魯中山地側(cè)柏人工林土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)及林分密度的影響作用

杜振宇, 葛忠強(qiáng), 王清華, 梁 燕, 李宗泰, 劉桂民

(山東省林業(yè)科學(xué)研究院, 濟(jì)南 250014)

土壤是農(nóng)業(yè)、林業(yè)及其他自然生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，是人類生存最重要的資源。土壤質(zhì)量是指土壤具有維持生物的生產(chǎn)力、保護(hù)環(huán)境質(zhì)量和促進(jìn)動(dòng)植物健康的能力[1]。Doran等[2]認(rèn)為土壤質(zhì)量和土壤健康具有相同含義。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者針對(duì)土壤質(zhì)量開(kāi)展了大量研究工作，但土壤質(zhì)量的定量化評(píng)價(jià)仍然沒(méi)有形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)[3]。

隨著森林生態(tài)系統(tǒng)健康理念的深入發(fā)展，森林土壤質(zhì)量也逐漸引起人們的關(guān)注。森林土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)是森林土壤質(zhì)量研究的基礎(chǔ)和重要內(nèi)容之一，對(duì)于診斷自然或人為因素引起的林地土壤結(jié)構(gòu)紊亂，森林土壤退化以及所引起的功能失調(diào)具有重要意義。國(guó)內(nèi)針對(duì)人工林土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)也開(kāi)展了較多研究，涉及樹(shù)種主要有油松(Pinustabulaeformis)[4]、馬尾松(Pinusmassoniana)[5]、落葉松(Larixgmelinii)[1,6]、毛竹(Phyllostachysheterocycla)[7]、檸條(Caraganakorshinskii)[8]、杉木(Cunninghamialanceolata)[9]、山楊(Populusdavidiana)[10]、紅豆杉(Taxuschinensis)等[11]。在目前針對(duì)人工林土壤質(zhì)量的評(píng)價(jià)中，研究者均是選擇若干個(gè)土壤物理、化學(xué)、生物學(xué)指標(biāo)組成一個(gè)指標(biāo)集，對(duì)土壤肥力或整體質(zhì)量進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，未能對(duì)土壤物理、化學(xué)和生物等各類質(zhì)量進(jìn)行比較分析，從而影響了對(duì)林地土壤質(zhì)量的深入了解，存在較大局限性。林分密度是影響土壤性質(zhì)的關(guān)鍵因素，而關(guān)于林分密度對(duì)人工林土壤質(zhì)量影響的研究鮮見(jiàn)報(bào)道。

側(cè)柏(Platycladusorientalis)耐干旱瘠薄能力強(qiáng)，是我國(guó)北方山區(qū)主要造林樹(shù)種，對(duì)荒山綠化、水土保持、凈化空氣等具有重要意義。山東省是我國(guó)側(cè)柏林中心分布區(qū)之一。魯中山地側(cè)柏人工林多為20世紀(jì)60年代營(yíng)造，造林時(shí)密度普遍很大，由于后期缺乏間伐、更新等科學(xué)撫育措施，目前林分密度多數(shù)仍在3 000株/hm2以上，郁閉度一般為0.6～0.9，導(dǎo)致側(cè)柏林木生長(zhǎng)緩慢，林下植被稀疏，水土流失嚴(yán)重。該區(qū)側(cè)柏林地處土層較薄的青石山坡地，林地土壤性狀相對(duì)較差。目前關(guān)于側(cè)柏林地土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)的研究很少，僅有李淑芬等[12]在針對(duì)蘇北低山丘陵區(qū)森林土壤健康評(píng)價(jià)中，選取了一塊側(cè)柏樣地與其他林地進(jìn)行了對(duì)比研究；尚未有關(guān)于魯中山地側(cè)柏人工林土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)的研究報(bào)道。本研究對(duì)魯中山地的側(cè)柏林的土壤物理、化學(xué)、生物和綜合質(zhì)量進(jìn)行系統(tǒng)研究，并探討林分密度對(duì)各類土壤質(zhì)量的影響作用，旨在為干旱瘠薄山地側(cè)柏人工林的健康管理提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

魯中山區(qū)位于山東省中部，行政區(qū)劃主要有濟(jì)南、淄博、泰安等地市，山地與丘陵占總面積的70%以上，屬于山東省內(nèi)地勢(shì)最高、山地最集中的區(qū)域，海拔1 000 m以上的山地有泰山、魯山、沂山等。由這些主峰向四周逐漸降低為海拔500 m 以下的低山丘陵。該區(qū)屬于暖溫帶濕潤(rùn)氣候區(qū)，年平均氣溫12～14℃，極端低溫為-18～-14℃，≥10℃積溫由東向西遞增，約為4 200～4 600℃。無(wú)霜期190～210 d，年平均降水量為600～900 mm，降雨主要集中在6—9月，約占全年降水量的3/4。年平均空氣相對(duì)濕度為60%，為半濕潤(rùn)狀態(tài)。由于酸性母巖與鈣質(zhì)呈相間分布，區(qū)域內(nèi)土壤以棕壤與褐土為主，植被以落葉闊葉林和溫性針葉林為主。其中,棕壤上以麻櫟(Quercusacutissima)、赤松(Pinusdensiflora)、油松為代表，褐土上則以側(cè)柏、榆樹(shù)(Ulmuspumila)和樸樹(shù)(Celtissinensis)為主[13]。

2 研究方法

2.1 樣地設(shè)置

在研究區(qū)選取22塊有代表性的不同密度長(zhǎng)期側(cè)柏人工林地作為研究對(duì)象，每塊樣地面積均為20 m×20 m，其中1—6號(hào)樣地位于濟(jì)南市燕子山林場(chǎng)，7—14號(hào)樣地位于濟(jì)南市黑峪林場(chǎng)，15—22號(hào)樣地位于淄博市原山林場(chǎng)。所有樣地的側(cè)柏人工林均于20世紀(jì)60年代造林，林齡相近，林地的土壤類型為褐土，大多由石灰?guī)r母質(zhì)發(fā)育而成，林下植被主要有君遷子(Diospytoslotus)、胡枝子(Lespedezabicolor)、荊條(Vitexnegundovar.Heterophylla)、羊須草(Carexcallitrichos)、珍珠菜(Lysimachiaclethroides)等。調(diào)查各塊樣地的林分生長(zhǎng)特征和立地因子，樣地調(diào)查因子包括：林分密度、胸徑、樹(shù)高、郁閉度、林下蓋度、坡度、坡向、海拔、坡位等，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 不同密度側(cè)柏人工林樣地基本概況

2.2 采樣方法

2017年6月在每塊樣地采用蛇形取樣法采集土壤樣品，隨機(jī)選取4個(gè)采樣點(diǎn)，用土鉆采集0—20 cm土層樣品，每個(gè)采樣點(diǎn)約1 kg，去除其中的植物根系、動(dòng)植物殘?bào)w，混合均勻后用四分法取1 kg土樣，裝袋后帶回實(shí)驗(yàn)室。將土樣置于實(shí)驗(yàn)室陰涼處自然風(fēng)干，分成兩份，分別過(guò)20目篩和100目篩備用。

2.3 評(píng)價(jià)指標(biāo)與測(cè)定方法

2.3.1 土壤物理指標(biāo) 本研究選取土壤物理指標(biāo)8個(gè)，分別為土壤硬度、腐殖層厚度、容重、孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度、毛管持水量、黏粒含量。土壤硬度和腐殖層厚度分別采用硬度計(jì)和鋼尺直接測(cè)定，沿樣地對(duì)角線每隔1 m取一個(gè)測(cè)量點(diǎn)，取各點(diǎn)測(cè)量結(jié)果的平均值。由于土壤硬度受含水量影響較大，選擇近15 d內(nèi)沒(méi)有降雨的日期進(jìn)行測(cè)定。土壤容重采用環(huán)刀法測(cè)定，規(guī)格為100 cm3；采用環(huán)刀浸水法測(cè)定土壤總孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度和毛管持水量[4]。黏粒含量采用吸管法測(cè)定[14]。

2.3.2 土壤化學(xué)指標(biāo) 選取土壤化學(xué)指標(biāo)7個(gè)，分別為pH值、電導(dǎo)率(EC)、陽(yáng)離子代換量(CEC)、有機(jī)質(zhì)、水解氮、有效磷、有效鉀。土壤pH值采用酸度計(jì)測(cè)定，土水比為1∶2.5；電導(dǎo)率采用電導(dǎo)率儀測(cè)定，土水比為1∶5；CEC采用EDTA-乙酸銨混合液交換法測(cè)定；采用油浴加熱—重鉻酸鉀容量法測(cè)定土壤有機(jī)質(zhì)含量；水解氮含量的測(cè)定采用堿解擴(kuò)散法；有效磷含量采用碳酸氫鈉溶液浸提—鉬藍(lán)比色法測(cè)定；采用中性醋酸銨溶液浸提—火焰光度計(jì)法測(cè)定土壤有效鉀含量[15]。

2.3.3 土壤生物指標(biāo) 選取土壤生物指標(biāo)4個(gè)，分別為過(guò)氧化氫酶、脲酶、蔗糖酶活性和細(xì)菌數(shù)量。土壤酶活性的測(cè)定參照關(guān)松蔭[16]編著的《土壤酶及其研究法》。土壤細(xì)菌數(shù)量測(cè)定采用稀釋平板涂布法[17]。

2.4 土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)方法

由于各類土壤指標(biāo)對(duì)土壤質(zhì)量的影響并不一致，采用因子分析法對(duì)側(cè)柏人工林地的土壤物理、化學(xué)和生物質(zhì)量分別進(jìn)行評(píng)價(jià)，具體步驟見(jiàn)參考文獻(xiàn)[18—19]。首先將各指標(biāo)測(cè)定數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化變換，然后通過(guò)計(jì)算提取出累計(jì)貢獻(xiàn)率超過(guò)80%的公因子，建立因子模型；用線性回歸方法將公因子表達(dá)成可觀測(cè)變量的函數(shù)，計(jì)算出公因子得分；再將公因子得分與公因子權(quán)重相乘，得到各樣地的因子得分；將因子得分按下式進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，因子得分最低的樣本綜合分值為0，最高的分值為1，其余樣本分值介于0～1。

2.5 數(shù)據(jù)分析

利用Excel 2007軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與圖表制作，采用statistiXL 1.8軟件進(jìn)行描述性統(tǒng)計(jì)分析、相關(guān)性分析和因子分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 公因子提取及貢獻(xiàn)率

將供試側(cè)柏人工林土壤樣品的8個(gè)物理指標(biāo)、7個(gè)化學(xué)指標(biāo)和4個(gè)生物指標(biāo)分別進(jìn)行因子分析來(lái)評(píng)價(jià)土壤物理質(zhì)量、化學(xué)質(zhì)量和生物質(zhì)量。3類土壤指標(biāo)數(shù)據(jù)經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化后通過(guò)計(jì)算，分別選擇前4，4，3個(gè)公因子，累積方差貢獻(xiàn)率分別為91.43%，84.26%，92.16%(表2)，均包含了絕大部分原始數(shù)據(jù)的足夠信息，能滿足因子分析的要求。因子分析中一般要求所提取的公因子能反映全部信息的80%以上即可。

表2 土壤物理、化學(xué)和生物學(xué)性質(zhì)公因子特征根及貢獻(xiàn)率

3.2 公因子載荷及權(quán)重確定

為突出各個(gè)主因子的典型代表變量，采用方差極大(Varimax)旋轉(zhuǎn)法，求得旋轉(zhuǎn)后公因子載荷表(表3)。由表3可以看出，在土壤物理質(zhì)量評(píng)價(jià)中決定公因子1的主要是土壤容重、土壤孔隙度、非毛管孔隙度，公因子2主要反映了毛管孔隙度，公因子3和公因子4則分別主要由土壤黏粒含量和腐殖層厚度決定，這也說(shuō)明土壤通氣性對(duì)物理質(zhì)量具有重要影響作用；在土壤化學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)中，公因子1主要由CEC和水解氮決定，公因子2則主要由有效磷和有效鉀決定，公因子3和公因子4則分別由土壤EC和pH值決定，這說(shuō)明土壤養(yǎng)分決定了土壤的化學(xué)質(zhì)量。對(duì)于土壤生物質(zhì)量而言，公因子1主要反映了過(guò)氧化氫酶和脲酶活性，公因子2和公因子3則分別由蔗糖酶和細(xì)菌數(shù)量決定。

由于各個(gè)公因子對(duì)土壤質(zhì)量的影響程度不盡相同，因此必須對(duì)各公因子賦予不同的權(quán)重，以區(qū)分不同公因子影響作用的大小。為了更合理地確定權(quán)重，客觀突出各公因子的影響程度，以公因子特征根貢獻(xiàn)率作為該公因子的權(quán)重值[20]。

表3 旋轉(zhuǎn)后公因子載荷

3.3 土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果

按因子分析的要求計(jì)算各樣地土壤物理、化學(xué)和生物質(zhì)量主要公因子得分值，然后將各公因子得分與權(quán)重值分別相乘，加合后得到各個(gè)樣地不同土壤性質(zhì)的質(zhì)量分值，進(jìn)而計(jì)算得出土壤質(zhì)量綜合得分(表4)。將土壤質(zhì)量綜合得分與所有19個(gè)土壤指標(biāo)進(jìn)行Pearson相關(guān)分析，分析結(jié)果表明，土壤質(zhì)量綜合得分與土壤硬度、有機(jī)質(zhì)和過(guò)氧化氫酶活性量的相關(guān)性達(dá)到顯著水平，與毛管孔隙度、水解氮和脲酶活性達(dá)到極顯著水平(表5)。

評(píng)價(jià)結(jié)果表明，土壤物理、化學(xué)和生物質(zhì)量分值最高的樣塊分別為6號(hào)、21號(hào)和22號(hào)；土壤質(zhì)量綜合得分最高的樣地為22號(hào)，最低的為10號(hào)樣地。通過(guò)對(duì)各調(diào)查地點(diǎn)進(jìn)行比較可知，3個(gè)調(diào)查地點(diǎn)燕子山林場(chǎng)、原山林場(chǎng)和黑峪林場(chǎng)的土壤質(zhì)量平均得分分別為0.37，0.35，0.42，黑峪林場(chǎng)的土壤質(zhì)量相對(duì)較好一些。由圖1可以看出，燕子山林場(chǎng)土壤的物理質(zhì)量、原山林場(chǎng)的土壤化學(xué)質(zhì)量和黑峪林場(chǎng)的土壤生物質(zhì)量相對(duì)較好。

表4 不同密度側(cè)柏人工林土壤質(zhì)量評(píng)分結(jié)果

3.4 林分密度對(duì)土壤質(zhì)量的影響

Pearson相關(guān)分析表明，林分密度與土壤生物質(zhì)量之間的相關(guān)系數(shù)為-0.438，相關(guān)性達(dá)到顯著水平(p<0.05)，而與土壤物理、化學(xué)質(zhì)量及土壤綜合質(zhì)量之間的相關(guān)系數(shù)分別為0.113，-0.281，-0.344，均沒(méi)有達(dá)到顯著性水平；但由圖2可以明顯看出，隨林分密度增加，土壤化學(xué)、生物質(zhì)量分值和土壤質(zhì)量綜合分值均呈明顯下降趨勢(shì)，而土壤物理質(zhì)量分值沒(méi)有明顯變化規(guī)律。

表5 側(cè)柏人工林土壤質(zhì)量綜合得分與不同指標(biāo)之間的相關(guān)性

注：*和**分別代表“顯著”(p<0.05)和“極顯著”(p<0.01)水平。

圖1 不同調(diào)查地點(diǎn)側(cè)柏林的土壤質(zhì)量分值

圖2 林分密度對(duì)土壤物理、化學(xué)、生物質(zhì)量及綜合質(zhì)量的影響

根據(jù)魯中山地長(zhǎng)期側(cè)柏人工林的密度分布情況，將供試側(cè)柏林分成4組，分別為<2500，2 500～3 500，3 500～4 500,>4 500株/hm2，分別計(jì)算出各密度組林地土壤的物理質(zhì)量、化學(xué)和生物質(zhì)量平均分值，以及土壤綜合質(zhì)量平均得分。通過(guò)對(duì)不同密度組進(jìn)行比較可知(圖3)，在林分密度較低時(shí)(<2 500株/hm2)，土壤化學(xué)、生物質(zhì)量和土壤綜合質(zhì)量均明顯高于其他密度組；隨林分密度增加，土壤物理質(zhì)量平均分值表現(xiàn)出先降后升的趨勢(shì)。林分密度大于2 500株/hm2的3個(gè)密度組土壤質(zhì)量得分非常接近，而<2 500株/hm2密度組的土壤質(zhì)量平均得分為0.67，分別是2 500～3 500，3 500～4 500和>4 500株/hm2密度組的2.11，2.02，2.27倍。研究結(jié)果表明，魯中山地長(zhǎng)期側(cè)柏林土壤質(zhì)量受林分密度影響較大，密度較低時(shí)有利于林地土壤質(zhì)量的提升，化學(xué)性質(zhì)和生物性質(zhì)也有明顯改善。

圖3 側(cè)柏人工林不同密度分組的土壤質(zhì)量分值

4 討論與結(jié)論

4.1 側(cè)柏人工林土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)與方法的選擇

土壤質(zhì)量是一個(gè)復(fù)雜的功能體，受地形、氣候、成土母質(zhì)、植被等自然因素和人為因素共同影響，不能直接測(cè)定，但可通過(guò)土壤質(zhì)量指標(biāo)來(lái)間接推測(cè)[4]。在進(jìn)行森林土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)時(shí)，關(guān)鍵是建立合理的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系以及選擇適宜的評(píng)價(jià)方法。路鵬等[21]提出在進(jìn)行土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)時(shí)應(yīng)包含物理、養(yǎng)分和生物這3類指標(biāo)。由于土壤質(zhì)量主要包括物理、化學(xué)質(zhì)量和生物質(zhì)量，因此選擇評(píng)價(jià)指標(biāo)時(shí)應(yīng)從眾多土壤物理、化學(xué)和生物學(xué)指標(biāo)中選取。本研究主要從可比性、適用性、代表性、易測(cè)性等多方面考慮，選取了8個(gè)土壤物理指標(biāo)，分別為腐殖層厚度、容重、孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度、毛管持水量、黏粒含量和土壤硬度；7個(gè)土壤化學(xué)指標(biāo)，分別為pH值、電導(dǎo)率、CEC、有機(jī)質(zhì)、水解氮、有效磷和有效鉀，均是在土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)中被使用較多的主要指標(biāo)。

土壤生物學(xué)性質(zhì)主要包括土壤酶活性和微生物特性等方面，是森林生態(tài)系統(tǒng)中土壤質(zhì)量的重要研究?jī)?nèi)容，在一定程度上反映了土壤肥力狀況。本研究選取了4個(gè)土壤生物學(xué)指標(biāo)，分別為土壤過(guò)氧化氫酶、脲酶、蔗糖酶和細(xì)菌數(shù)量。土壤酶具有專一性強(qiáng)、靈敏可靠的特點(diǎn)，與土壤理化性質(zhì)、生物多樣性等密切相關(guān)，常被運(yùn)用于土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)和森林生態(tài)監(jiān)測(cè)[22]。但由于酶活性受外界環(huán)境影響較大，在將土壤酶用于土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)時(shí)，應(yīng)該從總體上考慮酶活性，而不能只著眼于單一酶類型；土壤過(guò)氧化氫酶可促進(jìn)過(guò)氧化氫分解，表征土壤的生物化學(xué)活性[23]，脲酶活性可反映氮素的轉(zhuǎn)化強(qiáng)弱[24]，蔗糖酶能夠體現(xiàn)土壤中有機(jī)碳的積累、分解和轉(zhuǎn)化[25]，能夠綜合反映土壤生物學(xué)性質(zhì)。

在土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)中，多數(shù)研究者基本上都是綜合土壤物理、化學(xué)、生物學(xué)3大類指標(biāo)，一起去評(píng)價(jià)而得出最終結(jié)果。國(guó)內(nèi)外學(xué)者們使用的評(píng)價(jià)方法通常有：質(zhì)量指數(shù)法、模糊數(shù)學(xué)法、層次分析法、灰色關(guān)聯(lián)度法、主成分分析法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、因子分析法等[1,4]，這些數(shù)學(xué)方法提供了定量化手段，促進(jìn)了土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)的發(fā)展。在多種方法中，國(guó)內(nèi)應(yīng)用最多的是模糊數(shù)學(xué)法、質(zhì)量指數(shù)法和主成分分析法，而國(guó)外常用的評(píng)價(jià)方法主要是質(zhì)量指數(shù)法、質(zhì)量模型、多元線性回歸和相對(duì)質(zhì)量法[26]。本研究選用了因子分析法對(duì)魯中山地長(zhǎng)期側(cè)柏林不同密度林地土壤質(zhì)量進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。因子分析法能夠更大限度地降低不同指標(biāo)之間相關(guān)性對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果的影響，比較準(zhǔn)確反映林地土壤質(zhì)量真實(shí)情況[27]。

4.2 側(cè)柏人工林林分密度對(duì)土壤質(zhì)量的影響

林分密度是人工林經(jīng)營(yíng)的重要環(huán)節(jié)，直接影響到森林群落內(nèi)水分和光、熱的合理分配，會(huì)使林下生物多樣性和林分結(jié)構(gòu)發(fā)生改變[28]。目前，關(guān)于人工林密度對(duì)林木生長(zhǎng)和養(yǎng)分循環(huán)影響方面的研究較多[29-31]。魯昭偉等[32]研究了北京山地不同密度側(cè)柏人工林的土壤水文效應(yīng)，結(jié)果表明土壤總孔隙度隨林分密度(1 500～2 900株/hm2)增加表現(xiàn)為先增大而后減小，土壤有效持水能力隨林分密度增加表現(xiàn)為先減小后增大，以1 500株/hm2最強(qiáng)?？当萚33]研究了馬尾松人工林林分密度(1 050～2 250株/hm2)對(duì)土壤性質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)在1 800株/hm2密度時(shí)林地養(yǎng)分總體較高，土壤物理和化學(xué)特性要優(yōu)于過(guò)疏或過(guò)密林分。林分密度過(guò)大時(shí)，針葉存留時(shí)間長(zhǎng)，以凋落物形式歸還給土壤的養(yǎng)分減少，不利于人工林系統(tǒng)內(nèi)的養(yǎng)分再循環(huán)[34]，從而降低林地土壤質(zhì)量。但尚未有人研究林分密度對(duì)林地土壤質(zhì)量的綜合影響作用。

根據(jù)山東省第八次森林資源清查結(jié)果[35]，2014年側(cè)柏人工林面積為11.36萬(wàn)hm2，占全省人工針葉林總面積的44.4%，是山東省栽植面積最大的針葉林樹(shù)種，是魯中山區(qū)瘠薄青石山地綠化造林的首要樹(shù)種。目前該區(qū)側(cè)柏人工林普遍存在密度過(guò)大，郁閉度過(guò)高，林木生長(zhǎng)較差的問(wèn)題。本研究采用因子分析對(duì)魯中山地長(zhǎng)期側(cè)柏人工林土壤不同性質(zhì)質(zhì)量及土壤綜合質(zhì)量進(jìn)行了分析評(píng)價(jià)，結(jié)果表明，隨林分密度增加，土壤化學(xué)、生物質(zhì)量和土壤綜合質(zhì)量均呈下降趨勢(shì)，而土壤物理性質(zhì)沒(méi)有明顯變化規(guī)律。林分密度與土壤生物質(zhì)量之間存在顯著負(fù)相關(guān)。在林分密度較低時(shí)(<2 500株/hm2)，土壤化學(xué)性質(zhì)、生物性質(zhì)和土壤質(zhì)量的平均分值均明顯高于其他密度組。

側(cè)柏林木在林分密度較低時(shí)生長(zhǎng)較好，胸徑和樹(shù)高均有大幅提高(表1)，地上部生物量隨之增加，林地表層枯落物也相應(yīng)較多，枯落物分解產(chǎn)生了更多的有機(jī)酸，同時(shí)增加了土壤有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分含量；林分密度過(guò)大則會(huì)加速植物對(duì)土壤養(yǎng)分的吸收，而側(cè)柏林內(nèi)凋落物的分解速率較低[36]，歸還給土壤的養(yǎng)分減少，造成植物對(duì)養(yǎng)分的吸收速度大于養(yǎng)分補(bǔ)償?shù)乃俣?，從而在長(zhǎng)期入不敷出的情況下降低了土壤養(yǎng)分含量[37]，致使土壤化學(xué)和生物質(zhì)量下降，進(jìn)而降低了土壤綜合質(zhì)量。本研究發(fā)現(xiàn)，側(cè)柏人工林土壤物理性質(zhì)平均分值隨林分密度增加表現(xiàn)出先降后升的趨勢(shì)。側(cè)柏人工林在林分密度較低時(shí)，林下植被物種多樣性較好[38]，植物根系對(duì)土壤的切割作用較強(qiáng)，同時(shí)會(huì)產(chǎn)生較厚的凋落物和腐殖質(zhì)，加速土壤表層團(tuán)粒的形成，使土壤疏松，增加孔隙度[39]，從而提高土壤物理質(zhì)量。與林分密度對(duì)土壤化學(xué)、生物質(zhì)量的影響不同，密度過(guò)高并未降低土壤物理性質(zhì)，其中的影響機(jī)制尚不清楚，有必要在后續(xù)研究中進(jìn)行深入探討。

總得來(lái)說(shuō)，魯中山地長(zhǎng)期側(cè)柏林土壤質(zhì)量受林分密度影響較大，密度較低時(shí)有利于林地土壤質(zhì)量的提升。因此，應(yīng)盡快對(duì)魯中山地長(zhǎng)期側(cè)柏人工林采取合理間伐措施，降低林分密度，提高土壤質(zhì)量，從而促進(jìn)林分生長(zhǎng)，以利于其更好地發(fā)揮生態(tài)效益。