觀賞桃林地土壤物理特性及其水分生態(tài)效益

甘春雁， 楊 蕾， 蘇大宏， 曾 進， 龍秋萍， 李志先

(1.南寧青秀山風(fēng)景名勝旅游開發(fā)有限責(zé)任公司，廣西南寧 530029；2.廣西大學(xué)，廣西南寧 530004)

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觀賞桃林地土壤物理特性及其水分生態(tài)效益

甘春雁1， 楊 蕾1， 蘇大宏1， 曾 進1， 龍秋萍2， 李志先2

(1.南寧青秀山風(fēng)景名勝旅游開發(fā)有限責(zé)任公司，廣西南寧 530029；2.廣西大學(xué)，廣西南寧 530004)

[目的]研究桃花林下土壤水分物理特性和水分生態(tài)效益，為桃林的種植管理及發(fā)展提供理論依據(jù)。[方法]以南寧青秀山風(fēng)景區(qū)桃花島林分土壤為對象，研究不同土層和不同土壤剖面的厚度、土壤容重、最大持水量、毛管持水量、最小持水量、毛管孔隙度、非毛管孔隙度和總孔隙度。[結(jié)果]與一般土壤物理性質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)相比，桃林地整體表層土壤略緊實，土壤孔隙度在良好范圍內(nèi)，水-氣關(guān)系協(xié)調(diào)。在0～1 m土層，土壤持水能力隨土層深度的增加而降低。0～1 m土層桃花林地總持水量為4 601.3 m3/hm2；桃花島的土壤儲水總量為62 117.6 m3，采用效益替代計算，桃花島土壤水分生態(tài)效益總貨幣價值為74 541.12元。[結(jié)論]林地土層深度對土壤孔隙度狀況及持水性能有一定的影響，桃花林地具有一定的水分生態(tài)效益。

風(fēng)景園林；桃花；土壤；物理特性；水分生態(tài)效益

隨著城市建設(shè)步伐的加快，人們對城市生態(tài)環(huán)境的建設(shè)愈加重視，城市園林綠化建設(shè)日趨重要。園林植物作為城市綠化的主要材料，在園林綠化建設(shè)中有著極其重要的地位。但大多數(shù)情況下，人們只關(guān)注園林植物的觀賞價值，忽略了種植條件、生長環(huán)境等。土壤與植物的生長息息相關(guān)，因此，只有對園林植物土壤有充分了解，對其進行有效的種植和管理，才能更好地實現(xiàn)園林植物的觀賞價值。

桃花(PrunuspersicaL.)原產(chǎn)我國中部和北部地區(qū)，是我國古老的園林花木，為早春重要的觀花樹種之一。桃花觀賞價值高[1]，生長迅速，喜光，喜夏季高溫氣候，在華北、華中、西南等地區(qū)普遍栽培。目前，關(guān)于土壤水分物理性質(zhì)的研究大多集中于用材林、經(jīng)濟林等林分土壤方面，而對桃花林下土壤水分物理性質(zhì)研究鮮見報道。筆者以南寧青秀山風(fēng)景區(qū)桃花景觀林地為對象，研究青秀山桃花林地不同土層的土壤水分物理性質(zhì)，旨在為今后桃花種植管理和發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究地概況 青秀山風(fēng)景區(qū)位于廣西南寧市，南面和東面靠臨邕江，屬于湖泊盆地，四周呈丘陵群山環(huán)繞，地勢北高南低，地處108°33′ E，22°46′ N，區(qū)域內(nèi)海拔63.9～288.3 m，屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，受海洋季風(fēng)影響，全年陽光充足，雨量充沛，氣候溫和，夏無酷暑，冬無嚴寒，季節(jié)分明，年平均氣溫21.6 ℃。

研究區(qū)設(shè)在青秀山桃花島內(nèi)，位于青秀山核心景區(qū)的東北部，坡度為20°～35°，屬于緩坡和陡坡類型，占地13.5 hm2。該區(qū)域主要種植碧桃(Prunuspersicavar.persica f.duplex)、壽星桃(Prunuspersicavar.densa Mak.)、紫葉桃(Prunuspersicavar.atropurpurea Schneid.)等10余種觀賞桃，共計30 000余株。土壤類型以赤紅壤為主，母巖為砂頁巖，呈山丘谷地沖溝地貌，丘陵坡面較長，坡積層較厚，養(yǎng)分含量高[2]。

1.2 樣地設(shè)置與樣品采集 試驗樣地設(shè)在桃花島桃花林內(nèi)，根據(jù)桃花林地面積、土壤剖面點數(shù)目的要求[3]，以及地形和種植區(qū)域分布情況，隨機地設(shè)置3個具有代表性的土壤剖面(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)。用環(huán)刀法采集0～1 m土層A、B層土壤，并測量A、B層厚度，每個剖面在A、B層各取2個環(huán)刀，帶回實驗室測定。同時設(shè)置檢查剖面6個(檢查剖面通常要比主要剖面的數(shù)量多)，用以檢查主要剖面所觀測的土壤屬性變異程度和穩(wěn)定性[4]，測量0～1 m土層A、B層的厚度。

1.3 土壤水分物理性質(zhì)測定方法 采用環(huán)刀法測定土壤容重、最大持水量(飽和持水量)、毛管持水量、最小持水量(田間持水量)[5]，計算毛管孔隙度、非毛管孔隙度和總孔隙度。

毛管孔隙度(%)=毛管持水量(%)×土壤容重(g/cm3)/水的密度(g/cm3)

非毛管孔隙度(%)=[最大持水量(%)-毛管持水量(%)]×土壤容重(g/cm3)/水的密度(g/cm3)

總孔隙度(%)=非毛管孔隙度(%)+毛管孔隙度(%)

采用變異系數(shù)量化各研究剖面間土層厚度的空間變異程度。變異系數(shù)(CV) 可定義為[6]：

CV=S/X

式中，S為標(biāo)準(zhǔn)偏差；X為均值。根據(jù)變異程度分級，CV≤0.1屬于弱變異，0.1

1.4 林地土壤持水量及水分生態(tài)效益價值計算 林地最大持水量計算公式[7]：1 hm2土壤持水量=10 000 m2×土層厚度(m)×土壤最大持水量(%)×容重(t/m3)。

土壤水分生態(tài)效益價值估算：采用效益替代方法進行，桃花林地土壤水分生態(tài)效益參考一般小型水庫建設(shè)造價(1.20元/m3)計算。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤容重與孔隙度特征

2.1.1 土壤容重。從圖1可見，不同剖面土壤容重的平均值為1.40～1.55 g/cm3，說明桃花林地土壤容重差異不大，土壤質(zhì)地均一。不同土層的A、B層土壤容重平均值分別為1.41、1.62 g/cm3，表明桃花林地的土體構(gòu)造相對緊實，土壤熟化程度在各土層之間存在差異。主要原因是凋落物的數(shù)量以及分解難易程度的不同會影響土壤有機質(zhì)和腐殖質(zhì)含量，從而影響土壤容重。桃花林地作為觀賞游玩的景點，受人為干擾因素影響較大，因此較一般土壤略緊實。

2.1.2 土壤孔隙度。從圖2可見，不同剖面土壤總孔隙度平均為44.00%～50.00%，毛管孔隙度為34.00%～39.00%，非毛管孔隙度為10.00%～13.00%，說明桃花林地土壤總孔隙度、毛管孔隙度及非毛管孔隙度隨著方位的變化不明顯，孔隙度相對一致。在0～1 m土層，A層土壤總孔隙度平均比B層大10.87個百分點，毛管孔隙度比B層大21.53個百分點，這表明土壤總孔隙度和毛管孔隙度隨著土壤深度的增加而減小。土壤深度是影響孔隙度變化的一個主要因素，原因可能是一方面土壤在不同深度的熟化程度不同，另一方面可能是植物根系能穿透和疏松土壤，以及林地土壤動物的打洞可以改善土壤結(jié)構(gòu)，使土壤大孔隙大大增加[8]。桃樹屬淺根性樹種，根系沿水平方向生長，且觀賞桃一般比較矮小，故根系在土壤表層的作用比較大。

圖1 桃花林地土壤容重變化情況Fig.1 Changes of soil bulk density of P.persica forest

土壤的蓄水能力主要由土壤的非毛管孔隙度決定[9]。圖2顯示，隨土壤剖面和土層深度的變化，土壤非毛管孔隙度差異不大，表明0～1 m土層內(nèi)林地土壤的蓄水能力在水平和垂直方向差別不大，土壤有效含水量大致相同。

圖2 桃花林地土壤孔隙度變化情況Fig.2 Changes of soil porosity of P.persica forest

2.3.1.3 相關(guān)性分析。由表1可知，土壤容重和毛管孔隙度存在極顯著負相關(guān)，表明土壤容重和毛管孔隙度相互制約，這與易揚等[5]對黃土丘陵區(qū)不同土地利用類型土壤水分物理性質(zhì)的研究結(jié)果相似。而容重與非毛管孔隙度無顯著相關(guān)，這可能是由于研究區(qū)土壤較肥沃，蚯蚓等生物活動增大了土壤非毛管孔隙度，使得總孔隙度也隨之增加。

研究區(qū)桃花林地土壤總孔隙度為44.00%～50.00%，非毛管孔隙度均大于10.00%，且非毛管孔隙度與毛管孔隙度的比例為1∶2～1∶4。可見，桃花林地土壤孔隙度在良好范圍內(nèi)，說明桃花林地土壤水-氣關(guān)系協(xié)調(diào)。這與張光燦等[10]研究結(jié)果相一致。

2.2 土壤水分物理特征 從圖3可見，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ剖面的土壤最大持水量差異不明顯，A、B最大持水量平均值分別為35.37%、27.67%，可見，土壤最大持水量隨著土層深度的增加呈減小趨勢。這說明林地表層的枯落物及根系作用增加了土壤總孔隙度，進而增大了土壤的持水能力。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ剖面的土壤毛管持水量平均值分別為27.02%、23.04%、22.31%，A、B土層土壤毛管持水量平均值分別為27.93%、20.31%。可見，土壤毛管持水量隨剖面及土壤深度的變化差異明顯，且毛管持水量隨土壤深度的增加而減小。這說明土壤不同土層的孔隙狀況不同，土壤深度是影響毛管持水量的主要因素之一。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ剖面的土壤最小持水量平均值分別為17.40%、15.08%、14.38%，A、B土層土壤最小持水量平均值分別為19.07%、12.17%。可見，土壤最小持水量隨著土壤剖面及土層深度的變化存在明顯差異，且土壤最小持水量隨著土壤深度的增加而減小。土壤持水量決定于土壤孔隙度，即孔隙度大，含水量高。土壤最大持水量、最小持水量和毛管持水量均隨著土層的加深而減小，表明土壤深度是影響土壤持水量的主要因素之一。

表1 土壤容重與孔隙度特征相關(guān)性分析

Table 1 The correlation analysis of soil bulk density and porosity feature

指標(biāo)Index土壤容重Soilbulkensity總孔隙度Totalporosity毛管孔隙度Capillaryporosity非毛管孔隙度Noncapillaryporosity土壤容重Soilbulkdensity1.000-0.893*-0.977**0.398總孔隙度Totalporosi-ty0.916*-0.020毛管孔隙度Capillaryporosity-0.404非毛管孔隙度Noncapillaryporosity

注：*表示顯著相關(guān);**表示極顯著相關(guān)。

Note：* indicated significant correlation; and **indicated extremely significant correlation.

2.3 桃花林地土壤水分生態(tài)效益

2.3.1 土層厚度變異及穩(wěn)定性。由表2可知，0～1 m土層，B層厚度約為A層的2倍；而不同剖面土壤平均厚度相等，因此采用變異系數(shù)量化比較不同剖面同一土層的厚度差異。由變異系數(shù)計算得到A層厚度變異系數(shù)為0.14，B層為0.07。A層土壤厚度屬于中等變異，B層為弱變異。表明各個剖面土壤發(fā)生層次變異不明顯、穩(wěn)定性高，A、B層厚度均值為32.3、67.7 cm，可以作為研究區(qū)0～1 m土層土壤厚度的定界值。

圖3 桃花林地土壤水分物理特征Fig.3 The soil water physical characteristics of P.persica forest

cm

2.3.2 土壤水分生態(tài)效益。由表3可知，桃花林地土壤容重、最大持水量在不同剖面同一土層差異不明顯，土壤質(zhì)地較均勻、穩(wěn)定性高，因此以其各剖面平均值計算桃花林地土壤最大持水量。通過計算可知，青秀山桃花林地0～1 m土層A、B層土壤水總體積分別為1 600.8、3 000.5 m3/hm2，總持水量為4 601.3 m3/hm2。桃花島總面積為13.5 hm2，則林地0～1 m土層儲水總量為62 117.6 m3，按產(chǎn)生等量效益相關(guān)水利工程所需的費用估算，相當(dāng)于要修建一座6萬m3的小型水庫。據(jù)水利部門統(tǒng)計資料，按一般小型水庫建設(shè)造價1.20元/m3計算，則該林地土壤最大持水量的貨幣價值為74 541.12元。可見，營造桃花林不僅具有極高的觀賞價值，還具有一定的土壤水分生態(tài)效益。

表3 桃花林地土壤儲水價值

3 結(jié)論與討論

(1)該研究對南寧青秀山桃花島桃花林地土壤的容重、孔隙度、持水量等土壤水分物理性質(zhì)及其水分生態(tài)效益進行了研究，得到以下結(jié)論：①不同土層深度，林地土壤孔隙度及持水能力不同。研究區(qū)桃花林地0～1 m土層A、B層土壤容重平均值分別為1.41、1.62 g/cm3，土壤容重隨土層深度的增加而增大，差異極顯著。A、B層土壤總孔隙度分別為49.56%、44.70%，毛管孔隙度為39.12%、32.79%，非毛管孔隙度為10.44%、11.91%。土壤總孔隙度和毛管孔隙度隨土層深度的增加而降低，方差分析分別表現(xiàn)為顯著、極顯著差異；土壤非毛管孔隙度在土層深度變化差異不顯著。A、B層土壤最大持水量，最小持水量，毛管持水量均值分別為35.38%、27.67%，19.07%、12.17%，27.93%、20.31%，均隨土層深度的增加而減小，差異極顯著。說明不同土層深度存在不同的孔隙度狀況，土壤深度是影響土壤持水量的主要因素之一。②與一般土壤物理性質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)相比，研究區(qū)林地土壤表層容重為1.41 g/cm3，土壤略緊實；土壤總孔隙度為40.00%～50.00%，非毛管孔隙度大于10.00%，非毛管孔隙度與毛管孔隙度比例為1∶2～1∶4，林地土壤孔隙度在良好范圍內(nèi)，土壤水-氣關(guān)系協(xié)調(diào)。③研究區(qū)桃花林地各層土壤厚度變異低，穩(wěn)定性高，0～1 m土層，A、B層土壤平均厚度為32.3、67.7 cm，分界較明顯。0～1 m土層桃花林地最大持水量為4 601.3 m3/hm2，桃花島桃花林地的土壤持水總量為62 117.6 m3，采用效益替代計算，桃花林地土壤水分生態(tài)效益總貨幣價值為74 541.12元，說明桃花林地不僅具有極高的觀賞價值，還具有一定的水分生態(tài)效益。

(2)該研究僅對青秀山桃花林地土壤的物理性質(zhì)進行了初步研究，對于桃花林地土壤的化學(xué)性質(zhì)及其他土壤性狀有待進一步研究。同時，該研究對進一步探討青秀山水文生態(tài)特性有一定的參考價值。土壤水分物理性質(zhì)與土地種植的植物關(guān)系密切，植物在一定程度上影響著土壤水分物理性質(zhì)，而不同的植物影響作用有所區(qū)別，建議對青秀山其他林地的土壤水分物理性質(zhì)進行研究，以準(zhǔn)確掌握青秀山水文生態(tài)特性。

[1] 堇麗,包志毅.園林植物學(xué)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2012.

[2] 張旻桓.南寧青秀山風(fēng)景區(qū)風(fēng)景資源評價研究[D].長沙:中南林業(yè)科技大學(xué),2010.

[3] 南京農(nóng)學(xué)院,東北農(nóng)學(xué)院.土壤調(diào)查與制圖[M].南京:江蘇科學(xué)技術(shù)出版社,1981.

[4] 張萬儒，葉炳，李酉開，等.中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn).森林土壤分析方法：第2分冊：森林土壤物理分析[M].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,1988.

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[9] 姜培坤,周國模,錢新標(biāo).侵蝕型紅壤植被恢復(fù)后土壤養(yǎng)分含量與物理性質(zhì)的變化[J].水土保持學(xué)報,2004,18(1):12-14.

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Soil Physical Properties and Water Ecological Benefits ofPrunuspersicaL.Forest

GAN Chun-yan,YANG Lei,SU Da-hong et al

(Nanning Qingxiu Mountain Tourism Development Co.,Ltd.,Nanning,Guangxi 530029)

[Objective] To research the soil physical properties and water ecological benefits ofPrunuspersicaforest,and to provide theoretical foundation for the planting management and development ofP.persicaforest.[Method] With forest soil of peach island on Nanning Qingxiu Mountain Scenic Spot as the research object,we researched the thickness,soil bulk density,maximum water holding capacity,capillary water holding capacity,minimum water holding capacity,capillary porosity,non capillary porosity,and total capillary porosity in each soil profile at each soil layer.[Result] Compared with the standard of general soil physical properties,soil fromP.persicaforest had relatively compact surface soil,its soil porosity was within the range of good; and relationship between water and gas was harmonious.Within the soul layer of 0-1 m,soil water storage ability reduced as the soil depth increased; the total water holding capacity ofP.persicaforest land was 4 601.3 m3/ hm2.Soil water holding capacity ofP.persicaisland was 62 117.6 m3.Calculated by the method of benefit alternation,the total monetary value of soil water ecological benefits ofP.persicaisland was 74 541.12 Yuan.[Conclusion] Soil depth of forest land has certain impacts on the soil porosity status and water holding capacity;P.persicaforest has certain water ecological benefits.

Landscape architecture;PrunuspersicaL.; Soil; Physical properties; Water ecological benefits

甘春雁(1988- )，女，廣西玉林人，碩士，從事園林植物引種工作。

2016-08-19

S 606+.1

A

0517-6611(2016)29-0123-04