雪鄉(xiāng)主要林分土壤性質和水文指標分析

田樹新,魏彪,金虎*,劉影,劉芳,殷霈瑤,賈寶庫

(1.黑龍江省林業(yè)科學院牡丹江分院,黑龍江 牡丹江 157011;2.黑龍江雪鄉(xiāng)森林生態(tài)系統(tǒng)定位觀測研究站,黑龍江 牡丹江 157011;3.雪鄉(xiāng)森林生態(tài)黑龍江省野外科學觀測研究站,黑龍江 牡丹江 157011)

對2016年～2022年雪鄉(xiāng)森林生態(tài)站監(jiān)測固定樣地林分土壤性質和水質的長期變化進行,數(shù)據(jù)進行了統(tǒng)計分析,以期為黑龍江省乃至全國森林生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測提供監(jiān)測數(shù)據(jù),為區(qū)域森林生態(tài)系統(tǒng)服務功能評估提供基礎數(shù)據(jù),發(fā)揮了重要的定位觀測功能。

1 試驗地概況

試驗地設在“黑龍江雪鄉(xiāng)森林生態(tài)系統(tǒng)國家定位觀測研究站”(雪鄉(xiāng)森林生態(tài)黑龍江省野外科學觀測研究站)固定樣地(44°19′36″E,128°5′28″N),植被類型為云冷杉林。該區(qū)處于溫帶大陸性季風氣候區(qū)。年平均氣溫為-3.4℃。1月份平均氣溫-26℃,極端低溫-38℃;7月份平均氣溫22.4℃,極端高溫34℃。平均年蒸發(fā)量為1049.3 mm,由于溫度、飽和差、氣壓、森林覆蓋率和風速等因子的影響,蒸發(fā)量大于降水量。年平均相對濕度為72%,最小濕度(5月)為39%,最大濕度(8月)為100%。無霜期100 d,年平均日照2430 h,平均年降雨量為950.4 mm,6～8月份降雨量占全年總降雨量的85%。年平均降雨日數(shù)110 d,降雨日數(shù)最多為128 d(1971年),最少52 d(1952年)。年降雪日數(shù)68 d,積雪日數(shù)超過130 d。

2 試驗材料與方法

2.1 試驗材料

本試驗樣土樣為采自設在雪鄉(xiāng)森林生態(tài)站所在大西溝7塊云冷杉固定樣地,每個樣地采樣5份,共計35份。

2.2 試驗方法

環(huán)刀法收集土壤樣品帶回實驗室進行土壤容重及孔隙度測定,測定方法按《森林土壤水分-物理性質的測定》[1]中的規(guī)定進行。有機碳含量測定采用濃硫酸-重鉻酸鉀外加熱法,全氮和堿解氮含量測定采用半微量凱氏法,全磷含量測定采用鉬銻抗比色法。

水質化學需氧量的測定用重鉻酸鹽法(GB/T11914-1989),總磷的測定用鉬酸銨分光光度法(GB/T11893-1989),生物需氧量的測定用稀釋與接種法(GB/T7488-1987)。

3 數(shù)據(jù)分析

3.1 土壤物理性質

2016年和2022年對樣地土壤砂粒百分率、粉粒百分率、粘粒百分率、石礫百分率、土壤容重、毛管孔隙度、非毛管孔隙度進行了調查分析[2-4],統(tǒng)計數(shù)據(jù)如表1:

表1 各樣地土壤物理性質對比

由表可以看出:土壤砂粒百分率、粉粒百分率、石礫百分率、土壤容重、毛管孔隙度、非毛管孔隙度2期數(shù)據(jù)變化不大,粘粒百分率改變較大,提高2.6%～5.7%,土壤結構有改善趨勢。

3.2 土壤化學性質對比

2016年和2022年對樣地土壤pH值、土壤有機質、全氮、水解氮、亞硝態(tài)氮、全磷、有效磷、全鉀、速效鉀、緩效鉀進行了化驗[5-6],統(tǒng)計結果見表2:

表2 各樣地土壤化學性質對比 (mg·kg-1)

由上表可以看出:土壤pH值、全氮、水解氮、亞硝態(tài)氮、全磷、有效磷、全鉀、速效鉀、緩效鉀2期數(shù)據(jù)對比變化不大,土壤有機質對比變化較大,2021年比2016年提高1.3%～10%。

3.3 森林水文監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

2016年和2022年對生態(tài)站徑流場水質化學性質進行了化驗分析,分析指標有水解氮、亞硝態(tài)氮、全磷、有效磷、COD、BOD、pH值,統(tǒng)計數(shù)據(jù)見表3:

表3 水樣化學指標對比

由表3可以看出:2016年和2022年水樣水解氮、亞硝態(tài)氮、全磷、有效磷、pH值變化不明顯,4月到7月COD呈下降趨勢,分別下降2.9%、12.9%、19.0%,8到10月份呈上升趨勢,分別升高41.8%、7.9%和3.1%。

4 結論

4.1 土壤砂粒百分率、粉粒百分率、石礫百分率、土壤容重、毛管孔隙度、非毛管孔隙度2期數(shù)據(jù)變化不大,粘粒百分率改變較大,提高2.6%～5.7%,土壤結構有改善趨勢。

4.2 土壤有機質對比變化較大,2022年比2016年提高1.3%～10.0%。

4.3 2016年和2022年水樣水解氮、亞硝態(tài)氮、全磷、有效磷、pH值變化不明顯,4月到7月COD呈下降趨勢,分別下降2.9%、12.9%、19.0%,8～10月份呈上升趨勢,分別升高41.8%、7.9%和3.1%。