不同林隙間伐對長白落葉松土壤物理性質(zhì)的影響

李嚴寒 孫楠

摘要：? 以黑龍江省佳木斯市孟家崗林場的長白落葉松中齡林為研究對象，在2012年進行林隙間伐（5 m×5 m、7 m×7 m、10 m×10 m），并于2013年和2014年選擇0～10 cm、10～20 cm、20～40 cm的土層進行取樣，測定土壤的物理性質(zhì)，其結(jié)果表明：林隙間伐能夠改善長白落葉松中齡林土壤的物理性質(zhì)，林隙7 m×7 m的林分，改善了土壤的松散程度，使容重減小，提高土壤毛管孔隙度，持水能力增強。

關(guān)鍵詞：? 林隙;? 長白落葉松;? 土壤;? 物理性質(zhì)

中圖分類號：? ?S 791. 222， S 714. 2? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：? ?A? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1001 - 9499（2019）03 - 0026 - 03

長白落葉松是我國東北地區(qū)最主要的造林樹種，它以生長迅速、輪伐期短、經(jīng)濟效益顯著等特點被廣為栽植[ 1 ]。長久以來，我國人工林培育的重點主要在育苗造林方面，撫育管理也主要集中在未成林造林地的撫育管理方面，人工林郁閉成林后的撫育研究與生產(chǎn)經(jīng)驗非常有限，導致現(xiàn)有落葉松人工林基本均為單層同齡純林，存在更新停滯、生物多樣性極為匱乏、地力衰退等問題，嚴重影響其木材生產(chǎn)效益和生態(tài)功能的發(fā)揮[ 2 ]。本研究針對長白落葉松人工林土壤物理性質(zhì)存在的問題，采用不同林隙進行間伐長白落葉松中齡林，對林隙間伐后土壤的物理性質(zhì)與對照林分進行對比分析，為現(xiàn)有長白落葉松中齡林的天然化改造提供技術(shù)支撐。

1 試驗區(qū)域概況

試驗地點在孟家崗林場（130°32′42″～130°52′ 36″E，46°20′16″～46°30′50″N），位于黑龍江省佳木斯市樺南縣東北部。地處完達山西麓余脈，以低山丘陵為主，坡度較為平緩，大部分坡度為10°～? ? ? 20°。地勢東北高，西南低，平均海拔250 m，屬東亞大陸性季風氣候，冬季漫長、寒冷且干燥;夏季短促、溫暖而濕潤;早春少雨、風大易干旱;秋季降溫迅速，常有凍害發(fā)生，年平均氣溫2.7 ℃，極端最高氣溫35.6 ℃，最低氣溫-34.7 ℃，年≥10℃積溫2 547 ℃，年平均降水量550 mm，無霜期120天左右。土壤以暗棕壤為主，其次為白漿化暗棕壤，另有少量的潛育暗棕壤、原始暗棕壤和草甸暗棕壤。

2 研究方法

以黑龍江省佳木斯市孟家崗林場長白落葉松中齡林為研究對象，林分年齡28年，平均胸徑16.0 cm，平均樹高17.5 m。2012年對該林分進行3種林隙間伐，即5 m×5 m、7 m×7 m、10 m×10 m ，每個林隙設置3個重復，每個重復設置固定標準地1塊，對照樣地3塊，合計12塊。分別在2013年5月、10月、2014年5月對林地土壤的物理性質(zhì)進行調(diào)查，取樣點選擇固定標準樣地的4個角和中心點，取深度為0～10 cm、10～20 cm、20～40 cm的土層，采用環(huán)刀法測定土壤的物理性質(zhì)[ 3 ]。

3 結(jié)果與分析

3. 1 林隙間伐對土壤容重的影響

由不同林隙間伐下土壤容重的變化（表1）可知：長白落葉松的土壤容重在0.85～1.55 g/cm3之間，均值為1.12 g/cm3，各樣地0～10 cm土層的土壤容重都比較小，均低于1.05 g/cm3。方差分析結(jié)果顯示，不同土層深度的土壤容重有顯著差異（P<0.05），隨土層深度的增大而增大，說明土壤各層之間的熟化程度不同。表層土壤容重較小，是由于灌木和草本植物的存在，這些植物的根系50%以上生長在土壤表層0～20 cm內(nèi)，另外表層腐殖質(zhì)的大量積累使土壤更加疏松，容重變小。

由土壤容重與土層深度的關(guān)系式（表2）可知：土壤容重與土層深度以冪函數(shù)方程擬合最好，相關(guān)系數(shù)較大。間伐后林分的土壤容重較未間伐的小，說明落葉松人工林林隙間伐可以改變土壤的松散程度，使容重減小。土壤容重隨著時間的變化情況并無明顯規(guī)律，可能是土壤取樣的時間間隔比較短，林隙間伐對土壤容重的影響并沒有充分顯現(xiàn)。

3. 2 林隙間伐對土壤孔隙度的影響

長白落葉松中齡林0～10 cm土壤總孔隙度在49%～70%之間，平均55%左右，毛管孔隙度在45%～67%之間，平均52%左右;10～20 cm土壤總孔隙度在40%～65%之間，平均50%左右，毛管孔隙度在37%～59%之間，平均48%左右;20～40 cm土壤總孔隙度在35%～56%之間，平均44%左右，毛管孔隙度在34%～55%之間，平均43%左右。表層土壤的孔隙度較大，是由于地表枯落物分解腐爛后增加了腐殖質(zhì)的含量，有利于表層土壤團聚結(jié)構(gòu)的形成，且土壤表層細根分布較多，而細根生長及分解可以改善土壤的孔隙狀況[ 4 ]。3層土壤毛管孔隙度占總孔隙度的95%以上，說明該林分土壤中直徑小于0.1 mm的土壤空隙所占比例比較大，土壤的持水能力較強，但通水透氣性較差。

由不同林隙間伐下土壤孔隙度的變化（表3）可知：間伐后，林隙為5 m×5 m林分的土壤總孔隙度較對照高1.79%;林隙為7 m×7 m林分的土壤總孔隙度較對照高1.77%;林隙為10 m×10 m林分的土壤總孔隙度較對照高5.28%，說明林隙間伐能夠提高土壤毛管孔隙度， 改善土壤孔隙狀況。土壤孔隙度隨時間的動態(tài)變化情況無明顯規(guī)律。

3. 3 林隙間伐對土壤水分的影響

落葉松人工林土壤的最大持水量、 毛管持水量和田間持水量都隨著土層厚度的增大而增大。不同林隙間伐的林分土壤持水量從大到小依次為5 m×5 m>7 m×7 m>10 m×10 m>對照（圖1）。統(tǒng)計回歸分析（表4）結(jié)果表明：土壤各持水量隨著土層深度以冪函數(shù)方程擬合最好，且相關(guān)系數(shù)較大同。與張社奇[ 5 ]研究黃土高原油松和刺槐人工林，方偉東[ 6 ]研究長白山地區(qū)4種森林類型土壤含水量的結(jié)果相符合。

4 結(jié) 論

4. 1 長白落葉松人工林林隙間伐后，改變了土壤的松散程度，使容重減小;提高土壤毛管孔隙度，改善土壤孔隙狀況，持水能力增強。

4. 2 林隙7 m×7 m林分的土壤容重改變后結(jié)構(gòu)性良好;林隙5 m×5 m和林隙7 m×7 m的林分土壤總孔隙度在50%左右，此時土壤的透氣性和透水性比較協(xié)調(diào);土壤持水性能比較好的林分是林隙較小的5 m×5 m和7 m×7 m的林分。

4. 3 林隙間伐可以作為長白落葉松人工林天然化改造的可行手段，但研究的林分為中齡林，林隙過小在短時間內(nèi)就會郁閉，促進林分的生長的效果不明顯，而林隙過大會則會導致嚴重的風倒，所以間伐林隙應以中林隙（50 m2）為宜。

參考文獻

[1] 張象君.? 落葉松人工林近自然化改造對林下更新和植物多樣性的影響[D].? 哈爾濱：? 東北林業(yè)大學，? 2010.

[2] 裴允鵬，? 王國增.? 落葉松人工林立地指數(shù)在森林資源管理中的應用[J].? 林業(yè)勘查設計，? 2005（2）：? 41 - 42.

[3] 孫楠.? 雜種落葉松人工林造林密度的研究[D].? 哈爾濱：? 東北林業(yè)大學，? 2012.

[4] 王樹堂，? 韓士杰，? 張軍輝，? 等.? 長白山闊葉紅松林表層土壤木本植物細根生物量及其空間分布[J].? 應用生態(tài)學報，2010（3）：? 583 - 589.

[5] 張社奇.? 黃土高原油松、? 刺槐人工林地土壤生態(tài)系統(tǒng)的功能特征研究[D].? 楊凌：? 西北農(nóng)林科技大學，? 2004.

[6] 方偉東.? 長白山地區(qū)四種森林類型土壤理化性質(zhì)及水源涵養(yǎng)功能[D].? 北京：? 北京林業(yè)大學，? 2011.

（責任編輯：? ?李 丹）