柳杉密度對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響

柳杉密度對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響

柳杉樹(shù)冠高，樹(shù)干直，木材質(zhì)地直，材料輕、軟、厚。這是重要的材料樹(shù)種。它可以用來(lái)建筑、橋梁、造船、造紙和其他用途。樹(shù)枝和木材加工廢物可以蒸餾芳泊。樹(shù)皮藥品和傷口可以用來(lái)治療傷口。這種復(fù)合物也可以提取。還有綠化的觀賞植物。在江蘇南部、安徽南部、廣西及廣東等地均有栽培,生長(zhǎng)良好。研究廣西不同密度柳杉純林對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響,能為該地區(qū)柳杉的合理種植和科學(xué)營(yíng)林提供參考依據(jù)。就近幾年相關(guān)文獻(xiàn)而言,研究柳杉土壤理化性質(zhì)的文獻(xiàn)較少。許生明對(duì)福建柏柳杉人工混交林的土壤性質(zhì)進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)該混交林土壤肥力優(yōu)于福建柏純林。而黃永誠(chéng)則對(duì)不同密度杉木人工林林下植被和土壤肥力進(jìn)行研究,其林下植被隨林分密度的增大而減少,土壤理化性質(zhì)不良,土壤養(yǎng)分含量逐漸降低。袁偉斌研究了鏡泊湖江山嬌林場(chǎng)雜種落葉松林4種經(jīng)營(yíng)密度模式和2種類(lèi)型森林的凋落物及土壤理化性質(zhì)的變化,得出4種密度模式對(duì)其土壤物理、化學(xué)以及微生物方面的影響各不相同。許松葵等對(duì)不同密度大葉相思幼林的土壤理化性質(zhì)進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)低密度和中密度幼林對(duì)土壤理化性質(zhì)的改良作用要優(yōu)于高密度幼林。我們以廣西六萬(wàn)林場(chǎng)的柳杉樹(shù)種為研究對(duì)象,通過(guò)調(diào)查、分析不同經(jīng)營(yíng)密度對(duì)柳杉林地土壤物理(土壤容重、持水量、孔隙度)和化學(xué)(有機(jī)碳、有效磷、速效鉀、水解性氮)性質(zhì)的影響,為探索和總結(jié)廣西柳杉的合理種植措施提供參考依據(jù)。1材料和方法1.1低山地土壤概況與蔣林等對(duì)不同種植條件柳杉林分生長(zhǎng)影響的研究樣地相同,位于廣西六萬(wàn)林場(chǎng)蓮花山分場(chǎng),海拔800～900m,相對(duì)高度200～500m,為赤紅壤,平均厚度為80～110cm,土壤pH值4.6～5.2。屬低山丘陵地貌,南亞熱帶季風(fēng)氣候,年平均氣溫19～20℃,極端高溫35.4℃,極端低溫-1℃,霜凍期短,低山地帶時(shí)有結(jié)冰,年降雨量1892.2mm,蒸發(fā)量1091.2mm,相對(duì)濕度80%～90%。柳杉純林4個(gè)樣地基本情況見(jiàn)表1。1.2深挖取土壤樣品選擇具有代表性且環(huán)境條件(海拔、坡向、坡位、坡度等)和經(jīng)營(yíng)水平基本一致而密度不同的地塊設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)樣地,試驗(yàn)設(shè)1450、1800、2075、2700株/hm24個(gè)密度處理,在每個(gè)20m×20m樣地上挖取土壤剖面,分別用環(huán)刀在剖面上挖取土壤,并分別在0～20、20～40cm土層上取樣,一同帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行處理分析。土壤水分物理性質(zhì)按常規(guī)方法測(cè)定,土壤有機(jī)質(zhì)含量采用重鉻酸鉀氧化法測(cè)定,土壤水解性氮使用凱氏定氮儀測(cè)定,土壤有效磷含量采用鉬銻抗比色法,土壤速效鉀則采用火焰光度計(jì)法測(cè)定。1.3數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析采用Excel2003及DPSv7.05進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析和檢驗(yàn)。采用雙因素方差分析和多重比較判斷土壤深度和不同密度林分類(lèi)型對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響。2結(jié)果與分析2.1林密度對(duì)土壤結(jié)構(gòu)的影響2.1.1不同密度林分土壤容重從圖1可以看出,在林分密度為1800、2075、2700株/hm2時(shí),土壤容重變化不大,而當(dāng)林分密度為1450株/hm2時(shí),土壤容重遠(yuǎn)小于其他3個(gè)林分密度,僅為0.75g/cm3,比最高水平減少了13%,土壤密實(shí)程度較小,土壤蓬松且結(jié)構(gòu)良好。而后,土壤容重隨著柳杉林密度的增大而減小。表明林分密度在1450株/hm2時(shí),柳杉林內(nèi)透光率高,林下植被豐富,其根系和枯落物使得土壤通透性更好,故土壤密實(shí)程度小,不易板結(jié)。而其他林分密度的土壤容重較高且非常接近,說(shuō)明其他林分密度的土壤密實(shí)程度差不多,土壤結(jié)構(gòu)較相似。2.1.2土壤持水量的測(cè)定,土壤容重與土壤持水率的關(guān)系,土壤持水量應(yīng)符合以下條件當(dāng)林分密度為1450株/hm2時(shí),土壤的最大持水量、毛管持水量、最小持水量最大,這跟土壤容重有很大的對(duì)應(yīng)關(guān)系,土壤容重越小,土壤持水量越大;其后隨林分密度的增大,以上指標(biāo)呈先增后減的趨勢(shì),說(shuō)明水分物理指標(biāo)變化可能是林下植物和柳杉喬木層共同作用的結(jié)果(圖2)。2.1.3土壤開(kāi)口土壤孔隙度變化趨勢(shì)與土壤持水量變化趨勢(shì)一致,即林分密度在1450株/hm2時(shí)最大,其后隨密度的增加而呈先增加后減少的趨勢(shì)(圖3)。2.2林密度對(duì)土壤結(jié)構(gòu)性質(zhì)的影響2.2.1密度對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)含量的影響在0～20cm土層,土壤有機(jī)質(zhì)含量隨林分密度的增加呈不規(guī)律變化,表明在0～20cm土層,由于凋落物和林下植物的不同,造成土壤有機(jī)質(zhì)含量的分布不均,而在4種密度中,密度1800株/hm2的土壤,有機(jī)質(zhì)含量最高,達(dá)到4.45%,與密度1450株/hm2的土壤有機(jī)質(zhì)含量差異極顯著,與密度2075株/hm2的有機(jī)質(zhì)含量差異顯著,而與密度2700株/hm2的土壤有機(jī)質(zhì)含量差異不顯著;在20～40cm土層,隨著林分密度的增大,土壤有機(jī)質(zhì)含量也相應(yīng)增加,且密度1450株/hm2時(shí),含量最少,僅為2.15%,密度2700株/hm2時(shí),土壤有機(jī)質(zhì)含量上升了將近10%,與其他3種密度林分的有機(jī)質(zhì)含量差異極顯著,而其余3種密度間則差異(圖4)。2.2.2林分密度對(duì)土壤養(yǎng)分含量的影響在不同的林分密度下,0～20cm土層土壤有效磷含量呈現(xiàn)不規(guī)律變化,當(dāng)林分密度從1450株/hm2增加到1800株/hm2時(shí),土壤有效磷含量增加,到2075株/hm2時(shí),呈下降趨勢(shì),到2700株/hm2時(shí),又出現(xiàn)上升趨勢(shì),其上層土壤不同密度間均無(wú)顯著差異,從個(gè)體水平上看,林分密度2700株/hm2的土壤有效磷含量為0.0397mg/g,達(dá)到最大;在20～40cm土層,土壤有效磷含量隨著密度的增加而呈現(xiàn)先增后減的趨勢(shì),顯著性水平則與0～20cm土層相似,最小為密度1450株/hm2的土壤,僅為0.0112mg/g,最大為密度1800株/hm2的土壤,可達(dá)0.0513mg/g,兩者相差將近35%(圖5)。2.2.3密度對(duì)土壤各養(yǎng)分含量的影響在0～20cm土層,隨林分密度的增加,土壤速效鉀含量先增加后減少,在林分密度為2075株/hm2時(shí),土壤速效鉀含量最高,且與其他林分密度速效鉀含量差異顯著,與速效鉀含量最低的林分間相差9.4%;而在20～40cm土層,其含量在前3個(gè)密度范圍內(nèi)變化不大,各林分密度速效鉀含量差異不顯著(圖6)。2.2.4“4株”的水解性氮含量在0～20cm土層,隨林分密度的增加,土壤水解性氮含量呈先升后降的趨勢(shì),在1800株/hm2和2075株/hm2林分中,其水解性氮含量差異不顯著,且都處于較高水平,而與其他密度林分間差異極顯著,1450株/hm2較之2075株/hm2,含量減少了11%;在20～40cm土層時(shí),土壤水解性氮含量的升降趨勢(shì)與0～20cm土層基本相似(圖7)。其在中等密度1800、2075株/hm2時(shí)含量較高,而在密度1450、2700株/hm2時(shí),含量較低。3密度對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響不同柳杉人工林林分密度會(huì)影響土壤的理化性狀。土壤容重是反映森林土壤物理性質(zhì)的優(yōu)良指標(biāo),它不僅直接反映森林土壤的總孔隙度、毛管孔隙、非毛管孔隙狀況,還反映了森林土壤物理性能受成土母巖、森林植被、人類(lèi)行為以及其他自然條件綜合影響的程度,在密度為1450株/hm2時(shí),土壤容重遠(yuǎn)低于其他密度林分,土壤持水量和土壤孔隙度均高于其他密度林分,表明其對(duì)于土壤的改善作用明顯優(yōu)于其他密度的林分,其后隨密度的增加,土壤容重遞減,而土壤孔隙度和持水量呈現(xiàn)先增后減趨勢(shì),所以在過(guò)高的林分密度下,植株為維持其正常生長(zhǎng)從土壤吸收大量的水分,導(dǎo)致土壤含水量下降,總孔隙度降低,致使土壤出現(xiàn)退化的現(xiàn)象;在土壤化學(xué)性質(zhì)方面,土壤有機(jī)碳在0～20cm土層的含量變化不規(guī)律,而在20～40cm土層則呈逐步遞增的趨勢(shì),正如孫嘉等在不同密度華北落葉松人工林土壤理化性質(zhì)的研究中所提到,可能是因?yàn)樵诟呙芏攘址謨?nèi),密集根系的根系效應(yīng)所導(dǎo)致,磷對(duì)植物根系的發(fā)育,特別是側(cè)根、細(xì)根的發(fā)育有顯著的作用。在0～20cm土層中,土壤有效磷的含量變化不規(guī)律,在20～40cm土層,隨著林分密度的增大,土壤有效磷含量先增加后減少,在密度1800株/hm2時(shí)含量最大,速效鉀是土壤鉀素的現(xiàn)實(shí)供應(yīng)指標(biāo),上層土壤速效鉀含量高于下層土壤,在表層土壤中,密度2075株/hm2時(shí)含量最高,可見(jiàn),表層土壤速效鉀的含量在林分處于中等密度時(shí)較大,土壤水解性氮的數(shù)量與土壤有機(jī)質(zhì)含量有關(guān),能較好的反映出近期內(nèi)土壤氮素中可被植物吸收利用的狀況,上下層土壤中水解性氮含量變化趨勢(shì)一致,隨密度的增加而呈現(xiàn)先增加后減少的規(guī)律。通過(guò)研究比較4種林分密度條件下柳杉純林的土壤理化性質(zhì)發(fā)現(xiàn):當(dāng)林分密度在1450株/hm2時(shí)土壤有機(jī)質(zhì)含量、有效磷含量和水解性氮含量偏低,土壤速效鉀含量中等,不利于土壤養(yǎng)分的積累,對(duì)柳杉生長(zhǎng)影響較低;而當(dāng)林分密度為2700株/hm2時(shí),土壤有機(jī)質(zhì)含量中等,土壤有效磷含量高,其余養(yǎng)分含量都較低,不利于柳杉的生長(zhǎng);在林分密度1800株/hm2時(shí),土壤有機(jī)質(zhì)含量較高,土壤有效磷、速效鉀和水解性氮含量中等,有利于土壤養(yǎng)分的累積,有利于柳杉的生長(zhǎng);而在林分密度2075株/hm2時(shí)土壤有機(jī)質(zhì)含量、速效鉀含量以及水解性氮含量均處于較高水平,為最適宜柳杉生長(zhǎng)的密度環(huán)境