不同營林措施對馬尾松林土壤呼吸影響的對比研究

施基展

（光澤縣李坊林業(yè)站）

不同營林措施對馬尾松林土壤呼吸影響的對比研究

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本文就以某地區(qū)馬尾松林作為研究對象，采用除灌（將所有除灌產(chǎn)生枝葉徹底清除）、采伐A法（采伐強(qiáng)度為15%，采伐樹干但并不清除枝葉）、采伐B法（采伐強(qiáng)度為70%、其余與采伐A法相同）以及對照的方法。對其土壤呼吸速度做持續(xù)1年的觀測，討論不同營林措施下，對馬尾松林土壤呼吸的影響。

馬尾松林；營林措施；土壤呼吸；影響

森林土壤在應(yīng)對氣候變化上、維持全球碳平衡上都有至關(guān)重要的意義，在森林生態(tài)系統(tǒng)碳排放中，絕大部分都是來自土壤的呼吸作用。但，由于土壤呼吸組成具有復(fù)雜性（例如微生物呼吸、菌根呼吸以及根呼吸等）的特點(diǎn)，再加上這一過程極具復(fù)雜性，會(huì)受到土壤濕度、溫度、土壤有機(jī)質(zhì)含量以及為生物活性等綜合作用，因此會(huì)造成土壤呼吸發(fā)生較大變異性。除了會(huì)受到自然因素的影響之外，土壤呼吸發(fā)生時(shí)空變異也是會(huì)受到人類干擾、森林管理措施（例如施肥、火燒以及間伐等）影響的，在不同森林生態(tài)環(huán)境下，土壤呼吸對森林采伐的響應(yīng)也是各不相同的，因此，對特定區(qū)域不同營林措施下森林土壤呼吸進(jìn)行研究具有重要意義。本文就以馬尾松林為例展開相關(guān)探究。

1 研究區(qū)域概況分析

該林場氣候?yàn)閬啛釒Т箨懶约撅L(fēng)氣候。土壤類型主要為紅壤和黃紅壤及黃壤。該地區(qū)內(nèi)的馬尾松林是70年代的人工造林，林木分配均勻，馬尾松屬于是主要的優(yōu)勢種，遮蓋度高達(dá)80%左右。其林下草本還有芒萁和蕨類等。

2 研究方法

2.1 樣地的設(shè)置

將樣地確定于該地區(qū)馬尾松人工造林中，使用典型的采樣手段，按照不同的營林舉措，分別設(shè)定三塊20×20m的固定樣地，使用除灌與采伐的方式做處理。

除灌（臨床清理）是指將樣地中的所有灌木予以清除，并清除掉在灌木清理之后留有的剩余物。

采伐A法，即對樣地內(nèi)的非馬尾松進(jìn)行采伐，主要是指后期更新的刺毛杜鵑等雜灌，強(qiáng)度在15%（依照面積計(jì)算）。

采伐B法，將樣地內(nèi)平均胸徑較大的馬尾松以70%的強(qiáng)度進(jìn)行清除。

伐木工作使用人力油鋸伐木的方法，移除采伐的樹干，留下所產(chǎn)生的剩余物，比如枝葉等。同時(shí)于固定樣地相鄰處，取土壤條件大致相同的林地，設(shè)置為對照，而3塊20×20m的固定樣地。

2.2 土壤呼吸與土壤濕溫度測定

分別于對照、營林措施設(shè)定的樣地中，隨機(jī)選擇5個(gè)1×1m的觀測區(qū)域，在每一區(qū)域中布設(shè)聚氯乙烯土壤環(huán)，放置在土壤表層內(nèi)。使用便攜式土壤呼吸儀測定土壤呼吸，并使用土壤濕溫度探頭測定土壤的水分和溫度，測定時(shí)間避開雨季。

3 結(jié)果分析

3.1 土壤呼吸時(shí)間的變異性

于不同營林措施下，土壤呼吸速率呈現(xiàn)出隨季節(jié)變化的特點(diǎn)，在8月份時(shí)，土壤呼吸速率值最高，對照、除灌、采伐A法、采伐 B 法土壤呼吸速率值分別為 3.23umol·m-2·s-1、2.37umol·m-2·s-1、3.48umol·m-2·s-1、4.31umol·m-2·s-1。

3.2 土壤溫度、濕度和土壤呼吸

由表1可見，采伐B法的土壤溫度、土壤濕度以及土壤呼吸速率值最高。

表1 不同營林措施土壤溫度、土壤濕度、土壤呼吸速率平均值對比

3.3 不同營林措施下土壤呼吸變化

不同營林措施會(huì)影響土壤呼吸速率變化出現(xiàn)明顯差異。除灌措施下，土壤呼吸呈減少、增加、再減少的這一趨勢。采伐A法的變化各月都較為一致，呈平均增加的態(tài)勢。采伐B法在3月份之前土壤呼吸速率要比對照低，3月之后便開始增高。

4 討論

4.1 不同營林舉措對土壤呼吸產(chǎn)生的影響

森林采伐使地上部分的碳儲(chǔ)量出現(xiàn)巨大變化，而且會(huì)導(dǎo)致森林生態(tài)系統(tǒng)中的氣候因子（溫度以及濕度等）、生物因子（根系、微生物以及土壤動(dòng)物等）發(fā)生變化，進(jìn)而直接影響到森林土壤二氧化碳的排放。一般我們認(rèn)為，采伐干擾短期內(nèi)會(huì)增加土壤呼吸。由本次研究中的表1結(jié)果來看，不同營林舉措下，土壤呼吸速率值呈采伐B法＞采伐A法＞對照＞除灌的這一結(jié)果。和對照比較，除灌有所減少，采伐A法與采伐B法都有所增加。

除灌的呼吸速率要比對照低，究其原因來看，主要?dú)w結(jié)為灌叢于收割之后，對樣地的收割殘料做了徹底的清理，這一行為也會(huì)減少地表碳原子的輸入。而就采伐A法與采伐B法來說，樣地并沒有做對殘料的清理，因而在采伐時(shí)，采伐剩余物會(huì)為土壤呼吸提供充足的底物，進(jìn)而增加土壤的呼吸速率。這與以往既有的很多研究結(jié)果相類似，比如說在不同強(qiáng)度的擇伐之后，閩北區(qū)黃瑞木林土壤有機(jī)質(zhì)的含量、地表二氧化碳通量均有顯著增加，擇伐也會(huì)進(jìn)一步提高地表的碳原子通量。結(jié)合來看，在這些結(jié)果里，微生物的變化起到重要的作用，不同的營林舉措會(huì)對土壤微生物群落結(jié)構(gòu)及功能帶來一定影響，由此來進(jìn)一步作用于土壤呼吸速率。

由于森林采伐所導(dǎo)致根呼吸的降低要遠(yuǎn)大于采伐所導(dǎo)致的異氧呼吸增加，因此導(dǎo)致總土壤呼吸速率降低，可能和采伐B法于采伐后初期土壤呼吸速率要比對照樣地低這一因素相關(guān)。由于采伐B法樣地較之于采伐A法強(qiáng)度高，所以受到的干擾強(qiáng)度也就更大，隨之根呼吸量大幅減少，而于采伐之后2個(gè)月，采伐B法樣地土壤濕度逐漸增高、溫度逐漸降低，也由此控制了微生物的活性，使異氧呼吸值有所降低。另外，年際間氣候變化對森林采伐之后在生理方面也有很大的影響，比如說溫度、光合的有效輻射、降雨等因素可以減少植物呼吸變化。

4.2 土壤濕溫度對土壤呼吸的影響

土壤呼吸速率的季節(jié)變化，和微生物群系、氣候因子、植物生理活動(dòng)等因素相關(guān)。在本次研究中，結(jié)果表明，于不同營林措施下，土壤呼吸速率呈現(xiàn)出隨季節(jié)變化的特點(diǎn)，在8月份時(shí)，土壤呼吸速率值最高，對照、除灌、采伐A法、采伐B法土壤呼吸速率值分別為 3.23umol·m-2·s-1、2.37umol·m-2·s-1、3.48umol·m-2·s-1、4.31umol·m-2·s-1，而冬季土壤溫度較低時(shí)，土壤呼吸速率值最小。

隨著土壤溫度變低，對促使微生物進(jìn)入休眠狀態(tài)，隨之降低其活性、減少土壤呼吸速率。

森林采伐和除灌舉措并不能改變土壤溫度對土壤呼吸的作用（表1），但是相比較采伐處理，除灌處理之后的土壤呼吸速率對土壤溫度變化的響應(yīng)敏感性會(huì)降低。同時(shí)，就采伐、除灌處理中，除灌的土壤濕度更低這一原因來看，是由于失去了灌叢的遮擋，不能阻擋降水對地表沖擊，使土壤水分涵養(yǎng)功能衰弱、加速土壤中水分的蒸發(fā)造成的。

總的來看，除灌能降低馬尾松林土壤呼吸速率；采伐會(huì)增加土壤呼吸速率，且采伐強(qiáng)度和土壤呼吸增值呈正相關(guān)?？梢?，不同營林舉措對土壤呼吸有著復(fù)雜的影響，不同營林措施的干擾強(qiáng)度對馬尾松林土壤呼吸也有著重大影響。應(yīng)加強(qiáng)對土壤養(yǎng)分變化、土壤呼吸長期觀測等研究，這樣才有助于進(jìn)一步科學(xué)認(rèn)知不同營林舉措對土壤呼吸變化的影響。

[1]雷蕾，肖文發(fā)，曾立雄，等.馬尾松林土壤呼吸組分對不同營林措施的響應(yīng)[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2016，36（17）：5360～5370.

[2]雷蕾，肖文發(fā)，曾立雄，等.不同營林措施對馬尾松林土壤呼吸影響[J].林業(yè)科學(xué)研究，2015，28（5）：713～719.

[3]雷蕾.馬尾松林土壤呼吸與微生物對不同采伐方式的響應(yīng)[D].中國林業(yè)科學(xué)研究院，2015，12（7）：63～69.

[4]李建平.馬尾松人工林林窗對土壤有效氮和氮轉(zhuǎn)化酶活性的影響[D].四川農(nóng)業(yè)大學(xué)，2015，35（15）：13～19.

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1005-7897（2017）14-0159-02

2017-7-11