茂名小良水保站不同植被类型土壤理化性状对比分析

茂名小良水保站不同植被类型土壤理化性状对比分析

我国已有100多年的桉树引进历史，但对桉树的研究只有50多年。此外，大部分研究工作集中在引进、育种、高产栽培技术和木材使用方面。对桉树生态退化的研究，尤其是对桉树与其他植物物理特性的比较分析，很少有研究对桉树及其周围环境的物理特性进行。土壤物理性状退化,导致的肥力贫瘠、地力衰退已成为茂名小良水保站经济发展的瓶颈问题.本研究选择了小良水保站的混交林、松桉混交林、桉树纯林、光板地4块样地,通过开展样地的土壤含水量、土壤吸湿水、土壤容重、土壤比重、土壤孔隙度以及土壤的机械组成等6个土壤物理性状指标的测定,试图通过不同的植被类型下土壤物理性状的对比分析来研究植被类型对土壤物理性质的影响,为科学、合理地经营桉树经济林,改善土壤物理性状,提高地力提供科学依据.1南海洋性土壤条件小良水保站位于广东省茂名市电白县小良镇西南部的沿海台地上,地理位置为110°54′18″E,21°27′49″N.全站面积288.87hm2;海拔最高处为36m.该地属热带北缘海洋性季风气候区,年平均气温为23℃,最高温36.5℃,最低温4.7℃.年平均降雨量1442mm,雨量分布极不均匀,降雨方式多为暴雨形式的对流雨及台风雨.大部分集中在6~8月,有明显的干湿季之分;年平均蒸发量为2100mm.地带性土壤大部分是发育于花岗岩母质上的多砾粘质砖红壤;顶级植被为热带季雨林.2材料和研究方法2.1土壤样品的采集和处理2.1.1土壤养分供应情况.对于小良基地土壤土壤中的有效养分的含量,随季节的改变有很大的变化.分析土壤养分供应情况时,一般都在晚秋或早春采样,同一时间内采取的土样才能相互比较.本项目同时在晚秋采集小良基地4个样地的混合土样和剖面土样.2.1.2土壤样品的采集森林土壤样品的采集必须在取样时间、立地条件基本一致的地段,对不同植被的混交林、松桉混交林、桉树纯林和光板地分别取土样.土壤物理性质测试样品的采集:每种样地挖一个剖面,分层取土.土壤剖面应在林木根系集中分布区,离树干1m左右,避开施肥穴和人工翻动土层.通常采取自下而上均匀取土,每个剖面每层取土量基本相等约0.2kg,合并为1kg左右的混合土样,用塑料袋盛装并贴上编号标签,做好采样记录,带回室内供化验分析.1)自然含水量:每层用铝盒采2个土样,计算时取2个值的平均值,回来后放干燥器里(铝盒16个).2)田间持水量:每层的土壤用环刀采1个土样.回来后放干燥器里(环刀8个).3)容重:每层的土壤用环刀采2个土样,计算时取2个值的平均值.回来后放干燥器里(环刀16个).4)用塑料袋装好每层土壤,回来后摊开风干制样,以备研究土壤的风干土吸湿含水量、土壤颗粒分析、土壤容重和比重的测定及总孔隙度的计算、土壤团聚体的测定(塑料袋6打).2.1.3测定样品的目的和方法从野外采回的土壤样本,都要经过一定的处理,制成分析样本,才能用来进行各项分析.处理样品的目的主要有:①使样品较长期地保存,不致因微生物活动而变质.②挑去非土部分,使分析结果能代表土壤本身的组成.③将样品适当磨细和充分混匀,使分析时所取样品具有较高的代表性,减少称样的误差.④将样品磨细,增大土粒的表面积,使制备待测溶液时分解样品的反应能够完全和均匀一致.1土壤样品的预处理土样处理按常规方法进行,处理步骤:风干、研磨、过筛、混合、分样、称重和储存.从试验林地采回的土壤样品,应及时进行风干,以免发霉而引起性质的改变.其方法是将土壤样品弄成碎块平铺在干净的纸上,摊成薄层置于室内阴凉通风处风干,经常翻动,加速其干燥,切忌阳光直接曝晒,风干后的土样再进行研磨、过筛、混合、分样处理.2土壤颗粒重的测定,计算其21mm细砾重的测定在进行土壤物理分析时,样品处理的方法是取风干样品100~200g,挑去大的有机物及石块,研磨,然后通过6—7号筛(3mm)及8号筛(1mm),称出3~1mm粒级细砾重,同时将通过1mm筛的土样称重,计算其3~1mm细砾含量百分数,最后将土样混匀后盛于广口瓶内,供土壤颗粒分析及其它物理性质测定时用.倘若土壤中有铁锰结核、石灰结核,应细心挑出称重,保存,以备专门分析之用.2.2土壤物理特性分析2.2.1土壤含水率和吸湿水含量的测定用感量0.001g的天秤称得铝盒土样的质量,记录土样的湿质量(风干土质量)mt,在105℃烘箱内将土样烘6~8h至恒重,移入干燥器冷却至室温测定烘干土重ms,根据em=(mt-ms)/ms×100%得出土壤含水率和吸湿水含量.2.2.2土样的预处理用感量0.001g的天平称取过1mm筛的烘干土10g,倾入50mL的比重瓶内,加蒸馏水至瓶内容积约一半处,摇动比重瓶使土样与水混合均匀,置于电热板加热沸腾lh,不时摇动比重瓶以驱逐土壤和水中的空气,冷却,加满排除空气的冷却蒸馏水,滤纸擦干瓶外水分,称重为m1;将比重瓶内的土倒出,洗净,加满排除空气的冷却蒸馏水,滤纸擦干瓶外水分,称重为m2.依公式pa=10/(10+m2一m1)得土壤比重.2.2.3土壤含水量和容重的测定将充满土壤的环刀称重m2,减去事先称取的环刀重量m1(精确到0.001g),得到湿土质量m,从环刀筒中取出土样测定土壤含水量em,依公式pb=(m2-m1)×(100-em)/(v×100)得土壤容重,其中v为环刀容积.2.2.4通过土壤比重和体积重计算，孔度=1-pp土体积重和土壤比重2.2.5沉降粒土粒沉降试验称取过2mm筛风土50g,加入0.5mol.氢氧化钠分散剂40mL,制成5%悬浮液,让土粒自由沉降.选定测比重计读数的时间,测出<0.01mm,粒级的比重计读数.另取一沉降筒,加入等量分散,软水稀释至1000mL,比重计读数为空白校正,取比重计校正读数为结果值.公式:∠0.01mm土粒%=[读数(R)—校正值(C)]×100/烘干土重.以上试验均做2个平行.3土壤质地与养分的关系土壤的物理性质是多方面的,主要包括土壤质地、土壤结构、孔隙度等.这些性质影响着土壤的坚实度、塑性、通透性、排水、蓄水能力、根部穿透的难易、植物养分的保存力等,它们彼此间相互关联.土壤质地一般称为土壤机械组成,指砾石、砂粒、粉砂和粘粒不同粒级不同比例的组合.土壤质地不仅影响土壤水分、空气和热量的状况,同时影响着养分的转化.土壤的孔隙性涉及到土壤的比重、容重,决定于土壤质地、有机质含量、土壤结构等,决定着土壤的水分和空气状况,并对热量有一定的影响.孔隙性良好的土壤能够很好地协调水肥气热的状况,有利于土壤肥力的发挥和作物的生长发育.3.1表土层容重、土壤有机质含量土壤容重是指土壤在自然结构的状况下,单位体积土壤的烘干重,以g/cm3表示.土壤容重主要由土壤孔隙以及土壤固体的数量来决定.因此疏松多孔、富含有机质的土壤容重就低,而那些较为紧实致密、有机质含量少的土壤密度就高.由土壤容重图可以看出:①土壤的容重表土层都要低于心土层,这是因为表土层有机质含量比心土层高的缘故;但光板地表土层的容重反而高于心土层,这主要是由于光板地表土层流水侵蚀强烈,土壤细粒物质大部分淋失,质地粗而紧实.②平均容重混交林和桉树林一样,都为1.675,但是混交林不但容重最小,而且表土层和心土层相差也最少为0.03,说明土壤环境较好,有机质较丰富,土壤质地上下较均一;桉树林栽培1~2年,容重小,主要是全垦深耕地的结果,而且表土层和心土层相差较大,表明粘粒下移,表层沙化.③松桉混交林是40多年的老林,粘粒下移,表层沙化非常明显,表土层和心土层相差极大为0.43,说明土壤环境不好.④桉树林相对于光板地来说,表土层土壤容重要小,说明对土壤质地有一定的改善作用.⑤混交林表土层容重仅低于光板地——较大,这是因为林下土壤多石沙,少粘粒,团粒结构较差的缘故,也充分说明了人工恢复林生态的脆弱性.2.2桉树林土壤肥力相对应比混交林土由表1可以看出:①松桉混交林表土层比重最小,桉树林表土比重最大,混交林比重也较大,这和容重结果相似.这是因为桉树林其固相成分里有机质含量比较少,矿物质较多,说明桉树林地的土壤肥力较低,也与全耕深翻的人为管理方式有关.②松桉混交林粘粒下移明显,表土层也有一定含量的有机质,比阔叶林、纯桉林土壤比重小.③阔叶林和光板地比重值在大多数土壤比重范围内(2.56),是正常值.2.3土壤质地的细土壤孔隙度是指单位原状容积土壤中孔隙所占容积的百分数.土壤孔隙度的大小与土壤质地、结构和有机质含量密切相关,一般土壤的孔隙度为40%~60%,随着土壤质地的变细,孔隙度也会增加;土壤有机质含量高,土壤孔隙度也高;而砂质土壤的孔隙度较低.结果分析:由表2可以看出:①小良土壤孔隙度普遍偏低,说明土壤团粒结构较差,沙化严重.②桉树林地的土壤孔隙度较大,这是因为全耕和深翻的影响,使土壤比较疏松.③松桉混交林粘粒下移,表层土比重较小,孔隙度较大.④阔叶混交林表层土石沙多,粘粒少,孔隙度也较小.⑤光板地无植被保护,板结密实,是最粗质、孔隙度最小,且粗孔隙较多.2.4混交林地表土层含水量由表3可以看出:小良4种土都是重石质壤土,其中混交林为重石质轻壤土,其它为重石质中壤土.可见,人工恢复林生态的脆弱性和可持续的艰巨性.2.1.5土壤含水量测定结果与分析由图2可见:含水量表土层都低于心土层,使地面蒸发的缘故.阔叶混交林地蓄水功能最好;纯桉林次之;多年生的松桉混交含水量较少,光板地无植被保护,含水量最少.光板地表土层与心土层含水量相差较大;桉树林相差最大.说明纯桉林2~3年生时处在速生期,地表层须根多,耗水量大;地表层地物少,植被保护差,林地蓄水功能较差,导致表土层与心土层含水量相差最大;但含水量仍较大,说明纯桉林还有一定的蓄水能力.图3表明:①小良4种林地下土壤的吸湿含水率最大的是阔叶混交林,其次的桉树林地、松桉混交林地,最低的是光板地.②表土层与心土层吸湿含水率相差桉林最大,松桉混交林次之,光板地最小.由此可见,桉树林下土壤相对于光板地而言,其土壤质地变细,物理性质得到一定的改善,另一方面,与粘粒下移有关.4结论和讨论4.1不同混交类型土壤理化性质森林土壤的物理性质主要反映在土壤的固相、液相、气相等方面,三者之间相互协调,比例适当时,土壤才表现出林木生长所需的最好的物理性质.上述研究结果表明:混交林下土壤的固相、液相、气相显著优于松桉混交林和桉树林土壤,更优于光板地,这与混交林林下土壤具有较高的有机质含量有关.良好的土壤结构,增加了土壤涵养水分的能力.由于有林地土壤总孔隙度大于光板地,因而保水蓄水能力要好于非林地.林内保水能力主要是通过水分渗人到土体内部贮存起来或变为土内径流,将地表水转变为土壤水,而非林地土壤的渗透作用远不及林内.实验结果表明:①4种植被下的土壤含水量由大到小的顺序是:混交林>纯桉林>松桉混交林>光板地;表土层与心土层含量相差:纯桉林>光板地>松桉混交林>阔叶混交林地.②吸湿水含量:混交林>纯桉林>松桉混交林>光板地;表土层与心土层含量相差:纯桉林>松桉混交林>阔叶混交林地>光板地.③土壤表土层容重:光板地>混交林>纯桉林>松桉混交林;土壤心土层容重:松桉混交林>纯桉林>混交林>光板地.④土壤比重:纯桉林>混交林>光板地>松桉混交林.⑤土壤孔隙度:桉树林地>松桉混交林地>阔叶混交林地>光板地.⑥土壤粘粒含量:光板地>松桉混交林>纯桉林>混交林.⑦土壤砾石含量:混交林>松桉混交林>光板地>纯桉林.⑧土壤质地分类除混交林是重石质轻壤土外,其他3种土都是重石质中壤土.分析可见:①混交林含水、蓄水性能最好;但土壤质地一般,多石沙;容重和孔隙度都不太好.②松桉混交林比纯桉林容重和比重小,说明桉树混交利于土壤质地改善;但松桉混交林、纯桉林的保水、蓄水性能不如混交林,地表沙化,粘粒下移明显;③纯桉林人工全耕深翻,土质疏松利于雨水下渗.④光板地物理性状最差,是无植被保护的结果.4.2讨论1桉树在半岛经营的土壤物理性状随树龄的变化而存在一些物理特性,通过研究发现,松桉混交林和纯桉林都有表土层沙