海拔对毛竹林土壤物理性质和水分特性的影响

海拔对毛竹林土壤物理性质和水分特性的影响
陈双林1
,杨清平1
,郭子武1
,邹跃国
2
(1.中国林业科学研究院亚热带林业研究所,浙江富阳311400;2.福建省华安县林业局)
摘 要:在毛竹分布南缘的中亚热带与南亚热带气候过渡区,选择土壤类型、坡度、坡向、经营水平等一致的3个海拔梯度毛竹林,对土壤物理性质和水分特性指标进行了测定,结果表明:相同海拔梯度毛竹林随土层的加深,土壤容重、总孔隙度、非毛管孔隙度、饱和持水量、田间持水量、粘粒和砂粒含量增大,而毛管孔隙度和粉粒含量减小;海拔对毛竹林30c m 土层的土壤容重、总孔隙度、毛管孔隙度、田间持水量影响不显著,而土壤非毛管孔隙度、饱和持水量随海拔升高而显著增大;不同海拔梯度毛竹林30c m 土层的土壤微结构颗粒组成为砂粒>粉粒>粘粒,粘粒、粉粒含量随海拔升高而减小,砂粒含量趋于增大;试验区随海拔的升高,土壤物理性质和水分特性趋于有利于毛竹林生长变化。

关键词:毛竹;海拔;土壤物理性质;土壤水分特性
Infl uences of A ltit ude on Physical Properties andM oist ure Characteristics of Soil inM oso Ba m boo P lan -tati on M C HEN Shuang -li n ,YANG Q i ng -p i ng ,GUO Z-i wu ,ZOU Yue -guo
Ab stract :T he three mo so bamboo planta ti ons w ith the sa m e so il type ,slope grad i ent ,sl ope aspect ,and m anage m en t leve l at three altitudes we re chosen to study the physical properties and m oist ure character i stics o f so ils i n the areas be t w een m i d -dle sub trop i ca l and south subtrop i ca.l The resu lts show ed tha t w ith t he so il depth i ncreasi ng ,so il bu l k density ,
tota l so il
po ros i ty ,non -cap ill ary po rosity ,sa t urated w ater capac ity ,fi e l d w ater capacity ,and content of sand and c lay i ncreased i n t he m oso p l antations at the sa m e a ltit ude ,but capillary poro sity and silt content decreased .In the dept h o f 0~30c m,the a ltit ude had no si gn ifi cant i nfl uences on so il bu l k density ,tota l so il porosity ,cap illary po rosity ,and fie l d wa ter capac ity ,but non -capillary po ros it y ,saturated water capac ity i ncreased sign ificantl y w ith t he altitude inc reasi ng .T he con tent of silt i n t he so il s (0~30cm )was greater than t he c l ay con tent but less than the sand conten t in t he three altitudes ,and w ith alt-i t ude i ncreasi ng ,silt and clay i n so il decreased ,but sand i ncreased .Consequently ,the physica l prope rti es and m o i sture cha racte ristics o f so il w ere tended to be benefi c ial to the g row t h o fM oso ba mboo w ith the altitude i ncreasi ng.K ey words :Phy llostachys edu lis ;A ltit ude ;So il physical property ;So ilm o isture character i sti cs
First author .s address :The R esea rch Institute o f Subtrop i ca l Fo restry ,Ch i nese A cade m y of Fo restry ,311400Fuyang ,Zhe ji ang ,Ch i na
收稿日期:2009-08-27 修回日期:2009-11-16
基金项目:科技部农业科技成果转化资金(编号:2007GB24320419)。

第一作者简介:陈双林(1965-),男,研究员,从事竹林生态与栽培研究。

E-m ai:l cs l ba m boo @126.co m
植物群落与环境因子关系的研究是植物生态学的一个中心议题[1]
,生境在时间和空间上的异质性
作用将会对植物种群动态、群落结构以及物种多样性和种群内的遗传多态性产生重要的影响
[2]。

影响生
境差异的因子分为两类,一类为环境因子,一类为生
物因子,海拔、纬度、土壤、水分等属环境因子[3]。

其中,海拔是最能反映环境变化,尤其是光、水、热的因子之一,直接作用于生境的气候生态学特征,并通过对气候环境的改变使土壤性状发生变化,进而影响植
物群落结构和类型的演化[4-5]
,最终引起生态系统功能的改变
[6]
,使植物生长状况、形态特征与组织显微
结构产生不同程度的分异
[7-10]。

毛竹(Phy llostachy s edulis )是中国所特有的经济
竹种,分布区域广,栽培面积大,利用价值高,在我国竹产业中占据着十分重要的地位。

其具有明显的垂直分布特征,与海拔相关联的主要气象因子温度、水分等直接影响着毛竹的生长发育。

气温与毛竹生长关系密切,笋芽分化、出笋期和地下鞭系延伸生长等是在特定的温度条件下进行的[11-12]
,对竹笋、幼竹高
生长量有明显影响
[13]
,而土壤水分状况是制约植物
群落结构与功能的最重要因素之一[14]
,是毛竹林生
产力高低的限制因素[15-16]。

毛竹秆形变异的主要影
响因子除营养条件外,气候条件是重要的影响方
面
[17]
,毛竹枝下高的变异较大,气候条件是主要影
响因素之一[18]。

目前对竹类植物生态学特征的海拔
效应研究主要集中于生长在高海拔地区大熊猫食用
应用研究
/
竹种缺苞箭竹(F argesia denudata)[19]、冷箭竹(B as-han i a fang i a na)[20]和优良笋用竹种金佛山方竹(Chi-m onobam busa utilis)[21]等少数竹种上,涉及的研究内容也限于生物学特性和竹子生长状况方面。

就毛竹林生态学特征在海拔梯度上的变化规律研究开展的较少,仅就种群结构变化和竹材化学组分、物理性质等方面作了些有益的探索[22-24]。

本文在一定梯度海拔变化对毛竹林生长影响大的中亚热带与南亚热带气候过渡区(毛竹分布南缘),选择人工干扰小,生长状况差异大的不同海拔梯度毛竹林,开展海拔对毛竹林土壤物理性质和水分特性的影响研究,旨在揭示气候)土壤一竹林生态系统的变化规律及其相互作用关系,探讨不同海拔梯度毛竹林的良好更新生长,多功能效益充分发挥的人工干扰经营技术。

1材料与方法
1.1试验地概况
试验地位于福建省漳州市华安县,东经117b16c 20d~117b44c1d,北纬24b38c~25b11c13d,是南亚热带向中亚热带过渡的区域,属南亚热带季风湿润气候。

年均气温21.3e,极端最高气温39.0e,极端最低气温-3.8e。

年均无霜期320天。

年降水量1448~ 2023mm,主要降水期为3-8月份。

地带性土壤为南亚热带砖红壤,海拔300~800m的山地为红壤,海拔800m以上为黄壤。

竹林面积1.1万hm2,其中毛竹林0.4万hm2,在海拔100~300m区域呈小块状分布,海拔300~600m呈块状分布,海拔600m以上成片分布。

试验区以分布于低海拔,多栽植于九龙江沿岸的麻竹(D endrocalam us lati f lorus)、绿竹(Bam busa ol d ha-m i)等丛生笋用竹栽培为主。

毛竹林多为纯林,经营极为粗放,仅少量伐竹和采笋,不实施土壤养分补充和林地垦复等经营措施。

1.2海拔梯度设置
设置了土壤类型均为红壤,坡向均为西南方向,坡度25~30b,纯林,经营水平相近的3个海拔梯度毛竹试验林。

试验林地点、海拔等基本情况如下:
A.绵良村,海拔90~120m,坡度27.2b,毛竹林面积2.1h m2;
B.仁寿坑村,海拔360~400m,坡度26.5b,毛竹林面积3.8h m2;
C.天湖坪村,海拔700~ 780m,坡度29.1b,毛竹林面积10.3hm2。

1.3土样采集
依据试验地毛竹林地下鞭系主要分布于30c m土层空间的特点,在3个海拔梯度毛竹林中,分别随机设置20m@20m样地3个,每个样地对角线法选取5个点,去除表层杂草、枯落物等,用200c m3环刀分0~ 10c m、10~20c m、20~30c m3个层次取土样。

取样时如遇石砾或竹鞭,则在原取样点附近重新选点取样。

将充满原状土样的环刀带回实验室进行土壤容重、孔隙性、机械组成和水分特性指标等测定。

1.4指标测定与分析
利用环刀土样测定土壤容重、总孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度、饱和持水量、田间持水量[25]。

土壤机械组成用通过2mm筛孔的土样测定,采用0.5m o l/L氢氧化钠溶液分散土样,甲种比重计法测得,土壤颗粒按美国制分级。

实验数据在Excel统计软件中进行整理,在DPS 统计软件中进行分析。

2结果与分析
2.1土壤容重
从图1分析可知,同一海拔梯度毛竹林土壤容重随土层的加深趋于增大,而不同海拔梯度毛竹林各层的土壤容重均随海拔的升高呈下降趋势。

高、中、低海拔毛竹林30c m土层的平均容重分别为 1.43 g/c m3、1.50g/c m3、1.58g/c m3。

与各土层土壤容重与海拔的关系相同,表现出随海拔的升高有一定幅度下降的变化趋势,即土壤容重与海拔呈负相关关系,但3个海拔梯度毛竹林的土壤容重并无显著差异(p>0.05)。

图1不同海拔梯度毛竹林土壤容重
2.2土壤孔隙性
同一海拔梯度毛竹林土壤毛管孔隙度随土壤深度的增加而有小幅度的下降,而不同海拔梯度相同土层的毛管孔隙度随海拔的升高而增大(图2)。

土壤总孔隙度、非毛管孔隙度则总体上呈同一海拔梯度随土壤深度的增加而增大,不同海拔梯度相同土层随海拔的升高而增大(图3、图4)。

高、中、低海拔毛竹林30c m土层土壤总孔隙度、
应用研究
毛管孔隙度、非毛管孔隙度分别为62.08%、59.50%、56.69%,35.19%、36.57%、37.27%,26.89%、22.26%、19.42%。

总孔隙度、毛管孔隙度3个海拔梯度间无显著差异(p>0.05),非毛管孔隙度随海拔的升高而显著增大(p<0.05),表明海拔对毛竹林土壤孔隙性的影响主要体现在非毛管孔隙度上。

经对不同海拔梯度毛竹林30c m土层的土壤容重(C)与总孔隙度(W)回归分析表明,土壤总孔隙度与容重成极显著的线性负相关:
W=113.4144-35.9142C R2=0.9998P=0.0004
2.3土壤水分特性
2.3.1饱和持水量
海拔对毛竹林土壤孔隙性有一定的影响,从而对土壤水分特性也会产生影响。

总体上,相同海拔梯度毛竹林随土壤深度的加深土壤饱和持水量增加。

不同海拔梯度相同土层的饱和持水量随海拔的升高而增大(表1)。

3个海拔梯度毛竹林30c m土壤平均饱和持水量差异显著(表2),呈随海拔的升高而增大的变化趋势。

表1不同海拔梯度毛竹林土壤持水性
海拔梯度土层深度/c m饱和持水量/g#kg-1田间持水量/g#kg-1
0~10408.76315.43 A10~20445.45327.49
20~30437.18346.13
0~10416.89316.74 B10~20467.16354.42
20~30483.65361.79
0~10419.31313.97 C10~20481.06347.25
20~30501.67367.42
表2不同海拔梯度毛竹林土壤饱和持水量差异分析
(LSD多重比较)
海拔梯度均值C B A C487.34670.0423*0.0292*
B455.900031.44670.0151*
A430.463456.883325.4366
注:*表示差异显著。

2.3.2田间持水量
相同海拔梯度毛竹林土壤田间持水量随土层深度的增加而提高,不同海拔梯度相同土层的土壤田间持水量随海拔的升高总体上呈增大趋势(表1),但高、中、低3个海拔梯度毛竹林30c m土壤层的平均田间持水量差异并不显著(表3)。

表3不同海拔梯度毛竹林土壤田间持水量差异分析
(LSD多重比较)
海拔梯度均值B C A B344.31670.94080.4607
C342.88001.43670.5040
A329.683314.633413.1967
2.4土壤机械组成
同一海拔梯度毛竹林随土层深度的增加,土壤中粘粒、砂粒含量趋于增大,粉粒含量趋于减小。

不同海拔梯度毛竹林土壤微结构颗粒组成比例的大小顺序均为砂粒>粉粒>粘粒(表4),低、中、高海拔毛竹林土壤砂粒、粉粒、粘粒平均含量分别为69.67%、73.23%、74.33%,21.80%、19.20%、18.60%, 8.53%、7.57%、7.07%。

粘粒、粉粒含量随海拔的升高而减小,砂粒含量则趋于增大;即随着海拔高度的升高,毛竹林土壤粗大结构体含量逐渐增大,细小结构体含量减小。

应用研究
表4不同海拔梯度毛竹林土壤机械组成/%
海拔梯度土壤深度
/c m
2~0.05mm
砂粒
0.05~0.002mm
粉粒
<0.002mm
粘粒
0~1066.823.79.5
A10~2070.221.48.4
20~3072.020.37.7
0~1070.321.18.6 B10~2073.019.27.8
20~3076.417.36.3
0~1071.420.48.2 C10~2074.318.67.1
20~3077.316.85.9
3结论与讨论
土壤容重是表明土壤松紧程度及孔隙状况的指标,反映土壤的透水性、通气性和根系生长阻力等,可作为土壤熟化程度的指标之一。

相同海拔梯度毛竹林土壤容重随着土层的加深而趋于增大,这与我国南方主要森林类型常绿阔叶林,重要用材树种杉木林的土壤容重垂直变化规律一致[26]。

分析认为表层土壤因为竹林枯枝落叶分解和转化,土壤动物活动和土壤物理、化学和生物风化,使表层土壤相对疏松,而中层(10~20c m)土壤由于是试验地毛竹林中鞭根系统的主要分布区,尤其是中、低海拔毛竹林,鞭根系生长、死亡分解等使土壤容重降低。

毛竹林各土层土壤容重随海拔的升高呈下降趋势,主要是因为随海拔的升高,生境条件更适于毛竹林生长,竹子为占据更多的环境资源,吸收整合性集群生长需要的土壤矿质养分、水分,地下鞭系延伸的空间范围增大,可以向更深层的土壤分布,而且竹林地上和地下部分大量生物量的分解与转化促使了土壤容重的下降,而土壤容重的降低也使竹林地土壤水气交换环境得到改善,可进一步促进竹子的生长,尤其是地下鞭系的生长。

试验毛竹林土壤类型一致,坡向相同,人工干扰强度相近,海拔对毛竹林土壤孔隙性的影响主要体现在土壤非毛管孔隙度上,随海拔的升高而显著增大,这与竹林地下鞭系生长更新能力增强,竹鞭机械穿插、鞭根系死亡腐烂等形成的大量>0.1mm土壤孔隙有关。

本实验表明毛竹林土壤容重与总孔隙度成极显著的线性负相关,这与在一些植物群落类型中的研究结果相一致[27]。

不同海拔梯度毛竹林土壤非毛管孔隙度的显著差异是引起土壤饱和持水量显著差异的主要原因,而土壤毛管孔隙度的差异不显著造成土壤田间持水量的差异不显著。

也表明随着海拔的升高毛竹林土壤趋于疏松,土壤通气透水性能提高,减少了林地地表径流,从而增强了土壤蓄水能力,有利于竹林水土保持和竹子生长。

虽然不同海拔梯度毛竹林土壤微结构颗粒组成比例均为砂粒>粉粒>粘粒,这可能与试验区成土母质所含强抗性风化物的多少等有关,但随着海拔的升高土壤粘粒、粉粒含量减小,砂粒含量增大。

而土壤中如果粘粒含量高,土壤中缺少有机胶体,无机胶体主要由氧化铁、铝组成,无法形成团聚体,形成了大块,土粒排列紧密的土壤,虽增强了土壤保肥能力,但土壤通气透水性能较差,从而表现出一些不良的水分物理性质[28]。

这也说明随海拔的升高,土壤粘粒含量下降,砂粒含量升高,一定程度上改善了毛竹林土壤物理结构,抗水分散能力提高,土壤抗蚀性和抗冲性增强。

参考文献
[1]江洪,黄建辉,陈灵芝,等.东灵山植物群落的排序、数量分类与环
境解释[J].植物学报,1994,36:539-551.
[2]徐宏发,陆厚基,王小明.玛他种群:种群生态学理论应用于保护
生物学实践的新范例[J].生态学杂志,1998,17(1):47-53.
[3]T il m an D.Producti v i ty and sustai nab ili ty i nfl uenced by b i od i vers it y i n
grass l and ecosyste m s[J].Nature,1996,379(22):718-720.
[4]黄建辉.物种多样性的空间格局及其形成机制初探[J].生物多样
性,1994,2(2):103-107.
[5]B egon M,H arper J L,To w nsend C R.Ecol ogy:Ind i vidu al s popu l ati ons
and co mmun iti es[J].B ritton i a,1987,39(3):407-408.
[6]黄建辉,白永飞,韩兴国.物种多样性与生态系统功能:影响机制
及有关假说[J].生物多样性,2001,9(1):1-7.
[7]李书靖,党宏忠,何虎林,等.华北落叶松生长量与立地气候因子
关系的研究[J].甘肃林业科技,1999,24(1):1-5.
[8]李淑芳.立地条件与湿地松幼林树高生长关系[J].福建林学院学
报,1999,19(3):276-278.
[9]郭明辉,潘月洁,陈广胜.不同海拔高度白桦木材解剖特征径向变
异[J].东北林业大学学报,2000,28(4):25-29.
[10]吴承祯,洪伟,姜志林.杉木人工林自疏过程密度变化与环境因子
关系的数量分析[J].江西农业大学学报,2000,22(2):214-219.
[11]蓝晓光.土壤温度对毛竹冬笋)春笋高生长的影响[J].浙江林
学院学报,1990,7(4):22-28.
[12]傅微楠.生态因子与毛竹林生长关系的研究[J].竹类研究,
1992,11(1):61-65.
[13]周芳纯.竹林培育和利用[J].竹类研究,1998(1-2):53-70.
[14]Sun O J,Sw eetG B,W h itehead D,et a.l Physiol og i cal res ponses to
w ater s tress and w ater l ogg i ng i n Nothofagus s peci es[J].T ree Physio-l ogy,1995,15:629-638.
[15]霍治国.山区毛竹气候生产力模式研究[J].生态学报,1990,10
(4):381-383.
[16]周文伟.降水对毛竹林生长的影响分析[J].竹子研究汇刊,
1991,9(2):33-39.
[17]汪阳东,韦德煌.气象因素对毛竹秆形生长变异的影响[J].竹子
应用研究
研究汇刊,2002,21(1):46-52.
[18]陈双林,吴柏林,虞敏之,等.毛竹材积主要构件因子关系研究及
材积表编制[J].福建林业科技,2008,35(2):30-33.
[19]张三元.缺苞箭竹在高海拔地区生长状况的初步观察[J].甘肃
林业科技,1995,1:39-40.
[20]綦山丁,张喜,张佐玉.金佛山方竹出笋规律的初步研究[J].贵
州林业科技,1997,25(3):18-24.
[21]周世强.冷箭竹更新幼龄芽种群的数量统计[J].四川林业科技,
2000,21(2):24-27.
[22]郑蓉,陈开益,郭志坚,等.不同海拔毛竹林生长与均匀度整齐度
的研究[J].江西农业大学学报,2001,33(2):236-239.
[23]郑蓉.不同海拔毛竹竹材化学组成成分分析[J].浙江林业科技,
2001,21(1):17-20.
[24]汪佑宏,田根林,刘杏娥,等.不同海拔高度对毛竹主要物理力学
性质的影响[J].安徽农业大学学报,2007,34(2):222-225.[25]国家林业局.中华人民共和国林业行业标准)))森林土壤分析方
法L Y /T1210-1275)1999[S].北京:中国标准出版社,2000.[26]王燕,王兵,赵广东,等.江西大岗山3种林型土壤水分物理性质
研究[J].水土保持学报,2008,22(1):151-153,173.
[27]何腾兵,刘丛强,王中良.贵州乌江流域喀斯特生态系统土壤物理
性质研究[J ].水土保持学报,2006,20(5):43-47.
[28]聂明华.武夷山不同垂直地带土壤理化性质和土壤类型[J].安
徽农学通报,2008,14(9):64-65.
(责任编辑 周贤军)
赣系油茶无性系芽苗砧嫁接育苗经济效益分析
幸伟年,龚春,雷小林,周文才,刘胜,敖婉初
(江西省林业科学院,南昌330032)
摘 要:为给油茶育苗经营者提供科学合理的投资依据,调查分析了江西省林科院宜春育苗基地25个高产无性系芽苗砧嫁接育苗的保存率、出圃率以及单位育苗的投入与产出,分析表明:赣无系列油茶优良无性系芽苗砧嫁接育苗,投入产出比较高,经济效益显著。

关键词:赣无系列;芽苗砧嫁接育苗;育苗成本;经济效益
Econom ic B e nefit of Raising G rafting P lan ts of Cam ellia olei fera Clones by t he M ethod G rafted on G er m i nated Seeds M XINGW e-i n ian ,GONG Chun ,LEI X i ao -li n ,ZHOU W en -ca,i LIU Sheng ,AO W an -cu
Ab stract :In o rder to provide t he scientific i nvest m ent bases for ra i si ng grafti ng plan,t t he surv i va l rate and the percentage of seed li ng -selli ng as w ell as the cos-t effecti ve of grafti ng pl ant from 25G an wu series Ca m ellia olei fera cl ones by the nurse seed grafti ng w ere i nvesti gated i n Y ichun Seedli ng Base i n Ji angx.i T he results showed tha t t he cos-t e ffective and the econo m i c bene fit were the hi gher f or t he seedling raisi ng o fG anwu seri es in Ca m ellia olei fera c l ones by t he m et hod gra fted on ger m i nated seeds .K ey word s :G anwu ser i es i n Ca m elli a olei fera c l ones ;The m et hod gra fted on ger m i nated seeds ;Cos-t eff ecti ve ;Econom ic bene fit Au thor .s address :Jiangx iA cademy o f F orestry ,330032N angchang ,Ch i na
收稿日期:2009-06-12 修回日期:2009-11-13
基金项目:科技部农业成果转化资金项目/油茶高品质无性系良种区域化示范0(编号:2007GB2C500159)。

第一作者简介:幸伟年(1969-),工程师,主要从事林业栽培、育苗工作。

E-m ai:l x i ng w nxpy_2008@126.co m
油茶(Cam ellia olei f era )是我国特有的木本油料树种,也是世界四大木本油料树种之一,用其种子榨取的茶油富含不饱和脂肪酸及多种维生素,对降血压、降血脂、软化血管具有良好的效果,是绿色无公害食品,享有/东方橄榄油0的美誉
[1-3]。

随着茶油被人
们普遍认可并接受,市场上对茶油需求量日益扩大,同时也积极地推动了油茶产业化的发展。

种植油茶良好的前景,使得各地林农营造油茶林的积极性空前高涨,对油茶高产无性系苗的需求量也大大增加,
2008年已出现供不应求的情况,省内外许多有眼光的育苗户敏锐地察觉这一商机,纷纷前来江西省林科
院咨询有关育苗成本、育苗技术等事项。

油茶无性系
育苗技术的研究文献[4-6]
很多,但有关油茶芽苗砧嫁接育苗经济概算却鲜见报道。

本文拟通过对2007、2008年江西省林业科学院宜春育苗基地赣系25个油茶高产无性系芽苗砧嫁接育苗的保存率、出圃率以及单位育苗投入产出情况进行调查分析,旨在为广大的油茶育苗经营户提供生产投资的依据。

1 材料与方法1.1 试验材料
赣系油茶25个高产无性系是江西省林业科学院科研人员,从20世纪80年代开始,在各油茶产区选出的油茶优树,按全国油茶优良家系和无性系评选标
应用研究。