遼寧東部林區不同林分類型土壤團聚體穩定性研究

鮑國濤

(本溪縣林業發展服務中心，遼寧 本溪 117100)

土壤團聚體是土壤結構最基本組成單元，是評價土壤性狀的重要指標，是土壤中各個性狀穩定性的總和，通過穩定土壤團聚體結構特征，可以有效減少水土流失，提高土壤養分含量[1，2]。大量中外學者對土壤團聚體進行了大量的研究[3]，但是對不同林分類型對土壤團聚體影響研究還較少，本項研究以遼寧東部林區3種不同林分土壤為對象，研究了林下土壤團聚體穩定性分布特征及土壤的粒徑組成，為遼寧東部林區不同林分條件下土壤改良提供理論支撐[4，5]。

1 研究區概況與研究方法

1.1 研究區概況

研究區位于撫順市新賓滿族自治縣木奇鎮候石公園內，該區域相鄰于蘇子河源頭，森林資源豐富，是遼寧東部林區典型代表，是遼寧省中東部城市以及遼河平原的重要水源涵養地和生態屏障，該區域地理坐標124°27.15′ E，41°40.33′ N。該區西高東低，境內溝壑縱橫，最高峰為海拔962 m的碰子溝。該區域氣候宜人，四季分明，雨量充沛，年平均降雨量在750～850 mm，全年無霜期150 d左右，全年≥10 ℃的有效積溫平均在2 750 ℃左右。該區常見的次生林主要喬木樹種為蒙古櫟(Quercusmongolica)、核桃楸(Juglansmandshurica)、水曲柳(Fraxinuxmandshurica)等，人工林針葉用材林主要有紅松(Pinuskoraiensis)、長白落葉松(Larixolgensis)等，灌木樹種主要為衛矛(Euonymusalatus)、異葉天南星(Pinelliapedatisecta)、五味子(SchisandraChinensis)等。

1.2 研究方法

在候石公園內選擇具有代表性的天然次生林、針闊混交林、針葉純林3種不同林分類型設置3個20 m×20 m樣地，每個樣地中隨機選擇8個樣點，按0～10，10～20和20～30 cm采用環刀取土分層采集原狀土壤樣品。

將土壤原狀樣品帶回實驗室分成至直徑10 mm左右的小土塊進行自然風干，取干品50 g放在土壤團聚體分析儀頂層套篩，緩緩加水至剛沒土壤為佳，靜止5～10 min，振幅為3 cm，振蕩頻率25～30次min-1，豎直振蕩20 min，獲得>2 mm、>1～2 mm、>0.25～1 mm、<0.25 mm 4個不同粒級的土壤團聚體，將烘箱調成65 ℃恒溫烘干，測算不同粒級團聚體的質量百分含量。

為了更加準確評價3種不同林型下土壤的團聚狀況，采用量化指標R0.25(>0.25mm的水穩性團聚體含量)、平均質量直徑(MWD)、幾何平均直徑(GMD)來反映土壤團聚體穩定性。

(1)>0.25 mm水穩性團聚體質量百分含量(R0.25)

R0.25=W1/W2×100%

(2)平均質量直徑(MWD)公式如下：

(3)幾何平均直徑(GMD)公式如下：

式中：W1— >0.25 mm粒級團聚體的烘干質量(g)；W2—干土樣質量(g)；Wi—任一粒徑范圍團聚體質量占土壤樣品質量的百分數；Xi—任一粒徑范圍團聚體平均直徑。

采用單因素方差分析和最小顯著差異法對不同數據組間進行差異顯著性比較。

2 結果與分析

2.1 3種不同林分類型土壤團聚體分布特征

通過對比3種不同林分類型土壤各粒級團聚體含量(表1)可以看出，在0～10 cm土壤層面上天然次生林內土壤各粒級團聚體質量百分含量達到P<0.05影響顯著水平，天然次生林大于2 mm土壤團聚體含量顯著高于針葉純林和針闊混交林，針葉純林小于0.25 mm。團聚體含量大小依次為針葉純林>針闊混交林>天然次生林，其余土壤團聚體各粒級間均無顯著差異。在10～20 cm土層，天然次生林0.25～1 mm土壤團聚體顯著高于針葉純林和針闊混交林。在20～30 cm土層，大于2 mm和0.25～1 mm土壤團聚體含量無顯著差異，天然次生林與針葉純林、針闊混交林在1～2 mm、<0.25 mm團聚體含量差異顯著，針葉純林和針闊混交林之間無顯著差異。

表1 土壤各粒級團聚體的質量百分含量

綜上，在0～30 cm土層，3種不同林分類型在>2 mm和<0.25 mm兩個粒級中，土壤團聚體含量在不同土層之間差異顯著(P<0.05)，其中大于2 mm土壤團聚體含量隨著土層的增加而降低，<0.25 mm土壤團聚體含量隨著土層的增加而增大。

2.2 3種不同林分類型土壤團聚體穩定性差異

2.2.1 >0.25 mm土壤水穩性團聚體含量差異 土壤水穩性團聚體對保持土壤結構穩定性具有非常重要作用，也是衡量土壤抗沖性和抗侵蝕性能的指標之一，尤其是>0.25 mm團聚體含量越高，土壤團聚體越穩定，土壤結構越好[6，7]。由圖1可知，>0.25 mm土壤水穩性團聚體含量在52.78%～75.78%。>0.25 mm土壤水穩性團聚體含量在不同土層深度之間達到了0.05水平的差異顯著，隨著土層的增加而逐漸降低，表明土壤表層的團聚能力最強。在0～20 cm土層，3種不同林地類型>0.25 mm土壤水穩性團聚體達到0.05的顯著水平，大小依次為天然次生林>針闊混交林>針葉純林。而天然次生林土壤中>0.25 mm土壤水穩性團聚體分別是針闊混交林和針葉純林的1.07倍和1.13倍。隨著土層加深，3種不同林地類型>0.25 mm土壤水穩性團聚體含量差異不顯著。所以在0～20 cm不同土壤層面中，天然次生林土壤水穩性團聚體含量最高，穩定性最好。

2.2.2 3種不同林分類型土壤團聚體平均質量直徑差異 由圖2可知，在0～10 cm土層，3種林分類型土壤團聚體平均質量直徑2.21～2.73 mm，達到了0.05水平的顯著差異，依次表現為天然次生林>針闊混交林>針葉純林。在10～20 cm土層，3種不同林分類型土壤團聚體平均重量直徑差異不顯著。在20～30 cm土層，天然次生林林下土壤團聚體穩定性最好，抗沖性和抗侵蝕能力最強。

2.2.3 3種不同林分類型土壤團聚體幾何平均直徑差異 由圖3可知，不同林分類型平均重量直徑分布為0.54～1.29 mm，天然次生林林下土壤0～10 cm土層土壤團聚體幾何平均直徑最大，針葉純林20～30 cm土壤中最小。3種不同林分類型土壤團聚體幾何平均直徑在0～10 cm土層達到了0.05的顯著水平，依次為天然次生林>針闊混交林>針葉純林；在10～20 cm土層依次表現為天然次生林>針闊混交林>針葉純林；在20～30 cm土層依次表現為天然次生林>針闊混交林>針葉純林，均達到了0.05的顯著性水平?？梢缘贸?，天然次生林林下土壤團聚體幾何平均直徑在各個土層數值均為最高，其穩定性最好。

3 結論

在3種不同林分類型0～10 cm土層中，天然次生林>2 mm土壤團聚體含量顯著高于針葉純林和針闊混交林，且其土壤團聚體含量最大，土壤水穩性團聚體含量最高，平均質量直徑、幾何平均直徑均表現為天然次生林>針闊混交林>針葉純林；在10～20 cm的土層，天然次生林0.25～1 mm土壤團聚體、水穩性團聚體含量均顯著高于針葉純林和針闊混交林，平均重量直徑差異不顯著，幾何平均直徑天然次生林最大。在20～30 cm土層，各個粒級土壤團聚體含量無顯著差異，天然次生林林下土壤團聚體穩定性最好，抗沖性和抗侵蝕能力最強。