不同人工植物类型对盐碱地土壤物理性质的影响

景淼，李璐，李大威

(辽宁林业调查规划院,辽宁 沈阳 110122)



不同人工植物类型对盐碱地土壤物理性质的影响

景淼，李璐，李大威

(辽宁林业调查规划院,辽宁 沈阳 110122)

通过调查和试验，研究了不同人工植物对盐碱地土壤物理性质的影响，结果表明：从土壤容重来看，乔木对土壤下层(20～100 cm)改良效果好，草本对中上层的改良效果好，灌木对土壤各层的改良效果差异不大；不同人工植物类型下土壤容重顺序为乔木<草本<灌木；非毛管孔隙度顺序为乔木>草本>灌木；孔隙度顺序为乔木>灌木>草本；通气度顺序为乔木>草本>灌木。乔木林地土壤的持水性最高，乔木林地土壤的渗透性能优于灌木。

植物；盐碱地；孔隙度；容重；持水性；渗水性能

盘锦市大洼县地处渤海湾中部，辽河三角洲腹地，辽河下游入海口处，属于沉降性退海平原，地势平坦低洼，土壤质地黏重，土壤含盐量为0.2%～0.6%，属于辽宁省环渤海经济带县份。近年来，随着辽宁滨海大道的落成通车，县域经济发展迅速，但仍面临着一些生态环境问题，在一定程度上制约招商引资、高新技术项目落户，因此必须在发展大洼县域经济的同时加强区域生态环境的改善。

研究表明，城市绿化是改良盐碱土壤的重要途径，同时对改善环境具有显著作用[1-4]。本文研究了不同植物类型对盐碱地土壤物理性质的影响，为盐碱地进行低成本、高效率、环保型改良提供方法和依据，可为我国盐碱地区的生态恢复提供技术支撑。

1 研究地概况

试验地为大洼县公路两旁的城市绿地，于2012年4月开始进行绿化，含乔、灌、草三种植物类型，其中乔木树种有柳树、国槐；灌木有柽柳和碧桃；乔木、灌木下为白三叶草覆盖，植被生长总体状况较好(表1)。

表1 几种乔、灌木树种的生长量

2 研究方法

在上述试验地的同一坡向、坡度及坡位的地段上，设置代表性的土壤剖面，每个土壤剖面分3个层次，即0～20 cm，20～40 cm， >40cm，每个层次3次重复取样(环刀法)。 经分别测定计算后，再用加权平均法求算各层次的统计量。土壤取回后先称其鲜质量，然后在105 ℃烘10～12 h至恒质量并称质量后测定土壤容重、土壤孔隙度、土壤通气性及土壤饱和含水量、毛管持水量、田间持水量、渗水速率。

3 结果与分析

3.1 不同类型植物对土壤容重与通气性的影响

土壤容重能够反映土壤结构、通透性等物理性质。其不但能够影响土壤三相比(固相、液相和气相)，而且能够影响土壤生物的活动以及土壤团聚体营养元素的释放和固定，从而影响林木的生长。通过表2不同植物类型对土壤物理性质影响的比较可知：乔木对林下土壤的改良作用随着土层加深，容重越来越小(0～20 cm土层比>40 cm土层要大0.13 g•cm-3)，而土壤的总孔隙度和通气度都增大。容重的大小体现了土壤的坚实度，在同等质地条件下，容重小的土壤疏松。乔木对林下土壤容重影响较为明显，原因可能是乔木根系比较庞大而且能深入土壤较深的层次，对土壤的结构改变较大。灌木对土壤容重的影响不大，但表层小于下层；孔隙度随土层增加而增大，通气度却减小。草本使20～40 cm土层的土壤容重最小，表层次之；土壤孔隙度和通气度上层要大于下层。

表2 不同植物类型对其土壤物理性质影响的比较

灌木和草本下的土壤容重表层小于下层，总孔隙度和通气度表层大于下层，说明灌木和草本对土壤表层的土壤改良作用显著。但总体上灌木林下土壤的容重最大，非毛管孔隙度小，导致孔隙度和通气度都不如乔木和草本。乔木土壤的非毛管孔隙度要高于灌木和草本，非毛管孔隙度对于土壤的通气性有很大的影响，由于乔木土壤的非毛管孔隙度大(7.1%～11.3%)，所以通气性比灌木和草本好。

3.2 植物对土壤持水特性的影响

土壤的持水能力主要取决于土壤质地和孔隙状况。三种不同的植物类型根系下土壤持水量的差异见表3。乔木林下土壤的饱和含水量、毛管持水量和最小持水量基本随土层的加深而增大，这与乔木林下土壤的毛管孔隙度和总孔隙度的变化规律是一致的。灌木的影响规律与乔木相同，在<40 cm的土层中，下层土壤的持水量要普遍高于上层土壤。而草本植物土壤则有差异，饱和含水量和毛管持水量在20～40 cm土层中最大，>40 cm土层次之，上层最小，最小持水量0～20 cm土层要大于下层。

乔木林下土壤的饱和含水量比同一层次灌木土壤要高0.7～1.7 mm，平均高1.2 mm；乔木土壤的饱和含水量比同一层次草本土壤要高0.2～1.4 mm，平均高0.8 mm；灌木和草本同一层次土壤的饱和含水量略有差异，在0～20 cm土层中，灌木林下土壤的饱和含水量要比草本土壤低0.5 mm，在20～40 cm土层中，灌木林下土壤比草本土壤要高0.3 mm，在>40 cm的土层中，灌木林下土壤要比草本土壤低0.3 mm。

乔木林下土壤的毛管持水量比灌木同一层次土壤要低1.1～1.7 mm，平均低1.4 mm；比草本同一层次土壤要高0.5～1.5 mm，平均高1.0 mm；灌木林地土壤的毛管持水量要比草本同一层次土壤高0.8～2.6 mm，平均高1.7 mm。

表3 不同植物类型林地土壤持水量的比较

表4 乔木和灌木林地土壤水分渗透速度的比较

乔木林下土壤的最小持水量在0～20 cm土层中，比灌木同一层次土壤高0.7 mm，在>20 cm土层中，比灌木同一层次土壤低2.2～2.5 mm，平均低2.3 mm；乔木林下土壤的最小持水量比草本同一层次土壤要高3.0～4.6 mm，平均高3.8 mm；灌木林地土壤的最小持水量要比草本同一层次土壤高2.3～7.1 mm，平均高4.7 mm。

3.3 植被对土壤水分渗透速率的影响

渗水性是土壤的重要水分物理性质之一，乔木和灌木对土壤不同层次的渗透速率差异详见表4，乔木和灌木林下0～20 cm深度土壤的渗水速率明显大于20～40 cm深度。在以乔木根系为主的植物类型土壤中，土壤孔隙度较高，随着乔木根系的生长，根系对土体的穿插和挤压，土壤非毛管孔隙度增加，因此土壤的渗水性较好。

土壤水分的渗透过程可划分为三个阶段，即初渗阶段、过渡阶段和稳渗阶段，在初渗阶段，土壤水分渗透速率很大，主要满足土壤缺水，这个阶段土壤吸水量大。

在0～20 cm土层中，乔木林地土壤的初渗速率要比灌木林地土壤大1.24 mm•min-1，而稳渗速率要略小于灌木林地土壤，但平均渗透速率仍大于灌木0.12 mm•min-1；在20～40cm土层中，乔木林地土壤的初渗速率小于灌木土壤，但平均速率乔木比灌木大0.21 mm•min-1。乔木林地土壤各层的平均渗透速率都大于灌木土壤。

4 结论

4.1 乔木对土壤物理性质的改良总体效果要比灌木和草本好，尤其是对土壤下层(40～100 cm)的改良作用明显优于灌木和草本。乔木林地土壤的容重随土层的深入而减小，下层土壤的物理性质得到了很好的改良。由于乔木根系对土体的穿插和挤压，土壤非毛管孔隙度增加，毛管孔隙度减少，同时，具有良好的土壤结构。因此，乔木林地土壤具有良好的通气性和透水性。

灌木林下土壤的容重要高于草本，非毛管孔隙度低于草本，通气性不如草本好。可能的原因是建植草坪需要对土地进行严格的整地，整地致草坪土壤的物理性质好于灌木。但灌木林地土壤的毛管孔隙度大于草本，总孔隙度也大于草本，说明种植灌木后，灌木对于土壤的改良作用优于草本。

4.2 乔木对于改善土壤的贮水能力也是最好的，乔木土壤的饱和含水量、毛管持水量、最小持水量都要高于灌木和草本。灌木林地土壤的持水性能又要优于草本。土壤水分入渗性受植被的影响较大。土壤含有较多的孔隙，特别是非毛管孔隙，这些孔隙可使水分较快地转移到土壤深层，增加了土壤入渗率。乔木林地土壤的非毛管孔隙明显大于灌木，而所得试验结果(表4)表明乔木林下土壤表层的渗透速度要大于灌木土壤，因此，在降雨强度和降雨量相同的条件下，灌木由于渗透速度慢，易产生地表径流，而乔木下的土壤具有较高的渗透性能，可将大量的地表水转化为地下水，减少地表径流量和减缓径流速度，有利于保持土壤结构，防止养分的流失。

4.3 乔木林地土壤由于受到几个不同于其他土壤的发生因素的影响——凋落物、树根以及依存于乔木植被下的特殊生物群的影响，因此乔木林地土壤具有较独特的水文特性，表现在乔木林地土壤的疏松性、结构性、吸水性、持水性、透水性、水分移动性上。乔木林地土壤一般较疏松、多孔隙、呈团粒结沟、透水性强。

[1] 王春娜.植物耐盐性分析及对土壤特征的适应研究[D].哈尔滨：东北林业大学,2005

[2] 王春娜，宫伟光. 盐碱地改良的研究进展[J]. 防护林科技，2004(5)：38-41

[3] 班乃荣，陈兴会,长永宏，等. 耐盐植物对盐碱地的改良效果试验[J].宁夏农业科技，2004(1)：26-27

[4] 朱虹，祖元刚,王文杰，等.盐碱地的植被恢复与盐碱地改良方法的评述[J].吉林林业科技,2007(36):15-20

Effects of Different Artificial Plant Types on Physical Properties of Soil in Saline-Alkali Land

Jing Miao,Li Lu,Li Dawei

(Liaoning Provincial Institute of Forestry Research and Planning,Shenyang 110122,China)

The effects of different artificial plant on bulk density，total soil porosity，capillary porosity，non capillary porosity，the moisture capacity，and infiltrating rate of soil were studied through investigation and experiments. According to bulk density，amelioration effect of arbor on lower soil layer (20-100 cm) is optimal; the amelioration effect of herb is optimal at the middle and upper layers; shrubs has little difference affecting soil layers. The ascending order of bulk density under the different types of artificial plant is: arbor< herbaceousherbaceous>shrub；total soil porosity: arbor >shrub > herbaceous，arbor has the highest soil moisture capacity and it has optimal infiltrating characteristic than shrub. So arbor has superior ability of water-storing and retention water.

plant;saline-alkali land; soil porosity; bulk density; water-holding capacity; water infiltration capacity

1005-5215(2016)10-0015-03

2016-08-31

景淼(1982-)，女，辽宁本溪人，硕士，高级工程师，现从事林业调查规划工作.

S156.4

A

10.13601/j.issn.1005-5215.2016.10.005