开敞度调控对人工红松阔叶林土壤理化性状的影响.pdf

天津农林科技2023 年 10 月第 5 期（总第 295 期）13文章编号：1002-0659（2023）05-0013-03梁基哲（辽宁省西丰县郜家店镇人民政府，辽宁 铁岭 112411）试验研究开敞度调控对人工红松阔叶林土壤理化性状的影响摘要：文章以人工红松阔叶林为研究对象，设 2 个生长阶段，即生长阶段（林分开敞度调控 15 年）、生长阶段（林分开敞度调控 22 年），研究不同开敞度调控处理对人工红松阔叶林土壤理化性状的影响。结果表明，随着时间的变化，林分开敞度调控处理不同土层深度的土壤容重呈均质趋势；对比表层土壤（0 10 cm）和下层土壤（10 20 cm）的土壤总孔隙度、非毛管孔隙度、有机质含量、速效氮含量，表现为表层土壤均高于下层土壤，且在速效氮含量方面，表层土壤和下层土壤之间差异显著。在土壤速效钾含量方面，生长阶段高于生长阶段，增加幅度为 38.41%51.88%。在不同生长阶段、不同林分开敞度调控处理下，人工红松阔叶林的土壤理化性状差异显著，表明通过林分开敞度调控，可调控其土壤理化性状，促进人工红松阔叶林的生长。关键词：红松阔叶林；林分开敞度；土壤理化性状中图分类号：S791.247文献标识码：A收稿日期：2023-07-19作者简介：梁基哲（1981），男，林业工程师，主要从事乡镇林业站管理工作。E-mail：土壤是森林生态系统的重要资源，对促进植被生长、维持森林生态系统具有重要作用。在森林植被生长过程中，良好的土壤理化性状可以为其生长提供良好的条件。有研究发现，开敞度调控对林地土壤理化性状会产生一定的影响，对于人工红松阔叶林也是如此。适当的抚育强度能够更好地对林分结构进行调整，促进林木生长。本研究以人工红松阔叶林为研究对象，分析开敞度调控对人工红松阔叶林土壤理化性状的影响，为实现人工红松阔叶林的精准化培育提供参考。1 材料和方法1.1 试验地点试验在辽宁省西丰县林业种植基地进行，该试验地位于东经 1241610 1250620，北纬422207 430735，属于中温带亚湿润区季风型大陆性气候，年平均气温 5.1，年平均降水量 738 mm，全年无霜期 135 d 左右，土壤以暗棕壤为主1。1.2 试验设计试验以人工红松阔叶林为研究对象，设 2 个试验阶段，即开敞度调控阶段和开敞度调控阶段。开敞度调控阶段的红松林为 2007 年种植，林龄为 15 年，初植密度为 2 500 株hm-2，造林 3 年后开展幼林抚育工作；开敞度调控阶段的红松林为 2000 年种植，林龄为 22 年，初植密度为 2 500 株hm-2，造林 3 年后开展幼林抚育工作。采用空间代替时间的方法对比 2 个阶段的土壤理化性状。红松林分空间结构的开敞度调控于 2007 年 12 月开始进行，分别在阶段和阶段设置样地对照（CK），面积为20 m20 m。调控时，调整参数为红松个体光环境开敞度，调控强度（K）设3种，分别为K=1（D1）、K=1.5（D2）、K=2（D3），调整方式为采伐相邻树木，每个调整强度重复 3 次。1.3 测定项目在每个样地中设置取样点，呈“之”字进行布设，每个林分共布设 7 个样点。采用环刀法在每个取样点取样 100 cm3，于 0 10 cm 土层深度下取原状土壤样品和非原状土壤样品，于 10 20 cm 土层深度下取原状土壤样品和非原状土壤样品；对 2 个土层深度的土壤物理性状和化学性14梁基哲：开敞度调控对人工红松阔叶林土壤理化性状的影响状进行测定，其中物理性状主要包括土壤容重、孔隙度等；化学性状主要包括 pH、有机质含量、速效氮含量、速效磷含量、速效钾含量等。1.4 数据统计与分析采用 Excel 2010 对数据进行整理和分析，并进行显著性差异分析，P 0.05 表示差异显著2。2 结果与分析2.1 开敞度调控对人工红松阔叶林土壤物理性状 的影响2.1.1对土壤容重的影响随着土层的加深，生长阶段和生长阶段的人工红松阔叶林的土壤容重逐渐增大（图 1），在不同开敞度调控处理下，0 10 cm 土层与 10 20 cm 土层之间的土壤容重具有显著性差异（P 0.05）。在生长阶段，不同开敞度调控处理，0 10 cm土层的土壤容重差异不显著（P 0.05）；与对照组（CK）相比，不同开敞度调控处理，0 10 cm 土层的土壤容重均比较低；与生长阶段相比，生长阶段不同开敞度调控处理的 0 10 cm 土层的土壤容重均比较低，生长阶段不同开敞度调控处理的 10 20 cm 土层的土壤容重则比较高，当开敞度 K=2 时，生长阶段的土壤容重与生长阶段的土壤容重之间差异最为显著。（a）生长阶段不同开敞度调控对土壤容重影响（b）生长阶段不同开敞度调控对土壤容重影响图 1 开敞度调控对人工红松阔叶林土壤容重的影响2.1.2对土壤总孔隙度的影响在生长阶段和生长阶段，0 10 cm 土层与 10 20 cm 土层之间的土壤总孔隙度存在显著差异（P 0.05），且均为 0 10 cm 土层的土壤总孔隙度高于 10 20 cm 土层的土壤总孔隙度（表 1）。在不同开敞度调控处理下，生长阶段和生长阶段在相同土层深度之间的土壤总孔隙度无显著差异（P 0.05）。除 D1 处理以外，其他处理生长阶段 0 10 cm 土层的土壤总孔隙显著高于生长阶段，生长阶段 10 20 cm 土层的土壤总孔隙度显著高于生长阶段。在生长阶段和生长阶段，0 10 cm 土层与 10 20 cm土层之间的土壤总孔隙度最大值均出现在 D1 处理。在生长阶段和生长阶段，0 10 cm 土层与 10 20 cm 土层之间的土壤毛管孔隙度差异不显著。在生长阶段，对照（CK）处理和D2 处理的 0 10 cm 土层的土壤毛管孔隙度要高于生长阶段的对照（CK）处理和 D2 处理，0 10 cm 土层与 10 20 cm 土层之间的土壤非毛管孔隙度最大值出现在 D1 处理。在生长阶段，0 10 cm 土层与 10 20 cm 土层之间的土壤非毛管孔隙度最大值出现在D2 处理和对照（CK）处理。表 1 开敞度调控对人工红松阔叶林土壤总孔隙度的影响土层深度/cm开敞度阶段阶段总孔隙度毛管孔隙度非毛管孔隙度总孔隙度毛管孔隙度非毛管孔隙度0 10对照（CK）64.901.6259.261.365.630.3556.491.4750.690.595.790.15D170.461.6560.451.159.980.2560.635.8554.572.616.050.47D268.301.6061.352.077.281.0458.050.4451.800.536.240.34D369.711.4860.573.069.140.7058.672.6552.682.215.980.4610 20对照（CK）53.831.6749.031.654.790.2656.605.8750.575.816.030.21D154.971.8249.541.565.420.5159.743.8253.854.325.880.50D252.682.4948.140.934.520.5157.124.3951.275.075.840.89D353.282.7850.052.753.220.2257.463.8351.995.065.460.460 10 cm10 20 cm对照（CK）D1 D2 D3开敞度1-mcg/重容壤土1-mcg/重容壤土对照（CK）D1 D2 D3开敞度0 10 cm10 20 cm15天津农林科技2023 年 10 月第 5 期（总第 295 期）2.2 开敞度调控对人工红松阔叶林土壤化学性状 的影响2.2.1对土壤有机质含量的影响在生长阶段和生长阶段，不同开敞度调控处理的 0 10 cm 土层与 10 20 cm 土层之间的土壤有机质含量差异显著（P 0.05），表现为 0 10 cm 土层的土壤有机质含量高于 10 20 cm 土层的土壤有机质含量（图 2）。在不同开敞度调控处理下，生长阶段，相同土层深度之间的土壤有机质含量差异不明显（P 0.05）。在生长阶段，0 10 cm 土层和 10 20 cm 土层之间的土壤有机质含量最高值均出现在 D3 处理；与对照组（CK）相比，不同开敞度调控处理的 0 10 cm 土层和10 20 cm 土层之间的土壤有机质含量较高，0 10 cm 土层的土壤有机质含量分别比对照组（CK）提高 17.62%、17.54%、34.60%；D3 处理下，10 20 cm 土层的土壤有机质含量高于对照组（CK）47.98%。（a）生长阶段不同开敞度调控对土壤有机质含量的影响（b）生长阶段不同开敞度调控对土壤有机质含量的影响图 2 开敞度调控对人工红松阔叶林土壤有机质含量的影响2.2.2对土壤速效养分含量的影响在速效氮含量和速效磷含量方面，表层土壤（0 10 cm）和下层土壤（1020 cm）之间差异显著（表2）。在生长阶段，不同开敞度调控处理的 0 10 cm 土层与 10 20 cm 土层之间的土壤速效钾含量差异显著（P 0.05），表现为 0 10 cm土层的土壤速效钾含量高于 0 20 cm 土层的土壤速效钾含量。在生长阶段，不同开敞度调控处理的 0 10 cm 土层的土壤速效钾含量降低，最低值为 D2 处理；10 20 cm 土层的土壤速效钾含量有所增加，最大值为 D1处理。表 2 开敞度调控对人工红松阔叶林土壤速效养分含量的影响土层深度/cm开敞度阶段阶段速效氮/gg-1速效磷/gg-1速效钾/gg-1速效氮/gg-1速效磷/gg-1速效钾/gg-10 10对照（CK）384.5010.821.430.17224.7929.31352.8716.392.740.29235.7212.24D1390.0929.361.780.29224.695.32368.9919.923.760.13234.889.03D2389.0851.741.430.03227.962.69359.2122.053.560.19206.4114.63D3338.2223.271.490.17221.2016.06367.7822.333.670.17229.785.6110 20对照（CK）242.3612.121.350.08140.8312.75257.3218.922.580.17197.163.04D1238.6136.681.340.17141.0417.95259.7411.063.430.15214.218.88D2240.2915.811.160.11147.2918.68263.6826.453.190.19204.886.08D3237.5721.631.320.17140.7321.52263.8825.603.020.68208.622.703 结论与讨论本试验结果表明，开敞度调控处理对土壤容重的影响不显著，但对土壤孔隙度的影响显著。其中，在生长阶段，与对照组（CK）相比，D1 和 D2 开敞度调控处理的土壤非毛管孔隙度较高。开敞度调控处理对人工红松阔叶林不同生长阶段的土壤有机质含量的影响有所不同，对生长阶段的土壤有机质含量影响不显著，但在生长阶段，与对照组（CK）相比，不同开敞度调控处理的 0 10 cm 土层的土壤有机质含量较高；生长阶段和生长阶段，D3 开敞度调控处理的不同土层深度的土壤有机质含量差异较为显著（P 0.05）。人工红松阔叶林的土壤理化性状在不同开敞度调控处理下具有不同的表现3。通过开展人工红松阔叶林开敞度调控，可以对其土壤理化性状0 10 cm10 20 cm0 10 cm10 20 cm对照（CK）D1 D2 D3开敞度对照（CK）D1 D2 D3开敞度%/质机有%/质机有（下转第 20 页）20丁子元等：复合人工净水生态循环养殖试验除或减轻养殖尾水对水域环境造成的负面影响。复合人工净水生态循环养殖模式的应用，对天津市渔业产业结构转型升级、解决制约天津市渔业养殖尾水净化的瓶颈问题，提出了一种集景观、增效、提质、生态等多功能于一体的现代绿色循环农业发展新模式，具有显著的社会效益与生态效益。3 结论与讨论天津地区池塘养殖用水分为 3 种方式：一是进排水不分开。这种方式一般在春季一次性将池塘注水至养殖水位，养殖过程中不进水也不排水，采用有益细菌等进行调水，每年换水 1 次。这种方式因水质条件所限，养殖单产较低。二是进排水分开。这种方式具备环沟，能够进行简单的水循环，沟渠内一般栽植净水植物，并套养一些贝类及净水鱼类。这种方式因具备一定的水处理功能，所以养殖单产有所提高。三是生态循环养殖。这种模式拥有循环水处理设备，一般被大型养殖企业或合作社采用。这种方式因具有较完善的水处理能力，所以养殖单产较高，但在商品鱼市场价格低迷的情况下，使用循环水处理设备所提高的养殖产量不足以弥补设备运转所产生的成本，故这种模式实际收效不佳。复合人工净水生态循环养殖技术是基于人工湿地的设计理念，可根据场区养殖环境特点及场区现有环境条件，因地制宜构建生态循环养殖系统，使更多普通养殖户也可以掌握这种生态循环养殖尾水处理技术。本次复合人工净水生态循环养殖试验取得成功，有效地改善了池塘水域环境，提高了养殖效益，从生态和经济角度为池塘生态循环养殖提供了发展思路。但本试验从各个设施环节水质变化的情况来看，沉淀池净化氨氮及亚硝酸盐氮的效果不佳，因此应定期清理沉淀池内的沉淀物，适时检查并更替附着的微生物，以防进入沉积池的残饵、对虾粪便等超出沉淀池的处理能力，造成氨氮和亚硝酸盐氮含量升高，影响养殖系统净水效果。参考文献1 孙成渤，苗建生，韩志慧，等多级生物净化系统浮游植物的分析 J天津农学院学报，2012，19（3）：52-57.2 张玉春，许虹浅谈人工湿地污水处理技术及应用 J.价值工程，2011（15）：57.3 范旭，高侃人工湿地污水处理技术的应用现状与前景展望 J吉林林业科技，2014（3）：38-41，52.4 李谷，钟非，成水平，等人工湿地养殖池塘复合生态系统构建及初步研究J 渔业现代化，2006（1）：12-14.5 吴振斌，李谷，付贵萍，等基于人工湿地的循环水产养殖系统工艺设计及净化效能 J农业工程学报，2006，22（1）：129-133.（上接第 15 页）进行适当调整，以更好地促进人工红松落叶林的生长。参考文献1 倪伟杰红松林土壤理化性状及其微生物与酶活性影响因子研究进展 J辽宁林业科技，2022（5）：51-55，78.2 沈海龙，王龙，林存学，等开敞度调控对阔叶红松人工天然混交林上层阔叶树的影响 J林业科学，2014，50（2）：22-30.3 沈海龙，丛健，张鹏,等开敞度调控对次生林林冠下红松径高生长量和地上生物量的影响 J应用生态学报，2011，22（11）：2781-2791.