马尾松改植桉树后对土壤物理性质的影响

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摘要 为了探明桉树人工林对土壤物理性质的影响，在宁明县境内，选择马尾松林改植桉树林后的代表性地段设置样地，挖土壤剖面（0～60 cm），分别与马尾松林进行对比研究。结果表明：马尾松林改植桉树林后的土壤容重为1.121～1.346 g/cm3，比马尾松林增加0.008～0.023 g/cm3；土壤总孔隙度和通气度分别为43.81%～55.53%和19.46%～31.22%，分别比马尾松林有所减少；土壤饱和持水量、毛管持水量和田间持水量依次为29.01%～42.56%、23.03%～32.50%和13.64%～29.89%，分别比马尾松林有所下降。研究结果充分说明，马尾松林改植桉树林后会导致土壤板结、土壤孔隙度及通气度下降，以及持水性能降低等格局。

关键词 桉树人工林；马尾松林；土壤物理性质；广西宁明

中图分类号 S714.2 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2013）17-0236-02

桉树（Eucalyptus）在多个国家引种和大规模发展，其面积已突破2 000万hm2，约占人工林总面积的1/3。至今为止，我国桉树人工林面积达到380万hm2；主要分布在我国南方的广西、广东、云南、海南、湖南、福建、江西等省区；其中广西达170万hm2，其规模的不断扩大；经营周期的不断缩短和栽培措施的集约化；以及连栽代数的增加和社会上营造桉树工程的迅速发展，使得桉树人工林的生态环境问题已成为全球关注的热点[1-3]，其中桉树是“抽水机”问题是生态争议的核心问题。有关桉树林地土壤物理性质的研究已经有些报道[4-14]，但是，由于所在区域气候及土壤条件等环境条件的差异，其研究结果存在着较大的差异。本文在广西宁明县境内，选择具有代表性的桉树人工林进行土壤水分—物理性质方面的研究，探明马尾松改植桉树人工林后对士壤物理性质的影响程度，为该区桉树人工林的生态环境效益评价及营林措施提供参考依据和基础数据。

1 研究区自然概况与研究方法

研究区位于宁明县桐棉乡那卜村，距离桐棉乡政府所在地约25 km，地理坐标在北纬21°54′，东经107°17′，海拔高度450～550 m。根据宁明县气象站（北纬22°6′，东经106°15′，海拔高度242.0 m）40余年的资料记载，年均气温为22.1 ℃，最热月（7月）均温28.3 ℃，最冷月（1月）均温13.7 ℃，极端低温-1.6 ℃，极端高温40.8 ℃；年均降水量1 154.1 mm，其中4—9月占全年雨量的84.9%；年均蒸发量1 697.1 mm，年中除6月略低于降雨量外，其他各月均高于降雨量；月均相对湿度为71%～82%，年均值为79%；年均日照时数1 786.3 h；年均风速1.3 m/s；无霜期362 d；属南亚热带季风湿润气候型。土壤为新生代第四纪沙页岩发育的赤红壤，土层厚度100～200 cm。

宁明县桐棉乡那卜村尾巨桉（Eucaly ptusur ophylla×E.grandis）人工林分，原生植被为马尾松（Pinus massoniana）林，于2007年9月主伐马尾松1.8 hm2，经过炼山清理林地，穴垦整地，种植穴规格为40 cm×30 cm×40 cm。造林后头3年的4月进行抚育及施肥等措施。马尾松林分，于1983年3月造林，面积为7.5 hm2。在这2类人工林分的相似坡度（15～25°）、相似海拔（450～550 m）内，选择具有代表性地段设置样地，每种树种各设置3个重复样地，每个样地面积为20 m×20 m，各样地的植被概况见表1。在每个样地内，按上、中、下坡各挖3个土壤剖面，分别按0～20、20～40、40～60 cm 3个土层，每个土层用不锈钢土壤环刀取3个重复样品带回室内，按国家颁布的标准测定其土壤物理性质[15]。根据测定数据，运用数理统计方法进行统计与分析[16]。

2 结果与分析

2.1 土壤容重的变化规律

由表2可知，研究区尾巨桉林土壤（0～60 cm土层）容重变动在1.121～1.346 g/cm3，标准差在0.008～0.017 g/cm3，变异系数在0.71%～1.37%。2类植被类型的土壤容重一般显示出尾巨桉林>马尾松林的变化趋势。存在这一现象的主要原因是由于马尾松林地枯枝落叶物较多，对改良土壤物理性质具有促进作用等因素的缘故。

经过分别对这2种植被类型各土层土壤容重平均数的差异显著检验，结果得出t值统计量=6.416 6～8.441 4>t0.01=3.355 4，达到极显著水平。表现马尾松林改植尾巨桉林后会引起土壤紧实、板结等不良结果。

2.2 土壤孔隙度的变化规律

由表3可知，研究区尾巨桉林土壤非毛管孔隙度、毛管孔隙度、总孔隙度依次为9.10%～21.50%、32.73%～38.55%、43.81%～55.53%，经统计，非毛管孔隙度约占总孔隙度的1/3～1/2。从总体上看，孔隙度各项指标协调性均较理想，均有利于林木的生长。但是，同一土层的各项孔隙度指标一般比马尾松林稍低，并随着土层的增加而显著下降。这些孔隙度的垂直变化与土壤容重的变化趋势正好相反。

经过分别对这2种植被类型各土层土壤总孔隙度平均数的差异显著检验，结果0～20 cm土层的t值统计量=4.454 0 >t0.01=3.355 4，达到极显著水平；而20～60 cm土层的t值统计量=0.497 7～2.432 0

2.3 土壤通气度的变化规律

土壤通气度与土壤孔隙度密切相关，两者的关系一般呈正相关关系。测定结果显示（表4），研究区尾巨桉林土壤通气度变化在19.46%～31.22%，变异系数为6.13%～7.68%。这2种植被类型通气度的铅直变化仅随土层深度的增加而减小，但是，尾巨桉林相同土层的通气度绝大部分比马尾松林稍低。

经过分别对这2种植被类型各土层土壤通气度平均数的差异显著检验，结果t值统计量=0.373 2～1.099 3

2.4 土壤持水量的变化规律

由表5可知，研究区尾巨桉林土壤饱和持水量变动在29.01%～42.56%；毛管持水量为23.03%～32.50%；田间持水量为13.64%～29.89%。各种持水量指标均随土层深度的增加而递减，但是，绝大部分土壤层次的持水量指标均比马尾松林略低。

经过分别对这2种植被类型各土层饱和持水量平均数的差异显著检验，结果0～20 cm土层的t值统计量=4.134 9>t0.01=3.355 4，达到极显著水平，其他土层的t值统计量=1.451 6～1.923 0

3 结论与与讨论

通过在宁明县桐棉乡那卜村境内，选择马尾松林改植尾叶桉人工林后，并与原生植被类型——马尾松林的土壤物理性质进行对比研究。研究结果初步显示出尾巨桉林的土壤变得较紧实，土壤各种孔隙度指标相应变低，通气性能变弱，土壤各种持水性能下降等不良现象。但是，由于研究对象仅仅是桉树种植第1代，从研究时间上来说还是较短，对于桉树人工林对土壤物理性状的影响程度，还需要开展多代或者经过更长期经营后的深入研究，才能获得较为稳定的结论。土壤容重（又称土壤密度）是指单位体积内原状土壤干土的质量，其容重的高低是说明土壤坚实度的重要指标，同时也是土壤化学性质、颗粒组成及团聚体特征的综合反映。一般来说，容重较小的土壤具有较大的非毛管孔隙度，它有利于土壤的气体交换和渗透性的提高。

土壤孔隙可分为毛管孔隙和非毛管孔隙。毛管孔隙蓄存的水分，不能补给江河或地下水，只能供植物根系吸收或土壤蒸发，而非毛管孔隙除为饱和土壤水分提供通道外，还为水分的暂时贮存提供了空间，此种贮存水对水资源管理极为重要。在自然状态下单位体积土壤中孔隙体积所占的百分率称为土壤的总孔隙度。土壤孔隙的大小直接影响土壤中的水分状况，从而影响了林木的生长。土壤孔隙度大，土壤的通气性就好，有利于植物根系的生长，同时高的孔隙度使土壤具有高的水分渗透性，增加了土壤的蓄水能力。一般来说，当土壤中的大小孔隙同时存在，总孔隙度在50%左右，而其中非毛管孔隙占1/5～2/5为好，此种情况使得土壤的通气性、透水性和持水能力比较协调。若土壤的非毛管孔隙度小于10%时，便不能保证通气良好；小于6%时，许多作物便不能正常生长。土壤本身吸持的水量称为土壤持水量。林地土壤的发育直接受森林植被的影响，森林类型不同，林地表层的枯落物构成及地下根系的生长发育也各异，所造成的林地土壤物理性质的差异引起了各森林类型土壤蓄水能力上的变化。一般来说，结构良好的土壤蓄水量较多，土壤孔隙越多，越大，其贮存的水分也越多。饱和持水量是毛管水和非毛管水均达饱和状态时土壤的蓄水量，它是土壤涵蓄潜力的最大值。其中毛管水供植物根系吸收和林地蒸发，只做上下垂直运动。非毛管水通过重力在土壤中可做上下运动，也可做横向渗透，沿不透水层由高到低供应湖泊、河流，起着调节流量、稳定水位的功能。田间持水量是指降雨或灌溉后，多余的重力水已经排除，渗透水流已降至很低或基本停止时土壤所吸持的水量，用重量百分率表示。田间持水量的大小与土壤孔隙状况有关，黏质土壤及结构良好的土壤，田间持水量最大。

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