雄安新區上游油松林土壤層物理性質研究

郭賓良

摘要 以雄安新區上游的油松林作為研究對象，對其土壤層的水源涵養能力進行研究，結果表明：（1）次生油松林隨著土層深度的增加，土壤容重越來越大，說明淺層土壤的滲水透氣性較好，深層土壤保水性好，雨季降雨能很好地供給根部;人工油松林隨著土層深度的增加，土壤容重呈先降后增趨勢。（2）次生油松林隨著土層深度的增加，毛管孔隙度、非毛管孔隙度和總孔隙度逐漸降低;人工油松林毛管孔隙度和總孔隙度隨土層深度增加而增加，非毛管孔隙度隨土層深度增加而降低，說明深層土壤導水、導氣性高。（3）次生油松林初始入滲速率均比較大，穩定入滲速率值較小，說明該林分的土壤滲水性能良好，可以起到良好的水分存儲效果;人工油松林初滲速率比較大，而穩滲速率處于較高水平，說明該林分土壤存儲水分效果差，該樣地為未成林，群落結構尚不完善，土壤儲水效果有待提高。

關鍵詞 雄安新區;油松林;土壤層;物理性質

中圖分類號：S791.254 文獻標識碼：A doi：10.13601/j.issn.1005-5215.2022.04.014

Physical Properties of Soil Layer of Pinus tabulaeformis Forest in the Upper Reaches of Xiong’an New Area

Guo Binliang

（1.HebeiAgricultural University of，Baoding 071000，Hebei;2. Baoding Forest Seedling Management Station，Baoding 071000，Hebei）

AbstractThe water conservation capacity of? Pinus tabulaeformis soil layer in the upper reaches of Xiong’an new area was studied. The results show that： （1） soil bulk density of? P. tabulaeformis secondary forest was gradually bigger and bigger with the soil depth increasing，indicating that water permeability of shallow soil was better，and water retention of deep soil was good. The rainfall in rainy season supplied to the root well. The soil bulk density of artificial? P. tabulaeformis forest decreased first and then increased with the increase of soil depth. （2） The capillary porosity，non capillary porosity and total porosity of secondary? P. tabulaeformis forest decreased gradually with the increase of soil depth;the capillary porosity and total porosity of artificial? P. tabulaeformis forest increased with the increase of soil depth，and the noncapillary porosity decreased with the increase of soil depth，indicating that the water and gas conductivity of deep soil was high. （3） The initial infiltration rate of secondary? P. tabulaeformis forest was relatively large，and the stable infiltration rate was small，indicating that the stand had good soil water permeability and can play a good water storage effect. The initial infiltration rate of artificial? P. tabulaeformis forest was relatively large，while the steady infiltration rate was at a high level，indicating that the soil water storage effect of the forest was poor，the sample plot had not formed a forest，the community structure was not perfect，and the effect of soil water storage needed to be improved.

Key wordsXiong’an new area;Pinus tabulaeformis forest;soil layer;physical property

土壤作為植物生長的基礎，其理化性質在很大程度上決定了林分的樹種組成、空間結構及林分功能。土壤對地上植被的組成與分布有一定的影響，同時，植被的不同和生長也會對土壤起到一定的改良作用，并且能夠增強土壤層的水源涵養的能力，因此兩者是相輔相成的關系[1，2]。研究土壤的物理性質對森林生態保護具有重要參考價值[3-5]。本研究試驗地選在淶水縣國營趙各莊林場。該林場位于大清河支流拒馬河、雄安新區白洋淀流域的上游，主導功能為水源保護和水源涵養功能，因此，研究該地區的土壤物理性質的相關規律，旨在為該地區的林分經營管理提供理論依據。

1 研究區概況

淶水縣國營趙各莊林場地處太行山北端東麓，雄安新區上游，位于保定市淶水縣境內。淶水縣位于河北省中部偏西、太行山東麓北端，東與涿州市、高碑店市相鄰，南與定興縣、易縣相連，西與淶源縣、涿鹿縣、蔚縣交界，北與門頭溝區、房山區相接，距北京市中心90 km，距天津市中心170 km，距保定市中心75 km。地理坐標114°49′—115°48′ E，39°17′—39°57′ N。全境縱距137.9? km，橫距74 km，總面積1 661.61 km。

2 研究方法

2.1 樣地設置

經過對研究區林分的現場勘察，以2種類型的油松林作為研究對象，分別設置了30 m×30 m樣地，林分的基本情況見表1。

2.2 土壤層物理性質的測定

用環刀浸泡法測定土壤層的相關指標，包括土壤容重、孔隙度、土壤持水量等，利用雙環法測定土壤層的入滲指標[6，7];利用土壤剖面法[8，9]對不同深度的土壤進行取樣。并選擇土壤烘干法和環刀法來測定土壤的相關特性。其中土壤持水力：

S= 10hp

式中：S—土持水力（t·hm），h—土壤層厚度（m），p—非毛管孔隙度（%）。

2.3土壤入滲測定與計算

采用雙環法測定水分入滲土壤的過程[10，11]，初滲率=最初入滲時段內滲透量/入滲時間;平均滲透速率=達到穩滲時的滲透總量/達到穩滲時的時間。利用Kostiakov模型對水入滲土壤的過程擬合，擬合公式為：

f=at

式中：f指t時間時的瞬時入滲速率;t指入滲時間;a，b則是指試驗資料擬合的參數。

3 結果與分析

3.1 土壤容重

容重是反映土壤緊實度的一個敏感性指標，能夠反映出土壤層的蓄水和通氣狀況，與滲透率、孔隙度等指標存在較為密切的關系，容重的具體情況見表2。

從表2可以看出，次生油松林隨著土層深度的增加，土壤容重越來越大，說明淺層土壤的滲水透氣性較好，深層土壤保水性好，雨季降雨可以很好地將水導入地下供給根部。人工油松林隨著土層深度的增加，土壤容重呈先降后增趨勢，其0～20 cm土層厚度的容重同次生油松林中>20～40 cm土層的容重一致，為1.26 g·cm，透水透氣性上層高、下層低，適合栽植幼苗。

3.2 土壤孔隙度

土壤孔隙主要包括毛管和非毛管孔隙，二者所起的作用不同，水分可借毛管彎月面力儲存并保持在其內，并靠毛管引力向上下左右移動，非毛管孔隙度直接影響著土壤透氣與滲水能力，2種油松林不同土壤深度的毛管孔隙度變化情況見表3。

由表3可以看出，次生油松林隨著土層深度的增加，毛管孔隙度、非毛管孔隙度和總孔隙度逐漸降低，說明深層土壤導水、導氣性低。人工油松林毛管孔隙度和總孔隙度隨土層深度增加而增加，非毛管孔隙度隨土層深度增加而降低，說明深層土壤導水、導氣性高。

3.3 土壤層的滲透性

入滲是土壤水文的重要功能，是連接地表水文與地下水文的重要橋梁。土壤的入滲能力對地表徑流及土壤中水分的存儲、壤中流與地下徑流的產生和發展有著決定性的影響。不同油松林土壤滲透模型見表4，土壤入滲曲線見圖3。

從表4和圖3可以看出，在初始2種林分的土壤的入滲速率都比較大，隨后趨于平緩，最后達到了飽和狀態，林分的入滲速率也達到了穩滲速率，但是2種林分的初滲速率和穩滲速率有一定的差別。次生油松林初始入滲速率比較大，但穩定入滲速率值較小，說明該林分的土壤滲水性能良好，可以起到良好的水分存儲效果;人工油松林初滲速率比較大，而穩滲速率處于較高水平，說明該林分土壤存儲水分效果差，該樣地為未成林，群落結構尚不完善，土壤儲水效果有待提高。

4 結論與討論

4.1 次生油松林隨著土層深度的增加，土壤容重越來越大，說明淺層土壤的滲水透氣性較好，深層土壤保水性好，雨季降雨可以很好地將水導入地下供給根部。人工油松林隨著土層深度的增加，土壤容重呈先降后增趨勢。

4.2 次生油松林隨著土層深度的增加，毛管孔隙度、非毛管孔隙度和總孔隙度逐漸降低;人工油松林毛管孔隙度和總孔隙度隨土層深度增加而增加，非毛管孔隙度隨土層深度增加而降低，說明深層土壤導水、導氣性高。

4.3 次生油松林初始入滲速率比較大，穩定入滲速率值較小，說明該林分的土壤滲水性能良好，可以起到良好的水分存儲效果;人工油松林初滲速率也比較大，而穩滲速率處于較高水平，說明該林分土壤存儲水分效果差。

參考文獻：

[1] 胡淑萍，余新曉.北京百花山森林枯落物層和土壤層水文效應研究[J].水土保持學報，2008，22（1）：146-150

[2] 盧振啟，黃秋嫻，楊新兵，等.河北霧靈山不同海拔油松人工林枯落物及土壤水文效應研究[J].水土保持學報，2014，28（1）：113-116

[3] 席彩云，余新曉，徐娟，等.北京密云山區典型林地土壤入滲特性[J].北京林業大學學報，2009，31（5）：42-47

[4] 徐娟，余新曉.北京十三陵不同林分枯落物層和土壤層水文效應研究[J].水土保持學報，2009，23（3）：189-193

[5] 談正鑫，萬福緒，張濤. 盱眙人工林枯落物及土壤水文效應研究[J]. 水土保持研究，2015，22（4）：184-188

[6] 韓雪成，趙雨森，辛穎，等.大興安嶺北部火燒跡地興安落葉松人工林土壤水文效應[J].水土保持學報，2012，26（4）：183-188

[7] 楊振奇，秦富倉，李曉琴，等.砒砂巖區主要造林樹種枯落物及林下土壤持水特性[J]. 水土保持學報，2017，31（3）：118-122

[8] 田育新，李錫泉，吳建平，等.小流域森林生態系統林地土壤滲透性能研究[J].水土保持研究，2006，13（4）：173-175

[9] 孫艷紅，張洪江，杜士才，等.四面山不同林地類型土壤特性及其水源涵養功能[ J] .水土保持學報，2009，23（5）：109-113

[10] 魯紹偉，陳 波，潘青華，等.北京山地不同海拔人工油松林枯落物及其土壤水文效應水土保持研究[J].2013，20（6）：54-58

[11] 姜海燕，趙雨森，陳祥偉，等.大興安嶺嶺南幾種主要森林類型土壤水文功能研究[ J] .水土保持學報，2007，21（3）：149-153