、側柏女貞混交林差異不明顯，側柏黃櫨欒樹混交林最低，5種模式下土壤總孔隙度和毛管孔隙度都高于對照荒坡。由于毛管孔隙度與土壤持水率有直接相關性，所以土壤自然含水率的變化趨勢與土壤孔隙度的變化趨勢一致。

結果表明，5種造林模式都對土壤物理性質有明顯的改良效果，其中側柏黃櫨欒樹混交林的改良效果最差，其他4孔隙度∥%CHL1.35 d14 b52.8 b36.2 b16.6 bcCQ1.11 a17 c61.9 c41.3 c20.6 eCF1.12 ab18 cd61.5 c40.9 c20.6 eC1.15 c17 c65.7 d47.5 e18.2 dCN1.14 bc19 de61.0 c45.6 d15.4 bCK1.46 e10 a45.3 a34.2 a11.1 a注：CHL代表側柏黃櫨欒樹混交林；CQ代表側柏青桐混交林；CF代表側柏楓香混交林；C代表側柏純林；CN代表側柏女貞混交林；CK代表對照荒坡。表中數據為平均值，同列不同字母表示差異顯著（P<0.05）。下同。

3.2不同造林模式對土壤化學性質的影響

3.2.1不同造林模式對土壤有機質的影響。有機質在維持土壤結構、供應土壤養分等方面起著重要的作用，是衡量土壤理化性質的重要指標，氮、磷等元素是植物生長所必需養分，是土壤養分的重要組成部分[5]。

由表2可知，5種造林模式的土壤有機質含量都要高于對照荒坡的有機質含量，不同造林模式之間變化各異，其中側柏純林土壤有機質含量最高，其他模式大小規律為CF土壤有機質>CN土壤有機質>CQ土壤有機質>CHL土壤有機質。結果表明5種模式都有利于增強土壤肥力。

3.2.2不同造林模式對土壤全量養分的影響。通過表2分析不同造林模式的全氮、全磷、全鉀含量可知，對照荒坡的土壤全氮、全磷、全鉀含量都要低于5種造林模式的含量，而且差異顯著，說明不同造林模式均能改良石灰巖山地土壤全氮、全磷、全鉀。側柏純林改良全氮的效果最好，其次為側柏楓香混交林，然后依次為側柏青桐混交林、側柏女貞混交林、側柏黃櫨欒樹混交林。改良全磷的效果以側柏楓香混交林的造林模式最好，然后改良效果依次為側柏青桐混交林、側柏女貞混交林、側柏黃櫨欒樹混交林，側柏純林改良全磷效果最差。改良全鉀的效果大小順序為CHL全鉀含量>C全鉀含量>CF全鉀含量>CN全鉀含量>CQ全鉀含量，其中側柏楓香、側柏純林與側柏女貞3者效果差異不明顯。

3.2.3不同造林模式對土壤速效養分的影響。土壤水解氮、有效磷、速效鉀養分是作物生長所必需的三大基本元素的直接來源[6]。

通過對不同造林模式的水解氮、有效磷、速效鉀含量分析可知（表2），5種造林模式均有效提高了土壤中3種速效養分的含量。側柏純林的有效磷含量與對照相比有所減低，提高有效磷含量的效果以側柏楓香模式最好，其他模式效果為CHL有效磷含量>CN有效磷含量>CQ有效磷含量。以提高速效鉀含量的效果來看，側柏楓香模式效果最好，其他效果為CQ速效鉀含量>CHL速效鉀含量>C速效鉀含量>CN速效鉀含量。不同造林模式水解氮含量大小順序為CF水解氮含量> C水解氮含量> CN水解氮含量> CQ水解氮含量>CHL水解氮含量。

4結論