人為干擾對(duì)子午嶺油松人工林土壤物理性質(zhì)的影響

楊龍龍，豆蓓

（甘肅省子午嶺林業(yè)管理局正寧分局中灣林場(chǎng)，甘肅慶陽(yáng) 745300）

土壤性質(zhì)會(huì)隨著母巖、氣候、地形、植被和生物差異產(chǎn)生改變，在空間和時(shí)間上土壤具有異質(zhì)性。土壤特性的因子隨著空間尺度的不同也會(huì)不同。在新時(shí)代的背景下，國(guó)外學(xué)者已對(duì)不同生態(tài)系統(tǒng)土壤異質(zhì)性的影響因素進(jìn)行了深入探討與研究，這對(duì)不同群落與土地利用方式的土壤特性和動(dòng)態(tài)認(rèn)知有重要意義[1]。

干擾現(xiàn)象在自然界中隨處可見，不僅是造成森林生態(tài)系統(tǒng)空間異質(zhì)性的主要因素之一，更是決定森林生態(tài)系統(tǒng)演變的關(guān)鍵。通過(guò)相關(guān)研究分析得知，森林環(huán)境中光、溫、水分和養(yǎng)分等環(huán)境條件會(huì)因人類非持續(xù)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、過(guò)度放牧以及過(guò)度收獲薪炭材等活動(dòng)而產(chǎn)生變化，使得有效資源的空間異質(zhì)性，從而影響森林內(nèi)的生物多樣性。森林的數(shù)量和質(zhì)量下降程度與人為干擾方式、程度、持續(xù)時(shí)間以及森林的抗干擾能力有著密切聯(lián)系。長(zhǎng)時(shí)間高頻率的干擾造成植被退化，降低了生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性。對(duì)土壤結(jié)構(gòu)展開定量化描述和探討土壤結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)演化過(guò)程等方面，都能作為評(píng)價(jià)人類活動(dòng)介入生態(tài)環(huán)境的主要內(nèi)容。

1 研究區(qū)域概況及研究方法

1.1 研究區(qū)域概況

1960年我國(guó)就已在黃土高原中部子午嶺林區(qū)將油松用于造林樹種，目前已有人工油松林5.3萬(wàn)hm2，純林是子午嶺油松林的特色，結(jié)構(gòu)天然，物種十分繁多且林內(nèi)郁閉度不高。該文選取黃土高原中部子午嶺林區(qū)南端位于甘肅省正寧縣的中灣林場(chǎng)作為研究對(duì)象，黃土丘陵溝壑區(qū)作為主要地貌，海拔1 246～1 756 m。此地具有象征性的大陸性氣候特性，地處暖溫帶冷涼半濕潤(rùn)氣候區(qū)，常年平均氣溫保持在8.3℃，年降水量為623.5 mm，在7—9月降水占到63%，年蒸發(fā)量1 500.8 mm，干燥度0.97，濕度63%～68%，年日照時(shí)數(shù)2 200～2 400 h，無(wú)霜期163 d。地帶性土壤以灰褐色森林土為主，組成成分有殘落物層（通常在2～4 cm）、腐質(zhì)層（厚度10～15 cm）、黏化（心化）層、鈣積層以及母質(zhì)層。土壤全剖面石灰反應(yīng)強(qiáng)烈，偏堿性，pH 6.8～8.5。

1.2 研究方法

干擾強(qiáng)度劃分為無(wú)干擾、輕度、中度、重度4級(jí)。重度干擾：過(guò)度放牧，每年砍伐林下灌木、收集枯落物3～4次，郁閉度0.5；中度干擾：每年11月至翌年3月進(jìn)行放牧，其他時(shí)間禁止放牧，每年砍伐林下灌木、收集枯落物2～3次，郁閉度0.6；輕度干擾：無(wú)放牧和清灌等相關(guān)活動(dòng)，一年內(nèi)收集枯落物1～2次，郁閉度0.7；無(wú)干擾：未發(fā)現(xiàn)存在人為活動(dòng)，處于完全封閉狀態(tài)，郁閉度0.85。

2 結(jié)果與分析

林地中的土壤機(jī)械構(gòu)成部分會(huì)隨著人為干擾而產(chǎn)生變化（表1），在相同剖面上，表層土壤（0～20 cm）在無(wú)干擾和輕度干擾時(shí)砂粒（1.00～0.05 mm）含量低于下層（20～50 cm），粉粒（0.05～0.001 mm）、黏粒（＜0.001 mm）與物理性黏粒含量與下層對(duì)比偏高，中度和重度干擾下，與下層相比表層土壤的砂粒含量也相對(duì)較高，但是粉粒、黏粒以及物理性黏粒的含量與下層相比較低，足以證實(shí)人為干擾能夠?qū)е碌乇硗寥澜Y(jié)構(gòu)發(fā)生改變。干擾程度的提升會(huì)影響到不同的干擾方式，輕度、中度和重度干擾土壤中砂粒（＞0.05 mm）與無(wú)干擾時(shí)進(jìn)行比較分別增加了11.83%、37.80%、51.60%，粉粒（0.050～0.001 mm）與無(wú)干擾時(shí)比較分別下降了8.16%、11.83%、15.55%，黏粒（＜0.010 mm）與無(wú)干擾時(shí)比較分別下降了8.10%、20.84%、30.72%。其中粉粒變化十分顯著的是0.005～0.001 mm顆粒的含量。與無(wú)干擾相比輕度、中度和重度干擾土壤中物理性黏粒分別下降了7.90%、20.80%、26.17%，能夠證實(shí)造成土壤向粗骨化方向發(fā)展的直接影響因素就是人為干擾。

表1 為不同人為干擾強(qiáng)度下土壤顆粒組成 %

3 討論

因人為活動(dòng)而造成的土壤飽和水容量下降，干擾強(qiáng)度越大，在相同的降雨環(huán)境中所產(chǎn)生的地表徑流越多，在對(duì)水資源進(jìn)行浪費(fèi)的同時(shí)，使水土流失逐漸嚴(yán)重，從而對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育造成嚴(yán)重影響[3]。

人為干擾是造成油松人工林土壤退化的主要因素之一，主要是由于枯落物的收集降低了土壤中的有機(jī)質(zhì)含量以及土壤膠結(jié)物質(zhì)，使得土壤結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性變差，地表枯落物的減少使得雨水沖刷土壤力度加劇。土壤孔隙會(huì)隨著人為活動(dòng)的頻發(fā)加快惡化。為此，應(yīng)重點(diǎn)管控放牧以及收集地面枯落物等相關(guān)的人為活動(dòng)，對(duì)林地的肥力進(jìn)行改善，并提升油松人工林的自然更新及維持物種的多樣性，才能更好地幫助油松林自然恢復(fù)。