基于林龄和密度变化的沙地樟子松人工林地土壤特性演变规律

As an alien species, Pinus sylvestris var. mongolica planted forest in the process of growth and development will have a profound impact on soil physical and chemical properties of the introduced area.Studying on soil characteristics evolution of Pinus sylvestris var. mongolica planted forest in sandy land based on changes in forest age and density, revealed the role and law of Pinus sylvestris var. mongolica planted forest in the growth and development for the sand land soil.The research object of this project is 10-60 years of Pinus sylvestris var. mongolica planted forest. Starting with different ages of Pinus sylvestris var. mongolica plantations, discovered that the effects law of Pinus sylvestris var. mongolica planted forest in the whole growth and development stage on the sand land soil physicochemical properties, through field survey and sampling, laboratory determination, data processing and comprehensive analysis. In each stage of forest age, the study has shown that different density plantations of Pinus sylvestris var. mongolica have an impact on the sand land soil physicochemical properties and discovered that the effects law of stand density on changes of physical and chemical properties of the sandy soil.By analyzing the growth status of Pinus sylvestris var. mongolica plantation in sandy land in different stand densities, concluded the correlation between growth of Pinus sylvestris var. mongolica and changes of soil characteristics.The process of revealing different density of Pinus sylvestris var. mongolica plantations throughout the growth stage of the impact on soil properties has provided theoretical support for the rational management of Pinus sylvestris var. mongolica plantation.

作为外来物种的樟子松人工林在生长发育过程中对引种区土壤的物理、化学性质会产生深刻影响。基于林龄和密度变化的沙地樟子松人工林土壤特性演变规律研究揭示樟子松人工林在生长发育过程中对沙地土壤变化过程的作用规律。项目将10-60年跨度的沙地樟子松人工林作为研究对象，从樟子松人工林不同林龄入手，通过现场调查、取样、实验室测定、数据处理、综合分析，揭示樟子松人工林在整个生长发育阶段对沙地土壤理化性质的影响规律；在每个林龄阶段，通过研究樟子松人工林林分密度变化对沙地土壤物理、化学性质的影响，揭示林分密度对沙地土壤理化性质变化的作用规律；通过研究沙地樟子松人工林在不同林分密度下的生长发育状况，揭示沙地樟子松人工林生长发育与土壤特性变化的相关关系。从而达到揭示樟子松人工林在整个生长发育阶段不同林分密度下对土壤特性的影响过程，为沙地樟子松人工林的合理经营提供理论支撑。

作为外来物种的樟子松，其林分生长对沙地土壤性质会产生一定的影响。为了揭示这种影响，本研究课题选取不同林龄和密度的沙地樟子松人工林按幼林、中龄林、成熟林和过熟林样地，研究了引种区沙地樟子松人工林生长过程以及樟子松生长发育对土壤理化性质、土壤酶、微生物碳氮磷以及非降雨季节土壤水分的影响。研究结果表明：林分生长方面，引种地的沙地樟子松生长符合Richards模型，数量成熟龄为47 a。幼林的林分密度保持在1425 、中龄林在1025-1175、成熟林为750 株·hm－2 左右比较适宜。病虫害干扰使得樟子松树高总生长量平均降低了30.57%，防护成熟龄提前了6年。建立的混合效应幂函数胸径-冠幅模型，以及含有优势木平均高、胸高断面积的 Sibbesen 广义和基础混合胸径-树高模型能较精确地预测樟子松冠幅和树高。林分生长对土壤性质的影响方面，随着樟子松人工林的生长，土壤容重和土壤细颗粒（< 0.05 mm）含量在 0-10 cm 土层变化明显。非降雨季节的土壤含水量随人工林的生长变化不显著，但中龄林的土壤水分有降低的趋势。pH 值在0-20 cm 层随林龄增加显著地降低。造林初期土壤有机碳（SOC）在0-20cm层降低，直到40a左右（0-10cm需要38a，10-20cm层需要46a）恢复到草地水平，随后增加显著，氮磷钾及土壤含水量也影响0-10cm层的SOC含量。全氮在 0-40 cm 层随林分生长而上升，在 60-80 cm 层先降低后升高，所有土层土壤全氮均在成熟林或过熟林时期恢复到草地水平，碱解氮在 10-40 cm 层先降低后升高，在 40-100 cm 层随林龄而降低，土壤全磷含量在幼龄阶段明显低于草地，在中龄阶段恢复到草地水平。土壤蔗糖酶和蛋白酶活性随林分生长而升高，磷酸酶和过氧化氢酶先升高，30 a 时达到最高值，然后降低，脲酶先降低，到30 a 后保持稳定。这些结论可以为沙地樟子松人工林的科学营建和管理、科尔沁沙质草地的植被恢复和重建提供理论依据。