不同树龄桉树林下土壤斥水性研究

赵利坤 张英

摘    要：土壤斥水性是指水分不能或很难湿润土壤颗粒表面的物理现象，是土壤极为重要而普遍的物理性质之一。本试验选择15年、10年和5年生桉树林，采集并测定其林下表土层（1～5 cm）的土壤斥水性和含水量，并分析二者之间的关系。结果表明，随着桉树树龄的增加，土壤斥水性显著增强（P<0.05）;桉树林下自然含水状态土壤斥水性均高于风干土壤，其中在15年和10年生桉树林二者差异显著（P<0.05）;5年和10年生桉树林，同一树龄下土壤斥水与含水量显著负相关（P<0.05），而15年生桉树林二者之间相关性不显著（P>0.05）。

关键词：桉树;土壤斥水性;不同树龄结构;含水量

中图分类号：S718.4，S152.7           文献标识码：A         DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2019.02.008

Abstract： Soil water repellency is an important and universal physical property， which was the physical phenomenon allowing soil to repel water from soil surface particles. The experiment was conducted in 15， 10， 5 tree-age Eucalyptus forest， the surface soil layer （1～5 cm） were selected， the soil water repellency and water content were measured， and the relationships between the repellency and content were analyzed. The results showed that the soil water repellency increased significantly with the increasing of Eucalyptus tree-age（P<0.05）. The water repellency of soil in natural water-bearing state of Eucalyptus forest was higher than that in air-dried soil， in which the difference reached the significant level（P<0.05） in 15 and 10 tree-age Eucalyptus forest. There was a significant negative correlation between soil water repellency and water content in 5 and 10 tree-age Eucalyptus forests （P<0.05）， but no significant correlation in 15 tree-age Eucalyptus forest（P>0.05）.

Key words： Eucalyptus; soil water repellency; different tree-age; water content

桉樹（Eucalyptus）原产地位于澳大利亚及周围岛屿，因其生长速度快、产量高、适应性强，易成活且用途广泛等优点，在世界各地广泛种植。我国自20世纪90年代中期以来，人工种植的桉树林发展迅速，增速均居世界首位[1]。云南省是我国引种桉树最早的省份之一，截止2014年底，有109个县（市）种植了桉树，其种植面积已超过23.6万hm2，仅次于广东、广西、海南，居全国第4位[2]。普洱市作为云南省桉树种植的主要州市之一，其桉树种植面积3.8万余hm2，主要分布在澜沧县、孟连县、西盟县和景谷县。桉树作为一种优质的木材具有较强的抗腐能力，被广泛用于建筑、枕木、围栏及薪炭材等;其次桉树的纤维平均长度0.75～1.30 mm，它的色泽、密度和抽出物的比率都非常适于造纸;此外，桉树树姿优美，四季常青，生长异常迅速，抗旱能力强，宜作行道树、防风固沙林和园林绿化树种;树叶含芳香油，有杀菌驱蚊作用，可提炼香油。因此，与其他本土植物相比，桉树的经济价值显而易见。但同时也引起了很大的社会争议，如种植桉树会引起土壤地力衰退、内环境变差，肥力衰竭、微生物种群数量降低、质地变差、保水保肥能力降低、林地生产力下降等，导致桉树人工林难以达到速生与可持续经营的目的[3]。

土壤斥水性（Soil water repellency）是指水分不能或很难湿润土壤颗粒表面的物理现象，它是土壤极为重要而普遍的物理性质之一[4]。土壤斥水性的出现与消亡受时间和空间影响，它是一种动态土壤特征[5]。国内外研究报道，在极端干旱地区，土壤表现出斥水性的几率大，而且斥水强度高，但随着土壤含水量的增加，斥水性快速降低，甚至完全消失[6]。土壤斥水性的空间差异，主要来自于土壤异质性、地表植被及土壤动物活动的空间差异[7]。土壤斥水性的存在不利于农业生产和环境的可持续性发展，它的存在加剧了水土流失，特别是优先流的存在加速了土壤养分流失和深层地下水的污染[8];斥水性的存在降低了土壤对水的吸收能力，导致水在土壤表面停留时间从几秒到数小时、数天，乃至数周[9]，增强了陆地水流的径流量、加剧土壤侵蚀，同时因为水分难以渗入土壤，导致土壤内部缺水，从而抑制种子的发芽和植物的生长[10]。但也有研究表明，适度的土壤斥水性有利于提高土壤团聚体的稳定性和强度，促进土壤有机碳的长期封存[11];土壤斥水性的存在有效降低土壤水分蒸发，有利于干旱地区改善土壤水状况改善。

本试验通过研究桉树林下土壤斥水性与树龄和含水量的关系，为桉树可持续种植经营提供参考。

1 材料和方法

1.1 试验区概况

景谷县永平镇位处横断山脉南端，是普洱市最大的坝区，坝区面积60 km2，属南亚热带季风气候，平均气温18.2～20.0 ℃;最冷月为1月，温度是11.7～13.0 ℃;最热月为6月，温度为22.3～24.0 ℃;全年无霜期350 d，年降雨量1 230～1 410 mm，全镇最高海拔2 148 m，最低海拔774 m，平均海拔1 110 m左右。

1.2 采样方法

选择15年、10年和5年生的桉树林采集向阳面土壤，每个样区“S”布点采集15个混合样，每个混合土样由1.5×1.5 m的范围内随机取3点混合而成。采集1～5 cm的表土，土壤样品分装于自封袋内密封保存，带回实验室进行相关指标测定。

1.3 测定方法

1.3.1 土壤斥水性的测定 WDPT（water drop penetration time）法，将采集的土样过2 mm土壤筛，过筛后的土样装入容积25 cm3的冰格中用玻璃片压实，使土壤样品处于自然密实状态，平整土样表面后，用标准医用注射器向土样表面滴上约为50 μL的去离子水，观察并记录水滴完全入渗所消耗的时间。在整个疏水性测定过程中室温控制在25±2 ℃，液滴之间保持的距离保持在0.5 cm左右，针尖与土壤表面的距离控制在1.0±0.2 cm，每个样品重复测量3次，取3次的平均值。

1.3.2 土壤含水量的测定 烘干法，称铝盒质量，然后称取过2 mm土壤筛的各土样10 g分别放于铝盒中，置于105 ℃烘箱烘干6 h，将烘干后的土壤称重，计算其含水量。

1.4 数据处理与分析

采用Microsoft Excel 2017和SPSS17.0对数据进行统计分析与制图。

2 结果与分析

2.1 不同树龄桉树林下土壤斥水性

随着桉树年龄的增加，土壤斥水显著增强（P<0.05），其中，15年生桉树林下土壤斥水性在自然含水状态下土壤平均斥水时间分别较10年生和5年生桉树林延长12.53 s和13.65 s，风干状态下分别延长3.81 s和4.26 s，10年生和5年生桉树林下土壤在自然和风干状态下平均斥水时间均低于5 s，说明这两个树龄的大部分土壤样品无斥水性表现（即WDPT<5 s）;自然含水状态土壤斥水性强于风干土壤，且随着桉树年龄的增加，二者差距增大，其中15年和10年生桉树林下土壤自然含水状态斥水性与风干状态斥水性差异均达显著水平（P<0.05）。

2.2 自然含水状态下土壤斥水性与含水量的关系

3种年龄桉树林下土壤自然含水量均在15%～30%之间，同一树龄下土壤斥水表现随着含水量的减小有逐渐增强的趋势，尤其是在5年生和10年生桉树林，土壤含水量大于25%的土壤样品均无斥水性表现（WDPT<5 s）。相关性分析得出，5年生和10年生桉树林下土壤斥水性与含水量之间均存在显著负相关关系（P<0.05），其相關系数分别为-0.868和-0.827，而15年生桉树林下土壤斥水性与含水量之间相关性未达显著水平（P>0.05）。

3 结论与讨论

本试验中，不同树龄桉树林下土壤斥水性表现为：15生>10年生>5年生，树龄间差异均达显著水平。土壤斥水随着树龄的增长而增强，可能主要来自于土壤内环境性质的变化，如土壤有机质含量、土壤微生物的种群及数量的变化等，Horne等[12]研究发现，虽然土壤斥水性与土壤有机碳总量之间不存在相关性，但土壤斥水性随着土壤中脂类物质含量的增加而增强，如烷烃、甘油三酸酯、酸脂质等;DE Blas等[13]研究发现，土壤中的胡敏酸和富里酸对斥水性有影响，但土壤有机质总量对斥水性的表现贡献不大。

本试验中，5年生和10年生桉树林下土壤斥水表现随着含水量的减小有逐渐增强的趋势，但15年生桉树林下土壤斥水性与含水量之间不存在显著相关性。现有相关研究表明，土壤斥水性是在低于临界含水量时存在，大于临界含水量时消失;对于大多数土壤而言，含水量越低时越容易表现出斥水的性质，斥水强度随土壤含水量的增加而减弱;此外，研究还发现土壤斥水强度还受土壤前期的干燥状况影响，土壤前期水分状况越差后期将表现出的斥水性越强[14-16]。

本文仅探讨了桉树林下土壤斥水性与含水量的关系，而其与土壤理化性质和微生物群系的关系有待于进一步研究，以深入分析斥水性变化的其他相关原因。

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