桂西北干热河谷区不同林龄香...天然次生林土壤理化性质分析_欧汉彪.pdf

桂西北干热河谷区不同林龄香合欢天然次生林土壤理化性质分析DOI:10.19692/j.issn.1006-1126.20230304摘要：香合欢（Albizia odoratissima）为我国干热河谷区植被恢复的先锋树种，研究其天然次生林群落演替进程对干热河谷区植被恢复有重要意义。为促进干热河谷区植被恢复和香合欢树种发展，以不同林龄（幼龄林、中龄林和成熟林）香合欢天然次生林为研究对象，以时间换空间，分析香合欢天然次生林群落演替过程中土壤理化性质的变化特征，了解干湿两季对土壤理化性质的影响。结果表明，土壤pH值和容重均随林龄增加呈逐渐下降趋势，均在成熟林中最低；总有机碳、全氮、全磷和速效氮含量均随林龄增加呈先升后降的趋势，均在中龄林中最高；雨季土壤pH值、总有机碳、全氮、速效氮和铵态氮含量均高于旱季；旱季土壤硝态氮含量高于雨季；林龄和季节对土壤理化性质均有一定影响。回归分析表明，土壤容重为影响林分丰富度和多样性指数的重要因子。在香合欢天然次生林更新过程中，土壤养分总体呈先升后降的趋势，在中龄林中最高。在香合欢幼龄林中，土壤养分含量较低，但植株生长速度较快，需消耗大量营养物质，应加强对香合欢幼龄林的抚育管理，在旱季增加水分供给，提高土壤养分含量。关键词：土壤理化性质；香合欢；干热河谷；天然次生林中图分类号：S792文献标识码：A收稿日期：2023-04-03基金项目：广西林业科技项目（桂林科研2022ZC第105号）；广西重点研发计划项目（桂科AB21220026）第一作者：欧汉彪（1993），男，工程师，主要从事森林培育研究。通信作者：韦秋思（1977），女，高级工程师，主要从事森林培育和森林经营研究。欧汉彪1，王丰胜2，韦铄星1，吴建律2，高风1，韦秋思2，李成星2，郭宏祥2，涂茂粟2（1.广西壮族自治区林业科学研究院中南速生材繁育国家林业和草原局重点实验室，广西南宁530002；2.广西壮族自治区国有雅长林场，广西百色533099）Analysis on Soil Physical and Chemical Properties of Natural Secondary Forests ofAlbizia odoratissima at Different Ages in Dry-hot Valley of Northwest GuangxiOu Hanbiao1,Wang Fengsheng2,Wei Shuoxing1,Wu Jianl2,Gao Feng1,Wei Qiusi2,Li Chengxing2,Guo Hongxiang2,Tu Maosu2(1.Guangxi Forestry Research Institute,Key Laboratory of National Forestry and Grassland Administration on Cultivation of Fast-Growing Timber in Central South China,Nanning,Guangxi 530002,China;2.Guangxi State-owned Yachang Forest Farm,Baise,Guangxi 533099,China)Abstract:Albizia odoratissima is pioneer for vegetation restoration in dry-hot valley of China.Studies on community succession process of its natural secondary forest is of great significance for vegetation restoration indry-hot valley.In order to improve vegetation restoration in dry-hot valley and development of A.odoratissima,taking natural secondary forests at different ages(young forest,half-mature forest,mature forest)as objects,change characteristics of soil physical and chemical properties during community succession of A.odoratissimanatural secondary forests were analyzed by exchanging time to space.Effects of wet and dry seasons on soilphysical and chemical properties were studied.Results showed that soil pH and bulk density decreased gradually with increase of age,which were the lowest in mature forest.Contents of total organic carbon,total nitrogen,total phosphorus and available nitrogen increased firstly and then decreased with increase of age,which were第52卷第3期2023年 6月广西林业科学Guangxi Forestry ScienceVol.52No.3Jun.2023广西林业科学第 52 卷the highest in half-mature forest.Soil pH,contents of total organic carbon,total nitrogen,available nitrogen andammonium nitrogen at rainy season were higher than those at dry season.Contents of nitrate nitrogen at dry season were higher than those at rainy season.Age and season had certain effects on soil physical and chemicalproperties.Regression analysis showed that soil bulk density was important factor affecting richness and diversity indexes of stands.During regeneration of A.odoratissima natural secondary forest,total soil nutrient increased firstly and then decreased,with the highest content in half-mature forest.In A.odoratissima young forest,soil nutrient content was low,but growth speed of plants was fast which needed to consume a lot of nutrients.It was necessary to strengthen tending management of A.odoratissima young forests,increase water supplyin dry season,and improve soil nutrient contents.Key words:physical and chemical properties of soil;Albizia odoratissima;hot-dry valley;natural secondary forest土壤是植物根系生长的主要场所1，可固定植物根系，为植物生长提供水分和营养物质2，对植物生长发育有重要作用。土壤理化性质对植物的生长发育、群落的发展进化及生态系统结构和功能调节均有重要影响3。树种、抚育管理措施、林龄和土壤利用方式等均可对土壤性质产生影响4。目前，关于林龄对土壤理化性质影响的研究已在桉树（Eucalyptus spp.）、杉 木（Cunninghamia spp.）、杨 树（Populus spp.）、落叶松（Larix gmelinii）、油松（Pinustabuliformis）和马尾松（Pinus massoniana）等树种上进行报道5-8。研究结果显示，不同林龄山杨（Populus davidiana）天然次生林土壤中的有机质、全氮和全磷含量均随林龄增加呈先升后降的趋势，土壤容重和全钾含量则逐渐增加6；杉木林土壤中的全氮和全磷含量均随林龄增加逐渐下降7；不同林龄马尾松人工林的碳储量和含碳率均随林龄增加呈上升趋势8。不同树种土壤养分含量随林龄增加的变化趋势有一定差异。干热河谷区是指高温、低湿的河谷地带，大多分布于热带或亚热带地区高（中）山峡谷9。在人类活动的干扰下，该区植被覆盖率低，水热矛盾突出，旱涝灾害和水土流失严重，地形破碎，土壤退化较严重。严酷的自然条件和长期的人为干扰，已使该区成为中国生态极度退化和造林极困难的地区之一。干热河谷区土壤理化性质的研究大多集中在人工林10-11、植被恢复12-13等方面，天然次生林土壤理化性质变化规律及林龄对土壤理化性质影响等方面的研究较少。香合欢（Albizia odoratissima）为干热河谷区植被恢复的先锋树种，其天然次生林是干热河谷区的典型林分，分析其不同林龄林分在旱季和雨季的土壤理化性质差异，探讨土壤理化性质与林分群落多样性的相互关系，可为人工促进香合欢林天然更新提供理论指导，有助于提高我国干热河谷区整体植被质量，维持该区生态系统稳定。本研究以不同林龄香合欢天然次生林为研究对象，分析香合欢天然次生林群落演替过程中土壤理化性质的变化，及其对干湿季节的响应，旨在为干热河谷区植被恢复和香合欢树种发展提供数据支撑。1材料与方法1.1试验地概况试验地位于广西百色市乐业县广西壮族自治区国有雅长林场果麻分场，属亚热带气候，四季分明，因西北部云贵高原的屏障作用及深度切割的河谷地形，焚风效应明显，是桂西北干热河谷区的一部分，气温高于同纬度的其他地区。年均气温20.9，7月平均气温28.4，1月平均气温11.9，极端最高气温42.5，极端最低气温0.8，10 年积温 7 022.1；年均降水量 1 054.1 mm，年均蒸发量 1 585.4 mm，蒸发量大于降水量，雨量系数为50.4，属半干燥气候区；热量丰富，有明显的干湿季节，每年5 10月为雨季，11 次年4月为旱季。选择不同林龄香合欢天然次生林，分别为幼龄林（YF，平均林龄5年）、中龄林（HF，平均林龄12年）和成熟林（MF，平均林龄30年）。在每个试验小区内选择代表性地带设置4个20 m 30 m固定监测样地。在样地内进行每木检尺和土壤采集；分别采用胸径尺和测高仪测定林木胸径和树高；去除土壤表面杂质后，采集0 20 cm混合土样。记录样地地形地貌、海拔和经纬度等信息（表1）。Margalef丰富度指数（E）和Shannon-Wiener多样性指数（H）计算公式为14：E=S-1lnN（1）H=-i=1SPilnPi（2）式中，S为调查样地内的物种总数；N为样地内所有物种的个体总数；Pi为i物种个体数占所有物种个体总数的比例。298第 3 期1.2土壤样品采集2022年4月（旱季）和8月（雨季），在广西国有雅长林场果麻分场采集样品