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        不同密度馬尾松人工林枯落物輸入對土壤理化性質(zhì)的影響

        2022-04-08 07:40:50楊章旗顏培棟零天旺陸紹浩
        水土保持學報 2022年2期

        李 鵬,陳 璇,楊章旗,顏培棟,陳 虎,零天旺,陸紹浩

        (1.廣西壯族自治區(qū)林業(yè)科學研究院國家林草局馬尾松工程技術研究中心,廣西馬尾松工程技術研究中心,廣西優(yōu)良用材林資源培育重點實驗室,南寧 530002;2.貴州省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院,貴陽 550003;3.廣西橫州市鎮(zhèn)龍林場,廣西 橫州 530327)

        土壤是植物生長和初級生產(chǎn)力發(fā)生的重要場所,森林植被類型影響地球土壤生物化學過程。土壤質(zhì)地作為土壤結構表征,直接影響土壤水力特性、生產(chǎn)力以及土壤侵蝕;土壤持水特性、孔隙度和滲透性是森林生態(tài)系統(tǒng)土壤水源涵養(yǎng)功能的重要指標;土壤化學性質(zhì)則是植物營養(yǎng)吸收和健康生長重要物質(zhì)基礎,研究土壤理化性質(zhì)變化對了解森林生態(tài)系統(tǒng)功能、養(yǎng)分循環(huán)機制和土壤肥力狀況具有重要意義??萋湮飳硬粌H是土壤有機質(zhì)和養(yǎng)分元素的重要來源,還是減小地表徑流、增加森林水源涵養(yǎng)功能的重要界面。因此,了解和研究枯落物輸入對土壤理化性質(zhì)的影響,對明確森林生態(tài)系統(tǒng)水源涵養(yǎng)功能和養(yǎng)分循環(huán)利用能力具有重要作用。馬尾松()是我國亞熱帶地區(qū)最重要的先鋒造林樹種,具有速生、豐產(chǎn)、適生性強、用途廣等優(yōu)點。然而馬尾松人工林經(jīng)營過程中,為提高木材產(chǎn)量,采取粗放的經(jīng)營模式,如密集種植、農(nóng)藥化肥濫用等,忽視了森林生態(tài)系統(tǒng)地上、地下養(yǎng)分動態(tài)平衡和循環(huán)過程,以及土壤肥力質(zhì)量的提升,導致人工林生態(tài)系統(tǒng)結構發(fā)生改變、穩(wěn)定性降低、土壤地力衰退等,從而影響林木產(chǎn)量。目前,關于馬尾松人工林土壤理化性質(zhì)已有不少研究,但對于不同林分密度下,尤其是枯落物輸入對土壤某些理化性質(zhì)形成、養(yǎng)分循環(huán)和土壤質(zhì)量的研究較少。本研究針對馬尾松凋落物具有較高碳氮比、分解慢等特性,基于長期固定監(jiān)測樣地,分析4種林分密度馬尾松人工林枯落物持水性和養(yǎng)分儲量、土壤理化性質(zhì)的演變及其相關性,闡明枯落物輸入對土壤理化性質(zhì)的影響規(guī)律,篩選出適宜的馬尾松種植密度,為馬尾松人工林高效培育提供理論基礎。

        1 材料與方法

        1.1 研究區(qū)概況

        研究區(qū)位于廣西橫州市鎮(zhèn)龍林場(109°08′12″—109°19′22″E,23°02′32″—23°08′13″N),屬南亞熱帶季風氣候,氣候溫暖,雨量充沛,年均降水量1 477.8 mm,年蒸發(fā)量1 056.9 mm,年平均氣溫21.5 ℃,極端低溫-1 ℃,極端高溫39.2 ℃,年均日照時間1 758.9 h,年降水量1 477.8 mm,無霜期336天。試驗林位于那歪分場4林班10小班,海拔450 m,坡度25°,坡向西南216°,中上坡位,土壤為紫色砂頁巖發(fā)育而成的赤紅壤,平均土層厚60 cm,林下灌草主要有山雞椒()、華南毛柃()、桃金娘()、山烏桕()、三叉苦()、鴨腳木()、黃毛榕()、大青()、棕葉蘆()、烏毛蕨()和五節(jié)芒()等。

        1.2 樣地設置與調(diào)查

        試驗林于1997年5月造林,苗木為廣西壯族自治區(qū)林業(yè)科學研究院提供的馬尾松優(yōu)良家系半年生營養(yǎng)杯實生苗(平均苗高25 cm,地徑0.26 cm),采用4個不同密度:2 500,3 300,4 500,6 000株/hm(株行距分別為2 m×2 m,1.5 m×2 m,1.5 m×1.5 m,1 m×1.67 m)進行造林,造林后采用近自然經(jīng)營模式。2006年課題組在每種林分選擇坡度、坡向、海拔、土壤等立地因子和植被狀況基本一致的3個20 m×20 m的標準地(間隔>50 m),共布設12個固定監(jiān)測樣地。2020年5月進行樣地調(diào)查和樣品采集,樣地基本概況見表1。

        表1 樣地基本概況

        1.3 枯落物樣品采集與測定

        根據(jù)每木檢尺結果,在每塊樣地內(nèi)上、中、下選擇3株平均木作為標準木,在標準木周圍1 m處隨機選擇3個1 m×1 m小樣方,每個小樣方四角及對角線交點測量枯落物厚度,按分解程度劃分未分解層(上層,具有完整的葉、枝等特征)、半分解層(中層,分解為半破碎化的凋落物)和分解層(為己分解成細碎片或細顆粒狀的凋落物)分別取樣。采用直接收獲法分層次收集樣方內(nèi)所有枯落物,每株標準木周圍3個樣方枯落物分層混合,每個樣地9份混合樣品。

        2020年6月將收集樣品分類裝袋,各層樣品稱取鮮重后,在80 ℃烘箱中烘干至恒重后稱重,并計算各層次單位總蓄積量(即單位面積干物質(zhì)量,計算方法:烘干后干物質(zhì)量除以樣方總面積)。每份樣品取其中50 g,粉碎過100目篩用于化學性質(zhì)測定,其他用于持水特性測定。采用浸泡法對枯落物進行持水量測定,以浸水24 h為最大持水量,最大持水量與自然含水量的差值為有效持水量;根據(jù)林業(yè)行業(yè)標準(LY/T 1269/1270—1999),有機碳采用重鉻酸鉀—濃硫酸高溫加熱法測定;氮、磷和鉀采用濃硫酸—過氧化氫消煮法測定。

        1.4 土壤樣品采集與測定

        采用剖面法進行土壤樣品采集,在枯落物采集完成后的樣方內(nèi)開挖土壤剖面,用環(huán)刀(容積為100 cm)采集0—20,20—40,40—60 cm環(huán)刀土,用于土壤物理性質(zhì)的測定;采集相應剖面土分層混合,混合后采用四分法取其中1份,裝入自封袋,實驗室內(nèi)放入專用土樣風干盤中,攤成2~3 cm的薄層,室溫下自然風干,避免陽光直射或暴曬。土樣半干時,為避免完全風干后難以磨碎,用手將大塊的土粒捏碎。土壤樣品完全風干后,磨碎,過2 mm篩,裝入自封袋,用于土壤化學性質(zhì)的測定。

        采用環(huán)刀法測定土壤含水量、容重、孔隙度、持水量和滲透性;根據(jù)林業(yè)行業(yè)標準(LY/T 1210~1275—2016),采用水土比1∶2.5酸度計法測定pH;采用重鉻酸鉀高溫外熱法測定有機質(zhì);采用凱氏定氮法測定全氮;采用氫氧化鈉熔融法測定全磷和全鉀;采用堿解擴散法測定速效氮;采用Mehlich 3浸提測定有效磷和速效鉀。

        1.5 數(shù)據(jù)分析與處理

        采用Excel 2016和SPSS 20.0軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。對不同林分密度枯落物和土壤理化性質(zhì)差異進行單、雙因素方差分析(GLM-Univariate),差異顯著性的多重比較采用Tukey’s檢驗,顯著性水平為=0.05。圖表數(shù)據(jù)均以平均值±標準差表示。采用Smart PLS軟件對不同密度枯落物和土壤理化性質(zhì)進行偏最小二乘法—結構方程的構建。

        2 結果與分析

        2.1 不同密度馬尾松林枯落物持水性和養(yǎng)分儲量

        2.1.1 枯落物蓄積量和持水性 雙因素方差分析(圖1)顯示,馬尾松林不同密度和枯落物分解程度均對枯落物蓄積量、最大持水量和有效持水量具有顯著影響(<0.05),最大持水率僅在不同枯落物分解程度具有顯著影響,林分密度與枯落物層次的交互作用對枯落物蓄積量、持水性均無顯著差異。不同密度枯落物總蓄積量為6.02 t/hm,介于4.15~8.35 t/hm,M2中最大為7.60 t/hm,顯著高于其他密度,M1中最小為4.64 t/hm,枯落物各層次與總蓄積量具有相似變化規(guī)律,其大小順序為M2>M3>M4>M1。各密度中枯落物蓄積量均以半分解層最多,平均占總體的41.29%,其次是分解層占33.86%,未分解層最小占總體的24.85%。不同密度枯落物最大持水率無顯著差異(>0.05),平均最大持水率為149.21%,介于79.49%~152.79%,未分解層最大持水率平均為217.62%,其次是半分解層141.82%,分解層最小為88.19%。M2中枯落物最大持水量和有效攔蓄量最大,分別為10.54,7.76 t/hm,其次是M3,分別為6.29,7.36 t/hm,枯落物攔蓄有效持水能力大小為M2>M3>M4>M1。

        注:SD為林分密度;LS為枯落物層次;圖中不同字母表示不同密度間差異顯著(p<0.05)。下同。

        2.1.2 枯落物養(yǎng)分儲量 雙因素方差分析(圖2)顯示,不同密度和枯落物分解程度均對枯落物碳、氮、磷、鉀養(yǎng)分儲量具有顯著影響(<0.05),林分密度與枯落物層次的交互作用僅對鉀元素儲量具有顯著影響(<0.05),而對碳、氮、磷元素養(yǎng)分儲量無顯著影響。不同密度馬尾松林枯落物(碳、氮、磷、鉀)4種元素總儲存量為M2(3.03 t/hm)>M3(2.47 t/hm)>M4(2.4 t/hm)>M1(1.85 t/hm),主要以有機碳為主,占總量的96.98%。碳、氮、磷、鉀元素養(yǎng)分總儲量均呈現(xiàn)M2顯著高于其他密度,分別為2.94,74.09,6.00,15.3 kg/hm,M1中最小分別為1.79,45.59,3.56,8.24 kg/hm,枯落物各層次養(yǎng)分儲量與總養(yǎng)分儲量變化規(guī)律相似,其大小順序均為M2>M3>M4>M1。各密度中碳、氮、磷元素養(yǎng)分總儲量均以半分解層最多平均占總體的41.18%,其次是未分解層占30.14%,未分解層最小占總體的28.68%;鉀元素養(yǎng)分儲量為未分解層(占61.48%)>分解層(占24.91%)>半分解層(占13.61%)。

        圖2 不同密度馬尾松人工林枯落物養(yǎng)分儲量

        2.2 不同密度林分土壤理化性質(zhì)

        2.2.1 土壤物理性質(zhì) 雙因素方差分析(表2)顯示,馬尾松林不同林分密度和土層均對土壤質(zhì)地、持水性、孔隙度、容重和滲透性具有顯著影響(<0.05),林分密度與土層的交互作用對土壤質(zhì)地、持水量和滲透性具有顯著影響(<0.05),而對孔隙度和容重無顯著影響。

        表2 土壤物理性質(zhì)雙因素方差分析F值和顯著性

        不同密度土壤砂粒、粉粒和黏粒占比具有顯著差異(<0.05),4種密度均以砂粒和黏粒為主(圖3)。不同土層呈現(xiàn)不同變化趨勢,0—20 cm土層M2砂粒、粉粒比重較低,黏粒比重最高,M3黏粒比重最低,M1粉粒含量最低;20—40 cm土層M3砂粒、粉粒比重較低,黏粒比重最高,M2黏粒比重最低,M4粉粒含量最低;40—60 cm土層M3砂粒、粉粒比重較低,M2黏粒和粉粒比重最低,砂粒比重最高??傮w上,M1粉粒比重最低,黏粒比重最高,M2黏粒比重最低,砂粒比重最高,M3砂粒比重最低,粉粒比重最高。隨土層深度的增加,M4砂粒比重顯著降低,M1黏粒比重顯著降低,而M3和M4黏粒比重顯著增加,M1粉粒比重顯著增加。

        圖3 不同密度馬尾松人工林土壤質(zhì)地占比

        不同密度馬尾松人工林土壤持水性、孔隙度、容重和滲透性具有顯著性差異(<0.05,表3),持水性、孔隙度均隨土層深度增加顯著降低,各層中均是M2最高,M1最低;而容重與之相反,隨土層深度增加顯著增加,M2最低,M1最高;初滲和穩(wěn)滲速率隨土層深度增加變化趨勢并不一致,但均在M1中最高。

        表3 不同密度馬尾松人工林土壤物理性質(zhì)

        2.2.2 土壤化學性質(zhì) 雙因素方差分析(圖4)顯示,不同密度和土層均對土壤化學性質(zhì)指標具有顯著影響(<0.05),林分密度與土層的交互作用對土壤pH、全氮、全磷、堿解氮和有效磷具有顯著影響(<0.05),而對有機質(zhì)、全鉀和速效鉀無顯著影響。馬尾松林各土層土壤pH均在M2中最高,其次是M1,pH均<4.5,呈強酸性,且隨土層深度增加土壤pH有所增加。不同密度土壤有機質(zhì)和全氮均呈現(xiàn)M4>M2>M3>M1,隨土層深度增加其含量顯著降低,而不同林分密度有機質(zhì)僅在0—20 cm具有顯著差異,20—40,40—60 cm土層無顯著差異,表明隨土層深度增加密度對有機質(zhì)影響逐漸減弱。全磷、堿解氮和速效磷在各土層中均在M2中最高,其次是M3,隨土層深度增加堿解氮和有效磷均顯著降低,全磷變化規(guī)律不明顯。全鉀和速效鉀含量均在M1中最高,其次是M3,隨土層的增加其含量均顯著減小。

        圖4 不同密度馬尾松人工林土壤化學性質(zhì)

        2.2.3 土壤理化性質(zhì)相關性 從表4可以看出,不同密度土壤理化性質(zhì)間關系密切,其中土壤pH與容重呈顯著正相關,與持水性和毛管孔隙度呈顯著負相關;有機質(zhì)、全磷和有效磷均與持水性、孔隙度和初滲速率呈顯著正相關,與容重呈極顯著負相關;全氮和堿解氮均與持水性和孔隙度呈極顯著正相關,與容重呈極顯著負相關;速效鉀與持水性、總孔隙度和滲透性呈顯著正相關,與容重和砂粒呈極顯著負相關;全鉀與滲透性呈顯著正相關,與砂粒呈極顯著負相關。

        表4 土壤理化性質(zhì)的相關性系數(shù)

        土壤物理性質(zhì)間關系密切,土壤容重與持水性和孔隙度均呈極顯著負相關;砂粒與粉粒呈顯著正相關,與粉粒和滲透性呈極顯著負相關;黏粒與總孔隙度呈顯著正相關,與粉粒和穩(wěn)滲速率呈顯著負相關;粉粒與滲透性呈顯著正相關;持水性和孔隙度間均呈極顯著正相關。

        土壤化學性質(zhì)間關系密切,土壤pH與有機質(zhì)、全氮、全鉀、堿解氮和速效鉀呈顯著負相關;有機質(zhì)與氮、磷、鉀全量和速效養(yǎng)分均呈顯著正相關;全氮與全磷和氮、磷、鉀速效養(yǎng)分呈顯著正相關;全磷與堿解氮和速效磷呈顯著正相關;全鉀與速效鉀呈顯著正相關;氮、磷、鉀速效養(yǎng)分間均呈顯著正相關。

        2.3 相關性分析

        馬尾松人工林枯落物持水性和養(yǎng)分儲量與土壤理化性質(zhì)間關系密切(表5),其中枯落物總蓄積量和碳、氮儲量均與土壤粉粒、持水性、孔隙度、有機質(zhì)、全磷和堿解氮呈顯著正相關,與土壤容重、滲透性和全鉀呈顯著負相關;枯落物最大持水量和磷、鉀儲量均與土壤粉粒、持水性、孔隙度、初滲速率、全磷和堿解氮呈顯著正相關,與土壤容重、穩(wěn)滲速率和全鉀呈顯著負相關;枯落物有效持水量與土壤粉粒、最大持水率、總孔隙度和堿解氮呈顯著正相關,與土壤容重呈顯著負相關。

        表5 枯落物持水性和養(yǎng)分儲量與土壤理化性質(zhì)的相關性系數(shù)

        2.4 結構方程模型

        林分密度對枯落物蓄積量和養(yǎng)分儲量均產(chǎn)生正向影響(路徑系數(shù)分別為0.106和0.086,圖5),而對枯落物持水性產(chǎn)生負向影響(路徑系數(shù)為-0.005),其路徑系數(shù)較小,表明除林分密度對枯落物蓄積量、持水性和養(yǎng)分儲量具有一定的影響外,還與林下植物多樣性及其灌草殘體的影響有關。枯落物總蓄積量對土壤理化性質(zhì)均具有顯著正相關(路徑系數(shù)分別為1.223和2.018);持水性對土壤化學性質(zhì)具有顯著負相關(路徑系數(shù)為-0.804),與土壤物理性質(zhì)也具有負相關(路徑系數(shù)為-0.242);養(yǎng)分儲量對土壤理化性質(zhì)均具有負影響(路徑系數(shù)分別為-0.161和-0.433)。土壤化學性質(zhì)對林分蓄積量具有顯著正相關(路徑系數(shù)為1.072),而枯落物養(yǎng)分儲量對對林分蓄積量具有顯著負相關(路徑系數(shù)為-1.439),枯落物蓄積量、持水性和土壤物理性質(zhì)對林分蓄積量也具有正向影響(路徑系數(shù)分別為0.478,0.021和0.241)??萋湮镒畲蠛陀行С炙繉Τ炙跃哂酗@著正相關(路徑系數(shù)分別為0.966和0.981),而持水率無顯著影響(路徑系數(shù)為0.209);碳、氮、磷和鉀養(yǎng)分儲量對枯落物養(yǎng)分儲量均具有顯著正相關(路徑系數(shù)分別為0.975,0.981,0.991和0.991);土壤黏粒、粉粒、持水性和孔隙度對土壤物理性質(zhì)呈顯著正相關,而容重、砂粒含量、滲透性對土壤物理性質(zhì)呈顯著負相關;有機質(zhì)、全氮、堿解氮和全鉀對土壤化學性質(zhì)呈顯著正相關,全鉀和速效鉀對土壤化學性質(zhì)呈顯著負相關,而pH和有效磷對土壤化學性質(zhì)的荷載值較小,分別為-0.207和0.222。

        圖5 林分密度對枯落物持水性和養(yǎng)分儲量及土壤理化性質(zhì)的影響

        3 討 論

        枯落物是森林生態(tài)系統(tǒng)生物量的重要組成部分,反映森林初級生產(chǎn)力的大小,不同林分密度下其郁閉度存在差異,林分光熱條件及其林下植被多樣性存在差異,導致枯落物的現(xiàn)存量存在差異,不同林分密度馬尾松枯落物總蓄積量存在差異。林分枯落物儲存與林分結構和林下植物群落有關,林分密度越大,郁閉度和林下灌草數(shù)量越小,林分枯落物數(shù)量越低,本研究中枯落物蓄積量在M2中最大,之后隨密度增大而減小。而M1低密度下枯落物儲量也低于M2,這可能是由于M1林分密度較大,馬尾松針葉較少,而針葉具有較高碳氮比、分解慢等特性,造成M1密度下枯落物蓄積量低于M2。

        不同層次枯落物蓄積量以半分解層為主,占總蓄積量的75.15%,這與鄧艷等研究結果相一致??萋湮飳幼畲蠛陀行С炙恳约?碳、氮、磷、鉀)4種元素養(yǎng)分總儲存量均呈現(xiàn)為M2>M3>M4>M1,表明M2密度下馬尾松人工林枯落物層攔蓄能力、養(yǎng)分儲存和歸還能力較強,具有更優(yōu)的水源涵養(yǎng)能力和養(yǎng)分儲量。

        土壤質(zhì)地不僅反映土壤顆粒的大小與形狀的分布特征,更能定量描述土壤顆粒的幾何形態(tài),在一定程度上表征土壤質(zhì)量狀況。不同土壤顆粒中微生物差異大,其中黏粒中土壤微生物豐富,通過減少土壤動物捕食的機會,增加土壤環(huán)境多樣性,一般來說,黏粒含量高的土壤物理性質(zhì)較好,這與本研究中M2中土壤黏粒比重、持水性、孔隙度較高、容重較低的結果相一致。土壤容重和持水特性是決定土壤涵養(yǎng)水源能力的重要指標,兩者直接影響土壤蓄水和通氣性能。本研究中,M2土壤容重最低,持水性、孔隙度最高,顯著高于M1和M4,表明M2密度較其他密度類型具有更好的水源涵養(yǎng)能力。其原因可能是由于M2密度下枯落物儲量和類型較多,具有更加復雜的枯落物特征,從而促進枯落物分解改善土壤環(huán)境,使土壤毛管孔隙度增大,土壤有效涵養(yǎng)水源能力增加??萋湮锏脑黾悠茐耐寥捞嫉姆€(wěn)定性,促進微生物的分解,增加CO的排放,同時減少土壤碳儲量,這與本研究中M2中枯落物層蓄積量最大,但土壤有機質(zhì)含量并非最大的結果相一致。潘復靜等前期研究表明,高密度馬尾松林土壤有機碳和銨態(tài)氮含量顯著高于低密度,而中密度類型下磷含量較高,受磷限制較弱,這與本研究中高密度下M4中有機質(zhì)和全氮的含量最高,而中密度M2中土壤pH、全磷、堿解氮和速效磷含量最高的結果相似。

        枯落物依靠其自身孔隙大、表面粗糙程度大等特點,起到減小降雨對土壤表面濺蝕,減少地面徑流和水土流失的作用,并減小地表水分的蒸發(fā)等,土壤通過土壤結構的調(diào)節(jié),以及土壤孔隙度、持水性和土壤肥力的作用,土壤層與枯落物層相互影響,并受枯落物輸入的調(diào)控。本研究中,枯落物蓄積量和養(yǎng)分儲量與土壤粉粒、持水性、孔隙度、有機質(zhì)、全磷和堿解氮呈顯著正相關,與土壤容重和滲透性呈顯著負相關,表明枯落物的輸入對土壤結構的改善和肥力質(zhì)量提升具有顯著影響。葛曉改等研究表明,凋落物和根系輸入能夠顯著改善土壤理化性質(zhì),這與本研究結果相一致。通過構建結構方程模型探討枯落物輸入對土壤理化性質(zhì)及其對林分蓄積量的直接或間接影響,為進一步進行馬尾松人工林養(yǎng)分循環(huán)和土壤肥力的提升提供理論依據(jù)。結構方程模型顯示,林分密度與枯落物和土壤的理化性質(zhì)間相關性并不顯著,大量研究表明,林分枯落物和土壤理化性質(zhì)及林分蓄積量隨林分密度呈先增后減的趨勢,森林通過密度調(diào)控措施達到林分對于光、熱和土壤肥力等綜合利用,以此增加林分單株材積,維持生態(tài)系統(tǒng)中養(yǎng)分平衡和循環(huán)能力。土壤化學性質(zhì)是影響各類物質(zhì)在土壤中的轉(zhuǎn)換、遷移、分解和富集、土壤肥力質(zhì)量的重要因素,土壤肥力質(zhì)量的大小直接影響林木養(yǎng)分吸收和利用的多少,而枯落物作為森林生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分的重要來源,其養(yǎng)分儲量越多所分解和釋放的養(yǎng)分越少,這與本研究中土壤化學性質(zhì)對林分蓄積量具有顯著正相關,枯落物養(yǎng)分儲量對林分蓄積量具有顯著負相關的結果相一致。此外,本研究僅對不同林分密度馬尾松人工林凋落物輸入對土壤理化性質(zhì)的影響進行研究,而未涉及根系輸入、凋落物養(yǎng)分的分解和釋放過程,在接下來的研究中應該將凋落物—根系—土壤作為有機整體,探討凋落物和根系輸入后養(yǎng)分分解和利用的作用機理,并與土壤微生物相結合探討土壤碳氮循環(huán)功能,以期更加深入了解馬尾松人工林養(yǎng)分循環(huán)和利用過程,同時本研究結果為馬尾松人工林營林措施的制定提供參考。

        4 結 論

        (1)不同密度馬尾松林枯落物層平均總蓄積量為6.02 t/hm,其中M2密度中總蓄積量、持水量和有效攔蓄量均處于最大水平,分別為7.60,10.54,7.76 t/hm,枯落物各層次均具有相似變化規(guī)律,呈現(xiàn)為M2>M3>M4>M1。

        (2)馬尾松林枯落物(碳、氮、磷、鉀)4種元素總儲存量均呈現(xiàn)M2顯著高于其他密度,M1中最小,且主要以有機碳為主,占總量的96.98%。各密度中碳、氮、磷元素養(yǎng)分總儲量均以半分解層最多平均占總體的41.18%,鉀元素養(yǎng)分儲量以未分解層最多平均占總體的61.48%。

        (3)不同密度馬尾松林土壤理化性質(zhì)均具有顯著差異(<0.05),其中土壤持水性、孔隙度、pH、全磷、堿解氮和速效磷均在M2中最大,有機質(zhì)和全氮呈現(xiàn)M4>M2>M3>M1,滲透性、全鉀和速效鉀在M1中最大,且隨土層深度的增加土壤理化性質(zhì)差異性減少,表明枯落物層對土壤表層理化性質(zhì)影響較大,隨土層深度增加其影響程度逐漸減弱。

        (4)馬尾松林枯落物總蓄積量對土壤理化性質(zhì)均具有顯著正相關,而持水性對土壤化學性質(zhì)具有顯著負相關,其中枯落物蓄積量和養(yǎng)分儲量與土壤粉粒、持水性、孔隙度、有機質(zhì)、全磷和堿解氮呈顯著正相關。土壤化學性質(zhì)對林分蓄積量具有顯著正相關,而枯落物養(yǎng)分儲量對林分蓄積量具有顯著負相關。表明枯落物的輸入對土壤理化性質(zhì)的變化具有顯著影響,尤其在M2密度中通過枯落物大量輸入,減少地表徑流,增加土壤持水性和孔隙度,改善土壤質(zhì)量,以此提高林分生產(chǎn)力。

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