遼東山區(qū)不同坡位對(duì)土壤養(yǎng)分及紅松生長(zhǎng)影響

朱 瑞

(遼寧省撫順縣三塊石林場(chǎng)，遼寧 撫順 113108)

紅松(PinuskoraiensisSieb. et Zucc.)是松科松屬的常綠喬木，是我國(guó)東北地區(qū)重要的珍貴鄉(xiāng)土樹種，主要分布于中國(guó)東北長(zhǎng)白山區(qū)、吉林山區(qū)及小興安嶺、遼寧東部山區(qū)，海拔150～1800 m、氣候溫寒、濕潤(rùn)、棕色森林土地帶。紅松具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和觀賞價(jià)值。近年來，關(guān)于紅松的研究主要集中在光合生理特征、生理及生態(tài)特性、幼苗能量和養(yǎng)分動(dòng)態(tài)變化、徑向生長(zhǎng)和氣候關(guān)系；幼苗種群動(dòng)態(tài)和空間分布[1-5]。

對(duì)于針葉樹來說，土壤是最為重要的養(yǎng)分來源之一，從土壤中紅松可以吸收到其生長(zhǎng)發(fā)育所需要的各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，如果土壤條件不理想，則很容易致使大面積的紅松生長(zhǎng)不良[6]。坡位通過地貌過程和山體的起伏變化，改變林內(nèi)小氣候及林下土壤的溫濕度、物理結(jié)構(gòu)、pH、養(yǎng)分含量等，進(jìn)而影響土壤微生物的活性及土壤溫室氣體排放[7]。王政權(quán)等[8]對(duì)森林土壤化學(xué)元素和環(huán)境關(guān)系的研究結(jié)果表明，土壤厚度(A+B)及A層厚度與紅松人工林高生長(zhǎng)呈正相關(guān)；陳乃全等[9]研究發(fā)現(xiàn)土壤化學(xué)元素的含量與紅松人工林林木與生長(zhǎng)的關(guān)系也很密切。國(guó)內(nèi)學(xué)者宋秀琴等[10]報(bào)道紅松幼樹樹高和土壤中速效磷含量呈負(fù)相關(guān)。土壤養(yǎng)分含量嚴(yán)重影響林分的生長(zhǎng)[11-12]，其中儲(chǔ)存了大量的C、N、P和K等營(yíng)養(yǎng)元素，而C、N、P、K等化學(xué)元素是植物養(yǎng)分的重要組成元素，也是植物組織的結(jié)構(gòu)和功能物質(zhì)，土壤養(yǎng)分中的碳(C)、氮(N)、磷(P)和鉀(K)是植物養(yǎng)分的重要礦質(zhì)元素，它們很大程度上影響植物生長(zhǎng)發(fā)育。同時(shí),植被通過龐大的根系對(duì)土壤進(jìn)行選擇性吸收，對(duì)土壤養(yǎng)分的動(dòng)態(tài)變化產(chǎn)生較強(qiáng)的回饋?zhàn)饔?，進(jìn)而顯著影響土壤養(yǎng)分含量[13]。

因此，為探討紅松造林地土壤養(yǎng)分與苗木生長(zhǎng)的關(guān)系，以撫順縣三塊石林場(chǎng)紅松幼林為研究對(duì)象，對(duì)紅松根、莖、葉和土壤養(yǎng)分進(jìn)行全磷、全碳、全氮、全鉀分析，并對(duì)紅松幼林苗木生長(zhǎng)狀況與苗木營(yíng)養(yǎng)相關(guān)性進(jìn)行分析，以期掌握紅松造林幼苗在經(jīng)營(yíng)初期上土壤養(yǎng)分狀況和苗木生長(zhǎng)情況，以及為后期對(duì)進(jìn)行施肥等經(jīng)營(yíng)管理奠定基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)人工林可持續(xù)經(jīng)營(yíng)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地概況

研究地區(qū)位于遼寧省撫順市撫順縣后安鎮(zhèn)三塊石林場(chǎng)，該地區(qū)屬于溫帶大陸性季風(fēng)氣候。地理位置位于124°16′～124°25′E，41°36′～41°45′N，年平均氣溫在1.4～14.1 ℃之間，年極端最高氣溫在32.5～36.5 ℃之間，極端最低氣溫在-37.5～-22.5 ℃之間，年平均降水量在481.16～787.66 mm之間。該地區(qū)多為暗棕色森林土和棕色森林土，海拔600 m以上為暗棕色森林土，該類土壤是典型的森林土壤，特點(diǎn)是土壤濕潤(rùn)，比較疏松，通氣性好，不積水，有機(jī)質(zhì)含量9.8%，但土壤pH值5.9，偏高；海拔600 m以下為棕色森林土。

1.2 試驗(yàn)材料

2018年10月份采集試驗(yàn)樣品，采樣時(shí)分別在造林地內(nèi)按照坡上、中、下設(shè)置10 m×10 m樣方，每個(gè)坡位至少設(shè)置3個(gè)樣方，每個(gè)樣方內(nèi)進(jìn)行多點(diǎn)(隨機(jī)取8～15個(gè)點(diǎn))選取土樣，分別選取不同土壤剖面土層取土樣，并在每個(gè)樣方內(nèi)選取紅松1株，將土壤樣品和植株分別裝入自封袋，做好標(biāo)記編號(hào)；帶回實(shí)驗(yàn)室，取樹根、莖、葉，先在102 ℃的溫度下烘干2 h，再在65 ℃的溫度下烘干8～12 h，將之放在粉碎機(jī)中碾碎，過篩(100目)，分別分裝在自封袋，做好標(biāo)記編號(hào)。土樣取回后將土樣攤開，自然陰干，風(fēng)干后的土樣去除砂石和植物殘?bào)w，過篩(100目)，然后按照四分法分別將各坡位土層樣品混勻后，裝袋用于有機(jī)質(zhì)含量及各養(yǎng)分的測(cè)定。

1.3 試驗(yàn)方法

本試驗(yàn)土壤和植株測(cè)定指標(biāo)：全碳用重鉻酸鉀-滴定法，全氮采用凱氏定氮法，樣品全磷含量采用酸溶-鉬銻抗比色法，樣品全鉀含量采用氫氟酸-高氯酸消煮法測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

原始數(shù)據(jù)經(jīng)Excel 2010處理，并對(duì)土壤養(yǎng)分分布差異特征和苗木養(yǎng)分指標(biāo)差異特征進(jìn)行作圖；利用SPSS 22.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析和最小顯著差異法(LSD)，比較不同坡位土壤、植物樣養(yǎng)分含量差異，不同土層深度土壤養(yǎng)分含量差異和不同樣方土壤、植物樣養(yǎng)分含量差異；利用SPSS 22.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行Pearson分析土壤養(yǎng)分與苗木養(yǎng)分指標(biāo)的相關(guān)性以及土壤養(yǎng)分與苗木生長(zhǎng)性狀的相關(guān)性，顯著性檢驗(yàn)水平為P=0.05和P=0.01。

2 結(jié)果與分析

2.1 紅松造林地土壤養(yǎng)分含量的分析

通過對(duì)紅松林地不同坡位土壤養(yǎng)分含量進(jìn)行測(cè)定，得出結(jié)果見表1。

表1 不同坡位土壤養(yǎng)分的含量情況

利用SPSS 22.0 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析，得出土壤全碳(STC)在不同坡位間差異性不顯著；土壤全鉀(STK)在坡上差異性顯著，坡中、坡下差異性不顯著；土壤全氮(STN)與全磷(STP)在不同坡位間差異性顯著；土壤全碳(STC)、全氮(STN)、全磷(STP)、全鉀(STK)在不同土層深度間差異性不顯著。

2.2 造林地紅松植株養(yǎng)分含量的測(cè)定和分析

通過對(duì)林地不同坡位和紅松植株養(yǎng)分含量進(jìn)行測(cè)定，得出結(jié)果見表2

表2 不同坡位紅松苗木養(yǎng)分指標(biāo)含量情況

利用SPSS 22.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析，得出紅松樣品全碳(TC)、全鉀(TK)在不同坡位間差異性不顯著；紅松樣品全氮(TN)、紅松樣品全磷(TP)在坡上差異性顯著，坡中和坡下差異性不顯著；紅松樣品全碳(STC)含量(0.440±0.147)g/kg；全氮(STN)含量(0.053±0.022)mg/kg；全磷(STP)含量(2.918±1.969)μg/kg；全鉀(STK)含量(2.210±0.328)g/kg，如圖1。

圖1 不同坡位紅松全碳、全氮、全磷、全鉀含量測(cè)定

從圖1中可以看出：不同坡位紅松全碳(TC)含量：坡上>坡中>坡下(圖1-A)；不同坡位紅松全氮(TN)含量：坡上>坡中>坡下(圖1-B)；不同坡位紅松全磷(TP)含量：坡上>坡中>坡下(圖1-C)；不同坡位紅松全鉀(TK)含量：坡下>坡中>坡上(圖1-D)。

2.3 土壤養(yǎng)分與苗木養(yǎng)分指標(biāo)的相關(guān)性分析

通過造林林地土壤養(yǎng)分和植物養(yǎng)分含量進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果見表3。

利用SPSS22.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行Pearson分析，表3可看出，土壤全碳(STC)與紅松根全氮(TN)呈顯著的負(fù)相關(guān)；土壤全氮(STN)與紅松莖全磷(TP)呈顯著的正相關(guān)；土壤全磷(STP)與紅松莖全磷(TP)、呈極顯著的負(fù)相關(guān)、與紅松葉全磷(TP)呈顯著的負(fù)相關(guān)；土壤全鉀(STK)與紅松根全鉀(TK)呈顯著的負(fù)相關(guān)，與紅松葉全碳(TC)呈極顯著的負(fù)相關(guān)。

表3 土壤養(yǎng)分與苗木養(yǎng)分指標(biāo)的相關(guān)性

2.4 土壤養(yǎng)分與苗木生長(zhǎng)性狀的相關(guān)性分析

通過對(duì)造林地土壤養(yǎng)分和苗木生長(zhǎng)性狀進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果見表4。

表4 紅松林地坡上土壤養(yǎng)分間與林木生長(zhǎng)的相關(guān)性

由SPSS22.0對(duì)坡上、坡中、坡下測(cè)定的數(shù)據(jù)進(jìn)行Pearson分析，表4可看出，坡上土壤全氮(STN)與全磷(STP)呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)；坡下土壤全氮(STN)與紅松地徑呈顯著正相關(guān)(P<0.05)。

3 結(jié)論

本試驗(yàn)以撫順縣三塊石林場(chǎng)紅松造林苗木試驗(yàn)地為研究對(duì)象，對(duì)紅松根、莖、葉和土壤養(yǎng)分進(jìn)行全磷、全碳、全氮、全鉀分析，并對(duì)紅松林苗木生長(zhǎng)狀況與苗木營(yíng)養(yǎng)相關(guān)性進(jìn)行分析，通過以上研究得出如下結(jié)論：

(1)林地土壤全磷、全氮含量較低；土壤全碳(STC)在不同坡位間差異性不顯著；土壤全鉀(STK)在坡上差異性顯著，坡中、坡下差異性不顯著；土壤全氮(STN)與全磷(STP)在不同坡位間差異性顯著；本研究得出土壤全磷、全鉀，坡上>坡中>坡下；土壤全碳、全氮，坡下>坡上>坡中。

(2)紅松樣品全碳(TC)、全鉀(TK)在不同坡位間差異性不顯著；紅松樣品全磷(TP)在坡上差異性顯著，坡中和坡下差異性不顯著；紅松養(yǎng)分含量全碳、全氮、全磷表現(xiàn)為坡上>坡中>坡下；全鉀表現(xiàn)為坡下>坡中>坡上。

(3)土壤全碳(STC)與紅松根全氮(TN)呈顯著的負(fù)相關(guān)；土壤全氮(STN)與紅松莖全磷(TP)呈顯著的正相關(guān)；土壤全磷(STP)與紅松莖全磷(TP)、呈極顯著的負(fù)相關(guān)、與紅松葉全磷(TP)呈顯著的負(fù)相關(guān)；土壤全鉀(STK)與紅松根全鉀(TK)呈顯著的負(fù)相關(guān)，與紅松葉全碳(TC)呈極顯著的負(fù)相關(guān)。

(4)通過對(duì)紅松林生長(zhǎng)量與土壤養(yǎng)分相關(guān)性分析得出：坡下土壤全磷與胡桃楸地徑呈顯著正相關(guān)(P<0.05)，土壤全氮與紅松地徑呈顯著正相關(guān)(P<0.05)。坡上土壤缺氮，坡中土壤缺碳、磷，坡下相對(duì)不缺大量元素。

綜上，在紅松造林地日常養(yǎng)護(hù)中，應(yīng)該適當(dāng)增加土壤氮、磷肥，確保紅松正常生長(zhǎng)。同時(shí)也要注意不同坡位變化，植物的生長(zhǎng)變化，為施肥進(jìn)行表象判斷。