郝中明，吳水榮，覃 林，譚 玲，郭文福

（1. 廣西大學(xué)林學(xué)院，廣西 南寧 530004；2. 中國林業(yè)科學(xué)研究院林業(yè)科技信息研究所，北京 100091；3. 中國林業(yè)科學(xué)研究院熱帶林業(yè)實(shí)驗(yàn)中心，廣西 憑祥 532600）

目前，國內(nèi)外森林土壤研究總趨勢是研究森林土壤質(zhì)量演化及其與土壤功能變化的關(guān)系；從世界林業(yè)發(fā)展近況來看，天然林面積在逐漸縮小，人工混交林面積在逐漸增大［1］。大量研究表明，混交林能有效提高林分生產(chǎn)力［2］。據(jù)報(bào)道，俄羅斯?fàn)I造的47年歐洲松純林蓄積為260 m3/hm2，而營造的歐洲松與椴樹混交林，蓄積則到達(dá)610 m3/hm2，混交林的林分生長量遠(yuǎn)大于純林［3］?；旖涣帜苡行Ц纳屏址稚鷳B(tài)條件、提高林分的穩(wěn)定性，能較好地發(fā)揮森林防護(hù)效益；同時改善立地條件，有利于改善林內(nèi)小氣候、提高土壤肥力。與天然林相比，人工林在組成、林分結(jié)構(gòu)等方面都存在一定缺失，一定程度上影響該地區(qū)的生物多樣性、土壤肥力、林分生產(chǎn)力［4-7］。

在我國南亞熱帶地區(qū)，長期以來的杉木（Cunninghamia lanceolata）和馬尾松（Pinus massoniana）單一人工林培育模式，以及近20年來桉樹（Eucalyptus）短周期工業(yè)用材林的快速發(fā)展，導(dǎo)致地力衰退和生產(chǎn)力下降等問題制約了林地的持續(xù)利用［8-10］。20世紀(jì)80年代開始，很多研究都已集中在不同人工林更新類型對土壤理化性質(zhì)的影響等方面［11-12］。本研究以廣西壯族自治區(qū)憑祥市中國林業(yè)科學(xué)研究院熱帶林業(yè)實(shí)驗(yàn)中心為試驗(yàn)地，以多種不同年齡馬尾松純林與其混交林為研究對象，對其土層的土壤理化性質(zhì)進(jìn)行比較，旨在為正確認(rèn)識和評估其特征，為該地區(qū)人工林的合理經(jīng)營及土地利用方式選擇提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

研究區(qū)位于廣西憑祥市中國林業(yè)科學(xué)研究院熱帶林業(yè)實(shí)驗(yàn)中心伏波實(shí)驗(yàn)場，地理坐標(biāo)22°02′～22°04′N、106°51′～106°53′E；地貌類型以低山丘陵為主，海拔430～680 m，地帶性土壤為山地紅壤，屬南亞熱帶季風(fēng)型半濕潤-濕潤氣候，日照時間長，降雨量充足，干濕季節(jié)明顯，10月至翌年3月為干季，4～9月為濕季。

6種不同林分類型包括3個馬尾松純林和3個馬尾松與其他闊葉樹種混交林。3個馬尾松純林的造林年限分別為1958、1983、1993年，其中59年生馬尾松純林（林1）和34年生馬尾松純林（林2）都經(jīng)歷了3次間伐，而24年生馬尾松林（林3）只經(jīng)歷1次間伐；3種混交林分別為59年生馬尾松與34年生紅椎混交林（林4）、34年生馬尾松與紅椎混交林（林5）、24年生馬尾松與7年生紅椎香梓楠混交林（林6）。59年生馬尾松與紅椎異齡混交林，經(jīng)歷3次間伐。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 樣品采集 每種林分類型按不同坡位（上、中、下）分別設(shè)置20 m×20 m樣地1塊，在每塊樣地對角線上隨機(jī)選取3個點(diǎn)，按0～20、20～40、40～60 cm 挖取土壤剖面，同層土壤充分混合后按4分法取土壤樣品，并將土壤樣品分兩份：一份裝入聚乙烯保鮮袋并用生物冰袋保存，一份裝入布袋；同時在各土層用環(huán)刀（容積100 cm3）和鋁盒取樣。

1.2.2 指標(biāo)測定 土壤含水率、容重、孔隙度等物理性質(zhì)采用環(huán)刀法測定（GB7835-87）；土壤pH值采用電位法（GB7859-87）測定。土壤總有機(jī)碳含量采用MultiN/C 3400-HT1300有機(jī)碳總氮分析儀（Analytik Jena，Germany）測定。土壤全P、全K采用H2SO4-HClO4消解，使土壤中P轉(zhuǎn)化為正磷酸鹽形式，消解液中的P含量采用SmartChem 200全自動化學(xué)元素分析儀測定，K含量采用火焰光度計(jì)測定。土壤中的速效P含量采用SmartChem 200測定，采用0.05 mol/L HCl-0.025 mol/L 1/2 H2SO4浸提，水土比5∶1（GB7853-87）；速效K含量采用1 mol/L乙酸銨浸提，采用火焰光度計(jì)測定，水土比為10∶1（GB7859-87）。

1.2.3 數(shù)據(jù)分析 數(shù)據(jù)采用Excel 2007進(jìn)行處理，用SPSS 22.0軟件進(jìn)行單因素方差分析（ANOVA）和最小差異法（LSD）檢驗(yàn)同一林分不同土層間或不同林分間土壤理化性質(zhì)差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 馬尾松純林與混交林的土壤物理性質(zhì)

圖1 不同林齡馬尾松與混交林的土壤含水率比較

2.1.1 含水率 從圖1可以看出，無論是純林還是混交林，土壤含水率總體是34年生馬尾松林＞59年生馬尾松林＞24年生馬尾松林，這可能與林下植物多樣性和地上枯落物有關(guān)。實(shí)地采樣中34年生馬尾松與紅椎同齡混交林林下植被以及地上枯落物量明顯多于其他兩種林分，枯落物有利于保持水分、抑制地表蒸發(fā)、提高地表層土壤水分的有效性［13-14］。

2.1.2 容重 圖2顯示，各林分中層（20～40 cm）、底層（40～60 cm）的土壤容重大于各自表層。相比之下，表層土壤容重最小，說明土壤表層比較疏松，可能與林地土壤表層枯落物積累量以及微生物對其分解有關(guān)。分析是由于微生物的作用，使得表層枯落物被分解，腐爛后增加了土壤中腐殖質(zhì)含量，土壤結(jié)構(gòu)多趨向于團(tuán)粒結(jié)構(gòu)［15-17］，因?yàn)閱瘟ｉg形成小孔隙、團(tuán)聚體間形成大孔隙，與單粒結(jié)構(gòu)相比較，其總孔隙度較大、容重較小。

圖2 不同林齡馬尾松與混交林的土壤容重比較

2.1.3 孔隙度 從圖3可以看出，各林分土壤表層（0～20 cm）、底層（40～60 cm）的土壤孔隙度大于中層（20～40 cm）。相比之下，表層土壤孔隙度最大，說明土壤表層較疏松。除59年生馬尾松純林各土層的土壤孔隙度均大于混合林外，其他林齡的馬尾松混合林各土層土壤孔隙度均大于純林。表明在同等林齡下，混交林能有效改善土壤的通氣性和透水性，使土壤質(zhì)地疏松、團(tuán)粒結(jié)構(gòu)增多、孔隙度變大，進(jìn)而使植物對林地養(yǎng)分的利用轉(zhuǎn)化吸收速率加快，極大促進(jìn)植物根的吸收功能，有利于促進(jìn)地上部分的生長發(fā)育。

圖3 不同林齡馬尾松與混交林的土壤孔隙度比較

2.2 馬尾松純林與混交林的土壤化學(xué)性質(zhì)

2.2.1 pH值 由圖4可知，6種林分的土壤pH值均在4.35～4.95之間且變化不大，但34年生馬尾松林各土層土壤pH均大于其他兩個年份。僅從馬尾松純林看，34年生馬尾松純林各層土壤pH值明顯高于其他兩個年份。pH值是土壤酸堿度的直觀反映，是影響土壤養(yǎng)分的重要因素之一，直接影響土壤中養(yǎng)分的存在狀態(tài)、轉(zhuǎn)化和有效性［18-19］。初步分析，59年林齡的馬尾松成熟林受人為干擾很少，有很厚的腐殖質(zhì)層，且該林分喬木郁閉度很大，林下灌草較少，這可能是導(dǎo)致其土壤pH值較低的主要原因。

圖4 不同林齡馬尾松與混交林的土壤pH值比較

2.2.2 有機(jī)質(zhì)含量 由表1可知，6種林分各層土壤有機(jī)質(zhì)變化規(guī)律一致，即表層土壤＞中層土壤＞底層土壤，且各土層間差異顯著。分析是因?yàn)楸韺油寥垒^疏松、通氣性良好，且表層土壤中根系分布較為密集、溫度相對較高、微生物活動頻繁，對枯落物進(jìn)行分解形成大量腐殖質(zhì)，導(dǎo)致有機(jī)質(zhì)含量較高。隨著土層增加，下層土經(jīng)過成土過程，枯枝落葉等動植物殘?bào)w在該層的分布逐漸減少，其養(yǎng)分含量也隨之減少［12，20-21］。同林齡比較而言，34年生馬尾松與紅椎同齡混交林高于同年馬尾松純林，但差異不顯著，24年、59年生的兩種林分未呈現(xiàn)此規(guī)律。

農(nóng)村師資發(fā)展的需求 在信息化的教育條件下，教師有機(jī)會強(qiáng)化自身，適應(yīng)學(xué)習(xí)型社會的要求，提升自身素質(zhì)。教育信息化為教師提高自身素質(zhì)提供了便利條件，無紙化的學(xué)習(xí)環(huán)境可節(jié)約大量經(jīng)費(fèi)，便利的網(wǎng)絡(luò)交流渠道使教師學(xué)習(xí)更加便捷，從而改變農(nóng)村教育經(jīng)費(fèi)緊張和農(nóng)村教師收入低導(dǎo)致的影響業(yè)務(wù)學(xué)習(xí)的狀況，方便教師利用分散的時間和地點(diǎn)進(jìn)行學(xué)習(xí)，使教學(xué)效率得到提高，改善長期以來農(nóng)村教育師資落后的局面。

表1 不同林齡馬尾松及其混交林的有機(jī)質(zhì)含量和養(yǎng)分含量

2.2.3 全P與速效P含量 從表1可以看出，6種林分的全P含量表層大于中底層，且差異不顯著。同林齡比較而言，差異都不顯著，林分的上中層土壤全P含量均表現(xiàn)為混交林大于純林，下層土壤全P含量表現(xiàn)為純林≥混交林。就馬尾松純林而言，差異均不顯著，34年生純林＞24年生純林＞59年生純林。速效P含量在6種林分不同土層間均表現(xiàn)為隨土壤深度增加而減小趨勢，且各林分的表層與中層、底層差異顯著，而中層與底層差異均不顯著。

不同林齡純林比較，各土層速效P含量規(guī)律性明顯，表現(xiàn)為59年生純林＞24年生純林＞34年生純林，其中34年生純林表層土、底層土與其他兩種林分差異顯著，其余土層間差異不顯著；不同林齡混交林比較，24年生混交林＞34年生混交林＞59年生混交林，24年生混交林底層土壤與其他兩種林分差異顯著，其余林分間差異不顯著。

2.2.4 全K與速效K含量 從表1可以看出，6種林分的全K含量土層間規(guī)律不明顯，差異不顯著。同年比較，59年生及24年生的林分各土層全K含量混交林大于純林，而34年生混交林各土層全K含量大于同齡純林。就馬尾松純林而言，土壤的全K含量表現(xiàn)為24年生純林＞59年生純林＞34年生純林，而馬尾松混交林上、下層土壤全K含量表現(xiàn)為為34年生純林＞59年生純林＞24年生純林，中層土壤全K含量表現(xiàn)為34年生純林＞24年生純林＞59年生純林。

速效K含量在6種林分的不同土層間表現(xiàn)為隨土壤深度增加而減小趨勢，其中34年生與24年生馬尾松純林的土壤上層與中層差異顯著，其余林分各土層土壤速效K含量差異不顯著。就同齡林分而言，59年生純林各土層土壤速效K含量均大于59年生混交林，其中上層土含量差異顯著；而34年生和24年生馬尾松林均表現(xiàn)為混交林各土層速效K含量大于純林，但差異不顯著。

3 結(jié)論與討論

本研究結(jié)果表明，在土壤含水率、容重及孔隙度等物理性質(zhì)方面，表層土壤明顯優(yōu)于中底層土壤，同林齡的馬尾松純林與混交林相比，34年生及24年生的馬尾松混交林有明顯優(yōu)于馬尾松純林的趨勢，說明馬尾松混交林有利于土壤蓄水，能提高土壤的疏松程度。

土壤化學(xué)性質(zhì)方面，除59年生馬尾松混交林各層土壤pH均高于同林齡的馬尾松純林外，其余均表現(xiàn)為馬尾松混交林略小于純林，說明混交林對土壤酸性的改良效果短時間內(nèi)不顯著。就馬尾松純林來說，34年生馬尾松純林各層土壤pH明顯高于其他兩個年份，差異顯著；馬尾松混交林也出現(xiàn)同樣情況。本研究認(rèn)為，這是由各林齡受到人為干擾程度不同造成，34年生馬尾松林由于受人為干擾活動大［20-21］，且林下植被較其他兩種林分更豐富、物種更多樣，因此pH值較大。

速效P、速效K含量在6種林分的不同土層間均表現(xiàn)為隨土壤深度增加而減小的趨勢，盡管各林分土壤化學(xué)性質(zhì)隨土層的加深有一定規(guī)律，但是在同林齡馬尾松純林及其混交林間并未表現(xiàn)出相同的變化趨勢，影響土壤化學(xué)性質(zhì)的因素是多樣的、過程是復(fù)雜的，土壤的化學(xué)性質(zhì)與植物的生長發(fā)育相互影響，枯落物的數(shù)量和質(zhì)量差異也是導(dǎo)致不同林分土壤養(yǎng)分含量差異的重要原因。

同林齡馬尾松純林與混交林的比較盡管未呈現(xiàn)相同規(guī)律，但土壤理化性質(zhì)大部分都顯示馬尾松混交林對土壤理化性質(zhì)有一定改善作用，馬尾松混交林較純林相比林下物種多樣性更高、枯落物種類更豐富，其養(yǎng)分分解能力及轉(zhuǎn)化速率加快，因而提高了混交林地的土壤肥力、改善了土壤結(jié)構(gòu)，更有利于混交林植物的生長。但是，馬尾松純林及其混交林土壤化學(xué)性質(zhì)的差異還有待進(jìn)一步深入研究，為準(zhǔn)確評估馬尾松混交人工林改善林地土壤肥力的效應(yīng)提供科學(xué)依據(jù)。

［1］楊承棟. 森林土壤學(xué)科研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢//中國土壤學(xué)會. 中國土壤學(xué)會第十次全國會員代表大會暨第五屆海峽兩岸土壤肥料學(xué)術(shù)交流研討會論文集（面向農(nóng)業(yè)與環(huán)境的土壤科學(xué)綜述篇）［C］. 中國土壤學(xué)會，2004.

［2］郭文福，蔡道雄，賈宏炎，等. 馬尾松與紅椎等3種闊葉樹種營造混交林的生長效果［J］. 林業(yè)科學(xué)研究，2010，23（6）：839-844.

［3］董金寶. 淺談營造混交林的優(yōu)越性［J］. 商品與質(zhì)量·學(xué)術(shù)觀察，2014（2）：325-325.

［4］譚玲，何友均，覃林，等. 南亞熱帶紅椎、馬尾松純林及其混交林土壤理化性質(zhì)比較［J］. 西部林業(yè)科學(xué)，2014，43（2）：35-41.

［5］邵森. 擇伐對太岳山油松林表層細(xì)根生物量和土壤養(yǎng)分含量的影響［J］. 福建農(nóng)林大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2017，46（6）：654-658.

［6］孫啟武，楊承棟，焦如珍. 江西大崗山連栽杉木人工林土壤性質(zhì)的變化［J］. 林業(yè)科學(xué)，2003，39（3）：1-5.

［7］張海軍. 大果沙棘人工林對土壤理化性質(zhì)的影響［J］. 防護(hù)林科技，2017（10）：19-21，30.

［8］王衛(wèi)霞，史作民，羅達(dá)，等. 我國南亞熱帶幾種人工林生態(tài)系統(tǒng)碳氮儲量［J］. 生態(tài)學(xué)報(bào)，2013，33（3）：925-933.

［9］楊承棟，孫啟武，焦如珍，等. 大青山一二代馬尾松土壤性質(zhì)變化與地力衰退關(guān)系的研究［J］. 土壤學(xué)報(bào)，2003（2）：267-273.

［10］盧立華，蔡道雄，何日明，等. 桂西南不同樹種人工林評價(jià)研究［J］. 林業(yè)科學(xué)研究，2006（2）：145-150.

［11］陳龍池，汪思龍，陳楚瑩. 杉木人工林衰退機(jī)理探討［J］. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2004（10）：1953-1957.

［12］何佩云，丁貴杰，諶紅輝. 連栽馬尾松人工林土壤肥力比較研究［J］. 林業(yè)科學(xué)研究，2011，24（3）：357-362.

［13］馬婷瑤，翟凱燕，金雪梅，等. 間伐對馬尾松人工林土壤活性氮組分的影響［J］. 西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2017，45（12）：44-53.

［14］吳起明. 整地方式對馬尾松幼林生長及土壤肥力的影響研究［J］. 江西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2003，25（2）：230-232.

［15］周政賢. 中國馬尾松［M］. 北京：中國林業(yè)出版社，2001.

［16］李國雷，劉勇，李瑞生，等. 油松葉凋落物分解速率、養(yǎng)分歸還及組分對間伐強(qiáng)度的響應(yīng)［J］.北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，30（5）：52-57.

［17］崔寧潔，張丹桔，劉洋，等. 不同林齡馬尾松人工林林下植物多樣性與土壤理化性質(zhì)［J］. 生態(tài)學(xué)雜志，2014，33（10）：2610-2617.

［18］羅達(dá). 南亞熱帶格木、馬尾松幼齡純林及其混交林碳氮特征研究［D］. 北京：中國林業(yè)科學(xué)研究院，2014.

［19］侯玲玲，孫濤，毛子軍，等. 小興安嶺不同林齡天然次生白樺林凋落物分解及養(yǎng)分變化［J］.植物研究，2012，32（4）：492-496.

［20］施妍，陳芳清. 大老嶺自然保護(hù)區(qū)日本落葉松林凋落物分解及養(yǎng)分釋放研究［J］. 林業(yè)科學(xué)研究，2016，29（3）：430-435.

［21］黎錦濤，孫學(xué)凱，胡亞林，等. 干濕交替對科爾沁沙地人工林葉凋落物分解和養(yǎng)分釋放的影響［J］. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2017，28（6）：1743-1752.