秦嶺林區(qū)森林撫育間伐對(duì)林地土壤養(yǎng)分的影響探究

方文亮　孫寶紅

[摘要]本文主要對(duì)秦嶺中段南坡林區(qū)具有植被優(yōu)勢(shì)的銳齒櫟、紅樺、油松和華山松來進(jìn)行研究，結(jié)合室外調(diào)查和室內(nèi)實(shí)驗(yàn)兩種方式，對(duì)撫育間伐對(duì)林地土壤養(yǎng)分的影響進(jìn)行研究，對(duì)不同樹種林地土壤養(yǎng)分的差異進(jìn)行比較。主要對(duì)間伐強(qiáng)度對(duì)土壤養(yǎng)分的作用效果和機(jī)制進(jìn)行研究，期望更好地使森林經(jīng)營過程中撫育間伐強(qiáng)度可以得到科學(xué)有效的設(shè)定。本文的研究將理論基礎(chǔ)和實(shí)踐應(yīng)用相結(jié)合，既可以用來對(duì)林地土壤肥力和林業(yè)技術(shù)措施效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，也能為森林生態(tài)功能的維持和可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)的依據(jù)，并提出筆者的思考和建議，僅供參考。

[關(guān)鍵詞]秦嶺；森林撫育間伐；土壤養(yǎng)分；研究

森林植被是地球上非常重要的一部分，也是陸地生態(tài)系統(tǒng)非常重要的一部分，人類的生存離不開森林，它不僅將大量的物質(zhì)資源提供給人類，還能凈化空氣，所以對(duì)現(xiàn)有森林資源進(jìn)行科學(xué)合理化的經(jīng)營管理，使森林結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化，從而促進(jìn)森林全面健康生長，同時(shí)提高林木質(zhì)量，維持森林生態(tài)系統(tǒng)平衡，最大限度地將森林的多種功用發(fā)揮出來。森林生態(tài)系統(tǒng)也會(huì)受到人為和自然的破壞，而森林撫育是科學(xué)合理經(jīng)營森林的一種有效手段。森林撫育經(jīng)營的主要措施就是撫育間伐，以人工疏林替代自然稀疏作用。

一、撫育間伐對(duì)土壤養(yǎng)分影響的研究歷程

傳統(tǒng)的研究表明，撫育間伐具有調(diào)整林分結(jié)構(gòu)、擴(kuò)大目的樹種生存空間、改善林分環(huán)境、提高林木品質(zhì)、增加木材利用量、促進(jìn)更新等作用。但在新形勢(shì)下，人們之所以撫育間伐，是因?yàn)槌四芨纳屏址汁h(huán)境，優(yōu)化森林結(jié)構(gòu)，提高林木質(zhì)量，增加植物和土壤生物多樣性，使土壤的理化性質(zhì)和交換功能得到改善外，還能充分發(fā)揮生態(tài)功能，達(dá)到穩(wěn)定和持續(xù)的目的。合理的撫育間伐可以改善森林林冠層的營養(yǎng)空間和地下水肥的供應(yīng)條件。

張鼎華（2001）對(duì)不同林分撫育間伐研究發(fā)現(xiàn)，間伐可以改善林分的空間結(jié)構(gòu)，使林下更新得到促進(jìn)，從而增加林內(nèi)生物多樣性，且增幅隨強(qiáng)度的增大而增大；唐效蓉等（2005）認(rèn)為間伐能夠提高土壤的速效養(yǎng)分含量；McNabbetal.（1997）對(duì)單樹擇伐跡地的土壤理化性質(zhì)的變化進(jìn)行研究并指出，撫育間伐能夠提高林分土壤肥力是因?yàn)殚g伐后，隨著林分結(jié)構(gòu)改變，林內(nèi)的微氣候也得到改善，從而提高林下植被生物多樣性，使土壤微生物種類和數(shù)量都增加，提高土壤的生物活性和酶活性，使土壤養(yǎng)分的循環(huán)加快（胡建偉等1999，王成等）。徐昕（2007）對(duì)側(cè)柏、油松人工林進(jìn)行研究表明，撫育間伐對(duì)林地土壤堿性磷酸酶會(huì)產(chǎn)生影響。Genget（2012）對(duì)不同撫育強(qiáng)度對(duì)土壤酶活性變化的研究表明：土壤理化性質(zhì)在撫育后無變化，但微生物量和土壤酶活性都降低，每種酶的變化趨勢(shì)不同。耿玉清等（2008）的結(jié)論稍有不同，指出有的間伐會(huì)促進(jìn)酶活性升高，有的變化不大甚至?xí)姑富钚越档汀Ｒ虼?，研究撫育間伐對(duì)土壤養(yǎng)分的影響，可以促進(jìn)森林健康持續(xù)發(fā)展，保護(hù)生物多樣性，從而實(shí)現(xiàn)中國林業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

二、研究內(nèi)容

本文主要對(duì)不同撫育強(qiáng)度下的銳齒櫟林、油松林、華山松林、紅樺林試驗(yàn)樣地的土樣進(jìn)行研究，經(jīng)過處理后的土樣，在實(shí)驗(yàn)室需要測(cè)定的養(yǎng)分元素指標(biāo)含量，包括N、P、K等（TN、TP、TK、N03-N、NH4+-N、AP、AK）。

1.在秦嶺中段南坡，經(jīng)實(shí)地調(diào)查、研究地點(diǎn)設(shè)為西北農(nóng)林科技大學(xué)火地塘教學(xué)試驗(yàn)林場(chǎng)和陜西省寧東林業(yè)局旬陽壩林場(chǎng)。為了保證試驗(yàn)不受其他環(huán)境因素的影響，所以選擇了具有代表性的林區(qū)，并使調(diào)查樣地標(biāo)準(zhǔn)化。采用抽樣調(diào)查方法，將規(guī)格設(shè)置為20m×30m。為試驗(yàn)的每個(gè)樹種設(shè)置不一樣的間伐強(qiáng)度并和對(duì)照樣地（CK）相比。

2.在進(jìn)行森林撫育間伐之前，先調(diào)查林分本底，根據(jù)林分蓄積量來決定設(shè)置不同的撫育間伐強(qiáng)度，使撫育問伐作業(yè)順利完成。

3.技術(shù)路線：

三、結(jié)果分析

銳齒櫟林是秦嶺常見的林種，對(duì)在不同間伐強(qiáng)度下間伐3年后的銳齒櫟林土壤理化性質(zhì)和土壤中各種養(yǎng)分元素含量的研究結(jié)果表明，當(dāng)空間層次隨著土層變深，土壤含水率、有機(jī)質(zhì)含量、TN含量、AP含量和AK含量都會(huì)跟著下降，而pH值會(huì)變大，土壤TK、TP有不明顯的降低趨勢(shì)。當(dāng)撫育間伐強(qiáng)度增大時(shí)，銳齒櫟林的土壤養(yǎng)分元素含量都會(huì)提高，表層土養(yǎng)分有最明顯的提高。在不同撫育強(qiáng)度下，林分與CK有很顯著的差異。

因?yàn)橛退赡婉け?，分布廣泛的性質(zhì)，使得油松成了秦嶺的常見樹種。研究對(duì)不同間伐強(qiáng)度間伐3年后的油松林，通過分析土壤養(yǎng)分狀況得出結(jié)果，當(dāng)土層加深時(shí)，土壤pH增大，而有機(jī)質(zhì)、TN和AK含量會(huì)降低，A層土與B層、C層有很明顯不同，與此相反的是TP、AP和TK含量無明顯變化規(guī)律，各土層也沒有明顯差異。當(dāng)油松林間伐強(qiáng)度增加時(shí)，土壤養(yǎng)分各指標(biāo)含量與CK相比都有增加。當(dāng)不同空間層次不同時(shí)，土壤pH會(huì)隨著土層加深而增加，而其他養(yǎng)分元素則會(huì)減少。在不同間伐強(qiáng)度下，油松林表層土壤養(yǎng)分CK有很大不同，其他層次土壤也有相應(yīng)的顯著或非常顯著的變化。

華山松屬于我國特有的樹種，分布在高海拔區(qū)。對(duì)以不同間伐強(qiáng)度下間伐3年后的華山松林內(nèi)土壤養(yǎng)分狀況進(jìn)行研究。當(dāng)土壤深度加深時(shí)，其含水率、有機(jī)質(zhì)含量、AP含量和AK含量都會(huì)跟著降低。A層土壤含水率、有機(jī)質(zhì)含量、TN含量、NO3-N含量、AP含量、AK含量與B層和C層相比有很大差異，而NH4+-N含量、TP含量、TK含量就沒有明顯差別，土壤空間層次上的NH4+-N含量變化沒有一定的規(guī)律；pH會(huì)增大，TP含量變化不規(guī)律，在3個(gè)土壤層中TK的含量沒明顯差異。當(dāng)間伐強(qiáng)度增加，表層土中除pH沒明顯變化外，含水率、AP含量、TK含量和AK含量與CK相比較都有明顯升高。

紅樺作為一種先鋒樹種，擔(dān)任著秦嶺林區(qū)高海拔主要建群樹種的任務(wù)。研究在不同間伐強(qiáng)度下間伐3年后的紅樺林，對(duì)結(jié)果進(jìn)行整理分析可知，當(dāng)土層加深時(shí)，土壤含水率、有機(jī)質(zhì)含量、TN含量、AP含量、AK含量都會(huì)相應(yīng)減少，而土壤pH值會(huì)增大，TP含量、TK含量變化規(guī)律不明顯。我們這里對(duì)A層土壤進(jìn)行分析得出，當(dāng)間伐強(qiáng)度增大時(shí)，土壤pH會(huì)顯著減小，而土壤含水率和其它土壤養(yǎng)分元素含量就會(huì)升高很明顯，只是各自升高的幅度不一樣。

四、討論

通過以上的研究結(jié)果可知，當(dāng)四種林分在間伐之后，林地的土壤條件都得到了提高。間伐使林分的郁閉度得到了降低，增強(qiáng)了林內(nèi)的光照強(qiáng)度，使林內(nèi)環(huán)境和土壤內(nèi)部的生物活性得到了改變，改善了土壤的理化性質(zhì)，使林下植被種類和數(shù)量增大，覆蓋度也相應(yīng)變大。綜合分析，銳齒櫟林的CK土壤養(yǎng)分狀況最佳，與之相較，紅樺林次之，油松林和華山松林最差。在控制林分因子和立地因子方面，針葉林的土壤條件次于闊葉林。如果考慮在空間層次上，A層土壤養(yǎng)分含量與B層土壤和C層相比最多。

撫育間伐明顯對(duì)各種林分的土壤養(yǎng)分有所提高，對(duì)于不同間伐強(qiáng)度最為敏感的是A層土壤，不同的樹種對(duì)不同間伐強(qiáng)度有不一樣的響應(yīng)。我們?cè)趯?duì)森林進(jìn)行撫育間伐時(shí)，通過分析樹種的生物學(xué)特性和撫育目標(biāo)，來確定該用何種間伐強(qiáng)度。在本次的研究中，為了使森林的生態(tài)功能得到充分發(fā)揮，我們所采用的間伐強(qiáng)度也相應(yīng)較輕，通過對(duì)我們的研究結(jié)果進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)：①最適合銳齒櫟中齡林的間伐強(qiáng)度為15%或20%：②最適合油松中齡林的間伐強(qiáng)度為20%；③最適合紅樺中齡林的間伐強(qiáng)度為25%；④最適合華山松中齡林的間伐強(qiáng)度為20%。而對(duì)于是否強(qiáng)度越大，越有利于土壤養(yǎng)分狀況的改善，則需要進(jìn)一步的研究來確定。

森林所需的撫育間伐強(qiáng)度和問伐時(shí)間都需要根據(jù)林木的休養(yǎng)規(guī)律來進(jìn)行調(diào)查，同時(shí)還需要對(duì)不同樹種的生長規(guī)律加以考慮。不同樹種在不同的生長階段，對(duì)養(yǎng)分也有不同的需求，這就需要對(duì)不同生長時(shí)期的不同樹種采取最合適的營林方式，才能使預(yù)期效果得到最大限度的表現(xiàn)。