丁全定，黃 石，齊 昊，楊 靜，林 媛

(1.甘肅省白龍江林業(yè)科學(xué)研究所，蘭州 730046；2.甘肅白龍江森林生態(tài)系統(tǒng)國家定位觀測研究站，甘肅 舟曲 746300；3.甘肅省蘭州北山生態(tài)建設(shè)管護(hù)中心祖厲河林場，甘肅 會寧 730722)

林地土壤養(yǎng)分狀況既是林地植被生長、演替及其生態(tài)功能發(fā)揮的基礎(chǔ)條件，也是包括植物在內(nèi)的生物與氣候、地質(zhì)等環(huán)境長期綜合作用的結(jié)果。油松耐瘠、耐旱、生長快、腐朽少，是我國尤其是北方優(yōu)良鄉(xiāng)土樹種和主要造林樹種，油松林在甘肅省白龍江上游分布較廣，呈片狀純林，中游則呈小片狀分布，海拔為2 200～2 600 m左右，在地貌上多屬于流水中度-深度切割的中山、高山前山帶，寬谷谷坡下部，陽坡或半陽坡，寬谷中半陰坡亦有分布。在立木組成中油松林多呈單層同齡純林分布，林分疏密度中等，平均0.6左右；自然整枝好，林地透光度大[1]。但20世紀(jì)70年代采伐后，采伐跡地營造的人工油松林，隨山楊、紅樺、矮樺、遼東櫟等先鋒樹種侵入，大多演替發(fā)展為次生雜木林[2]，林下木層及草被層均不發(fā)達(dá)，苔蘚層幾乎沒有，稀疏下木層中以喜光的虎榛子、胡枝子、唐古特忍冬、菝葜、薔薇類等灌木為主，草被以香青、蒿屬等為主。為全面準(zhǔn)確掌握白龍江流域人工油松林尤其是進(jìn)入成熟期以后的人工油松林土壤養(yǎng)分狀況和動態(tài)，給林地?fù)嵊芾砗屠锰峁┮罁?jù)，我們進(jìn)行了林地土壤養(yǎng)分含量測定研究。

1 樣地設(shè)置與土樣采集

本研究在白龍江流域天然油松林和人工油松林最集中、代表性較強的迭部林區(qū)進(jìn)行。根據(jù)立地環(huán)境和分布區(qū)域，在電尕林場白云后山、哇巴溝、阿汝溝、普惹溝、資潤溝分別選擇立地條件基本一致，林齡35、40、45、50、55 a的人工油松林地(表1)，每個林齡選擇3～5塊林地，再在每個林地中設(shè)置調(diào)查樣地，樣地面積 400 m2(20 m×20 m)，按五點法在樣地中布置采集點5個采集土樣，同時調(diào)查、記錄各樣地內(nèi)的油松林生長情況、立地環(huán)境條件，土壤剖面情況等[3]?；灧治鐾寥览砘誀睢?/p>

表1 調(diào)查樣地的油松林環(huán)境與生長狀況

土樣按0～20、20～40 cm土層分層采集，每個采樣點各層取樣約500～1 000 g，用自封袋裝取樣品并標(biāo)號，將土樣帶回室內(nèi)自然風(fēng)干、粉碎過篩；各林齡等量土壤樣品混合、按四分法留樣后再分為3份(3次重復(fù))。采用重鉻酸鉀氧化—稀釋熱法(GB7857-87)測定土壤有機質(zhì)、氯化鉀浸提—靛酚藍(lán)和酚二磺酸比色法(LY/T1230-1999)測定土壤氮、雙酸浸提法(LY/T1233-1999)測定土壤有效磷和pH測定儀[4]等方法來測定土壤養(yǎng)分。

3 結(jié)果分析

3.1 土壤有機質(zhì)含量變化

土壤有機質(zhì)是構(gòu)成土壤有機礦質(zhì)復(fù)合體的核心物質(zhì)，也是土壤養(yǎng)分的儲藏庫，其含量高低反映土壤肥力水平，進(jìn)而影響植物的生長發(fā)育及其生態(tài)穩(wěn)定性。

從圖1可見，35～50 a生林地土壤有機質(zhì)含量呈上升趨勢，50～55 a生林地土壤有機質(zhì)含量呈下降趨勢，35 a生林地有機質(zhì)含量顯著低于其他林齡林地(P<0.05)；從土壤不同層面上看，55 a生林地土壤有機質(zhì)含量層次差異未達(dá)顯著水平(P>0.05)，土壤有機質(zhì)含量變化較為平緩。35 a生林地土壤有機質(zhì)含量最低，為8.639 g·kg-1，受造林整地破壞表層植被和土壤結(jié)構(gòu)，以及針葉樹種凋落物難于分解的影響；40～50 a生林地土壤有機質(zhì)含量逐漸增加，這與油松凋落物持續(xù)分解的積累有關(guān)，50 a生林地有機質(zhì)含量最高為36.201 g·kg-1；55 a生林地土壤有機質(zhì)含量較之前有所下降，這是由于油松凋落物持續(xù)發(fā)酵后所產(chǎn)生的分解物影響了微生物的生存環(huán)境，導(dǎo)致枯枝落葉分解和土壤有機質(zhì)含量降低。

圖1 土壤有機質(zhì)含量

3.2 土壤全氮、堿解氮含量變化

由圖2可見，35～40 a生林地土壤全氮含量呈上升趨勢，45 a生全氮含量顯著高于其他林齡林地(P<0.05)，45～55 a生林地土壤全氮含量呈下降趨勢，未達(dá)顯著水平(P>0.05)。土壤深度不同全氮含量不同，0～20 cm層顯著高于20～40 cm層差異顯著(P<0.05)。由圖3可知，堿解氮含量作為土壤氮素有效性的重要指標(biāo)，與全氮含量無線性關(guān)系，在55 a生林地土壤中堿解氮含量最高，為144.738 mg·kg-1，這與油松凋落物長時期分解的積累有關(guān)，隨著油松林齡增長，土壤堿解氮含量呈上升趨勢。

表2 不同林齡人工油松林土壤養(yǎng)分含量

圖2 土壤全氨含量

圖3 土壤堿解氨含量

3.3 土壤全磷、速效磷含量變化

測定結(jié)果表明，在不同林齡人工油松林土壤全磷含量，50 a生林地最高，0～20 cm為1.476 g·kg-1，20～40 cm為1.577 g·kg-1；35 a生林地土壤全磷含量最低，為0.537 g·kg-1。由圖4可看出，土壤全磷含量隨著樹齡增加而增加，到樹齡50 a左右達(dá)到峰值，之后隨著樹齡的增加而全磷含量減少，這與土壤有機質(zhì)含量變化趨勢一致。從土壤不同層面上看，0～20 cm層全磷含量顯著低于20～40 cm層全磷含量，層次差異顯著(P<0.05)，這與土壤有機質(zhì)含量變化趨勢一致。

圖4 土壤全磷含量

速效磷是衡量土壤中磷元素的重要指標(biāo)，從圖5可見，隨著林齡增加速效磷含量呈上升趨勢，但按照土壤養(yǎng)分含量分級標(biāo)準(zhǔn)，均處于低或較低水平(<10 mg·kg-1)。50～55 a生林地速效磷含量顯著高于其他林齡林地(P<0.05)。從土壤不同層面上看，0～20 cm層速效磷含量顯著高于20～40 cm層速效磷含量，差異顯著(P<0.05)，這與全磷不同層面變化恰好相反，原因是磷在土壤中容易被固定，不容易從上層向下層積累導(dǎo)致利用率低。因此，速效磷不同層面的差異變化隨著樹齡增長逐漸變大。

圖5 土壤速效磷含量

3.4 土壤pH值變化

不同林齡油松林土壤pH值不同，35 a生林地pH值顯著低于其他林齡林地(P<0.05)，呈弱酸性。隨著樹齡增長，土壤pH值呈先上升后下降，在0～20 cm和20～40 cm土層中變化趨勢較為平緩(圖6)，表明油松林適宜生長的土壤pH值趨于中性。從土壤不同層面上看，pH值0～20 cm顯著低于20～40 cm(P<0.05)，主要原因是林地植被凋落物累積后通過林內(nèi)水氣、熱量作用，破壞表層土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，使土壤中過多的鐵、鋁、氫等離子與土壤膠體結(jié)成大塊，導(dǎo)致土壤pH值低于下層土壤。

圖6 土壤pH值

4 結(jié)論

迭部林區(qū)不同林齡油松林土壤養(yǎng)分特征主要表現(xiàn)為，一是土壤有機質(zhì)含量和pH值隨著樹齡增長先上升后下降，原因在于林地凋落物持續(xù)發(fā)酵后所積累的分解物，抑制了有機質(zhì)含量增加；二是土壤堿解氮與全氮含量相關(guān)性不顯著，隨著林齡增長堿解氮含量呈上升趨勢；三是速效磷含量隨著樹齡增長而略有增長，但其含量明顯低于全國土壤養(yǎng)分標(biāo)準(zhǔn)。鑒于此，在以后油松林造林撫育中，一方面要營造油松混交林，合理配置群落結(jié)構(gòu)，提高生態(tài)功能；另一方面在造林后和適當(dāng)年份要對油松林林地施入磷肥，從而改善土壤養(yǎng)分結(jié)構(gòu)，有利于油松林可持續(xù)經(jīng)營和林地養(yǎng)分循環(huán)。