大同市云岡林場油松低效林改造對土壤養(yǎng)分狀況的影響

馮嵚

摘要：為探討油松低效林改造對土壤養(yǎng)分狀況的影響，選取大同市云岡林場油松近熟林低效林，設(shè)置3個處理，對比低效林改造后各處理0～20cm土層土壤養(yǎng)分狀況。結(jié)果表明：各處理間0～20cm土層土壤pH值、全磷含量對比無顯著差異（P＞0.05）；T1組（撫育間伐）土壤全氮、水解氮、有效磷含量顯著高于T2組和對照組（P＜0.05）；T2組（林下清理）土壤有機(jī)質(zhì)、全鉀、速效鉀含量顯著高于T1組和對照組（P＜0.05）。在進(jìn)行油松低效林改造過程中，撫育間伐有助于提高土壤氮磷含量，林下清理則有助于提高鉀素和有機(jī)質(zhì)含量，為進(jìn)一步改善油松低效林土壤養(yǎng)分狀況，改造時應(yīng)采用撫育間伐與林下清理聯(lián)合改造方法。

關(guān)鍵詞：低效林改造；土壤養(yǎng)分；油松；大同市云岡林場

Effect of reconstruction of low-efficiency forest of Pinus tabulatus on soil nutrient status in Yungang Forest Farm， Datong City

Feng Qin

Datong Yungang Forest Farm， Datong， Shanxi 037000

Abstract： Objective To investigate the effect of reconstruction of low-efficiency forest of Pinus tabulatus on soil nutrient status.MethodsThe low-efficiency forest in the near mature forest of Yungang Forest Farm in Datong City was selected and three treatments were set up， namely control group （original state）， T1 group （tending thinning） and T2 group （underforest clearing）. The soil nutrient status of 0-20cm soil layer in each treatment after the transformation of low-efficiency forest was compared.Results There were no significant differences in soil pH value and total phosphorus content in 0-20cm soil layer among all treatments （P > 0.05）. The contents of soil total nitrogen， hydrolyzed nitrogen and available phosphorus in T1 group were significantly higher than those in T2 group and control group （P < 0.05）. The contents of soil organic matter， total potassium and available potassium in T2 group were significantly higher than those in T1 group and control group （P < 0.05）.ConclusionIn the process of the reconstruction of low-efficiency forest， tending thinning helps to increase the content of soil nitrogen and phosphorus， while understory clearing helps to increase the content of potassium and organic matter. In order to further improve the soil nutrient status of low-efficiency forest， the combined modification method of tending thinning and understory clearing should be adopted.

Key words：Low-efficiency forest reconstruction; Soil nutrients; Chinese pine; Datong Yungang forest farm

土壤是林木生存重要基礎(chǔ)物質(zhì)，其肥力特點不僅關(guān)系到林木生長發(fā)育，也與其生產(chǎn)力狀態(tài)有直接關(guān)系^[1]。研究證實，森林土壤肥力衰退后，會導(dǎo)致森林退化，并且造成森林生態(tài)功能下降^[2]。因此，及時掌握森林土壤肥力狀況，可為森林可持續(xù)經(jīng)營與發(fā)展提供科學(xué)根據(jù)。油松（Pinus tabuliformis Carrière）屬松科針葉常綠喬木，胸徑和樹高可達(dá)1m和30m，高達(dá)30米，具有抗風(fēng)沙、抗瘠薄特點，是我國特有樹種，也是西北、東北等地區(qū)常見造林樹種^[3、4]。及時對低效林進(jìn)行改造，是全面提高油松林地生產(chǎn)力重要舉措，本研究以大同市云岡林場油松低效林改造為例，分析幾種改造措施對土壤養(yǎng)分狀況的影響，旨在為油松低效林改造提供更多科學(xué)依據(jù)。

1試驗區(qū)概況

大同市位于東經(jīng)112°34′～114°33′，北緯39°03′～40°44′之間，地處溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，受到季風(fēng)氣候影響，四季分明，春季氣溫回升快，降雨較少，夏季氣候溫和，雨水集中，進(jìn)入到秋季后，氣溫逐漸下降，與其他季節(jié)相比，冬季較為漫長。大同市氣候干寒多風(fēng)，年均氣溫6.4℃，四季溫差大，年降水量400～500mm，無霜期125d左右。于2022年3月在大同市云岡林場開展試驗研究，林場承擔(dān)造林綠化、天然林保護(hù)、防護(hù)林建設(shè)、公益林管理、自然保護(hù)地建設(shè)以及發(fā)展森林旅游、康養(yǎng)等工作。

2 試驗方法

2．1試驗設(shè)計

選取大同市云岡林場油松人工近熟林，共劃分3個區(qū)域，分別為對照組、T1組、T2組，每個區(qū)域立地條件、海拔高度、林下灌木優(yōu)勢樹種、伴生植被均相似。于2022年5月15日在3個區(qū)域設(shè)置規(guī)格為20m×20m標(biāo)準(zhǔn)樣地，每塊樣地3次重復(fù)，并分別在每塊樣地隨機(jī)設(shè)置5個樣方（10.0m×10.0m），共45個樣方。其中，對照組樣地保持原始狀態(tài)，T1組樣地開展撫育間伐，T2組樣地進(jìn)行林下清理。

2.2 取樣方法

每個樣方內(nèi)設(shè)置5個混合取樣點，于2023年4月30日分別在45個樣方中取樣點內(nèi)挖取具有代表性土壤剖面，深度為0～20cm，取樣前清理油松林下土壤上層凋落物，每個剖面取1kg土樣帶回實驗室，將土壤中雜質(zhì)挑出，過篩（2mm土篩）后進(jìn)行自然風(fēng)干、研磨，測定土壤養(yǎng)分狀況。

2.3 測定方法

土樣測定包括土壤pH值、有機(jī)質(zhì)、全氮、全鉀、全磷、水解氮、速效鉀、有效磷，其中土壤pH值采用玻璃電極法進(jìn)行測定；土壤有機(jī)質(zhì)含量測定參考權(quán)威文獻(xiàn)^[5]，采用重鉻酸鉀-外加熱法進(jìn)行測定；全氮、全磷采用消煮-全自動分析儀進(jìn)行測定；全鉀、速效鉀采用火焰光度法進(jìn)行測定；水解氮測定采用堿解-擴(kuò)散法^[6]；有效磷采用浸提-鉬銻抗比色法進(jìn)行測定。在土壤養(yǎng)分測定過程中，水解氮測定取新鮮土樣，2mm過篩后，需在土壤帶回實驗室3d內(nèi)進(jìn)行測定，其它指標(biāo)測定均自然風(fēng)干后測定^[7]。

2.4 統(tǒng)計方法

試驗數(shù)據(jù)采用Excel表格整理，采用SPSS25.0軟件進(jìn)行單因素方差分析，多重比較采用新復(fù)極差法（Duncan's），當(dāng)P＜0.05表示差異顯著。

3 結(jié)果與分析

3.1 土壤基本理化性質(zhì)

土壤養(yǎng)分含量測定結(jié)果顯示，各處理間0～20cm土層土壤pH值對比無顯著差異性（P＞0.05）；T1組有機(jī)質(zhì)含量高于對照組（P＜0.05），但是與T1組和對照組相比，T2組土壤有機(jī)質(zhì)含量顯著升高（P＜0.05），如圖1所示。

由此可見，對油松低效林進(jìn)行改造，可顯著提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，但是與撫育間伐相比，林下清理更有助于土壤有機(jī)質(zhì)分解與轉(zhuǎn)化。

3.2 土壤全量養(yǎng)分含量

各處理間0～20cm土層土壤中全磷含量比較無明顯差異（P＞0.05）；在土壤全氮含量比較上，T1組＞T2組＞對照組，其中T2組土壤全氮含量顯著高于對照組（P＜0.05），T1組土壤全氮含量顯著高于T2組和對照組（P＜0.05）；在土壤全鉀含量比較上，T2組顯著高于T1組和對照組（P＜0.05），T1組顯著高于對照組（P＜0.05），見表1。

各處理間土壤全量養(yǎng)分含量變化趨勢如圖2所示，結(jié)合表1中數(shù)據(jù)可以看出，各處理間土壤全量養(yǎng)分含量比較存在明顯差異，說明低效林改造能夠顯著提高油松近熟林土壤全氮和全鉀含量，其中撫育管理能夠顯著提高0～20cm土層全氮含量，林下清理則能夠明顯提高0～20cm土層土壤全鉀含量。

3.3 土壤速效養(yǎng)分含量

由表2中數(shù)據(jù)可知，在水解氮比較上，T1組＞T2組＞對照組，其中T1組顯著高于T2組、對照組（P＜0.05），T2組顯著高于對照組（P＜0.05）；在速效鉀含量比較上，T2組＞T1組＞對照組，其中T2組顯著高于T1組和對照組（P＜0.05），T1組顯著高于對照組（P＜0.05）；在有效磷含量比較上，T1組顯著高于T2組、對照組（P＜0.05），T2組、對照組比較無顯著差異性（P＞0.05）。

各處理間0～20cm土層土壤速效養(yǎng)分變化趨勢如圖3所示，結(jié)合表2中數(shù)據(jù)可知，各處理間土壤中水解氮、速效鉀、有效磷含量均存在顯著差異（P＜0.05），其中水解氮和速效鉀變化趨勢與土壤全氮、全鉀相一致，進(jìn)一步說明撫育管理能夠明顯提高油松低效林氮素含量，林下清理可顯著提高土壤鉀素含量。

4 討論與結(jié)論

油松低效林改造是指采取技術(shù)手段對油松低效林進(jìn)行科學(xué)管理，維持生物多樣性，改善森林結(jié)構(gòu)功能。具體而言，油松低效林通常生長緩慢，植物群落多樣性比較較低，通過低效林改造，可增加林下其他小型樹種多樣性，幫助森林系統(tǒng)有效應(yīng)對不穩(wěn)定驅(qū)動因素，提高森林系統(tǒng)穩(wěn)定性和抗逆性^[8]。同時，利用局部采伐、改善樹種比例等技術(shù)措施，避免單一樹種壟斷現(xiàn)象，使森林植被構(gòu)成更加完整，改善油松林分開放度、結(jié)構(gòu)復(fù)雜度，達(dá)到發(fā)展多種樹種群落目的^[9、10]。在進(jìn)行森林經(jīng)營時，撫育間伐、林下清理是常見低效林改造措施，目前國內(nèi)相關(guān)研究主要集中在某個樹種低效林改造技術(shù)措施，對常見改造措施進(jìn)行全面評價的研究比較有限。近年來，我國部分地區(qū)普遍存在森林生態(tài)功能下降情況，土壤作為評價森林生態(tài)系統(tǒng)功能重要因子，需在森林經(jīng)營實踐中加強(qiáng)對土壤養(yǎng)分狀況的監(jiān)測。基于此，本研究將大同市云岡林場油松低效林作為研究對象，分析不同低效林改造技術(shù)措施下土壤養(yǎng)分狀況變化。

研究證實，土壤中氮素主要來自生物固氮、大氣干濕沉降以及有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化，表層土壤氮素主要來源于林下枯落物分解，磷素主要來自土壤礦質(zhì)顆粒風(fēng)化和凋落物礦化過程，但是磷素生物有效性則處于偏低水平，且鉀素從枯落物中釋放的速度比較快^[11]。本次試驗研究為期1年，結(jié)果表明，與原始狀態(tài)相比，撫育間伐能夠顯著提高油松低效林0～20cm土層土壤全氮、水解氮、有效磷含量，與楊林^[12]報道內(nèi)容相一致，且林下清理可顯著提升油松低效林0～20cm土層土壤有機(jī)質(zhì)、全鉀、速效鉀含量。上述研究結(jié)果說明撫育間伐有利于林下表層土壤氮素和磷素積累與轉(zhuǎn)化，而林下清理則有助于增加表層土壤鉀素和有機(jī)質(zhì)含量，凸顯出單一改造技術(shù)措施無法全面改善土壤狀況，因此建議采用聯(lián)合方法對油松低效林進(jìn)行改造，最大程度改善土壤養(yǎng)分狀況。本研究存在一定局限，僅分析油松低效林0～20cm土層土壤養(yǎng)分狀況，未來應(yīng)針對不同改造技術(shù)措施下更深層次土壤養(yǎng)分變化情況進(jìn)行時深入研究。

綜上所述，在對大同市云岡林場油松低效林改造時，不同改造技術(shù)措施對林下表層土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、水解氮、全鉀、速效鉀、有效磷含量影響比較大，應(yīng)根據(jù)實際需要加以選擇，必要時采用撫育間伐聯(lián)合林下清理改造技術(shù)手段，協(xié)調(diào)油松林土壤養(yǎng)分指標(biāo)組成，改善土壤狀況。

參考文獻(xiàn)

[1]李芳，張西西，吳建芝，等.土壤氮養(yǎng)分空間異質(zhì)性對油松根系的影響[J].東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報，2023，51（5）：79-83.

[2]馬榮.基于帶狀采伐對天然更新油松幼樹樹冠結(jié)構(gòu)的影響研究[J].熱帶農(nóng)業(yè)工程，2023，47（2）：112-114.

[3]崔爽，姚建忠，張蕓香，等.土壤氮含量對油松針葉碳氮磷計量特征及氮磷重吸收的影響[J].森林與環(huán)境學(xué)報，2023，43（2）：123-131.

[4]趙娜，趙旭，李少寧，等.干旱復(fù)水下北京地區(qū)刺槐與油松葉綠素?zé)晒馓匦匝芯縖J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2023，41（2）：27-37.

[5]謝梅，蔡秋芳，劉禹等.過去百年呂梁山南端油松生長特征及其與氣候變化的關(guān)系[J].地球環(huán)境學(xué)報，2023，14（1）：62-73.

[6]閆鑫澤，段嵩嵐，鄭蓉蓉，等.土壤氮濃度對油松天然林新生枝葉碳氮磷化學(xué)計量及其內(nèi)穩(wěn)態(tài)的影響[J].水土保持學(xué)報，2023，37（2）：294-300，309.

[7]梅梅.氮磷沉降對油松幼苗生長的影響[J].遼寧林業(yè)科技，2023（1）：6-9.

[8]魏俊鋆，張杰.隴東子午嶺油松近自然造林與多功能經(jīng)營策略[J].防護(hù)林科技，2023（1）：72-74.

[9]姚岱均，劉康，惠俞翔，等.天水麥積山油松樹輪寬度對氣候變化的響應(yīng)及其機(jī)制[J].干旱區(qū)研究，2023，40（1）：19-29.

[10]朱昊陽，李洪宇，王曉蕾，等.黃土高原油松冠層氣孔導(dǎo)度和蒸騰變化特征與模擬[J].生態(tài)學(xué)報，2022，42（22）：9130-9142.

[11]徐海莉.左云縣古長城五路山防風(fēng)固沙生態(tài)治理及低效林改造技術(shù)探討[J].山西林業(yè)，2022（3）：24-25.

[12]楊林.石橋林場油松低質(zhì)低效林改造技術(shù)研究[J].山西林業(yè)，2022（S1）：44-45，56.