辽宁东部林区不同林分类型土壤团聚体稳定性研究

鲍国涛

(本溪县林业发展服务中心，辽宁 本溪 117100)

土壤团聚体是土壤结构最基本组成单元，是评价土壤性状的重要指标，是土壤中各个性状稳定性的总和，通过稳定土壤团聚体结构特征，可以有效减少水土流失，提高土壤养分含量[1，2]。大量中外学者对土壤团聚体进行了大量的研究[3]，但是对不同林分类型对土壤团聚体影响研究还较少，本项研究以辽宁东部林区3种不同林分土壤为对象，研究了林下土壤团聚体稳定性分布特征及土壤的粒径组成，为辽宁东部林区不同林分条件下土壤改良提供理论支撑[4，5]。

1 研究区概况与研究方法

1.1 研究区概况

研究区位于抚顺市新宾满族自治县木奇镇候石公园内，该区域相邻于苏子河源头，森林资源丰富，是辽宁东部林区典型代表，是辽宁省中东部城市以及辽河平原的重要水源涵养地和生态屏障，该区域地理坐标124°27.15′ E，41°40.33′ N。该区西高东低，境内沟壑纵横，最高峰为海拔962 m的碰子沟。该区域气候宜人，四季分明，雨量充沛，年平均降雨量在750～850 mm，全年无霜期150 d左右，全年≥10 ℃的有效积温平均在2 750 ℃左右。该区常见的次生林主要乔木树种为蒙古栎(Quercusmongolica)、核桃楸(Juglansmandshurica)、水曲柳(Fraxinuxmandshurica)等，人工林针叶用材林主要有红松(Pinuskoraiensis)、长白落叶松(Larixolgensis)等，灌木树种主要为卫矛(Euonymusalatus)、异叶天南星(Pinelliapedatisecta)、五味子(SchisandraChinensis)等。

1.2 研究方法

在候石公园内选择具有代表性的天然次生林、针阔混交林、针叶纯林3种不同林分类型设置3个20 m×20 m样地，每个样地中随机选择8个样点，按0～10，10～20和20～30 cm采用环刀取土分层采集原状土壤样品。

将土壤原状样品带回实验室分成至直径10 mm左右的小土块进行自然风干，取干品50 g放在土壤团聚体分析仪顶层套筛，缓缓加水至刚没土壤为佳，静止5～10 min，振幅为3 cm，振荡频率25～30次min-1，竖直振荡20 min，获得>2 mm、>1～2 mm、>0.25～1 mm、<0.25 mm 4个不同粒级的土壤团聚体，将烘箱调成65 ℃恒温烘干，测算不同粒级团聚体的质量百分含量。

为了更加准确评价3种不同林型下土壤的团聚状况，采用量化指标R0.25(>0.25mm的水稳性团聚体含量)、平均质量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)来反映土壤团聚体稳定性。

(1)>0.25 mm水稳性团聚体质量百分含量(R0.25)

R0.25=W1/W2×100%

(2)平均质量直径(MWD)公式如下：

(3)几何平均直径(GMD)公式如下：

式中：W1— >0.25 mm粒级团聚体的烘干质量(g)；W2—干土样质量(g)；Wi—任一粒径范围团聚体质量占土壤样品质量的百分数；Xi—任一粒径范围团聚体平均直径。

采用单因素方差分析和最小显著差异法对不同数据组间进行差异显著性比较。

2 结果与分析

2.1 3种不同林分类型土壤团聚体分布特征

通过对比3种不同林分类型土壤各粒级团聚体含量(表1)可以看出，在0～10 cm土壤层面上天然次生林内土壤各粒级团聚体质量百分含量达到P<0.05影响显著水平，天然次生林大于2 mm土壤团聚体含量显著高于针叶纯林和针阔混交林，针叶纯林小于0.25 mm。团聚体含量大小依次为针叶纯林>针阔混交林>天然次生林，其余土壤团聚体各粒级间均无显著差异。在10～20 cm土层，天然次生林0.25～1 mm土壤团聚体显著高于针叶纯林和针阔混交林。在20～30 cm土层，大于2 mm和0.25～1 mm土壤团聚体含量无显著差异，天然次生林与针叶纯林、针阔混交林在1～2 mm、<0.25 mm团聚体含量差异显著，针叶纯林和针阔混交林之间无显著差异。

表1 土壤各粒级团聚体的质量百分含量

综上，在0～30 cm土层，3种不同林分类型在>2 mm和<0.25 mm两个粒级中，土壤团聚体含量在不同土层之间差异显著(P<0.05)，其中大于2 mm土壤团聚体含量随着土层的增加而降低，<0.25 mm土壤团聚体含量随着土层的增加而增大。

2.2 3种不同林分类型土壤团聚体稳定性差异

2.2.1 >0.25 mm土壤水稳性团聚体含量差异 土壤水稳性团聚体对保持土壤结构稳定性具有非常重要作用，也是衡量土壤抗冲性和抗侵蚀性能的指标之一，尤其是>0.25 mm团聚体含量越高，土壤团聚体越稳定，土壤结构越好[6，7]。由图1可知，>0.25 mm土壤水稳性团聚体含量在52.78%～75.78%。>0.25 mm土壤水稳性团聚体含量在不同土层深度之间达到了0.05水平的差异显著，随着土层的增加而逐渐降低，表明土壤表层的团聚能力最强。在0～20 cm土层，3种不同林地类型>0.25 mm土壤水稳性团聚体达到0.05的显著水平，大小依次为天然次生林>针阔混交林>针叶纯林。而天然次生林土壤中>0.25 mm土壤水稳性团聚体分别是针阔混交林和针叶纯林的1.07倍和1.13倍。随着土层加深，3种不同林地类型>0.25 mm土壤水稳性团聚体含量差异不显著。所以在0～20 cm不同土壤层面中，天然次生林土壤水稳性团聚体含量最高，稳定性最好。

2.2.2 3种不同林分类型土壤团聚体平均质量直径差异 由图2可知，在0～10 cm土层，3种林分类型土壤团聚体平均质量直径2.21～2.73 mm，达到了0.05水平的显著差异，依次表现为天然次生林>针阔混交林>针叶纯林。在10～20 cm土层，3种不同林分类型土壤团聚体平均重量直径差异不显著。在20～30 cm土层，天然次生林林下土壤团聚体稳定性最好，抗冲性和抗侵蚀能力最强。

2.2.3 3种不同林分类型土壤团聚体几何平均直径差异 由图3可知，不同林分类型平均重量直径分布为0.54～1.29 mm，天然次生林林下土壤0～10 cm土层土壤团聚体几何平均直径最大，针叶纯林20～30 cm土壤中最小。3种不同林分类型土壤团聚体几何平均直径在0～10 cm土层达到了0.05的显著水平，依次为天然次生林>针阔混交林>针叶纯林；在10～20 cm土层依次表现为天然次生林>针阔混交林>针叶纯林；在20～30 cm土层依次表现为天然次生林>针阔混交林>针叶纯林，均达到了0.05的显著性水平。可以得出，天然次生林林下土壤团聚体几何平均直径在各个土层数值均为最高，其稳定性最好。

3 结论

在3种不同林分类型0～10 cm土层中，天然次生林>2 mm土壤团聚体含量显著高于针叶纯林和针阔混交林，且其土壤团聚体含量最大，土壤水稳性团聚体含量最高，平均质量直径、几何平均直径均表现为天然次生林>针阔混交林>针叶纯林；在10～20 cm的土层，天然次生林0.25～1 mm土壤团聚体、水稳性团聚体含量均显著高于针叶纯林和针阔混交林，平均重量直径差异不显著，几何平均直径天然次生林最大。在20～30 cm土层，各个粒级土壤团聚体含量无显著差异，天然次生林林下土壤团聚体稳定性最好，抗冲性和抗侵蚀能力最强。