間伐對杉木人工林土壤理化性質(zhì)的影響

張偉民 邱勇斌 鄭文華 鄭衛(wèi)華

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間伐對杉木人工林土壤理化性質(zhì)的影響

張偉民 邱勇斌 鄭文華 鄭衛(wèi)華

（浙江省開化縣林場 324300）

在浙江省開化縣林場研究了不同間伐處理下杉木人工林土壤物理和化學(xué)性質(zhì)的變化，結(jié)果表明，間伐2年后，土壤理化性質(zhì)得到顯著改善，0-20 cm土層土壤容重隨間伐強度增加而降低，土壤溫度、有機質(zhì)、總氮、水解氮、速效鉀、有效磷和pH值均隨間伐強度增加而升高，37%間伐強度對土壤理化性質(zhì)的影響高于20%間伐強度處理。間伐對0-10 cm土層土壤理化性質(zhì)的影響大于10-20cm土層。這些研究結(jié)果對認識杉木人工林經(jīng)營與土壤質(zhì)量的變化關(guān)系具有重要意義。

間伐；杉木人工林；土壤理化性質(zhì)

杉木（）是我國南方山地丘陵區(qū)主要的造林樹種，在木材生產(chǎn)和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能方面發(fā)揮了重要作用。根據(jù)第八次全國森林資源清查數(shù)據(jù)，全國杉木人工林面積最大，達895萬hm2，占人工林總面積的19.01%。通常杉木造林密度較大，為了改善林分結(jié)構(gòu)，提高林分質(zhì)量，必須通過撫育間伐合理地調(diào)整林分密度[1]。間伐是一種常規(guī)的森林經(jīng)營技術(shù)措施，通過降低林分密度來改善林分結(jié)構(gòu)和種間關(guān)系，在人工林培育過程中具有重要作用[2]。間伐通過調(diào)整林分結(jié)構(gòu)，改變了林內(nèi)光照、溫度及土壤養(yǎng)分、水分等資源，因而對林下植被發(fā)育和分布、凋落物和細根分布及土壤物理化學(xué)性質(zhì)等有重要影響[3-5]。為此，在浙江省開化縣林場，選擇17年生杉木大徑材培育林分為研究對象，開展中度和強度間伐對杉木人工林土壤物理化學(xué)性質(zhì)的影響研究，為杉木大徑材可持續(xù)經(jīng)營提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于浙江省開化縣林場城關(guān)分場（118°25′E，29°09′N）。研究區(qū)年平均氣溫16.4℃，年平均降雨量1814 mm，無霜期252d，年日照總時數(shù)1334.1 h，氣候?qū)賮啛釒Ъ撅L(fēng)氣候。海拔180～300 m，土壤為紅黃壤。

1.2 試驗設(shè)計

試驗林分17a生杉木純林（初植密度為2500株·hm-2），在2006年進行過1次撫育間伐（間伐強度約18%），2011年3月選擇采用下層間伐法，開展間伐試驗。試驗包括3種處理：不間伐、20%間伐和37%間伐處理（以林木密度株數(shù)計），每個間伐處理的樣地為20 m×20 m，3次重復(fù)。間伐前林分生長特征基本一致，郁閉度0.9以上。2012年10月調(diào)查結(jié)果顯示，未間伐、中度間伐和強度間伐保留密度分別為1775、1408、1114株·hm-2，平均樹高分別為14.5 m、14.8 m、14.9 m，平均胸徑分別為17.6 cm、18.5 cm、19.1 cm。

1.3 土壤理化性質(zhì)測定

在每個樣地內(nèi)隨機選擇5個樣點，采用土鉆采集0-10cm和10-20 cm土樣，同一樣地5個土樣混合后裝袋、編號。土壤樣品置于陰涼處自然風(fēng)干，過篩后用于土壤化學(xué)性質(zhì)測定。土壤有機質(zhì)含量采用重鉻酸鉀氧化-外加熱法測定，總氮采用凱氏定氮法測量，總磷用鉬藍比色法測定，全鉀采用酸熔-火焰光度法測定，有效磷用鹽酸和硫酸溶液浸提-鉬銻抗比色法測定，速效鉀采用乙酸銨浸提-火焰光度法測定[6]。土壤pH采用雷磁PHS-3C電導(dǎo)率儀測定，土壤容重采用環(huán)刀測定，土壤含水量采用烘干法測定，土壤溫度采用EC-300便攜式土壤溫度儀測定，土壤機械組成采用馬爾文2000激光粒度儀測定。

不同處理之間土壤理化性質(zhì)的差異采用單因素方差分析來檢驗，并進行Duncan多重比較。所有數(shù)據(jù)用Excel 2013和SPSS 17.0進行分析處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同間伐處理土壤物理性質(zhì)的變化

從表1可以看出， 0-10 cm土層土壤容重隨間伐強度增加呈降低趨勢，10-20 cm土層不同間伐處理之間土壤容重沒有顯著差異（P>0.05）。0-10 cm和10-20 cm土層平均土壤溫度和土壤含水量均隨間伐強度增大逐漸增加，僅強度間伐處理與對照處理之間土壤溫度差異顯著（P<0.05）。土壤顆粒組成在3種間伐處理之間沒有發(fā)生顯著變化。這表明間伐后短期內(nèi)土壤表層容重降低，同時增加了淺層土壤溫度（P>0.05）。

表1 不同間伐處理土壤物理性質(zhì)

2.2 不同間伐處理土壤化學(xué)性質(zhì)的變化

0-10 cm和10-20 cm土壤有機質(zhì)含量隨間伐強度增加顯著增大（P<0.05），其中0-10 cm土層20%間伐處理和37%間伐處理分別比未間伐處理土壤有機質(zhì)含量增加10.3%和17.9%；10-20 cm土層這兩種間伐處理分別比未間伐處理土壤有機質(zhì)含量增加6.3%和13.6%，可見表層土壤有機質(zhì)含量增幅較大。0-10 cm土層土壤總氮含量隨間伐強度增大顯著增加（P<0.05），20%間伐處理和37%間伐處理分別比未間伐處理土壤總氮含量增加8.5%和19.5%；10-20 cm土層不同間伐處理之間土壤總氮含量差異不顯著（P>0.05）。各土層土壤總磷和總鉀含量在不同間伐處理之間差異不顯著（P>0.05）。0-20 cm土層土壤水解氮、速效鉀和有效磷含量均隨間伐強度增大顯著增加（P<0.05），尤其0-10 cm土層碳氮磷養(yǎng)分的有效性更高，20%間伐處理的土壤水解氮、速效鉀和有效磷含量分別比未間伐處理增加31.8%、9.0%和40.8%，37%間伐處理的土壤水解氮、速效鉀和有效磷含量分別比未間伐處理增加43.4%、28.1%和38.5%。同樣，間伐也降低了土壤pH值。這表明間伐后短期內(nèi)增加了淺層（0-20 cm）土壤有機質(zhì)和速效養(yǎng)分含量，降低了土壤pH值。間伐強度對不同土層土壤化學(xué)性質(zhì)有顯著影響。

表2 不同間伐處理土壤化學(xué)性質(zhì)

3 結(jié)論與討論

間伐改變了林分空間結(jié)構(gòu)，進而影響凋落物數(shù)量和質(zhì)量，也對土壤性質(zhì)具有重要影響[7-9]。研究發(fā)現(xiàn)，間伐2年后，表層土壤容重隨間伐強度增加而降低，土壤溫度、有機質(zhì)、總氮、水解氮、速效鉀、有效磷和pH值均隨間伐強度增加而升高。這是因為間伐后林木株數(shù)減少，林分郁閉度降低，導(dǎo)致地表溫度升高，促進了凋落物分解[10]；同時，間伐后郁閉度降低促進了林下植被的快速生長，林下植被對改善土壤物理化學(xué)性質(zhì)和生物學(xué)特性，促進林地養(yǎng)分的有效性效果顯著[11]。張鼎華等[5]對杉木、馬尾松、建柏、柳杉和木荷人工林間伐2年后土壤肥力的研究表明，間伐后土壤容重降低、總孔隙度和速效養(yǎng)分提高，土壤肥力得到了改善和提高，并指出間伐后林分土壤肥力提高主要是林下植被生物多樣性提高誘發(fā)了土壤微生物多樣性和數(shù)量的提高，并由此增強了土壤生物活性，加速了土壤養(yǎng)分循環(huán)。油松人工林間伐3年后，隨著間伐強度增大，林內(nèi)0-20 cm土壤總孔隙度、毛管持水量明顯升高，土壤有機質(zhì)、速效鉀、有效磷含量增加，過氧化氫酶、多酚氧化酶的活性增強[8]。而其他一些研究則表明，間伐2年后土壤養(yǎng)分有效性降低[12]。這些不同的研究結(jié)果，主要與樹種、立地條件、間伐措施等有關(guān)。本文僅研究了間伐后2年土壤理化性質(zhì)的變化，間伐對土壤質(zhì)量的長期影響還有待進一步研究。

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Effects of thinning on soil physical and chemical properties in Chinese fir plantation

ZhangWeimin，QiuYongbin，ZhengWenhua，ZhengWeihua

The changes of soil physical and chemical properties in different thinning treatments were studied in Chinese fir plantations in Kaihua Forest Farm of Zhejiang. The results showed that after 2 years of thinning, soil physical and chemical properties were improved in the thinned treatments. The soil bulk density of 0-20 cm soil layer decreased with the increase of thinning intensity, and soil temperature, organic matter, total nitrogen, hydrolyzed nitrogen, available potassium, available phosphorus and pH increased with the increase of thinning intensity. The effect of 37% thinning intensity on soil physical and chemical properties was higher than that in the 20% thinning intensity treatment. The variation of soil physical and chemical properties in 0-10 cm soil layer was higher than that in the 10-20 cm soil layer. These findings are important for understanding the relationship between management of Chinese fir plantations and soil quality.

thinning；Chinese fir; soil physical and chemical properties

S714.2

A

1004-7743（2019）01-0001-03

2018-12-19