遼東山區不同坡位對土壤養分及紅松生長影響

朱 瑞

(遼寧省撫順縣三塊石林場，遼寧 撫順 113108)

紅松(PinuskoraiensisSieb. et Zucc.)是松科松屬的常綠喬木，是我國東北地區重要的珍貴鄉土樹種，主要分布于中國東北長白山區、吉林山區及小興安嶺、遼寧東部山區，海拔150～1800 m、氣候溫寒、濕潤、棕色森林土地帶。紅松具有重要的經濟價值、營養價值和觀賞價值。近年來，關于紅松的研究主要集中在光合生理特征、生理及生態特性、幼苗能量和養分動態變化、徑向生長和氣候關系；幼苗種群動態和空間分布[1-5]。

對于針葉樹來說，土壤是最為重要的養分來源之一，從土壤中紅松可以吸收到其生長發育所需要的各種營養物質，如果土壤條件不理想，則很容易致使大面積的紅松生長不良[6]。坡位通過地貌過程和山體的起伏變化，改變林內小氣候及林下土壤的溫濕度、物理結構、pH、養分含量等，進而影響土壤微生物的活性及土壤溫室氣體排放[7]。王政權等[8]對森林土壤化學元素和環境關系的研究結果表明，土壤厚度(A+B)及A層厚度與紅松人工林高生長呈正相關；陳乃全等[9]研究發現土壤化學元素的含量與紅松人工林林木與生長的關系也很密切。國內學者宋秀琴等[10]報道紅松幼樹樹高和土壤中速效磷含量呈負相關。土壤養分含量嚴重影響林分的生長[11-12]，其中儲存了大量的C、N、P和K等營養元素，而C、N、P、K等化學元素是植物養分的重要組成元素，也是植物組織的結構和功能物質，土壤養分中的碳(C)、氮(N)、磷(P)和鉀(K)是植物養分的重要礦質元素，它們很大程度上影響植物生長發育。同時,植被通過龐大的根系對土壤進行選擇性吸收，對土壤養分的動態變化產生較強的回饋作用，進而顯著影響土壤養分含量[13]。

因此，為探討紅松造林地土壤養分與苗木生長的關系，以撫順縣三塊石林場紅松幼林為研究對象，對紅松根、莖、葉和土壤養分進行全磷、全碳、全氮、全鉀分析，并對紅松幼林苗木生長狀況與苗木營養相關性進行分析，以期掌握紅松造林幼苗在經營初期上土壤養分狀況和苗木生長情況，以及為后期對進行施肥等經營管理奠定基礎，實現人工林可持續經營。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

研究地區位于遼寧省撫順市撫順縣后安鎮三塊石林場，該地區屬于溫帶大陸性季風氣候。地理位置位于124°16′～124°25′E，41°36′～41°45′N，年平均氣溫在1.4～14.1 ℃之間，年極端最高氣溫在32.5～36.5 ℃之間，極端最低氣溫在-37.5～-22.5 ℃之間，年平均降水量在481.16～787.66 mm之間。該地區多為暗棕色森林土和棕色森林土，海拔600 m以上為暗棕色森林土，該類土壤是典型的森林土壤，特點是土壤濕潤，比較疏松，通氣性好，不積水，有機質含量9.8%，但土壤pH值5.9，偏高；海拔600 m以下為棕色森林土。

1.2 試驗材料

2018年10月份采集試驗樣品，采樣時分別在造林地內按照坡上、中、下設置10 m×10 m樣方，每個坡位至少設置3個樣方，每個樣方內進行多點(隨機取8～15個點)選取土樣，分別選取不同土壤剖面土層取土樣，并在每個樣方內選取紅松1株，將土壤樣品和植株分別裝入自封袋，做好標記編號；帶回實驗室，取樹根、莖、葉，先在102 ℃的溫度下烘干2 h，再在65 ℃的溫度下烘干8～12 h，將之放在粉碎機中碾碎，過篩(100目)，分別分裝在自封袋，做好標記編號。土樣取回后將土樣攤開，自然陰干，風干后的土樣去除砂石和植物殘體，過篩(100目)，然后按照四分法分別將各坡位土層樣品混勻后，裝袋用于有機質含量及各養分的測定。

1.3 試驗方法

本試驗土壤和植株測定指標：全碳用重鉻酸鉀-滴定法，全氮采用凱氏定氮法，樣品全磷含量采用酸溶-鉬銻抗比色法，樣品全鉀含量采用氫氟酸-高氯酸消煮法測定。

1.4 數據處理與分析

原始數據經Excel 2010處理，并對土壤養分分布差異特征和苗木養分指標差異特征進行作圖；利用SPSS 22.0對數據進行單因素方差分析和最小顯著差異法(LSD)，比較不同坡位土壤、植物樣養分含量差異，不同土層深度土壤養分含量差異和不同樣方土壤、植物樣養分含量差異；利用SPSS 22.0對數據進行Pearson分析土壤養分與苗木養分指標的相關性以及土壤養分與苗木生長性狀的相關性，顯著性檢驗水平為P=0.05和P=0.01。

2 結果與分析

2.1 紅松造林地土壤養分含量的分析

通過對紅松林地不同坡位土壤養分含量進行測定，得出結果見表1。

表1 不同坡位土壤養分的含量情況

利用SPSS 22.0 軟件對數據進行單因素方差分析，得出土壤全碳(STC)在不同坡位間差異性不顯著；土壤全鉀(STK)在坡上差異性顯著，坡中、坡下差異性不顯著；土壤全氮(STN)與全磷(STP)在不同坡位間差異性顯著；土壤全碳(STC)、全氮(STN)、全磷(STP)、全鉀(STK)在不同土層深度間差異性不顯著。

2.2 造林地紅松植株養分含量的測定和分析

通過對林地不同坡位和紅松植株養分含量進行測定，得出結果見表2

表2 不同坡位紅松苗木養分指標含量情況

利用SPSS 22.0軟件對數據進行方差分析，得出紅松樣品全碳(TC)、全鉀(TK)在不同坡位間差異性不顯著；紅松樣品全氮(TN)、紅松樣品全磷(TP)在坡上差異性顯著，坡中和坡下差異性不顯著；紅松樣品全碳(STC)含量(0.440±0.147)g/kg；全氮(STN)含量(0.053±0.022)mg/kg；全磷(STP)含量(2.918±1.969)μg/kg；全鉀(STK)含量(2.210±0.328)g/kg，如圖1。

圖1 不同坡位紅松全碳、全氮、全磷、全鉀含量測定

從圖1中可以看出：不同坡位紅松全碳(TC)含量：坡上>坡中>坡下(圖1-A)；不同坡位紅松全氮(TN)含量：坡上>坡中>坡下(圖1-B)；不同坡位紅松全磷(TP)含量：坡上>坡中>坡下(圖1-C)；不同坡位紅松全鉀(TK)含量：坡下>坡中>坡上(圖1-D)。

2.3 土壤養分與苗木養分指標的相關性分析

通過造林林地土壤養分和植物養分含量進行相關性分析，結果見表3。

利用SPSS22.0軟件對數據進行Pearson分析，表3可看出，土壤全碳(STC)與紅松根全氮(TN)呈顯著的負相關；土壤全氮(STN)與紅松莖全磷(TP)呈顯著的正相關；土壤全磷(STP)與紅松莖全磷(TP)、呈極顯著的負相關、與紅松葉全磷(TP)呈顯著的負相關；土壤全鉀(STK)與紅松根全鉀(TK)呈顯著的負相關，與紅松葉全碳(TC)呈極顯著的負相關。

表3 土壤養分與苗木養分指標的相關性

2.4 土壤養分與苗木生長性狀的相關性分析

通過對造林地土壤養分和苗木生長性狀進行相關性分析，結果見表4。

表4 紅松林地坡上土壤養分間與林木生長的相關性

由SPSS22.0對坡上、坡中、坡下測定的數據進行Pearson分析，表4可看出，坡上土壤全氮(STN)與全磷(STP)呈顯著負相關(P<0.05)；坡下土壤全氮(STN)與紅松地徑呈顯著正相關(P<0.05)。

3 結論

本試驗以撫順縣三塊石林場紅松造林苗木試驗地為研究對象，對紅松根、莖、葉和土壤養分進行全磷、全碳、全氮、全鉀分析，并對紅松林苗木生長狀況與苗木營養相關性進行分析，通過以上研究得出如下結論：

(1)林地土壤全磷、全氮含量較低；土壤全碳(STC)在不同坡位間差異性不顯著；土壤全鉀(STK)在坡上差異性顯著，坡中、坡下差異性不顯著；土壤全氮(STN)與全磷(STP)在不同坡位間差異性顯著；本研究得出土壤全磷、全鉀，坡上>坡中>坡下；土壤全碳、全氮，坡下>坡上>坡中。

(2)紅松樣品全碳(TC)、全鉀(TK)在不同坡位間差異性不顯著；紅松樣品全磷(TP)在坡上差異性顯著，坡中和坡下差異性不顯著；紅松養分含量全碳、全氮、全磷表現為坡上>坡中>坡下；全鉀表現為坡下>坡中>坡上。

(3)土壤全碳(STC)與紅松根全氮(TN)呈顯著的負相關；土壤全氮(STN)與紅松莖全磷(TP)呈顯著的正相關；土壤全磷(STP)與紅松莖全磷(TP)、呈極顯著的負相關、與紅松葉全磷(TP)呈顯著的負相關；土壤全鉀(STK)與紅松根全鉀(TK)呈顯著的負相關，與紅松葉全碳(TC)呈極顯著的負相關。

(4)通過對紅松林生長量與土壤養分相關性分析得出：坡下土壤全磷與胡桃楸地徑呈顯著正相關(P<0.05)，土壤全氮與紅松地徑呈顯著正相關(P<0.05)。坡上土壤缺氮，坡中土壤缺碳、磷，坡下相對不缺大量元素。

綜上，在紅松造林地日常養護中，應該適當增加土壤氮、磷肥，確保紅松正常生長。同時也要注意不同坡位變化，植物的生長變化，為施肥進行表象判斷。