不同树种人工林对土壤性状的影响

摘要 [目的]探究保定东部平原不同树种人工林对其土壤性状的影响。[方法]以侧柏、油松、桧柏、白皮松、华山松、银杏、国槐、黄栌和楸树9种典型林分类型为研究对象，通过野外取样，室内指标测定，采用单因素方差分析和Pearson分析，研究不同林分类型土壤性状特征。[结果]不同林分类型土壤pH在7.69～8.58，整体偏弱碱性，均随土壤深度的增加而增大;土壤养分指标处于中下级水平，不同林分类型的土壤全氮（TN）、全磷（TP）、全钾（TK）、含水量（WC）、有机质（SOM）含量均随土壤深度的增加而减少。9种林分类型各土层间差异明显，土壤pH和TK含量表现为弱变异性，表层SOM含量变异性较强，深层土壤SOM含量变异性较弱，土壤WC、TN、TP含量在各层土壤中均为中等变异。土壤性状中除TK含量与林分类型不存在明显差异外，其他指标含量均与植被类型存在显著差异（ P <0.05）。土壤性状间相关性较为普遍，土壤WC、TN含量和SOM含量积累高度同步，土壤TP和TK含量存在正显著相关关系。[结论]明确了保定东部平原不同树种人工林的土壤理化指标现状和土壤养分间的相关性关系，可为研究区植被长效可持续发展及生态建设提供数据参考。

关键词 林分类型;人工林;土壤性状;保定东部平原区

中图分类号 S714  文献标识码 A  文章编号 0517-6611（2022）11-0110-06

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.11.028

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Effects of Different Tree Species of Plantation on Soil Properties

ZHANG Ya-mei

（Baotou Forestry and Grassland Resource Protection Station， Baotou， Inner Mongolia 014030）

Abstract [Objective]In order to clarify the effects of different tree species of plantations on soil properties in the eastern plain of Baoding. [Method]Nine kinds of typical stand types of  Platycladus orientalis， Pinus tabulaeformis， Sabina chinensis， Pinus bungei， Pinus armandii， Ginkgo biloba， Sophora japonica， Cotinus coggygria  and  Catalpa bungei  were studied. Through field sampling， indoor index determination， one-way ANOVA and Pearson analysis， the characteristics of soil properties of different stand types were studied. [Result]The results showed that the soil pH values of different stand types ranged from 7.69 to 8.58， which were weakly alkaline as a whole， and increased with the depth of soil， the soil nutrient index was at the middle and lower level. The soil total nitrogen， total phosphorus， total potassium， water content and organic matter content of different stand types decreased with the increase of soil depth. The soil pH value and total potassium content showed weak variability， the variability of surface organic matter content was strong， the variability of deep soil organic matter content was weak， and the soil water content， total nitrogen and total phosphorus content were medium variation in each layer of soil. In soil properties， except that there was no significant difference between total potassium content and stand type， the contents of other indexes were significantly different from vegetation types （ P  < 0.05）. The correlation between soil properties was common， the accumulation of soil water content， total nitrogen content and organic matter content was highly synchronous， and there was a positive correlation between soil total phosphorus and total potassium content. [Conclusion]The research results clarify the current situation of soil physical and chemical indexes and the correlation between soil nutrients of different tree species of plantations in the eastern plain of Baoding， which can provide a basis for the long-term and sustainable development of vegetation in the study area， and also provide a data reference for exhibition and ecological construction.

Key words Stand type;Plantation;Soil properties;Eastern plain of Baoding

发展高质量绿色城市，塑造高品质生态环境，符合人民注重生存环境环保性和生态性的需求。人工林是建造绿色基础设施的关键组成。根据全国资源清查显示，我国人工林发展迅速，已成为世界上人工林保存面积最大的国家，但我国人工林发展仍面临质量不高，结构不合理，投入成本上升等诸多问题和挑战，如何保护好现有林地，提高人工林生态功能，促进林地健康可持续发展，一直是生态学研究的重点内容之一[1]。

土壤是森林生态的重要基础构成，是生物圈的必需结构单元，同时也是植物生长的养料库[2]。作为森林绿色健康生长的重要基础，土壤性状直接影响着生态系统的稳定[3-4]。同时，土壤性状亦受多种因素相互作用。近年来，学者分别对河北塞罕坝机械林场[5]，广州长岗山自然保护区[6]，甘肃秦州小陇山林业区[7]，四川华西雨屏区[8]等不同尺度、不同植被种类进行了林分类型与土壤性状差异性研究，结果表明，不同林分类型可改变土壤的理化性状和周围环境，对土壤养分和土壤循环有极其重要的作用，是不断影响土壤形成与发育的重要因素之一[9-11]。受人类活动的影响，人工林土壤在保留自然土壤属性的基础上，同时具有自身独特的土壤特性，如土壤质地组成木块、石头等外来物侵入较高，土壤pH较高，有机质和生物活性较低等特点[12]。

作为京津冀地区重要枢纽城市，保定市的生态质量举足轻重。随着雄安新区的建立，保定市的战略地位越来越重要，该区域的生态健康将深刻影响雄安新区的未来。关于保定市土壤，学者多从土壤养分含量[13]，土壤状况时空差异[14]和土壤重金属污染[15]等方面进行了研究，但以往这些研究多集中于耕地土壤，局限于土壤自身特性，对于森林土壤，尤其是人工林与土壤间的相互作用鲜见报道。因此，笔者以保定东部平原区具有代表性的人工林为研究对象，分层采集0～60 cm人工林土壤剖面样品，结合植物群落特征调查，明确保定东部平原人工林林下土壤理化性质状况，了解研究区人工林土壤肥力状况，分析不同植被类型人工林与土壤理化性状的相互作用与差异的影响，以期为保定东部平原人工林的健康经营及土壤资源的科学管理提供基础数据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

保定市东部平原区，地理坐标114°44′～116°15′E，38°19′～39°15′N，属于白洋淀以西的淀西清南区，东起潴龙河西至京广铁路，北起南拒马河南至沙河，整体处于河北省保定市东部，面积约3 952 km2，全境西北略高，东南较低，属暖温带半湿润大陆性季风气候，四季分明。多年平均气温12.8 ℃，平均风速1.8 m/s，年平均降水量498.9 mm，降水集中在6—8月。研究区土层深厚，主要土壤类型有褐土、潮褐土、潮土、沼泽土等。

1.2 样地设置与调查

2021年8—9月，对研究区进行实地勘察后，依据研究区域总体分布特征及人工林树种丰富度、多样性，采用相邻样地比较法，选取侧柏（ Platycladus orientalis）、油松（Pinus tabulaeformis）、桧柏（Sabina chinensis）、白皮松（Pinus bungei）、华山松（Pinus armandii）、银杏（Ginkgo biloba）、国槐（Sophora japonica）、黄栌（Cotinus coggygria）、楸树（Catalpa bungei ）9种典型林分的土壤作为研究对象，分别在各林分中设置面积为20 m×20 m的标准地，每个植被类型重复3次，对标准样地进行详细勘察并记录（表1）。

1.3 土壤样品采集

在每个标准样地内选取有代表性的地点采集土壤，按“S”形取样法选择5个点，每个点按深度0～20、20～40、40～60 cm 分层取样，然后将5个点不同土层土壤混合收集，最后将样品中的瓦片、砾石、树根和动植物尸体等杂质移除，一部分于袋中封存保存，用于含水量的测定;另一部分自然风干至恒重，过2.00 mm和0.25 mm筛，用于土壤性状的测定。

1.4 分析方法

采用酸度计法测定土壤pH;土壤样品在恒温干燥箱中以105 ℃烘干至恒重，根据质量变化计算土壤含水量（WC）;采用重铬酸钾容量法-稀释热法测定土壤有机质含量（SOM）;采用凯氏定氮法测定土壤全氮含量（TN）;参考林业行业标准《森林土壤磷的测定》LY/T 1232—2015 NaOH熔融-钼锑抗比色法测定全磷（TP）含量;参考《森林土壤钾的测定》LY/T 1234—2015 NaOH熔融-火焰光度法测定全钾（TK）含量。

1.5 数据处理

运用Excel进行数据整理，运用SPSS 22.0 软件对土壤理化性质进行数据统计和单因素方差分析（one-way ANOVA），当方差齐性时，采用显著差法（LSD）进行多重比较;方差不齐时，采用塔姆黑尼法[T2（M）]进行多重比较。土壤各指标间的关系运用 Pearson 进行相关性分析。

2 结果与分析

2.1 保定东部平原人工林土壤理化性质

由表2可知，保定东部平原人工林各层土壤pH和TK含量在不同样地间表现为弱变异性。SOM含量在0～20 cm土层变异较强，20～40和40～60 cm为弱变异性。土壤TN、TP和WC在各层土壤中均表现为中等程度变异。土壤pH与土层深度存在正相关关系，其他理化指标含量（TN、TP、TK、SOM、WC）均随土层深度增加而减小。按照全国第二次土壤养分分级标准，保定东部平原人工林表层土壤（0～20 cm）和深层土壤（>20 cm）平均养分含量存在明显的级别差异（土壤TK含量除外，各层均为3级左右），表层土壤TN、TP和SOM含量分别处于3、4、4级水平，深层土壤养分含量均处于5级水平。