不同密度大叶相思的土壤物理性质试验

蔡金桓+佘汉基+薛立

摘要：对不同密度的4年生大叶相思林的土壤物理性质（容重、总孔隙度、毛管持水量、毛管孔隙度、非毛管孔隙度及自然含水量）进行了试验研究，结果表明：除中低密度大叶相思林非毛管孔隙度显著大于高密度的，以及高、中密度大叶相思自然含水量显著大于低密度的外，其他各物理性质之间差异不显著。由此可见，三种密度大叶相思林的物理性质相近。期望研究为合理管理大叶相思人工林提供理论依据。

关键词：大叶相思；林分密度；土壤物理性质

中图分类号：S725.6

文献标识码：A 文章编号：1674-9944（2017）13-0001-03

1 引言

密度是植物在自然界中重要的选择压力之一[1]，与植物所必需的光照、水分和养分等环境资源的可用水平密切相关[2]，影响着植物生长、形态和存活。森林土壤是森林生态系统的重要组分，是林木赖以生存的物质基础[3]。良好的群落结构能改善土壤结构，增加土壤肥力及其对外界环境的抵抗能力，使之更好地反作用于群落。土壤的水分、容重和孔隙是重要的土壤物理因子，影响着土壤的持水和溶解矿质元素的性能，影响着植物的扎根和根系的吸水性能，进而影响土壤肥力状况和植物的生长[4]。大叶相思（Acacia auriculaeformis）是含羞草科相思属（Acacia）速生乔木树种，具有适应性强、抗逆性强、重病虫害少、根瘤发达、固氮能力强等特点[5-7]，是在我国南方地区具有广阔发展前景的荒山造林、园林绿化及环境保护树种[8]。目前，关于不同林分密度对大叶相思林的影响主要集中在生物量[9]、土壤养分[10]、林下植物[11]和竞争关系[12]等方面，罕见对土壤物理性质方面的研究。笔者通过对大叶相思的密度试验，研究了其土壤物理性质，以期为大叶相思人工林的营建提供参考。

2 材料与方法

2.1 试验地概况

研究地地处惠州市惠城区小金口，属广东省东南部，东江中游，珠江三角洲东北端，地理坐标位于东经114°17′42″～114°32′16″，北纬22°56′57″～23°16′03″。该区山势由北面往西再南面朝东部倾斜，丘陵、台地、平原、湖川纵横交错，丘陵、台地占总面积的46%。属南亚热带季风气候。年平均气温在19.5～22.1 ℃，7月份平均气温28.3 ℃，1月份平均气温13.1 ℃，极端最高气温38.9 ℃，极端最低气温-1.9 ℃，积温7620.6 ℃，无霜期350～357 d。年平均降雨量1690～2380 mm，多集中在4～9月份，占年降雨量的80%～85%。土壤属赤红壤。土壤有机质、全N、全P和全K 含量分别为15.64、0.69、0.27和24.09 g/kg。3种林分特征见表1。

2.2 试验材料及设计

2003年春季割除林地上的芒草、桃金娘、藤类等杂草后，块状开穴，植穴规格50 cm×50 cm×40 cm，然后将1 m高的大叶相思苗分别按1667（低密度）、4444（中密度）、10000（高密度）株/hm2的密度栽植。各密度林分大叶相思林中建立面积均为1亩（25.82 m×25.82 m）的3个固定样地。2007年4月对3种密度大叶相思林的固定样地中的土壤物理性质展开调查。

2.3 试验方法

在采用5点取混合样法，在0～40 cm的土层中取环刀，得出容重、总孔隙度、毛管持水量、毛管孔隙度及非毛管孔隙度；用烘干法测自然含水量[13]。

2.4 数据处理与分析

用微软公司的Microsoft Excel 2003对土壤物理性质进行处理并作图，用SAS8.2对数据进行多重比较。

3 结果与分析

低密度和高密度的大叶相思林的土壤容重最大（图1），为1.31 g/cm3，中密度的容重最小，为1.23 g/cm3。但是3个密度下的大叶相思林容重无显著的差异（P>0.05）。中密度的大叶相思林的总孔隙度最大，为54.44%，低密度和高密度的大叶相思林最小，为50.56%；三个密度下的大叶相思林的总孔隙度之间没有显著差异。非毛管孔隙度按大小排序为中密度（9.87%）>低密度（8.46%）>高密度（6.08%）。中密度和低密度的大叶相思林的非毛管孔隙度无明显差异，但均显著大于高密度大叶相思林的非毛管孔隙度（P<0.05）。毛管孔隙度随密度的減小而减小（图1）；毛管孔隙度按大小排序为：高密度的大叶相思林（44.49%）>中密度的大叶相思林（43.59 %）>低密度的大叶相思林（42.10%），但三者之间无显著性差异（P>0.05）。高密度大叶相思林的土壤自然含水量最大为22.39%，其次是中密度的，为21.61%；二者无显著性差异。低密度大叶相思林的自然含水量最小为16.83%，显著小于高中密度的（P<0.05）。毛管持水量按大小排序为中密度（35.46%）>高密度（34.03%）>高密度（32.16%），但三者之间不存在显著性差异（P>0.05）。

4 结论与讨论

土壤容重是土壤的基本物理性质，土壤容重的大小反映了土壤的质地、结构和有机质含量等综合物理状况[14]；一般情况下，容重小的土壤结构疏松，通气性良好，物理特性较好。在研究中，高密度和低密度大叶相思林的容重较大，说明其物理状况较好。

土壤内部的空间并没有全部为土粒所填满，各土粒按一定的方式排列，其间有许多孔隙。土壤孔隙可分为大孔隙（非毛管孔隙）与小孔隙（毛管孔隙）。土壤质地和结构对水、气状况的影响，归根到底是土壤孔隙的大小和数量的问题。研究发现，三种密度大叶相思林的毛管孔隙度无显著性差异，说明其吸水力差异不大。一般情况下，若土壤的非毛管孔隙度小于10%时，便不能保证通气良好。试验结果显示，各密度大叶相思林的非毛管孔隙度均小于10%，说明其通透性一般。

土壤自然含水量即湿度能较好地反映在自然状况下，土壤水分和林内湿润状况[3]。研究表明，高密度和中密度大叶相思林的土壤自然含水量较大，说明其土壤较为湿润，适宜树木生长。毛管持水量是毛管上升作用所能保持的最大水量[15]。试验结果显示，中密度大叶相思林的毛管持水量最大，低密度的最小，但是三种密度的毛管持水量不存在显著性差异。

总体来看，除中低密度大叶相思林非毛管孔隙度显著大于高密度的以及高、中密度大叶相思自然含水量显著大于低密度的外，其他各物理性质之间差异不显著，说明生长4年的大叶相思幼林由于凋落物少和根系量小，对土壤物理性质的影响尚不明显。

参考文献：

[1]Japet W，Zhou D W，Zhang H X，et al.Evidence of phenotypic plasticity in the response of Fagopyrum esculentum to population density and sowing date[J].Journal of Plant Biology，2009（52）：303～311.

[2]Hamilton J G，Zangerl A R，DeLucia E H，et al.The carbon nutrient balance hypothesis：its rise and fall[J].Ecology Letters，2001（4）：86～95.

[3]梁永強，薛 立，曹 鹤，等.几种生态公益林土壤物理性质及其水源涵养功能[J].西南林业大学学报，2007，27（3）：11～14.

[4]曹 鹤，薛 立，谢腾芳，等.华南地区八种人工林的土壤物理性质[J].生态学杂志，2009，28（4）：620～625.

[5]潘志刚.中国主要外来树种引种栽培[M].北京：北京科学技术出版社，1994.

[6]列志旸，许松葵，薛 立.不同密度大叶相思林的竞争效应[J].亚热带植物科学，2016，45（2）：127～130.

[7]列志旸，周彤彤，薛 立.密度对大叶相思林生物量分配的影响[J].湖南林业科技，2016，43（4）：86～89.

[8]黄烈健，易 敏.大叶相思不同种植密度及修剪高度对穗条量及扦插生根的影响[J].中南林业科技大学学报，2013，33（8）：10～13.

[9]黄丽铭，薛 立，王相娥，等.不同密度下大叶相思幼林的生长和生物量分配格局[J].华南农业大学学报，2008，29（3）：52～55.

[10]许松葵，王相娥，谢腾芳，等.不同密度大叶相思幼林的土壤肥力[J].华南农业大学学报，2008，29（2）：79～81.

[11]杨振意，薛 晔，薛 立，等.不同密度大叶相思人工林林下植物和土壤特性[J].水土保持通报，2013，33（3）：154～158.

[12]梁丽丽，薛 立，傅静丹，等.密度对大叶相思幼林地上竞争和地下竞争的影响[J].华南农业大学学报，2009，30（3）：59～62.

[13]中国科学院南京土壤研究所.土壤理化分析[M].上海：上海科技出版社，1998：56～71.

[14]陈奇伯，王克勤，李艳梅，等.金沙江干热河谷不同类型植被改良土壤效应研究[J].水土保持学报，2003，17（2）：67～70.

[15]张华明，王昭艳，喻荣岗，等.赣北丘陵区果园不同套种模式对退化红壤理化性质的影响[J].水土保持研究，2010，17（4）：258～261.