孫 強
(朝陽縣林業(yè)局,遼寧朝陽 122000)
森林火災是對森林生態(tài)系統(tǒng)破壞性較大的一種災害,引起火災的原因可分為人為因素和自然因素2種,其中人為因素發(fā)生的頻率較高,破壞性較大。林火過后,會對林地土壤的理化性質(zhì)指標的變化產(chǎn)生一定的影響,如含水率高低、孔隙度、pH、陽離子交換量等。研究表明,林地植被遭受火燒后,土壤中的溫度、養(yǎng)分含量、有效性、各種酶活性等都會發(fā)生一定的變化,進而改變了林地土壤各種生物的活性。本試驗以朝陽地區(qū)火燒后的林地為對象,研究森林過火后林地土壤理化性質(zhì)指標的變化規(guī)律,了解火災后林地土壤養(yǎng)分狀況,為林地的生態(tài)修復提供參考依據(jù)。
1.1 試驗地概況及供試材料試驗地點設置在遼寧省朝陽市區(qū)域某林區(qū),氣候為大陸性季風性氣候,四季分明,降雨集中,年平均降雨量在355mm,地形以低山丘陵為主。該地區(qū)于2018年遭受了山火,過火面積達到近66.67hm2,主要造林樹種為30~40年以上的油松純林。
1.2 試驗設計2018年4月,在該過火林區(qū)進行采樣,每個樣區(qū)的面積為50m×50m,采用“S”型布局方式,隨機取5個點,每個采樣點按照0~20cm和20~40cm2層土壤進行采樣。將采集的土壤在陰涼處晾干,然后用四分法分土,過100目篩后備用,取樣土50g。同時,每層土壤也采用環(huán)刀法取土。以相鄰未遭受山火的油松純林為參照,記為CK,重復3次。
1.3 項目測定土壤容重和含水量采用環(huán)刀法比重法測定;土壤pH采用pH測定儀測定;土壤全氮采用凱氏定氮儀測定;土壤全磷采用HCIO4-H2SO4法測定;土壤全鉀采用氫氧化鈉熔解+火焰光度法測定。土壤孔隙度:土壤孔隙度(%)=(1-容重/比重)×100。
1.4 數(shù)據(jù)分析采用Excel 2010和Spss 15.0進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。
2.1 森林火災對林地物理指標變化的影響土壤溫度對土壤內(nèi)部理化指標變化有著一定的影響,其主要是對一些物理指標產(chǎn)生直接的影響。由表1可知,土壤容重方面,森林過火后,處理0~20cm和20~40cm2層土壤的容重顯著高于對照處理的,達到了顯著水平(P<0.05),2個處理的容重都以20~40cm土壤的最高;土壤孔隙度的變化與土壤容重成反比,土壤容重越高,孔隙度越低。土壤孔隙度方面,森林過火后,處理0~20cm和20~40cm2層土壤的孔隙度顯著低于對照處理的,達到了顯著水平(P<0.05),2個處理的孔隙度都以0~20cm土壤的最高;山火發(fā)生后,由于溫度上升,其土壤結構也發(fā)生變化,導致土壤持水能力的改變。土壤含水量方面,森林過火后,處理0~20cm和20~40cm2層土壤的含水量顯著低于對照處理的,達到了顯著水平(P<0.05),2個處理的含水量都是以20~40cm土壤的最高;土壤的pH變化與土壤含水量多少密切相關。
表1 森林火災對林地土壤物理指標變化的影響
2.2 森林火災對林地化學指標變化的影響林地過火后樹木一些養(yǎng)分會以碳灰的形式回歸土壤,對土壤的一些養(yǎng)分帶來變化。由表2可知,土壤有機質(zhì)方面,森林過火后,0~20cm土層的有機質(zhì)含量有所提升,相對所有土層處理差異性顯著(P<0.05),而20~40cm有機質(zhì)與對照處理間的差異性不顯著(P>0.05);土壤全氮方面,森林過火后,0~20cm和20~40cm全氮含量都有所提升,相對對照處理2個土層含量就達到了顯著水平(P<0.05);而全磷和全鉀方面,森林過火后,0~20cm和20~40cm2層土壤變化一直,都是表層土壤含量出現(xiàn)下降,其余各層土壤間含量差異性不顯著(P<0.05);土壤pH方面,森林過火后,處理0~20cm和20~40cm2層土壤的pH顯著低于對照處理的,達到了顯著水平(P<0.05),而對照處理2層土壤間的pH差異性不顯著(P>0.05)。
表2 森林火災對林地土壤化學指標變化的影響
2.3 林地養(yǎng)分變化與土壤pH之間相關性分析研究表明,土壤的酸堿度與養(yǎng)分變化密切相關,本研究對土壤的pH、有機質(zhì)、全氮、全磷及全鉀進行了相關分析,結果如表3所示。從表3可以看出,土壤pH與有機質(zhì)呈極顯著正相關,與土壤全氮呈顯著正相關;土壤有機質(zhì)含量與土壤全氮呈顯著相關;其他各項指標差異性不顯著。
表3 林地理化指標及微生物間的相關性分析
續(xù)表3 林地理化指標及微生物間的相關性分析
本次試驗結果表明,森林遭受火災后,其理化指標發(fā)生了不同的變化。在土壤物理指標方面,相對于對照處理的各土層,過火后的森林土壤容重上升,土壤孔隙度和土壤含水量顯著下降;在土壤化學指標方面,相對于對照處理的各土層,過火后的森林土壤表層的有機質(zhì)含量顯著上升,底層變化不顯著;各層土壤的全氮含量都顯著上升;土壤表層全磷和全鉀含量出現(xiàn)顯著下降,底層含量變化則不顯著;各層土壤pH出現(xiàn)顯著下降。對各化學指標進行相關性分析,土壤pH與有機質(zhì)和全氮的相關性顯著,而其余指標的相關性不顯著。