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矸石山营造火炬树对改良矸石山土壤物理特征及养分的影响



全 文 :造林与经营 Silviculture &Management
14  PRACTICAL FORESTRY TECHNOLOGY








 






矸石山营造火炬树对改良矸石山
土壤物理特征及养分的影响*
寻明华1 杨 森2 郝阳春1 胡玉珠2 周庆林1
(1.阜新市林业局 辽宁 阜新 123000;2.阜新市林业科学研究所 辽宁 阜新 123000)
[摘要] 通过对海州南缘矸石山火炬树林分试验研究,结果显
示:火炬树林分能促矸石土壤加速风化,质地变细,砾状土壤增
多,结构逐渐变好,并能改善土壤酸性,显著增加矸石土壤的保
水保肥能力。饱和含水量、自然含水量分别比对照增加了
35.03%、37.28%;总孔隙度、毛管孔隙度分别比对照增加了
23.07%、7.11%;非毛管孔隙和土壤容重分别比对照减小了
5.53%、5.41%;土壤有机质含量比对照矸石土壤高出36.15%,
林地全N量和速效N量分别比对照高出50%和20.86%,速效
K比对照高出64.5%。>0.25mm土壤水稳性团聚体含量较对
照区增加192%,土壤结构破坏率较对照区降低了39%。
[关键词] 矸石山 火炬树 土壤
阜新市位于辽宁省西北部,处在东北亚和环渤海
地区的中心地带,北靠内蒙古自治区,东与沈阳市接
壤,西南部分别同朝阳市、锦州市毗邻,是辽宁省阻挡
沙漠南侵第一道重要的生态屏障,地理坐标为东经
120°00′10″—122°58′10″,北纬41°41′30″—42°50′26″。
地形属辽河与大凌河流域上中游浅山丘陵区域,是内
蒙古高原和辽河平原的中间过渡带,地势由西南向东
北延伸,西北高东南低。气候属北温带半干旱大陆性
季风型,受西伯利亚和蒙古高亚气团过境影响,长年
多风,且频率较高,年均风速3.2~4m/s,年均气温
7.6℃,有效积温(≥10℃)3 377~3 299℃,日照时
数2 673~2 762h/a,太阳能总辐射量574.0kj/cm2,
太阳生理辐射量281.2kj/cm2,年降水量300~500
mm,大水面蒸发量1 554~1 800mm,无霜期154d。
土壤以褐土、棕壤土、草甸土、风沙土为主。属华北植
物区系、蒙古植物区系和长白山植物区系交错地带,
适宜生长的代表植物有杨树、柳树、油松、樟子松、刺
槐、紫穗槐、荆条及经济树种大扁杏、山杏;沙地代表
植物有家榆、胡枝子、百里香、差巴嘎蒿、卫矛、沙打
旺、隐子草等。
*辽宁省“青山工程”矿山植被修复项目[2011-3894]。
作者简介:寻明华(1982-),工程师,主要从事半干旱地区废弃地
植被恢复重建研究。
火炬树(Rhus typhina Nutt.),落叶小乔木,树高
达12m。柄下芽。小枝密生灰色茸毛。奇数羽状复
叶,小叶19~23(11~31)个,长椭圆状至披针形,长5
~13cm,缘有锯齿,先端长渐尖,基部圆形或宽楔形,
上面深绿色,下面苍白色,两面有茸毛,老时脱落,叶
轴无翅。圆锥花序顶生。核果深红色,密生绒毛,花
柱宿存、密集成火炬形。花期6—7月,果期8—9月。
火炬树对土壤适应性强,耐干旱瘠薄,耐水湿,耐盐
碱。根系发达,萌蘖性强,浅根性,生长快。既能在肥
沃的土壤中生长,也能在黄粘土加鹅卵石的土壤中生
存,既能在瘠薄的土壤中生长,也能在建筑垃圾以及
干旱缺水的煤渣垃圾上生长,火炬树根部萌芽能力
强,自然繁殖能力快,造林成活率高,在人为破坏及森
林火灾后仍能以顽强的生命力而重获新生。是一种
良好的护坡、防火、固堤及封滩、固沙保土的先锋造林
树种。由于火炬树用途多,适应性广,并具有很好的
观赏价值,早为各国引种栽培,广泛应用于人工林营
建、退化土地恢复和景观建设。正因为如此,将火炬
树作为矿区生态恢复的主要树种之一[1]。
本文以阜新矿务局海州南缘矸石山火炬树试验
林分为对象,对其林分进行土壤理化性质分析,研究
矸石山营造火炬树对矸石土壤的改良作用,为矸石山
造林和营林提供技术支撑。
1 试验地概况
调查的火炬树林分位于阜新矿务局海州矸石山
南缘,火炬树试验林于2005年利用客土植苗造林方
法营造,坡向为西南坡,株行距为2m×2m。平均胸
径4.27cm,平均树高5.5m,平均冠幅东西向为
2.7m,南北向为2m,枝下高1.2m。林下植被有黄
背草(Themedajaponica)、野古草(Arundinellahir-
ta)、多叶隐子草(Cleistogenespolyphylla)、百里香
(Thymusmongolicus)、大针茅(Stipagrandis)等。
2 研究内容及方法
2.1 土壤特征调查
分别在矸石山火炬树林分的上、中、下坡,选取有
DOI:10.13456/j.cnki.lykt.2013.08.025
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代表性的样地挖取100cm深的土壤剖面,分 A、B、C
3个层次分析土壤剖面特征,并按0~20、21~40、41
~100cm分层取土样,带回实验室,在室温条件下继
续风干,风干后土壤用作室内进行理化性质及土壤团
聚体分析。
2.2 土壤物理化性质测定
土壤物理指标测定:烘干法测定土壤含水量,环
刀法测定土壤容重、饱和含水量、自然含水量、总孔隙
度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度。
土壤化学指标测定:用电位测定法测定土壤pH
值;重铬酸钾容量法测定有机质;重铬酸钾-硫酸消
化法测定全氮量;硫酸-高氯酸消煮法测定全磷;
NaOH熔融-火焰光度计法测定全钾;碱解扩散法测
定速效氮;Na2CO3 碱熔钼锑抗比色法测定速效磷;醋
酸铵-火焰光度计法测定速效钾。
2.3 土壤抗蚀性指标计算
用于衡量土壤抗蚀性的指标主要包括土壤结构
破坏率、团聚状况、团聚度、分散系数、分散率等,计算
方法如下:
结构体破坏率(%)=>0.25mm团粒(干筛-湿
筛)÷>0.25mm团粒(干筛)×100;
团聚状况=>0.05mm微团聚体->0.05mm
机械组成;
团聚度 = 团聚状况 ÷ >0.05ram 微团聚体
×100;
分散系数=<0.001mm 微团聚体分析值÷<
0.001mm机械组成分析值;
分散率=<0.05mm微团聚体÷<0.05mm机
械组成×100。
3 结果及分析
3.1 火炬树林分对土壤物理特征的影响
矸石土壤在形成的过程中,煤矸石中的物质由于
受到风化、水分、植物等相互作用,使矸石山土壤组成
物质发生分异,从而使土壤也具有不同的特征,形成
不同层次。分析土壤剖面既可以反映土壤类型的特
征、发育程度,及土壤的水分、温度及肥力状况[2-3]。
矸石山营造火炬树林分对矸石山土壤特征影响的测
定结果见表1。
从表1可以看出,在矸石山上营造火炬树对矸石
土壤有着明显的改善作用,对照矸石废弃地上的土壤
灰白、灰黑,以块状和砾状为主,质地较粗,多大孔。
土壤成分少,灰白色表土 A 层只有不足5cm,B层
4~8cm,结构很差,过度不明显,如不经过人为处理,
表1 火炬树林分土壤剖面特征
类型 层次 厚度 颜色 结构 坚实度 孔隙 湿度 根系 过渡
A <5 灰白 砾状 较紧实 多大孔 潮润 少 不明显
对照 B 4~8 灰黑 块状 较疏松 多大孔 干 少 不明显
C >100 灰黑 块状 疏松 大孔 干 无 不明显
A 9~15 黑黄 砾状 较紧实 多大孔 潮润 较多 明显
火炬树
林分
B 8~13 灰黑 砾状 较紧实 多大孔 潮湿 较多 不明显
C >100 灰白 块状 疏松 大孔 干 少 明显
植物很难在其上生长[4]。火炬树林分土壤风化程度
的加大,在降雨、植物、微生物和重力等的作用下,质
地逐渐变细,砾状土壤增多,结构逐渐变好[5],土壤湿
润,有较多根系,黑黄色表土层在9~15cm,过度层B
土层8~13cm,过度明显。这时一些先锋植物才逐渐
地侵入,土壤性质也基本能够满足一些耐干旱、瘠薄
植物的生长条件[6]。
3.2 火炬树林分对土壤物理性质的影响
表2 火炬树对矸石山土壤物理性质影响
类型
饱和含水
量/%
自然含水
量/%
总孔隙
度/%
毛管孔隙
度/%
非毛管孔
隙/%
容重
g/m3
对照 24.15  5.74  35.5  25.31  19.53  17
火炬树林分 32.61  7.88  43.69  27.11  18.45  16.08
水分是土壤的一个重要组成部分,存在于土壤孔
隙中,是植物吸收水分的主要来源;孔隙度反映了土
壤孔隙状况和松紧程度,反映了土壤的贮水能力,保
水能力,透水性能。表2中可以看出,土壤的物理性
质得到改善,矸石山上火炬树林分植被的大量恢复,
使土壤含水能力提高,熟化程度增高,逐步接近当地
半干旱林地的水分特性。火炬树林分同时增加了土
壤的饱和含水量、自然含水量,分别比对照增加了
35.03%、37.28%;总孔隙度、毛管孔隙度分别比对照
增加了23.07%、7.11%;非毛管孔隙和土壤容重逐渐
减小,分别比对照减小了5.53%、5.41%。容重的减
小说明该土壤的结构、透气、透水性能变好,熟化程度
较高。
3.3 火炬树林分对土壤化学性质的影响
对营造火炬树的林地和对照矸石山土壤主要营
养成分的测定结果见表3,可以看出,火炬树林养分含
量和对照矸石山有明显不同。
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表3 火炬树林地0~100cm矸石土壤营养成分测定结果
类型 坡位 pH值 有机质
全量/% 速效(mg/kg)
N  P  K  N  P  K
矸石山
上坡 4.45 10.64 0.26 1.01 0.91 41.00 3.35 59.89
中坡 6.01 13.27 0.13 1.22 1.06 31.43 1.87 65.31
下坡 5.79 33.50 0.22 1.30 0.60 58.04 3.29 54.23
平均值 5.41 19.14 0.20 1.18 0.85 43.67 2.84 59.81
火炬树
林地
上坡 7.55 13.43 0.21 0.82 0.78 54.88 2.85 114.81
中坡 7.03 55.49 0.57 0.75 0.41 78.50 2.17 90.34
下坡 8.29 9.25 0.12 0.78 0.69 24.97 2.37 90.03
平均值 7.62 26.06 0.30 0.78 0.63 52.78 2.47 98.39
对照煤矸石的pH 值为5.41,呈偏酸性,而火炬
树林地的pH值为7.62,表明矸石山营造火炬树林分
具有防止地表物质酸化的作用[7]。火炬树林地有机
质含量比裸露矸石山高出36.15%,明显提高了矸石
山的有机质含量,提高土壤的保肥能力。火炬树林地
全N量和速效 N量分别比裸露矸石山高出50%和
20.86%,说明矸石山火炬树林分可以增加全氮量并
促进氮素的有效化[8],增加土壤对氮素的积累;速效
K比裸露矸石山高出64.5%,但全P和全 K量分别
比裸露矸石山低33.9%和25.88%,表明矸石山火炬
树林分具有促进养分有效化的作用[9],但由于林木生
长吸收,使P和K含量减少。
3.4 火炬树林分对土壤抗蚀性影响
土壤抗蚀性指标是表征土壤抗蚀能力强弱的特
征值,其大小取决于土粒和水的亲和力以及土粒间的
胶结力,通过研究矸石山火炬树林分内与对照区矸石
土壤的团聚状况、团聚度、分散率和结构体破坏率等
来表征火炬树对矸石山土壤的改善作用。经测定,矸
石山火炬树林分土壤水稳性团聚体组成及其稳定性
数据见表4,可以看出,矸石山营造火炬树林分土壤在
湿筛于干筛下的团聚状况和团聚度均优于对照地,表
现出良好的结构性。对于>0.25mm土壤水稳性团
聚体含量较对照区矸石山土壤的水稳性团聚体含量
增加192%,对于土壤结构破坏率,火炬树林分较对照
区矸石山降低了39%。良好的微团聚体结构能够抵
抗人为及牲畜活动对土壤团粒结构的破坏,特别是在
水稳性团粒结构较差的矸石山,土壤微团聚体的数量
和质量对于改善矸石土壤结构的作用就显得更为重
要。从表5可以看出,矸石山火炬树林分土壤在<
0.001mm、0.005~0.001mm、0.01~0.005mm 的
微团聚体和机械组成较相应对照区矸石山土壤的微
团聚体和机械组成有所提高,而在0.05~0.01mm、
0.25~0.05mm的微团聚体含量和机械组成呈波动
式上升。团聚状况提高175%,团聚度提高467%,分
散系数降低55%,分散率降低6%。这表明小粒径的
微团聚体和机械组成逐步向大粒径转变,说明火炬树
具有改善矸石土壤团聚状况和团聚度的作用。矸石
山营造火炬树后,随着小粒径的微团聚体和机械组成
逐步向较大粒径转变,团聚状况逐渐增强,土壤蓄水、
保肥能力提高,养分得以有效的积累。同时,由于火
表4 矸石山火炬树林分土壤水稳性团聚体组成及其稳定性
类型
水稳性团聚体%
>5mm  5~2mm  2~1mm  1~0.5mm 0.5~0.25mm >0.25mm >0.5mm
结构破
坏率/%
对照
湿筛 3.02  1.63  1.72  1.52  4.63  12.36  7269
干筛 49.34  21.78  4.86  7.76  2.79  76.53  75.46
76.82
火炬树林分
湿筛 25.34  2.94  3.86  1.96  2.68  35.86  32.16
干筛 45.321  7.98  6.45  5.86  1.99  56.42  53.24
46.87
表5 矸石山火炬树林分土壤微团聚体以及机械组成
类型
组成
<0.001mm 0.005~0.001mm 0.01~0.005mm0.05~0.01mm0.25~0.05mm
团聚状
况/mm
团聚度
/%
分散
系数
分散率
/%
对照
微团 2.83  8.43  7.13  48.56  32.46
机械 3.08  8.24  6.62  47.23  31.26
1.89  2.69  89.56  95.86
火炬树林分
微团 3.45  8.92  7.52  49.25  33.48
机械 8.67  9.45  8.15  47.66  32.57
5.19  15.26  40.23  90.12
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核桃室外硬枝双膜嫁接技术研究初报
马成战1 陈永国2 郭元成3 罗 光4
(1.十堰市应用科技学校 湖北 丹江口 442000;
2.丹江口市林业局 湖北 丹江口 442000;3.柑桔北缘综合试验站 湖北 丹江口 442000;
4.丹江口市统计局 湖北 丹江口 442000)
[摘要]  在老核农何美选嫁接的基础上,探索出一种适合本
地春季核桃硬枝嫁接的新方法———核桃室外硬枝双膜嫁接技
术。通过3年试验结果表明,以劈接成活率较高达85%;舌接
次之,成活率达80%。
[关键词] 核桃 室外硬枝双膜嫁接 劈接 舌接法 单芽
切接
核桃嫁接是保持核桃优良品种特性稳定遗传的
重要方法之一。生产上多采用冬季室内硬枝舌接法
和夏季嫩枝嫁接和方块芽接。但此法存在着成本高、
作者简介:马成战(1963-),高级讲师。
炬树及其林下植被枯落物的增多增加了有机质含量,为
微生物提供了充足的养料,增加了土壤酶活性,土壤微团
聚体结构得到了改善。由于矸石的无序堆积、坡度大,并
且受人为活动干扰频繁剧烈,水土流失严重,土壤抗蚀指
数较低。由于火炬树适应性强,萌蘖性强,根系发达,自
然繁殖能力快,生长快。根系、枝叶逐渐发达,改变了林
下环境,为林下草本的发育和演替创造了有利条件,使生
物群落从无到有,由结构简单、种类单一向林地生态系统
转变,群落多样性明显改善。火炬树和林下植被的根系
对矸石土壤结构的巩固作用也加速了有机质的积累,有
效加速了土壤团聚结构的形成,使土壤抗蚀性增强。
4 研究结论
(1)矸石山营造火炬树林分能促使土壤加速风
化,质地变细,砾状土壤增多,结构逐渐变好,并能改
善土壤酸性,显著增加矸石土壤的保水保肥能力。饱
和含水量、自然含水量分别比对照增加了35.03%、
37.28%;总孔隙度、毛管孔隙度分别比对照增加了
23.07%、7.11%;非毛管孔隙和土壤容重分别比对照
减小 了 5.53%、5.41%。土 壤 容 重 比 对 照 减 小
了5.4%。
(2)矸石山营造火炬树林分具有防止地表物质酸
化的作用,火炬树林分土壤的pH 值7.62,对照为
5.41。明显提高了矸石山的有机质含量,火炬树林分
土壤有机质含量比对照矸石土壤高出36.15%,火炬
树林分可以增加全氮量并促进氮素的有效化,林地全
N量和速效 N量分别比对照矸石土壤高出50%和
20.86%,速效K比对照矸石土壤高出64.5%。
(3)矸石山营造火炬树林分的团聚状况和团聚度
均优于对照地,表现出良好的结构性。对于>0.25mm
土壤水稳性团聚体含量较对照区增加192%,火炬树
林分土壤结构破坏率较对照区矸石山降低了39%。
火炬树林分土壤在<0.001、0.005~0.001、0.01~
0.005mm的微团聚体和机械组成较相应对照区矸石
山土壤的微团聚体和机械组成有所提高,而在0.05~
0.01、0.25~0.05mm的微团聚体含量和机械组成呈
波动式上升。团聚状况提高 175%,团聚度提高
467%,分散系数降低55%,分散率降低6%,土壤抗
蚀性显著提高。
参考文献:
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