坡位对冀西北林地土壤水分物理性质的影响.pdf

年月防护林科技J u l,第期(总 期)P r o t e c t i o nF o r e s tS c i e n c ea n dT e c h n o l o g yN o (S u m N o )文章编号:()收稿日期:基金项目:中央财政林业科技推广示范资金项目“标准化水源保护林营造及经营示范区建设”(冀s f q 号);河北省林业和草原局科技推广示范项目“冀北山区森林生态系统健康经营技术推广示范”(冀L T 号)作者简介:姚丽芳(),女,河北围场人,大学,工程师,从事森林培育研究,E m a i l:q q c o m坡位对冀西北林地土壤水分物理性质的影响姚丽芳(河北省木兰围场国有林场,河北 承德 )摘要为比较不同坡位林地土壤水分物理性质的差异,选择冀西北张家口市涿鹿林场的白桦和华北落叶松种纯林,在坡上、坡下分别取样进行土壤水分物理性质的测定和比较.结果表明:()白桦林土壤容重为 g?c m,华北落叶松林为 g?c m,种林分土壤容重均为坡上坡下,土壤容重均随土层深度的增加而增加,白桦林坡上与坡下土壤容重差异不显著(P ),华北落叶松林坡上与坡下差异显著(P ).()种林分土壤总孔隙度、毛管孔隙度和非毛管孔隙度均为坡下坡上,坡位与孔隙度呈极显著正相关,坡上与坡下土壤总孔隙度差异显著.()白桦林与华北落叶松林土壤饱和持水量总体随土层深度增加而减小,土壤饱和持水量、毛管持水量和有效持水量均为坡下坡上,种林分坡上与坡下饱和持水量相关性及差异性均极显著.()种林分土壤容重与持水量、孔隙度均极显著负相关,土壤持水量与总孔隙度极显著正相关.关键词坡位;林地土壤;土壤水分物理性质;土壤容重;土壤持水量中图分类号:S 文献标识码:Ad o i:/j i s s n E f f e c t so fS l o p eP o s i t i o no nS o i lH y d r o p h y s i c a lP r o p e r t i e so fF o r e s t l a n d i nN o r t h w e s tH e b e iP r o v i n c eY a oL i f a n g(H e b e iM u l a nP a d d o c kS t a t e o w n e dF o r e s tF a r m,C h e n g d e ,C h i n a)A b s t r a c t I no r d e r t o c o m p a r e t h ed i f f e r e n c e o f s o i l h y d r o p h y s i c a l p r o p e r t i e s o f f o r e s t l a n d i nd i f f e r e n t s l o p ep o s i t i o n s,t w op u r e f o r e s t s,B e t u l ap l a t y p h y l l aa n dL a r i xp r i n c i p i s r u p p r e c h t i iw e r e s e l e c t e d f r o mZ h u o l uF o r e s tF a r mo fZ h a n g j i a k o uC i t y i nn o r t h w e s tH e b e iP r o v i n c e S a m p l e sw e r e t a k e no n t h eu p p e r a n d l o w e r s l o p e s r e s p e c t i v e l y t om e a s u r e a n dc o m p a r et h e s o i l p h y s i c a l p r o p e r t i e s T h e r e s u l t s s h o w e da s t h e f o l l o w i n g f o u r a s p e c t s()S o i l b u l kd e n s i t yo fB e t u l ap l a t y p h y l l af o r e s tw a s g?c m,a n dt h a t o fL a r i xp r i n c i p i s r u p p r e c h t i if o r e s tw a s g?c m T h es o i l b u l kd e n s i t yo f t h e t w o s t a n d s s h o w e du p s l o p ed o w n s l o p e,a n d t h e s o i l b u l kd e n s i t y i n c r e a s e dw i t h t h e i n c r e a s e o f s o i l d e p t h,b u t t h e r ew a sn os i g n i f i c a n td i f f e r e n c eb e t w e e nt h eu p s l o p ea n dd o w n s l o p eo fB e t u l ap l a t y p h y l l af o r e s t(P )T h e r ew e r e s i g n i f i c a n td i f f e r e n c e sb e t w e e n t h eu p p e r a n d l o w e r s l o p e so fL a r i xp r i n c i p i s r u p p r e c h t i if o r e s t(P )()T h e t o t a l s o i l p o r o s i t y,c a p i l l a r yp o r o s i t ya n dn o n c a p i l l a r yp o r o s i t yo f t h e t w os t a n d sw e r ea l l d o w n s l o p e u p s l o p e,a n d t h e r ew a sa h i g h l y s i g n i f i c a n t p o s i t i v e c o r r e l a t i o nb e t w e e n s l o p e p o s i t i o n a n dp o r o s i t y,a n d t h e r ew a s a s i g n i f i c a n t d i f f e r e n c eb e t w e e nt h e t o t a l s o i l p o r o s i t yo f t h eu p p e r a n d l o w e r s l o p e s()T h es o i l s a t u r a t e dw a t e rh o l d i n gc a p a c i t yo fB e t u l ap l a t y p h y l l af o r e s t a n dL a r i xp r i n c i p i s r u p p r e c h t i if o r e s t g e n e r a l l yd e c r e a s e dw i t h t h e i n c r e a s eo f s o i l d e p t h A n d t h e s o i ls a t u r a t e dw a t e rh o l d i n gc a p a c i t y,c a p i l l a r yw a t e r h o l d i n gc a p a c i t y a n de f f e c t i v ew a t e r h o l d i n g c a p a c i t y a l l s h o w e dd o w n w a r ds l o p e u p w a r ds l o p e T h ec o r r e l a t i o na n dd i f f e r e n c eo fs a t u r a t e dw a t e rh o l d i n gc a p a c i t yb e t w e e nt h eu p p e ra n dl o w e rs l o p e so f t h e t w os t a n d sw e r e e x t r e m e l ys i g n i f i c a n t()S o i l b u l kd e n s i t yo f t h e t w os t a n d sw a sn e g a t i v e l yc o r r e l a t e dw i t hw a t e rh o l d i n gc a p a c i t ya n dp o r o s i t y,w h i l e s o i lw a t e rh o l d i n gc a p a c i t yw a sp o s i t i v e l yc o r r e l a t e dw i t ht o t a l p o r o s i t y K e yw o r d s s l o p ep o s i t i o n;s o i l h y d r o p h y s i c a l p r o p e r t i e s;s o i l b u l kd e n s i t y;s o i lw a t e rh o l d i n gc a p a c i t y地形是“五大”成土因素之一,坡位是重要的地形因子,影响着太阳辐射在空间上对光照、水分等的再分配,对土壤生态系统的物质循环具有重要作用,.赵晓雪等研究发现,坡位对土壤容重、贮水量和植被种类都产生显著影响,不同坡位土壤贮水量为坡下坡上,土壤容重由坡上至坡下逐渐减小,坡下植被生长更为旺盛.雷斯越等认为,不同坡位土壤水分物理性质及植被分布均表现出下坡位较优,地形对微观及宏观条件下的土壤和植被均具有重大影响.地形改变了土壤水分物理性质,因此,研究坡位对土壤水分物理性质的影响,有助于了解土壤侵蚀、土壤水文等生态过程.本试验选择在张家口市涿鹿林场开展,该场位于河北省西北部,北京西部,属永定河上游,位置特殊,有着重要的政治和生态地位.分别在涿鹿林场选取 白 桦(B e t u l ap l a t y p h y l l a)和 华 北 落 叶 松(L a r i xp r i n c i p i s r u p p r e c h t i i)种典型林分,研究坡位对土壤水分物理性质的影响,旨在为当地森林的水土保持功能及水土流失综合治理提供参考.研究区域概况张家口市涿鹿林场位于 E,N,属海河流域永定河上游,海 拔 m,主要土壤类型为褐土.属温带半干旱大陆性季风气候,年均降水量约 mm,年均气温.林区主要乔木树种有华北落叶松、白桦、山杨(P o p u l u sd a v i d i a n a)、油松(P i n u s t a b u l a e f o r m i s)等.研究方法 样地设置在研究区域内选取白桦、华北落叶松种林分设立样地,每个样地规格为 m m,样地基本特征见表.表样地基本情况林分类型海拔/m坡度/坡向土壤质地白桦林 阴坡壤土华北落叶松林 阴坡壤土 土壤水分物理性质测定用体积 c m环刀在选取的样地内分坡上、坡下取土样,各设个重复,每个剖面分层取样(每层 c m),取样深度 c m,带回实验室,采用环刀浸泡法 测定土壤的 容重、孔隙 度、持水量等 指标.利用S P S S软件对不同指标进行相关性及差异性分析.结果与分析 坡位对林地土壤容重的影响土壤容重体现土壤的孔隙度及密实程度,影响土壤的肥力及结构.由表可知,白桦林与华北落叶松林土壤容重均随土层厚度的增加而增加.白桦林坡上土壤容重为 g?c m,坡下为 g?c m,华北落叶松林坡上土壤容重为 g?c m,坡下为 g?c m.白桦林坡上土壤容重均值(g?c m)略高于坡下(g?c m),二者差异不显著;华北落叶松林坡上土壤容重均值(g?c m)明显高于坡下(g?c m),二者差异显著.土壤容重均为坡上坡下.表林分土壤容重林分类型坡位土层厚度/c m土壤容重/(g?c m)白桦林坡上坡下 均值 a A 均值 a A华北落叶松林坡上坡下 均值 a A 均值 b A注:字母表示同一林分不同坡位之间的比较,小写字母不同表示差异显著(P ),大写字母不同表示差异极显著(P ),下同.坡位对林地土壤孔隙度的影响土壤孔隙度大小反映森林植被维持生长发育及吸持水分的能力,与森林植被的生长发育能力呈正比关系.由表可知,白桦林与华北落叶松林土壤总孔隙度整体表现为随土层厚度的增加而减小,种林分坡上与坡 下总孔隙度 均 值 为 白 桦 林 坡 下()华北落叶松林坡下()白桦林坡上()华北落叶松林坡上(),土第期姚丽芳坡位对冀西北林地土壤水分物理性质的影响壤总孔隙度均为坡下坡上,白桦林坡上与坡下土壤总孔隙度大于华北落叶松林,说明白桦林土壤蓄水空间更大.毛管孔隙度白桦林坡下()坡上(),华北落叶松林坡下()坡上().非毛管孔隙度白桦林坡上与坡下分别为 和 ,华北落叶松林坡上与坡下分别为 和 .总之,种林分土壤总孔隙度、毛管孔隙度和非毛管孔隙度均为坡下坡上.白桦林坡上与坡下土壤总孔隙度、毛管孔隙度差异极显著,非毛管孔隙度差异显著.华北落叶松林坡上与坡下土壤总孔隙度、毛管孔隙度及非毛管孔隙度差异均显著.表林分土壤孔隙度林分类型坡位土层厚度/c m总孔隙度/毛管孔隙度/非毛管孔隙度/白桦林坡上坡下 均值 b B b B b A 均值 a A a A a A华北落叶松林坡上坡下 均值 b A b A b A 均值 a A a A a A 坡位对林地土壤持水量的影响土壤承载着对降水的存储和分配等复杂水生态过程,其持水量可占森林生态系统涵养水源能力的 以上.由表可知,白桦林与华北落叶松林土壤饱和持水量总体随土层深度增加而减小.白桦林坡下土壤饱和持水量均值(mm)比坡上(mm)高 ,华北落叶松林坡下土壤饱和持水量均值(mm)比坡上(mm)高 ,土壤饱和持水量均坡下坡上.土壤毛管持水 量 白 桦 林 坡 上 与 坡 下 分 别 为 和 mm,华北落叶松林分别为 和 mm,种林分土壤毛管持水量均为坡下坡上.土壤有效持水量为白桦林坡下(mm)白桦林坡上(mm)华 北落叶松林 坡下(mm)华北落叶松林坡上(mm).总之,种林分土壤饱和持水量、毛管持水量和有效持水量均为坡下坡上.白桦林坡上与坡下土壤饱和持水量、毛管持水量差异极显著,有效持水量差异显著;华北落叶松林坡上与坡下土壤饱和持水量、毛管持水量差异极显著,有效持水量差异显著.种林分规律完全一致.表林分土壤持水量林分类型坡位土层厚度/c m毛管持水量/mm有效持水量/mm饱和持水量/mm白桦林坡上坡下 均值 b B b A b B 均值 a A a A a A华北落叶松林坡上坡下 均值 b B b A b B 均值 a A a A a A 坡位对林地土壤物理参数相关性分析由表可知,白桦林坡位与土壤容重呈极显著负相关,与持水量、孔隙度呈极显著正相关,相关系数分别为 、和 ;华北落叶松林与白桦林呈现同样规律,相关系数分别为 、和 .种林分土壤容重与持水量、孔隙度均极显著负相关,相关系数白桦林分别为 和 ,华 北 落 叶 松 林 分 别 为 和 .白桦林土壤持水量与孔隙度极显著正相关,相关系数为 ,华北落叶松林土壤持水量与孔隙度极显著正相关,相关系数为 .防护林科技 年表不同坡位土壤水分物理性质参数相关性林分类型指标坡位容重/(g?c m)持水量/mm孔隙度/白桦林坡位 容重/(g?c m)持水量/mm 孔隙度/华北落叶松林坡位 容重/(g?c m)持水量/mm 孔隙度/结论与讨论坡位是重要的地形因素,其通过改变光照、温度和水分来影响土壤的结构和发育.潘宗涛等认为,地形是影响土壤容重的重要因子,而坡位又是主要的地形影响因子.地形对水分的分配作用导致坡下土壤水分状况更好,坡下森林植被生长状况较坡上更加旺盛,而植被根系及枯落物可以有效改善土壤孔隙状况,坡下土壤孔隙度更大.本文研究得出坡位对土壤水分物理性质产生一定的影响,土壤容重均随土层厚度的增加而增加,土壤容重均为坡上坡下,孔 隙度、持 水 量 均 为 坡 上坡 下.周 萍等 认为,距离坡顶越远,容重越小,孔隙度、持水量越大,与本研究结论基本一致.坡位对土壤水分物理性质有较大影响.土壤容重均为坡上坡下,土壤总孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度、土壤饱和持水量、毛管持水量和有效持水量均为坡下坡上.土壤总孔隙度、土壤饱和持水量随土层深度的增加而减小.参考文献:聂春,秦富仓,岳永杰,等坡位对沟道土壤性质空间异质性的影响J内蒙古农业大学学报,():李禹江,张荣,王琴,等坡向和坡位对夹金山灌丛土壤团聚体稳定性的影响J云南大学学报,():赵晓雪,饶良懿,申震洲砒砂岩区不同地形位置土壤物理性质分异特征J应用与环境生物学报,():雷斯越,郭晋伟,何亮,等黄土丘陵区退耕坡面草地恢复与土壤物理性质空间分异特征J水土保持学报,():刘霞,张光灿,李雪蕾,等小流域生态修复过程中不同森林植被土壤入渗与贮水特征J水土保持学报,():赵会艳,平丽丽,冯楷斌,等中度抚育对冀北山地不同起源白桦林土壤水文效应的影响J林业与生态科学,():何露露,强薇,张燕,等川西亚高山针叶林次生演替对土壤持水量的影响J应用与环境生物学报,():X uX,W a n gX,C l e a r y M,e ta l S l o p eP o s i t i o nR a t h e rT h a nT h i n n i n g I n t e n s i t y A f f e c t s A r b u s c u l a r M y c o r r h i z a l F u n g i(AMF)C o mm u n i t yi n C h i n e s eF i rP l a n t a t i o n sJF o r e s t s,():潘宗涛,陈志强,陈志彪朱溪流域土壤容重空间分异与地形和土地利用的关系J水土保持通报,():,周萍,刘国彬,侯喜禄黄土丘陵区侵蚀环境不同坡面及坡位土壤理化特征研究J水土保持学报,():(上接第 页)综合土沉香各项生长指标及隶属度分析结果,林下套种土沉香更适合的郁闭度为 ,立地条件以下坡位阳坡的综合得分最高,植株生长最优.林下套种土沉香的生长不仅受光照的影响,还受土壤、水分和温度等因素的影响.此外,本试验还发现 部 分 土 沉 香 幼 树 受 黄 野 螟(H e o r t i av i t e s s o i d e s)危害,严重影响其早期生长,今后造林应重视病虫害的防治,.参考文献:田耀华,原慧芳,倪书邦,等沉香属植物研究进展J热带亚热带植物学报,():区余瑞,王楚彪,吴钿基于聚类分析的广东省乡土阔叶树种分布研究J植物科学学报,():梁俊林,毛绘友,郭丽,等遮阴对种珍贵乡土阔叶树种幼苗生长及光合作用的影响J西北林学院学报,():刘志贤,莫罗坚,欧薇,等林下套种对土沉香生长及黄野螟危害的影响分析J南方林业科学,():庞圣江,张培,杨保国,等林隙大小对土沉香人工更新幼树生长发育的影响J西北农林科技大学学报,():原慧芳,田耀华,岳海,等不同遮荫度下土沉香幼苗的生理特性J热带作物学报,():庞圣江,张培,马跃,等白木香容器基质配比与缓释肥施用量的生长效益J东北林业大学学报,():郁培义,麦志贝,曾德华,等不同施肥措施对土沉香幼苗土壤肥力的影响J造林与经营,():严珍花土沉香引种适应性试验初报J安徽农学通报,():朱诚棋,张蒙,马涛,等土沉香对黄野螟抗性机理的初步研究J中国森林病虫,():付开聪,张绍云云南土沉香资源保护与开发J中国野生植物资源,():,赵晴,刘莉娜,陈丹,等深圳市田头山市级自然保护区的植物资源调查J绿色科技,():王佐林,邓辉,李瑜深圳市自然保护区有害生物防控措施研究J绿色科技,():谭琳,刘梦芸,甘先华,等深圳市级自然保护区土壤化学计量特征与植物多样性的相关性J林业与环境科学,():徐小牛,李宏开马尾松枫香混交林生长及其效益研究J林业科学,():张文娥,王飞,潘学军应用隶属函数法综合评价葡萄种间抗寒性J果树学报,():庄雪影,洪文君,黄川腾,等 种乡土阔叶树在广州南沙的早期生长表现J林业工程学报,():P r z m y s l a wP,P i e r r eBRC o n s t r a i n t so fs p a c ei np l a n td e v e lo p m e n tJ J o u r n a lo fE x p e r i m e n t a lB o t a n y,():刘锦波不同光照强度对种针叶幼树生长的影响J林业科技,():梁承坚,陈水莲,韩东苗,等 种相思在肇庆造林生长对比J林业科学研究,():黄莉雅土沉香开发利用研究进展J花卉,():彭思颖,赵鹏飞,常明山,等黄野螟幼虫行为学特性及其防治J广西林业科学,():洪仁辉,伊吉峰,陈彧,等白木香重要害虫黄野螟研究进展J热带林业,():第期姚丽芳坡位对冀西北林地土壤水分物理性质的影响