微地形对石质山地麻栎人工林土壤质量的影响

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为探究微地形对石质山地麻栎(Quercus acutissima)人工林土壤质量的影响,本研究以连云港市海州区锦屏山麻栎纯林和麻栎黑松(Pinus thunbergii)混交林为研究对象,研究了5种微地形下土壤物理、化学、生物学性质的差异,运用主成分分析和相关系数法筛选并建立了土壤质量评价最小数据集,采用加权求和指数法对不同微地形下的土壤质量进行综合评价,旨在明晰微地形对麻栎人工林土壤质量的影响,以期为合理利用林地资源、提高人工林质量提供理论依据。主要研究结果如下:(1)不同微地形中土壤物理性质存在一定差异。在麻栎纯林的5种微地形中,阴坡凸地的土壤容重最低,为1.19 g/cm~3,阴坡凹地的土壤总孔隙度、毛管孔隙度和含水率最高,凹地微地形含水率均高于凸地微地形且阳坡凸地的含水率最低;在麻栎黑松混交林的5种微地形中,阴坡凸地的土壤容重最低,为1.10 g/cm~3。两种林分类型相比较,在平缓坡地、阴坡凹地和阴坡凸地3种微地形中,麻栎纯林的土壤容重高于麻栎黑松混交林,分别高出20%、19%和8%。在平缓坡地、阳坡凹地和阴坡凸地3种微地形中,麻栎黑松混交林的总孔隙度、毛管孔隙度和含水率高于或等于麻栎纯林。综合所有微地形类型,麻栎黑松混交林的土壤物理性质表现优于麻栎纯林。(2)不同微地形间土壤化学性质存在显著差异,麻栎纯林中阳坡凹地微地形的土壤化学性质表现较好,麻栎黑松混交林中阴坡凹地的土壤化学性质表现较好。在麻栎纯林5种微地形中,阳坡凹地微地形的土壤有机质、全氮和全钾含量最高,凹地微地形的土壤全磷和碱解氮含量高于凸地微地形;在麻栎黑松混交林5种微地形中,阴坡凹地微地形的土壤有机质、碱解氮和速效钾含量最高,阴坡两种地形的土壤有机质、全氮、碱解氮和速效钾含量均高于其他微地形。两种林分类型相比较,麻栎纯林的全磷和钾元素含量较高,麻栎黑松混交林的碳、氮元素含量较高。综合所有微地形类型,麻栎黑松混交林的土壤化学性质表现优于麻栎纯林。(3)不同微地形间土壤生物学性质存在显著差异,阴坡凹地微地形在两种林分类型中均表现最好。在麻栎纯林5种微地形中,阴坡凹地微地形的土壤微生物生物量碳氮含量、脲酶、过氧化氢酶和酸性磷酸酶活性最高;在麻栎黑松混交林5种微地形中,阴坡凹地微地形的土壤微生物生物量碳氮含量、过氧化氢酶、蔗糖酶和酸性磷酸酶活性最高。两种林分类型相比较,麻栎黑松混交林的土壤微生物生物量碳在阴坡凹地和阴坡凸地两种微地形中高于麻栎纯林,土壤微生物生物量氮含量和蔗糖酶活性在阳坡凹地、阴坡凹地和阴坡凸地3种微地形中高于麻栎纯林,过氧化氢酶和酸性磷酸酶活性在5种微地形中均高于或等于麻栎纯林。综合所有微地形类型,麻栎黑松混交林的土壤生物学性质表现优于麻栎纯林。(4)微地形通过改变土壤pH、有机质含量、全磷含量、有效磷含量、过氧化氢酶活性和微生物生物量氮含量6个关键指标,影响林下土壤质量指数。在麻栎纯林5种微地形中的土壤质量指数范围为0.46~0.54,其中阳坡凹地的土壤质量指数最高,阳坡两种微地形的土壤质量指数高于阴坡两种地形;在麻栎黑松混交林5种微地形中的土壤质量指数范围为0.48~0.59,其中阴坡凸地微地形土壤质量最高。两种林分类型相比较,麻栎纯林仅在阳坡凹地微地形的土壤质量高于混交林。可能是因为混交林具有良好的光源异质性条件,郁闭度适中,凋落物更难降解,腐殖质厚,土壤微生物群落代谢活性较纯林更强,土壤物理性质和土壤养分水平优于麻栎纯林,因此更有利于土壤质量的提高。建议在今后的植被营造过程中,进一步关注地形因素对土壤质量的影响。
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