川南地区马尾松及其他主要人工林土壤理化性质调查分析.pdf

年月J o u r n a l o fG r e e nS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y第 卷第 期收稿日期:作者简介:王明(),男,工程师,研究方向为林业规划设计,森林生态,植物病虫害等.通讯作者:代立东(),男,工程师,主要从事林业调查规划设计研究工作.川川南南地地区区马马尾尾松松及及其其他他主主要要人人工工林林土土壤壤理理化化性性质质调调查查分分析析王 明,张 铭,代立东,钟 金,梁凯歌,朱宇颐,桂林华,余 飞,龙九江,彭彦若,范蓝月(四川省林业和草原调查规划院,四川 成都 ;四川省林业勘察设计研究院有限公司,四川 成都 )摘要:以四川省川南地区的内江市资中县,自贡市富顺县,宜宾市叙州区、长宁县、高县,泸州市古蔺县的马尾松(P i n u sm a s s o n i a n aL a m b)及其他主要人工林下的土壤为样本,通过土壤容重、土壤含水率、土壤总孔隙度、土壤密度、土壤有机质、土壤全氮、土壤全磷、土壤全钾共项土壤理化数据的测定,对川南同一个区县内马尾松林与其他主要人工林的土壤理化性质进行了差异评价.结果表明:川南地区其他主要人工林与马尾松林相比较,林下土壤的项物理性质无显著差异;林下土壤的项化学性质,总体显著高于马尾松林,土壤有机质高出 ,土壤全氮高出 ,土壤全磷高出 ,土壤全磷高出 .为此,提出了从土壤质量的角度出发,川南地区马尾松林改造为其他人工林是可行的.关键词:川南地区;马尾松林;其他人工林;土壤理化性质中图分类号:S 文献标识码:A文章编号:()S t u d yo nP h y s i c a l a n dC h e m i c a lP r o p e r t i e so fS o i l o fP i n u sm a s s o n i a n aF o r e s ta n dO t h e rP l a n t a t i o n s i nS o u t hS i c h u a nW a n gM i n g,Z h a n gM i n g,D a iL i d o n g,Z h o n gJ i n,L i a n gK a i g e,Z h uY u y i,G u iL i n h u a,Y uF e i,L o n gJ i u j i a n g,P e n gY a n r u o,F a nL a n y u e(S i c h u a nF o r e s t r ya n dG r a s s l a n dI n v e s t i g a t i o na n dP l a n n i n gI n s t i t u t e,C h e n g d u,S i c h u a n ,C h i n a;S i c h u a nF o r e s t r yS u r v e ya n dD e s i g nI n s t i t u t eC o,L t d,C h e n g d u,S i c h u a n ,C h i n a)A b s t r a c t:I nt h i ss t u d y,s o i l s a m p l e so fP i n u sm a s s o n i a n aL a m b,a n do t h e rm a j o ra r t i f i c i a l f o r e s t sw e r ec o l l e c t e d i nZ i z h o n gC o u n t yo fN e i j i a n gC i t y,F u s h u nC o u n t yo fZ i g o n gC i t y,X u z h o uD i s t r i c to fY i b i nC i t y,C h a n g n i n gC o u n t y,G a oC o u n t y,a n dG u l i nC o u n t yo fL u z h o uC i t y i n t h e s o u t h e r np a r t o f S i c h u a n S o i lb u l kd e n s i t y,s o i lm o i s t u r ec o n t e n t,s o i l p o r o s i t y,s o i l d e n s i t y,s o i l o r g a n i cm a t t e r,s o i l t o t a ln i t r o g e n,s o i l t o t a l p h o s p h o r u s,a n ds o i l t o t a l p o t a s s i u mw e r ed e t e r m i n e d T h ed i f f e r e n c e i ns o i l p h y s i c a l a n dc h e m i c a lp r o p e r t i e sb e t w e e nP i n u sm a s s o n i a n af o r e s t a n do t h e rm a j o rp l a n t a t i o n s i nt h e s a m ed i s t r i c t a n dc o u n t y i ns o u t h e r nS i c h u a nw a se v a l u a t e d T h er e s u l t ss h o w e dt h a t t h e r ew e r en os i g n i f i c a n td i f f e r e n c e si nt h e f o u rp h y s i c a l p r o p e r t i e so f s o i l u n d e rd i f f e r e n t a f f o r e s t a t i o nt y p e s i nC h u a nN a nr e g i o n H o w e v e r,s o i l c h e m i c a l p r o p e r t i e su n d e ro t h e rm a j o ra f f o r e s t a t i o nt y p e sw e r es i g n i f i c a n t l yh i g h e rt h a nt h o s eu n d e rP i n u sm a s s o n i a n aL a m b f o r e s t s S o i l o r g a n i cm a t t e rw a s h i g h e r;s o i l t o t a l n i t r o g e nw a s h i g h e r;s o i l t o t a l p h o s p h o r u sw a s h i g h e r,a n ds o i l p o t a s s i u mw a s h i g h e r i ns o i l su n d e ro t h e ra f f o r e s t a t i o nt y p e st h a nt h o s eu n d e rP i n u sm a s s o n i a n aL a m b f o r e s t s T h e r e f o r e,b a s e do ns o i lq u a l i t y,i t i sf e a s i b l et ot r a n s f o r mP i n u sm a s s o n i a n aL a m b f o r e s t s i n t oo t h e rm a j o ra f f o r e s t a t i o nt y p e s i nt h es o u t h e r np a r to fS i c h u a n K e yw o r d s:S o u t hS i c h u a n;P i n u sm a s s o n i a n af o r e s t;o t h e rp l a n t a t i o n s;p h y s i c a l a n dc h e m i c a l p r o p e r t i e so f s o i l王明,等:川南地区马尾松及其他主要人工林土壤理化性质调查分析资源与产业 引言马尾松(P i n u sm a s s o n i a n aL a m b)适应能力强,耐干旱瘠薄,是南方低山丘陵区中群落演替的先锋树种,也是 世纪 年代的主要造林树种,其分布广、面积大,在国民经济和林业建设中极其重要 .马尾松林是川南地区森林生态系统的主要组成树种,是长江上游森林生态屏障的重要构成,长期以来发挥了重要的生态效益,并在造纸产业发展鼎盛时期具有一定的经济价值.但随着松材线虫病在川南发现并扩散至今,川南地区已经成为了松材线虫病疫情重灾区,当地生态环境受到了严重侵害,虽然多年的疫情防控取得了一定成效,但逐年大量人力和财力的投入,使地区的经 济 发 展 也 受 到 一 定 制 约,防 控 逐 渐 陷 入困境 .因此,对马尾松林进行改造势在必行,探讨比较马尾松林与其他人工林综合效益,可为马尾松林人工改造提供生态层面的可行性支撑.森林土壤是林木生长发育的基础,是森林生态系统营养元素转化的重要枢纽,其生产力水平直接决定着森林的生物产量和功能的发挥.通过对川南地区马尾松及其他主要人工林的土壤调查取样,进行各项土壤理化数据的测定,实现对川南同一个区县内马尾松林与其他主要人工林土壤理化性质的差异评价,为现有马尾松人工林改造奠定基础.研究区概况本研究所指川南地区为四川省宜宾市、泸州市、自贡市、内江市.川南市地处四川省东南部,是川、滇、黔省交会地,位于四川盆地东南部以及与云贵高原的交界处,整体呈北低南高,地貌以北部的丘陵为主,南部则多是中低山,主要气候类型为亚热带季风湿润气候,川南市土壤在特定的气候、地形、母质、生物和人为综合作用下形成了多个土类,土壤资源丰富.主要有紫色土、水稻土、黄壤、黄色石灰土等,主要水系有沱江、岷江、金沙江、长江等.川南地区自 世纪 年代以来发展了大面积的马尾松人工林,是四川省马尾松人工林分布的重点区域,马尾松林面积占川南地区森林面积的 ,占川南地区总面积的 .川南地区也是松材线虫病的重灾区,根据 年国家公布数据,川南地区共有 个疫区县,松材线虫防治压力巨大.研究方法 实验目的本研究通过对川南地区马尾松林及其他主要人工林的土壤调查取样,进行各项土壤理化数据的测定,旨在分析川南同一个区县内马尾松林与其他主要人工林土壤理化性质的差异情况,从土壤理化性质角度,为现有马尾松人工林改造奠定基础.主要研究内容以川南地区宜宾市叙州区、长宁县、高县,泸州市古蔺县,自贡市富顺县,内江市资中县共个县(个县均为松材线虫病疫区)的马尾松林及其他主要人工林的林下土壤为研究对象,调查分析同一个区县内马尾松林与其他主要人工林的土壤理化性质的差异情况.研究的主要内容包括以下个方面:同一个区县内马尾松林与其他主要人工林林下土壤物理性质的分析;同一个区县内马尾松林与其他主要人工林林下土壤化学性质的分析.实验设计与实验方法 样地选取及土壤样品采集在选中的川南个区县内分别设置马尾松林样地和作为对比的典型其他人工林样地,同一区县内马尾松林样地和作为对比的典型其他人工林样地距离靠近,立地条件、生境基本一致,设置了 种样地,每种个重复,共设置样地 个.样地内通过对角线方法设置个mm的灌木样方,在每个灌木样方中分别设置个mm的草本样方.每个样地的个草本样方中分别设置个土壤化学性质土钻取样点位,混合取样监测;每个样地分别设置个土壤物理性质环刀取样点位.在 种样地取得的 种林下土壤中,其他人工林的林下土壤为实验组,共个组;马尾松林下土壤作为对照组,共个组.组土壤样品(S a m p l e)及样地样方设计详见表.样品分析土壤物理性质的测定包括土壤容重、土壤含水量、总孔隙度、土壤密度,共项指标,土壤物理性质测定采用国家标准 森林土壤水分物理性质的测定(L Y/T );土壤化学性质的测定包括土壤有机质、全氮、全磷、全钾项指标,有机质含量采用重铬酸钾氧化外加热法测定,全氮含量采用凯氏滴定法测定,全磷含量采用钼锑抗比色法测定,全钾含量采用火焰光度计法测定.年月绿 色 科 技(J o u r n a l o fG r e e nS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y)第 期表样地样方设置市区县群系名称龄组样地数量灌木样方数量草本样方数量处理代码内江市资中县马尾松纯林近熟林 S a m p l e 内江市资中县水杉纯林过熟林 S a m p l e 泸州市古蔺县马尾松柏木混交林成熟林 S a m p l e 泸州市古蔺县杉木纯林中龄林 S a m p l e 自贡市富顺县马尾松纯林近熟林 S a m p l e 自贡市富顺县油茶纯林初产期 S a m p l e 宜宾市叙州区马尾松油樟混交林近熟林 S a m p l e 宜宾市叙州区油樟纯林幼龄林 S a m p l e 宜宾市长宁县马尾松阔叶混交林成熟林 S a m p l e 宜宾市长宁县毛竹纯林壮龄竹 S a m p l e 宜宾市长宁县苦竹纯林壮龄竹 S a m p l e 宜宾市高县马尾松纯林近熟林 S a m p l e 宜宾市高县硬头黄纯林壮龄竹 S a m p l e 数据分析用E x c e l 和S P S S 对数据进行统计和分析.用单因素方差分析(ANOVA)比较土壤理化性质的差异(P ).结果与分析本研究对测得的土壤理化性质数据进行了显著性检验,得到的土壤理化性质显著性检验结果见表、表.表同一个区县内马尾松林与其他主要人工林土壤物理性质的显著性分析群系名称土壤容重/(g/c m)土壤含水率/总孔隙度/土壤密度/(m g/m)S a m p l e S a m p l e S a m p l e S a m p l e S a m p l e S a m p l e S a m p l e a aS a m p l e b bS a m p l e a aS a m p l e b bS a m p l e b bS a m p l e S a m p l e 注:表中数据为平均值标准差,数据后的字母表示同一个县不同植被群系间的差异显著性,未标注字母的表示不显著,当未标字母不同时表示两组间差异显著,下同.表同一个区县内马尾松林与其他主要人工林土壤化学性质的显著性分析g/k g群系名称土壤有机质土壤全氮土壤全磷土壤全钾S a m p l e a a a aS a m p l e b b b bS a m p l e a a a aS a m p l e b b b bS a m p l e a a aS a m p l e b b bS a m p l e a a a aS a m p l e b b b bS a m p l e a a a aS a m p l e b b b bS a m p l e c c c cS a m p l e a a a S a m p l e b b b 王明,等:川南地区马尾松及其他主要人工林土壤理化性质调查分析资源与产业 土壤物理性质 土壤容重土壤容重是指单位体积内原状土壤干土的质量,是土壤坚实度的重要指标之一.由表可以看出,叙州区油樟纯林(S a m p l e)土壤容重显著高于叙州区马尾松油樟混交林(S a m p l e),高 .长宁县毛竹纯林(S a m p l e)和长宁县苦竹纯林(S a m p l e)土壤容重显著低于长宁县马尾松阔叶混交林(S a m p l e),分别低 和 .其他比较组间无显著差异.土壤含水率土壤含水率能够反映林地土壤的蓄水能力,体现植被生长的水分环境.由表可以看出,各区县马尾松林与其他主要人工林林下土壤的含水率无显著差异.土壤总孔隙度土壤孔隙度的多少以总孔隙度()表示,即在自然状态下单位体积土壤中孔隙体积所占的百分率.一般来说,当土壤中的大小孔隙同时存在,总孔隙度在 左右,而其中非毛管孔隙占/为宜,这时土壤的通气性、透水性和持水能力比较协调.由表可以看出,各区县马尾松林与其他主要人工林林下土壤的总孔隙度无显著差异.土壤密度土壤密度又称土壤比重,单位体积土壤的烘干重量,是土壤物理参数之一.其大小与土壤的化学与矿 物 组 成 有 关.一 般 土 壤 的 密 度 为 g/c m,有机质含量高的土壤密度较低.由表可以看出,叙州区油樟纯林(S a m p l e)土壤密度显著高于叙州区马尾松油樟混交林(S a m p l e),高 ;长宁县毛竹纯林(S a m p l e)和长宁县苦竹纯林(S a m p l e)土壤密度显著低于长宁县马尾松阔叶混交林(S a m p l e),分别低 、.其他比较组间无显著差异.上述结果中,只有土壤容重和土壤密度项指标存在显著差异.推测是因为叙州区油樟林存在人工采摘樟叶,导致土壤长期暴露变得相对板结,从而测得的土壤容重较大、土壤密度较大;而长宁县毛竹纯林(S a m p l e)和长宁县苦竹纯林(S a m p l e)土壤容重和土壤密度显著低于长宁县马尾松阔叶混交林(S a m p l e),认为是由于一般竹林的土壤相对潮湿松软,土壤容重较小、土壤密度小.即其他人工林与马尾松林的林下土壤物理性质无显著差异.土壤化学性质 土壤有机质土壤有机质是指存在于土壤中所有含碳的有机物质,包括土壤中各种动、植物的残体,微生物及其分解和合成的各种有机物质,是衡量土壤肥力的重要 指 标.由 表可 以 看 出,资 中 县 水 杉 纯 林(S a m p l e)土壤有机质含量显著高于马尾松纯林(S a m p l e),高 ;古蔺县杉木纯林(S a m p l e)土壤有机质含量显著高于马尾松柏木混交林(S a m p l e),高 ;富顺县油茶纯林(S a m p l e)土壤有机质含量显著高于马尾松纯林(S a m p l e),高 ;叙州区油樟纯林(S a m p l e)土壤有机质含量显著低于马尾松油樟混交林(S a m p l e),低 ;长宁县毛竹纯林(S a m p l e)和苦竹纯林(S a m p l e)土壤有机质含量显著高于马尾松阔叶混交林(S a m p l e),分别高 和 ;高县硬头黄竹纯林(S a m p l e)土壤有机质含量显著低于马尾松纯林(S a m p l e),低.土壤全氮土壤养分是土壤肥力因素之一,其丰缺程度,直接影响到植物的生长发育.在植物生长中,植物对氮的需求量大,土壤供氮不足是引起其质量和品质降低的主要限制因子.由表可以看出,资中县水杉纯林(S a m p l e)土壤全氮含量显著高于马尾松纯林(S a m p l e),高 ;古蔺县杉木纯林(S a m p l e)土壤全氮含量显著高于马尾松柏木混交林(S a m p l e),高 ;富 顺 县 油 茶 纯 林(S a m p l e)土 壤 全 氮 含 量 显 著 高 于 马 尾 松 纯 林(S a m p l e),高 ;叙州区油樟纯林(S a m p l e)土壤全氮含量显著高于马尾松油樟混交林(S a m p l e),高 ;长宁县毛竹纯林(S a m p l e)和苦竹纯林(S a m p l e)土壤全氮含量显著高于马尾松 阔 叶 混 交 林(S a m p l e),分 别 高 和 ;高县硬头黄竹纯林(S a m p l e)土壤全氮含量显著高于马尾松纯林(S a m p l e),高 .土壤全磷磷是植物生长发育所必需的营养元素之一,土壤全磷含量受土壤母质、成土因素、耕作措施等影响,同时土壤磷含量与土壤质地和土壤有机质含量也有关系,土壤中全磷含量的多少影响着植物的生长发育的快慢.由表可以看出,资中县水杉纯林(S a m p l e)土 壤 全 磷 含 量 显 著 高 于 马 尾 松 纯 林(S a m p l e),高 ;古蔺县杉木纯林(S a m p l e)土壤全磷含量显著高于马尾松柏木混交林(S a m 年月绿 色 科 技(J o u r n a l o fG r e e nS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y)第 期p l e),高 ;富顺县油茶纯林(S a m p l e)土壤全磷含量与马尾松纯林(S a m p l e)无显著差异;叙州区油樟纯林(S a m p l e)土壤全磷含量显著高于马尾松油樟混交林(S a m p l e),高 ;长宁县毛竹纯林(S a m p l e)土壤全磷含量显著低于马尾松阔叶混交林(S a m p l e),低 ,苦竹纯林(S a m p l e)土壤全磷含量显著高于马尾松阔叶混交林(S a m p l e),高 ;高县硬头黄竹纯林(S a m p l e)土壤全磷含量显著高于马尾松纯林(S a m p l e),高 .土壤全钾钾是植物所必需的三大营养元素之一,土壤供钾水平的高低,决定了植物可吸收利用的潜力高低.当植物缺少钾元素后,会表现出植株根系发育不良,抗旱、抗病等抵抗能力下降现象.由表可以看出,资中县水杉纯林(S a m p l e)土壤全钾含量显著低于马尾松纯林(S a m p l e),低;古蔺县杉木纯林(S a m p l e)土壤全钾含量显著低于马尾松柏木混交林(S a m p l e),低;富顺县油茶纯林(S a m p l e)土壤全钾含量显著低于马尾松纯林(S a m p l e),低;叙州区油樟纯林(S a m p l e)土壤全钾含量显著低于马尾松油樟混交林(S a m p l e),低 ;长宁县毛竹纯林(S a m p l e)和苦竹纯林(S a m p l e)土壤全钾含量显著高于马尾松阔叶混交林(S a m p l e),分别高 和 ;高县硬头黄竹纯林(S a m p l e)土壤全钾含量与马尾松纯林(S a m p l e)无显著差异.上述结果中,油樟和竹林涉及组比较显著低于马尾松林,推测是因为油樟纯林存在人工采摘樟叶和硬头黄竹林存在择伐现象导致的;另有组比较是显著低于马尾松林,占总比较组数的 ,占比低,且 相 差 幅 度 小,低 于 马 尾 松 林 .组比较差异不显著,其余共有 组比较是其他人工林显著高于马尾松林,占总比较组数的 ,即认为其他人工林的林下土壤化学性质总体显著高于马尾松林.结论与讨论根据土壤理化性质的差异分析结果,在川南地区其他主要人工林的各项土壤化学性质显著高于马尾松林,各项土壤物理性质无显著差异.可以进一步得出结论,将川南地区马尾松林改造为其他人工林,土壤性质不会发生退化,即从土壤质量的角度出发,认为川南地区马尾松林改造为其他人工林是可行的.但本研究也存在一定的局限性:川南马尾松林的改造是否可行还需要进行综合生态效益评价,土壤理化性质只是森林综合生态效益的一个方面;未提出改造后的适宜树种或树种组合.更新造林树种选择还需要考虑地区林业产业发展模式,尤其是宜宾市的油樟产业和竹产业,从土壤质量的角度来看油樟和竹林的土壤相对较差,但于当地农林经济结构而言,油樟产业和竹产业却发挥着重要的支撑作用.本研究为川南地区马尾松林的改造提供了土壤方面的理论支撑.具体将马尾松林改造成哪些树种组成,还需要从森林生态效益、地区林业经营特点等多方面综合考虑,还需要进一步地研究和分析.参考文献:何佩云,丁贵杰,谌红辉连栽马尾松人工林土壌肥力的比较研究J林业科学研究,():尉海东,马祥庆不同发育阶段马尾松人工林生态系统碳储量研究J西北农林科技大学学报(自然科学版),():张余,陈勇,胡云,等马尾松人工林林隙内王壤理化性质变化分析J湖北林业科技,():张国庆,黄从德,郭恒,等不同密度马尾松人工林生态系统碳储量空间分布格局J浙江林业科技,():项文化,田大伦不同年龄阶段马尾松人工林养分循环的研究J植物生态学报,():刘文飞,樊后保,谢友森,等闽西北马尾松人工林营养元素的积累与分配格局J生态环境,():聂恒林,董正斌,安富强,等松材线虫病为害情况及防治措施J现代园艺,():曾艳双松材线虫病的为害情况及防治措施浅析J南方农业,():景贯阳,邸利,王安民,等甘肃泾川不同林龄人工刺槐林的土壤水分物 理 特 性 及 渗 透 性 研 究 J四 川 农 业 大 学 学 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