苗木種植對土壤理化性質的影響

閆　慧， 王夢陽

(許昌學院 城鄉規劃與園林學院，河南 許昌 461000)

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苗木種植對土壤理化性質的影響

閆慧， 王夢陽

(許昌學院 城鄉規劃與園林學院，河南 許昌 461000)

取許昌市園林苗木基地4年育齡苗木區的表層(0～20 cm)土壤樣品和長期進行農耕活動區域表層(0～20 cm)土壤樣品，分析土壤容重、土壤機械組成、有機質、pH值、銨態氮、速效磷和速效鉀共7個理化指標.結果表明：(1)農耕區土壤容重值低于苗木種植區，農耕區耕作過程能更好地改善了土壤結構；(2)苗木種植區土壤有機質值含量低于農耕區，土壤肥力低于農耕區，主要原因是農耕區耕作過程中綠肥的施用頻率和施用量較大；(3)苗木種植區土壤銨態氮含量高于農耕區，數值波動較大，但總體水平不高.農耕區小麥生長過程中需要大量的氮素支持，并且小麥種植密度大，對氮的吸收利用較多；而苗木種植區氮的表聚性較強，所以表層土壤樣品中保留的銨態氮較多；(4)苗木種植區土壤pH值、土壤機械組成、速效磷、速效鉀含量與農耕區數據并無較大差異，說明苗木種植對土壤pH值、土壤機械組成、速效磷、速效鉀含量造成的影響比較小.

土壤容重；土壤機械組成；有機質；銨態氮；速效磷；速效鉀

土地利用和覆蓋方式的改變是全球變化的重要原因[1].隨著苗木產業的發展，苗木種植成為城郊結合部的一種常見的新型土地利用方式.目前從事苗木種植的人們更多的是關注苗木種植帶來的經濟效益，忽略了長期進行苗木栽培對土壤可持續利用的影響[2].隨著城市化的推進，土地資源日趨緊張，可持續發展成為現有各種土地利用方式下不容忽視的問題.土壤是植物生長發育的基礎，其質量是農業實現可持續發展的條件，土壤理化性質是土壤質量的重要方面，影響著土壤水分、空氣的供給，是土壤質量高低的反映.土壤質量是農業實現可持續發展的重要前提，對現有苗木種植條件下苗木種植區土壤理化性質進行研究，能夠為土壤的有效管理和可持續利用提出科學評價依據.

國內外針對苗木種植對土壤環境的影響已有部分研究，主要集中在土壤理化性質差異、肥力衰退等方面.目前國內外研究基本一致認可，連栽單一的苗木將會導致土壤物理性質的惡化，造成土壤地力衰退.如研究發現，與幼齡杉木相比，連栽杉木土壤的化學性質明顯變差，杉木連栽可能會引起土壤酶活性的降低，進而導致土壤肥力下降[3-4].譚芳林等[5]研究發現，隨著苗木植株代數的增加，土壤pH值呈降低趨勢，即土壤出現酸化趨勢，這將導致土壤的產出能力大大下降，同時氮、磷、鉀等各營養元素也隨之降低，且在表層土壤中表現的更為顯著.

1　材料與方法

1.1研究區概況

許昌市北臨黃河，西部接伏牛山、中岳嵩山，東、南接黃淮海平原，經度范圍112°42′E～114°14′E，緯度范圍為34°16′N～34°58′N，是第三級階梯上一座以平原為主的城市，屬于北暖溫帶大陸性季風氣候，年平均氣溫約為15.2 ℃，日照時數約為2 104.4 h，年均降水量約為727 mm，四季分明，氣候溫和，光照充足，雨量適中.土壤類型為潮土，母質主要為黃河、淮河的沉積物，富含碳酸鈣.

研究對象為許昌市花都園林工程有限公司下設的苗木種植基地，樣品采集區苗木栽種面積約為150畝，花木種植年限為4年，種植的花木類型為喬木、灌木，栽種花木之前為農耕區.對比樣地選取為花木基地附近一直從事農業耕作活動的區域.

1.2樣地的選取與樣品的采集

在苗木種植區采用五點混合法取樣，隨機選取五個點，并分別取0～20 cm表層土，進行均勻混合后按“四分法”取四分之一土壤樣品裝入密封袋，進行編號，帶回實驗室進行風干、晾曬、過篩、稱重等處理以供土壤各項研究指標的測定，容重所測定的土壤樣品采用環刀法采集.土壤樣品的采集時間為2015年1月中旬，共采集17個樣品，分別按XC-01至XC-17進行編號，其中編號XC-17為長期進行農耕活動的土樣，采集時種植的作物為冬小麥.

1.3測定項目與方法

土壤機械組成的測定：采用Mastersizer 2000激光粒度分析儀進行測定.首先稱取0.28～0.32 g土壤樣品，放入50 mL小燒杯中，分別加入濃度為10%的鹽酸和雙氧水，以期除去土壤樣品中的有機質和碳酸鹽，放置在溫度設置為100 ℃的蒸爐中加熱10 min后取出，土壤樣品進行靜置處理24 h后，抽取燒杯中的大部分多余水分，加入濃度為5%的六偏磷酸鈉進行土壤樣品分散處理，放入到超聲波清洗儀中進行約5 min的土壤震蕩分散處理.將處理完成的樣品加入到800 mL的純凈水中，進行土壤機械組成的測定.

土壤pH值采用電位法測定; 土壤有機質采用高溫外熱重鉻酸鉀一容量法進行測定；土壤銨態氮、速效磷、速效鉀用豫農2000土壤速效養分速測儀進行含量測定.

將土壤樣品風干，揀出草根、石塊等物質，過0.25 mm的篩子，稱取土壤樣品2.0 g放入土壤浸堤瓶中，用吸管吸取土壤浸堤劑40 mm于土壤浸堤瓶中，取一勺北方土壤脫色劑放入土壤浸堤瓶中，保持溫度在20～25 ℃之間，攪拌5 min，然后靜置并將樣品溶液過濾于干燥的三角瓶中.最后將所得土壤樣品溶液加入相應試劑，進行土壤養分含量上機測定.

1.4數據分析

采用Excel 2013和Mastersizer 2000進行數據分析，并參照全國土壤養分含量等級標準，進行土壤肥力指標對比分析.

2　結果與討論

2.1苗木種植對土壤容重的影響

土壤容重指的是土壤在自然結構沒有受到破壞的前提下，單位容積土的重量，用g/cm3表示.它的大小與土壤緊實度、土壤質地、結構，有機質的含量及耕作方式等密切相關[6].一般含礦物質多而結構較差的土壤(如砂土)，土壤容重值都在1.4～1.7 g/cm3之間，而含有機質多而結構較好的土壤(如農業土壤)，容重值在1.1～1.4 g/cm3之間[7].

苗木種植區土壤容重平均值為1.55 g/cm3，容重數值在1.39～1.76 g/cm3之間波動，但樣品方差為0.12，數值波動較小.農耕區土壤容重值為1.34 g/cm3(見圖1).小麥種植區耕作過程中土地管理較苗木種植區更為精細，其中包括綠肥和化肥配合施用的次數和量更多，更多次翻耕等，所以較好地改善了土壤結構.這與林東關于梨樹下養雞減小土壤容重的研究結果相一致[8].容重值比較小的土壤，孔隙度比較大，最大持水量比較高，更利于植株生長和作物產量的提高[9].苗木種植區樹種單一，會增加土壤容重[10].相比較更多次施用綠肥、翻耕等農業耕作方式對土壤結構的改善，苗木種植對土壤結構的影響有可能是消極的.

2.2苗木種植對土壤機械組成的影響

土壤機械組成是土壤較重要的物理性質，能夠影響其水分、肥力、空氣等因子.苗木種植區土壤以粉砂為主，占40.9%～71.5%，平均值為64.1%，其中以細粉砂所占比例最大，細粉砂和粗粉砂分別占37.0%～53.8%和3.9%～20.5%.粘粒組占20.1%～58.9%，平均值為31.8%；砂粒組占0.02%～8.8%，平均值為4.0%.農業耕作區主要以粉砂為主，約占68.1%，其中以細粉砂所占比例較大，細粉砂和粗粉砂分別占50.7%和17.4%；粘粒組占26.2%，砂粒組占5.5%.苗木種植區土壤樣品機械組成與農耕區相似，都是以粉砂為主.

2.3苗木種植對土壤pH值的影響

土壤pH值是影響土壤肥力大小的重要因素，能夠影響土壤中養分的存在狀態、轉化和使用的效力[6].土壤的pH值太高或者太低，一些營養元素會比較難溶，有效性降低，而不能很好地被植物根系吸收.pH值對土壤中多種營養元素有較大的影響[11].對植物的生長發育和施肥產生的效果也有較大影響[12].

苗木種植區土壤樣品的pH值介于7.2～8.6之間，平均值為8.18(見圖2)，為堿性土壤，這與許昌土壤為潮土，碳酸鈣含量較多，呈現中性偏堿的定論相吻合[13].土壤樣品pH值數據標準差為0.42，樣品pH值波動比較小，樣品之間pH值的差異并不大.農耕區土壤樣品pH值為8.3，苗木種植區與農業耕作區土壤樣品均屬于堿性土，說明進行苗木種植對土壤pH值并未產生影響.

圖1　土壤容重

圖2　土壤pH值

2.4苗木種植對土壤有機質的影響

土壤有機質指以各種形態和狀態存在于土壤中的含碳有機化合物，包括動植物殘體、微生物體及其不同分解階段的產物，以及由分解產物合成的腐殖質等.主要來源為動植物的殘體、人為施入的各種有機肥料(綠肥、堆肥、人畜排泄物、漚肥等)[14].有機質雖然在土壤總重量中所占比例較小，卻有植物生長發育所必須的營養，能為土壤中多種微生物進行生命代謝活動提供能力支持[6]，對土壤物理化學以及生物學性質都具有深刻影響，是土壤肥力有效性時間長短的重要標志[12].有機質含量值越大，土壤肥力就越高，反之，土壤就越貧瘠[15].

苗木種植區土壤有機質含量范圍在1.62%～4.43%之間，農業耕作區土壤有機質含量為4.98%，依據全國土壤養分含量分級表，樣品有機質含量處于(a)級較高水平.苗木種植區地表雖然沒有較多的草本植被覆蓋，但是一年或者兩年一次施用綠肥，所以相對而言有機質含量平均值依然處于(c)級中等水平.農耕區土壤受人為培肥施肥的頻率、數量的影響，有機質含量高于苗木種植區，如圖3所示.

2.5苗木種植對土壤養分的影響

2.5.1土壤銨態氮

氮素是植物生長所需要的重要營養元素[16-17].銨態氮是能夠被植物直接所吸收利用的有效態氮[18].它的含量顯著地影響著土壤氮的遷移與轉化過程，也反映了土壤的養分供給狀況及其可利用水平[6].通常北方土壤中銨態氮的含量范圍為(1～24 mg)/100 g，河南潮土氮豐缺指標顯示氮含量含量<5 mg/100 g等級為極低，(5～8.7)mg/100 g含量等級為低.

苗木種植區土壤樣品銨態氮含量平均值為8.25 mg/100 g，處于低級；農業耕作區土壤銨態氮的含量為2.50 mg/100 g(見圖4)，處于極低水平.參照河南潮土氮豐缺指標，土壤銨態氮含量總體水平偏低.樣品在1月份采集，氣溫比較低.有機氮的礦化也比較弱[19-20]，因此導致銨態氮含量在此期間比較低.另外因為銨態氮為植物可以直接吸收利用的有效態氮，能夠被土壤吸附而不易造成淋失，因而其受1月氣溫、降水的差異，植物根系吸收累積能力、有機氮的礦化作用以及土壤吸附等因素的綜合影響更為明顯.其含量也與采樣區水文狀況、土壤結構及其對銨態氮吸附強度的差異有關[19].小麥生育過程中會吸收許多的氮素維持其生長，其不同生育過程土壤中氮素含量不同[21].小麥種植密度大，氮的吸收利用更多[22]，留在土壤中的氮比較少；而苗木種植區(種植喬木、灌木)氮素的土壤表聚性比較強[23-24]，所以表層(即0～20 cm)土壤中銨態氮的含量較農耕區高.

圖3　土壤有機質含量

圖4　土壤銨態氮含量

2.5.2土壤速效磷

土壤速效磷是土壤中能夠被植物吸收和利用的磷，包括所有水溶性的磷，部分以吸附態存在的磷和有機態的磷，有些土壤還包括部分以沉淀狀態存在的磷素[25].土壤速效磷是體現土壤供應磷素水平高低的指標[26].土壤含磷量的高低能夠反應土壤中磷素的量以及供應能力.土壤速效磷含量的多寡是決定磷肥效果最主要的因素之一.

苗木種植區樣品土壤速效磷含量的平均值為3.63 mg/100 g，農業耕作區土壤速效磷含量為3.62 mg/100 g(見圖5).苗木種植區樣品土壤速效磷含量處于養分分級的(c)中級及以上水平的占95.65%.說明苗木種植中磷肥的施用效果比較好，土壤中可以利用的磷素比較多.有研究表明森林土壤的速效磷含量與溫度呈正相關，與土壤pH值呈負相關[27]，據此推測，苗木種植區土壤速效磷含量有可能受到溫度的影響.但從數據分析苗木種植對土壤速效磷含量的影響并不是很明顯.

2.5.3土壤速效鉀

土壤中有水溶性的鉀，由于這部分鉀能夠較快地被植物所吸收利用，所以被稱為速效鉀.鉀是土壤養分的重要部分.苗木種植區土壤樣品速效鉀含量的平均值為19.16 mg/100 g，農耕區樣品土壤速效鉀含量24.93 mg/100 g(見圖6)，均處于養分分級的(a)級較高水平.苗木種植區土壤速效鉀含量在(5.09～30.76)mg/100 g間波動.土壤速效鉀含量處于養分分級(c)中級及以上水平的約占93.75%，說明苗木種植區土壤速效鉀養分含量平均水平較高.通過數據分析對比得出，苗木種植區土壤速效鉀含量較耕作區差異不明顯，說明苗木種植對土壤速效鉀含量影響比較小.

圖5　土壤速效磷含量

圖6　土壤速效鉀含量

3　結論

農耕區土壤容重值低于苗木種植區，農耕區耕作過程更好地改善了土壤結構.苗木種植區土壤有機質值含量低于農耕區，土壤肥力低于農耕區，主要原因是農耕區耕作過程中綠肥的施用頻率和施用量較大.苗木種植區土壤銨態氮含量高于農耕區，但總體水平不高.農耕區小麥生長過程中需要大量的氮素支持，并且小麥種植密度大，對氮的吸收利用較多；而苗木種植區氮的表聚性較強，所以表層土壤樣品中保留的銨態氮較多.苗木種植對土壤pH值、土壤機械組成、速效磷、速效鉀含量造成的影響較小.

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責任編輯：衛世乾

The influence of Tree Planting on Soil Physical and Chemical Properties

YAN Hui， WANG Meng-yang

(CollegeofUrban-ruralPlanningandLandscapeArchitecture，XuchangUniversity，Xuchang461000，China)

Selecting Xuchang Huadu garden nursery seedlings base area of reproductive age 4 years (0-20 cm) of surfaces oil sample, and long-term agricultural activities of the regional surface of soil sample (0-20 cm), we analyzes the soil bulk density, soil mechanical composition, organic matter, pH value, ammonium nitrogen,rapid available phosphorus and rapid available kalium seven physical and chemical properties for comparison. The results show that： (1) The soil bulk density value of the farming area is lower than the seedling growing areas, and the cultivation process of the farming area can better improve the soil structure. (2) The seedling growing areas of soil organic matter content is lower than that of the farming area, and the soil fertility is less than farming area. The main reason is that the green manure application frequency and quantity are bigger in the cultivation process of the farming areas. (3) The soil ammonium nitrogen content of the seeding growing areas is higher than that of farming area and numerical fluctuation is big, but the overall level is not high. Ammonium nitrogen content is affected by seasonal factors, The wheat of the farming area in the growing process requires a lot of nitrogen support, and wheat planting density is big, the nitrogen absorption use more.The table cohesion of seedling growing areas is stronger,sot there is the ammonium nitrogen in the surface soil sample.(4) There are little differences between the seedling growing soil pH, soil mechanical composition, available kalium, available phosphorus content and those of farming area . It shows that tree planting has a little effect on soil pH, soil mechanical composition, the effects of available kalium, available phosphorus content.

soil bulk density; soil mechanical composition; organic matter; ammonium nitrogen; rapid available phosphorus; rapid available kalium

2015-07-12

許昌學院校級科研項目

閆慧(1980—)，男，內蒙古呼倫貝爾人，副教授，博士，研究方向：土壤環境質量.

1671-9824(2016)05-0125-05

K903

A