不同間伐強(qiáng)度對(duì)雜交松人工林土壤理化性質(zhì)及酶活性的影響

梁燕芳，羅華龍，蔣 林，楊 梅

(1.廣西壯族自治區(qū)國(guó)有七坡林場(chǎng)，廣西 南寧 530225；2.廣西大學(xué)林學(xué)院，廣西 南寧 530004)

土壤作為森林生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，為森林的生長(zhǎng)、發(fā)育、繁殖提供了必需的環(huán)境條件，對(duì)調(diào)節(jié)生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)外水分配置和能量交換起到了重要作用[1-2].撫育間伐是一種重要的森林經(jīng)營(yíng)方式，不僅可以改變林內(nèi)的光、熱、水等環(huán)境條件，還能夠影響凋落物分解、歸還土壤，從而改變土壤理化性質(zhì)和酶活性[3-5].在森林經(jīng)營(yíng)過(guò)程中，適當(dāng)間伐能夠增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，促進(jìn)團(tuán)粒結(jié)構(gòu)形成，從而改善土壤結(jié)構(gòu)并長(zhǎng)期維持土壤肥力，促進(jìn)林木生長(zhǎng).研究表明，間伐影響了川西亞高山針葉人工林土壤物理性質(zhì)，土壤生態(tài)功能隨著間伐強(qiáng)度的增大而減弱[6]；在黃土高原，油松(Pinustabulaeformis)成熟林土壤養(yǎng)分含量和酶活性隨著間伐強(qiáng)度的增大而增大[7].強(qiáng)度擇伐、極強(qiáng)度擇伐和皆伐對(duì)天然林土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)、孔隙度、持水量和化學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生了不利影響，且伐后10 a未能恢復(fù)[8]；中度間伐有利于改善華北落葉松(Larixprincipis-rupprechtii)和紅松(Pinuskoraiensis)林土壤透氣性、土壤濕度，促進(jìn)養(yǎng)分積累及酶活性提高[9-10].有學(xué)者[11-12]研究發(fā)現(xiàn)，黃山松(Pinustaiwanensis)和濕地松(Pinuselliottii)間伐后能夠明顯提高林分平均胸徑、平均樹(shù)高及單株材積.土壤物理性質(zhì)的改善以及有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分含量的提高能促進(jìn)紅松、油松和樟子松(Pinussylvestnis)生長(zhǎng)[13-14].間伐通過(guò)調(diào)整林分密度，改善林內(nèi)環(huán)境，減少林分內(nèi)部競(jìng)爭(zhēng)，提高土壤質(zhì)量促進(jìn)松樹(shù)的生長(zhǎng)發(fā)育.

雜交松[濕地松×加勒比松(Pinuscaribaea)]是廣西從澳大利亞引種栽培的較速生的松樹(shù)種，遺傳了親本的優(yōu)良性狀，既具有濕地松通直圓滿、耐水漬、早期速生、產(chǎn)脂量高等特性，又具有加勒比松后期生長(zhǎng)活力旺的優(yōu)點(diǎn)，具有較大的發(fā)展?jié)摿15].雜交松適生范圍廣，在廣西大部分地區(qū)均適宜種植，在干旱貧瘠的山地也能生長(zhǎng)健旺，抗風(fēng)能力較強(qiáng)，但大部分雜交松人工林沒(méi)進(jìn)行過(guò)間伐，現(xiàn)已呈現(xiàn)自然分化，林分衛(wèi)生狀況差，病蟲(chóng)害和火災(zāi)隱患較大[16].目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)雜交松人工林的研究主要集中在良種繁育、林分生長(zhǎng)及木材材性等方面[17-19]，關(guān)于間伐對(duì)雜交松人工林土壤環(huán)境變化影響的研究較少.本研究以15 a生雜交松人工林為研究對(duì)象，進(jìn)行不同強(qiáng)度間伐處理，探究間伐后雜交松林地土壤理化性質(zhì)和酶活性變化，為雜交松人工林養(yǎng)分管理與合理經(jīng)營(yíng)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和科學(xué)依據(jù).

1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于廣西壯族自治區(qū)南寧市國(guó)有七坡林場(chǎng)七坡分場(chǎng)立新站3林班(22°41′～22°52′N，108°02′～108°09′E)，屬濕潤(rùn)亞熱帶季風(fēng)氣候，年平均氣溫21.6 ℃，≥10 ℃時(shí)間超過(guò)300 d，年降雨量1 304.2 mm，平均相對(duì)濕度79%，5—9月為雨季.試驗(yàn)林分地貌以丘陵為主，海拔305～315 m，坡度14°～20°；土壤以赤紅壤為主，土層厚度80～120 cm，pH為3.97～4.44.試驗(yàn)林為2003年3月?tīng)I(yíng)建的雜交松純林，株行距2 m×3 m，初植密度1 667株/hm2，保存率84%，保留密度1 400株/hm2；2012年10月進(jìn)行過(guò)一次間伐，間伐強(qiáng)度為35%，保存率為91%，保留密度為828株/hm2.林下植被主要有東方烏毛蕨(Blechnumoriantale)、越南懸鉤子(Rosascochincheuensis)、毛桐(Mallotusbarbatus)、毛果算盤子(Glochidioneriocarpum)、白花鬼針草(Bidenspilosavar.radiata)、潺槁木姜子(Litseaglutinosa)、千里光(Senecioscandens)等.

2 研究方法

2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2018年10月，在雜交松人工純林進(jìn)行撫育間伐，設(shè)計(jì)3種間伐強(qiáng)度，分別為弱度間伐(LT：15%)、中度間伐(MT：35%)、強(qiáng)度間伐(HT：50%)，以未間伐林分為對(duì)照(CK).間伐后分別對(duì)每種處理隨機(jī)布設(shè)3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)樣地(20 m×20 m)，樣地之間的距離大于20 m，消除處理內(nèi)的系統(tǒng)誤差.標(biāo)準(zhǔn)地基本狀況見(jiàn)表1.

表1 不同間伐強(qiáng)度雜交松人工林樣地概況

2.2 土壤采集與測(cè)定

2.2.1 土壤采集

2021年11月，采集不同間伐處理的標(biāo)準(zhǔn)地土壤.在每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)，采用對(duì)角線法分上、中、下設(shè)置3個(gè)取樣點(diǎn)，挖土壤剖面，采用環(huán)刀法采集各土層(0～20 cm，20～40 cm)原狀土，用于土壤物理性質(zhì)測(cè)定.同時(shí)，每個(gè)土層采集適量土樣，去除細(xì)根、石塊等雜物后放入無(wú)菌封口袋中，隨后將同一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)地同一個(gè)土層的3個(gè)土樣等量混勻，使用四分法將土壤分為兩部分：一部分裝于有干冰的泡沫箱內(nèi)，帶回實(shí)驗(yàn)室后保存于4 ℃冰箱，用于測(cè)定土壤酶活性；另一部分鮮土自然風(fēng)干、過(guò)篩，用于測(cè)定土壤化學(xué)性質(zhì).

2.2.2 土壤物理性質(zhì)測(cè)定[20]

土壤容重、孔隙度、持水量等均使用環(huán)刀法測(cè)定；土壤質(zhì)量含水率使用烘干法測(cè)定.

2.2.3 土壤化學(xué)性質(zhì)測(cè)定[21]

pH使用電位法測(cè)定；土壤有機(jī)質(zhì)含量使用外熱重鉻酸鉀氧化-容量法測(cè)定；全氮、全磷含量使用高氯酸-濃硫酸消煮法和連續(xù)流動(dòng)分析法測(cè)定；全鉀含量使用硝酸-高氯酸消煮法和火焰分光光度計(jì)法測(cè)定；硝態(tài)氮含量使用氯化鉀浸提-酚二磺酸比色法測(cè)定；銨態(tài)氮含量使用氯化鉀浸提-靛酚藍(lán)比色法測(cè)定；有效磷含量使用雙酸(硫酸-鹽酸)浸提-鉬銻抗比色法測(cè)定；速效鉀含量使用乙酸銨浸提-火焰分光光度計(jì)法測(cè)定.

2.2.4 土壤酶活性測(cè)定[22]

土壤蔗糖酶活性使用3，5-二硝基水楊酸比色法測(cè)定；脲酶活性使用苯酚鈉-次氯酸鈉比色法測(cè)定；酸性磷酸酶活性使用磷酸苯二鈉比色法測(cè)定.

2.3 數(shù)據(jù)處理與分析

數(shù)據(jù)經(jīng)Microsoft Excel 2010軟件處理后，使用SPSS 26.0軟件進(jìn)行分析.通過(guò)單因素方差分析和獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)分析不同間伐處理土壤理化性質(zhì)和土壤酶活性差異，運(yùn)用Pearson相關(guān)分析法分析土壤指標(biāo)之間的相關(guān)性，利用主成分分析法計(jì)算不同間伐處理土壤質(zhì)量綜合得分.利用Origin 2021b制圖.

3 結(jié)果與分析

3.1 不同間伐強(qiáng)度雜交松林地土壤物理性質(zhì)

不同間伐強(qiáng)度林分土壤物理性質(zhì)見(jiàn)表2.由表2可見(jiàn)：隨著土層深度的增加，不同間伐強(qiáng)度下的雜交松林地土壤容重逐漸升高.HT處理下0～20 cm與20～40 cm差異顯著，土壤容重最高分別為1.48 g/cm3和1.58 g/cm3，而LT、MT處理的土壤容重均顯著低于CK，降幅為9.09%～28.47%；質(zhì)量含水率、毛管持水量、田間持水量、總孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度均隨著土層深度的增加而降低，其中，HT處理不同土層差異顯著，CK處理不同土層差異不顯著.在4個(gè)間伐處理中，無(wú)論是0～20 cm還是20～40 cm土層，MT、LT處理的土壤物理性質(zhì)(除土壤容重外)均高于CK，其中，MT處理顯著高于其他處理，HT處理只有非毛管孔隙度高于CK.

表2 不同間伐強(qiáng)度林分土壤物理性質(zhì)

3.2 不同間伐強(qiáng)度雜交松林地土壤化學(xué)性質(zhì)

由表3可知：隨著土層深度的增加，不同間伐強(qiáng)度的雜交松林地土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、全鉀、銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、有效磷、速效鉀含量呈降低趨勢(shì)，而pH則呈升高趨勢(shì).0～20 cm土層的土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、全鉀、銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、有效磷、速效鉀含量和pH隨著間伐強(qiáng)度的增大呈先升高后減少的趨勢(shì)，LT、MT處理有機(jī)質(zhì)含量比CK提高了4.12%和115.49%，MT顯著高于CK；與CK相比，間伐后，全氮、全磷、全鉀、銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、有效磷、速效鉀含量和pH均顯著提高，全氮含量提高了2.04%～132.65%，全磷含量提高了7.50%～52.50%，全鉀含量提高了58.24%～107.34%，銨態(tài)氮含量提高了5.13%～29.34%，硝態(tài)氮含量提高了8.12%～36.29%，有效磷含量提高了17.50%～23.33%，速效鉀含量提高了48.94%～114.74%，pH提高了4.79%～8.31%.除硝態(tài)氮之外，其余指標(biāo)提高幅度均為MT處理最高.20～40 cm土層土壤各化學(xué)指標(biāo)呈先升高后減少的趨勢(shì)，其中，LT、MT處理銨態(tài)氮含量比CK提高了16.44%、7.67%，其余各指標(biāo)由大到小表現(xiàn)為MT>LT>HT>CK.

表3 不同間伐強(qiáng)度林分土壤化學(xué)性質(zhì)

3.3 不同間伐強(qiáng)度雜交松林地土壤酶活性

由圖1可知：0～20 cm土層，不同間伐處理只有MT的蔗糖酶活性(1.20 mg/(g·h))高于CK，增幅為50.00%，CK、LT、HT處理間蔗糖酶活性差異不顯著；20～40 cm土層，LT與MT均顯著高于CK，分別提高了43.40%和101.89%，HT與CK差異不顯著；CK、MT處理不同土層之間差異顯著.0～20 cm和20～40 cm土層中，土壤脲酶活性隨間伐強(qiáng)度提高呈先升高后降低的趨勢(shì)，由大到小表現(xiàn)為MT>LT>HT>CK，MT與HT處理不同土層之間差異顯著.間伐后，0～20 cm土層LT、MT、HT處理的酸性磷酸酶活性均高于CK，增幅為10.14%～22.30%，其中，活性最高是MT處理，為1.81 mg/(g·h)；20～40 cm土層則表現(xiàn)為L(zhǎng)T與MT處理酸性磷酸酶活性高于CK，分別提高了12.78%和9.02%；CK與HT處理不同土層之間差異顯著.

不同大寫字母表示0～20 cm土層處理間差異顯著(P<0.05)，不同小寫字母表示20～40 cm土層處理間差異顯著(P<0.05)；*.同一處理不同土層之間差異顯著(P<0.05).

3.4 不同間伐強(qiáng)度雜交松林地土壤因子相關(guān)性

雜交松人工林土壤因子的相關(guān)系數(shù)見(jiàn)表4.由表4可知：雜交松人工林土壤容重與土壤孔隙度、土壤持水量呈極顯著負(fù)相關(guān)，與土壤有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分含量以及酶活性呈極顯著負(fù)相關(guān)；土壤孔隙度與持水量呈極顯著正相關(guān)；土壤有機(jī)質(zhì)與全量養(yǎng)分(全氮、全磷、全鉀)、有效養(yǎng)分(銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、有效磷、速效鉀)含量均呈極顯著正相關(guān)；全量養(yǎng)分與有效養(yǎng)分呈極顯著正相關(guān)；土壤養(yǎng)分含量與蔗糖酶、酸性磷酸酶活性呈極顯著正相關(guān)，而除土壤有機(jī)質(zhì)、全氮與脲酶呈顯著正相關(guān)外，其余養(yǎng)分含量與脲酶活性均呈極顯著正相關(guān)；pH只與全鉀、速效鉀含量和非毛管孔隙度呈顯著正相關(guān).

表4 雜交松人工林土壤因子相關(guān)系數(shù)

注：*.顯著相關(guān)(P<0.05)；**.極顯著相關(guān)(P<0.01)；SBD.土壤容重；CP.毛管孔隙度；NCP.非毛管孔隙度；TPO.總孔隙度；MMC.質(zhì)量含水率；CWHC.毛管持水量；FMC.田間持水量；SOM.有機(jī)質(zhì)；TN.全氮；NH4-N.銨態(tài)氮；NO3-N.硝態(tài)氮；TP.全磷；AP.有效磷；TK.全鉀；AK.速效鉀；ACP.酸性磷酸酶；URE.脲酶；INV.蔗糖酶.

3.5 土壤質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)

采用主成分分析法分析不同間伐強(qiáng)度雜交松人工林19種土壤指標(biāo)，結(jié)果見(jiàn)表5.由表5可見(jiàn)：前3個(gè)主成分的特征值均大于 1，第1、2、3主成分的方差貢獻(xiàn)率分別為72.405%、7.812%、5.898%，累積貢獻(xiàn)率為 86.115%，由此說(shuō)明，這3個(gè)主成分能反映土壤原始變量的絕大部分信息，因此，提取前3個(gè)主成分代替原來(lái)19個(gè)土壤指標(biāo)研究不同間伐強(qiáng)度雜交松人工林土壤特性.其中，土壤總孔隙度、毛管持水量、質(zhì)量含水率、有機(jī)質(zhì)、非毛管孔隙度、田間持水量、土壤容重在第1主成分發(fā)揮重要作用，pH、有效磷在第2主成分發(fā)揮重要作用，酸性磷酸酶在第3主成分具有重要作用.

表5 土壤質(zhì)量指標(biāo)的主成分分析結(jié)果

根據(jù)主成分模型表達(dá)式計(jì)算特征向量，并將特征向量與19種土壤因子指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)相乘，求得各主成分得分Fi，并按照各主成分所對(duì)應(yīng)的特征值所占比例提取主成分的特征值之和，計(jì)算出各主成分權(quán)重，進(jìn)而獲得土壤質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)函數(shù)，計(jì)算公式：F=13.757/(13.757+1.484+1.121)F1+1.484/(13.757+1.484+1.121)F2+1.121/(13.757+1.484+1.121)F3.不同間伐間伐強(qiáng)度雜交松人工林土壤質(zhì)量綜合得分排名為MT>LT>HT>CK，見(jiàn)表6.

表6 土壤質(zhì)量指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)結(jié)果

4 討 論

4.1 間伐強(qiáng)度對(duì)雜交松人工林土壤理化性質(zhì)的影響

林地土壤質(zhì)量狀況與土壤容重、孔隙度和含水量密切相關(guān)，林內(nèi)環(huán)境變化會(huì)導(dǎo)致土壤物理性質(zhì)的變化.有研究[23]表明，土壤容重隨著間伐強(qiáng)度的增大而減小，土壤總孔隙度則隨著間伐強(qiáng)度的增大而增加.也有學(xué)者[24]研究發(fā)現(xiàn)，適合的間伐強(qiáng)度才能改善土壤物理性質(zhì)，過(guò)大或者過(guò)小可能不會(huì)明顯改良土壤物理性質(zhì).本研究中，4種間伐強(qiáng)度雜交松人工林土壤容重的大小排序?yàn)閺?qiáng)度間伐>未間伐>弱度間伐>中度間伐，土壤質(zhì)量含水率、毛管持水量、田間持水量、總孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度排序則為中度間伐>弱度間伐>強(qiáng)度間伐>未間伐，這是因?yàn)殚g伐后林分林窗增大，林內(nèi)環(huán)境改善，林內(nèi)光照強(qiáng)度增強(qiáng)，進(jìn)而提高了土壤溫度，加快了植物殘?bào)w分解成腐殖質(zhì)，促進(jìn)植物根系生長(zhǎng)，使得土壤更加疏松，導(dǎo)致土壤孔隙度變大而土壤容重變小，有利于提高土壤持水、保水能力[3，25].從土壤容重、孔隙度和持水量大小可以看出，強(qiáng)度間伐對(duì)雜交松人工林土壤壓實(shí)和干擾強(qiáng)度大，引起土壤結(jié)構(gòu)發(fā)生巨大變化[26]，導(dǎo)致土壤物理指標(biāo)小于其他間伐強(qiáng)度.4種間伐強(qiáng)度林分土壤容重均表現(xiàn)為0～20 cm土層最小，并隨著土層深度的加深而增大，而土壤孔隙度與持水量則與之相反，這是由于受到林分植物根系分布與凋落物的影響，表層土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)被破壞，使表層土壤比深層土壤更加疏松，土壤孔隙度增大，提高了土壤持水能力[27].

土壤化學(xué)性質(zhì)是影響土壤肥力水平的重要因素之一，能夠敏感地反映土壤質(zhì)量變化，化學(xué)元素參與土壤生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)[28-29].本研究中，間伐對(duì)雜交松人工林土壤化學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生了顯著影響，無(wú)論是0～20 cm還是20～40 cm土層，土壤有機(jī)質(zhì)、養(yǎng)分含量和pH均隨間伐強(qiáng)度的增大呈先升高后降低的趨勢(shì)，間伐過(guò)的林分土壤有機(jī)質(zhì)、養(yǎng)分含量和pH均高于未間伐林分，這可能與土壤凋落物的厚度及組成有關(guān)[30].有研究[31-32]表明，間伐過(guò)的林分林下植物種類相對(duì)較多，林下凋落物組成較為多樣，但凋落物少于未間伐林分，凋落層緊實(shí)度較小，土壤無(wú)氧呼吸相對(duì)較弱，產(chǎn)生的有機(jī)酸含量較低，導(dǎo)致土壤pH升高.土壤養(yǎng)分含量變化與凋落物養(yǎng)分歸還、植物對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素的吸收有關(guān).間伐能夠通過(guò)影響土壤的水熱分布影響有機(jī)質(zhì)分解，土壤含水量高有利于有機(jī)質(zhì)保存，土壤溫度過(guò)高或過(guò)低都不利于有機(jī)質(zhì)積累[3，33].雜交松人工林經(jīng)過(guò)弱度間伐、中度間伐后，森林環(huán)境得到改善，使林內(nèi)獲得了更多的光照，輸入林地的能量也變多，適合的土壤溫度促使微生物活性增強(qiáng)和凋落物分解歸還，從而增加了土壤有機(jī)質(zhì)含量[34]；而強(qiáng)度間伐由于采伐過(guò)度，林內(nèi)光熱條件過(guò)強(qiáng)，土壤環(huán)境相對(duì)干燥，使凋落物分解速率降低，影響了有機(jī)質(zhì)歸還土壤[35].此外，多雨季節(jié)林冠截留雨水少，雨滴濺落破壞土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，也會(huì)導(dǎo)致土壤有機(jī)質(zhì)含量降低[36].氮素、磷素、鉀素主要來(lái)源于有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化[37]，同時(shí)土壤pH的提高也能促進(jìn)全量養(yǎng)分向有效養(yǎng)分轉(zhuǎn)化.相關(guān)性研究也表明，全氮、全磷、全鉀、硝態(tài)氮、銨態(tài)氮、有效磷、速效鉀與有機(jī)質(zhì)呈顯著正相關(guān)關(guān)系，因此，合理的間伐強(qiáng)度有利于促進(jìn)土壤有機(jī)質(zhì)的礦化與腐殖化，從而提高土壤養(yǎng)分含量.4種間伐強(qiáng)度林分土壤有機(jī)質(zhì)與養(yǎng)分含量隨著土層深度的加深而降低，這是因?yàn)榇罅康蚵湮锱c植物根系集中分布在表層，對(duì)土壤了產(chǎn)生影響；pH則隨著土壤深度的加深而升高，這可能是由于表層針葉凋落物分解產(chǎn)生的有機(jī)酸通過(guò)降雨淋溶在表層土壤[38]，從而使表層土壤pH低于深層土壤.

4.2 間伐強(qiáng)度對(duì)雜交松人工林土壤酶活性的影響

作為土壤中的生物催化劑，土壤酶主要來(lái)源于植物根系及土壤微生物分泌，間伐后，二者的變化在源頭上會(huì)對(duì)土壤酶活性產(chǎn)生影響.一般而言，間伐能夠增加林下植被多樣性和根系分泌物的種類，并改變土壤表層凋落物組成，為微生物活動(dòng)提供充足的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[31，39-40].此外，間伐能增強(qiáng)林分冠層開(kāi)闊度，使林內(nèi)水氣熱環(huán)境發(fā)生變化，對(duì)土壤酶活性的影響非常顯著[34].蔗糖酶、脲酶、酸性磷酸酶是被關(guān)注最多的參與土壤C、N、P循環(huán)的土壤酶，C、N、P為微生物分泌土壤胞外酶提供底物[41].本研究中，雜交松林分土壤的蔗糖酶、脲酶、酸性磷酸酶活性均隨著間伐強(qiáng)度的增強(qiáng)先升高后降低，但總體上間伐后的林分均高于未間伐林分.酶活性與有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷呈顯著正相關(guān)關(guān)系，說(shuō)明間伐能夠提供豐富的底物使微生物合成胞外酶，土壤水氣熱環(huán)境(如持水量、pH)的改善，也為微生物提供了良好的生長(zhǎng)條件，促使土壤酶分泌.另外，這3種酶活性均在中度間伐時(shí)達(dá)到最高，說(shuō)明適合的間伐強(qiáng)度能夠顯著增加土壤C、N、P源含量，從而使微生物活性增強(qiáng)，進(jìn)而提高了土壤蔗糖酶、脲酶和酸性磷酸酶活性[4].隨著土壤深度的加深，土壤容重升高，通氣性變差，微生物活性下降[42]，土壤有機(jī)質(zhì)、養(yǎng)分含量降低，細(xì)根細(xì)胞脫落和分泌物產(chǎn)生胞外酶減少[43]，而土壤酶主要以土壤腐殖質(zhì)-酶有機(jī)復(fù)合體和吸附在無(wú)機(jī)顆粒形式存在[44]，這些因素導(dǎo)致了雜交松各間伐下的林分土壤酶活性隨土壤深度的增加而逐漸降低.

4.3 不同間伐強(qiáng)度雜交松人工林土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)

相關(guān)性研究表明，不同間伐強(qiáng)度雜交松人工林土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)之間關(guān)系密切.土壤容重與其他指標(biāo)之間(除pH外)呈極顯著負(fù)相關(guān)，而pH只與速效鉀、總孔隙度呈顯著正相關(guān)，與其余指標(biāo)均呈顯著正相關(guān)，這說(shuō)明土壤物理、化學(xué)、生物性質(zhì)之間相互影響、相互作用，綜合反映土壤質(zhì)量狀況，并維持土壤生產(chǎn)力.通過(guò)主成分分析發(fā)現(xiàn)，在評(píng)價(jià)土壤質(zhì)量的19個(gè)因子中，第1主成分反映土壤容重、土壤總孔隙度、毛管持水量等物理性質(zhì)和有機(jī)質(zhì)含量，第2主成分反映pH、有效磷等養(yǎng)分含量，第3主成分反映酸性磷酸酶等酶活性.由此可知，間伐后首先通過(guò)影響物理性質(zhì)和有機(jī)質(zhì)含量，進(jìn)一步影響?zhàn)B分含量、pH和酶活性，從而影響土壤質(zhì)量[1，45].

撫育間伐實(shí)際上是對(duì)林分開(kāi)展計(jì)劃性的人為干擾，干擾強(qiáng)度的大小對(duì)林分生長(zhǎng)與環(huán)境產(chǎn)生影響.Connell提出的“中度干擾假說(shuō)”[46]認(rèn)為，生態(tài)系統(tǒng)處在中度干擾水平時(shí)，物種多樣性最高，適度的干擾更有利于生物生長(zhǎng).很多學(xué)者對(duì)不同森林的適宜撫育間伐強(qiáng)度進(jìn)行了探索，如華北落葉松成熟林疏伐強(qiáng)度為28%左右間伐強(qiáng)度的林分優(yōu)化效果最好[4]，馬尾松(Pinusmassoniana)成熟林30%左右間伐強(qiáng)度的效果顯著高于弱度間伐與重度間伐，而濕地松幼齡林則以40%左右間伐強(qiáng)度的改造效果較好[47].因此，實(shí)施間伐作業(yè)時(shí)應(yīng)根據(jù)樹(shù)種特性、立地條件、林分狀況等因素選擇科學(xué)合理的間伐強(qiáng)度[48].本研究中，不同間伐強(qiáng)度雜交松人工林的主成分分析綜合得分由大到小為中度間伐>弱度間伐>強(qiáng)度間伐>未間伐.綜合得分越高說(shuō)明該間伐處理對(duì)林地土壤理化性質(zhì)改善和酶活性的促進(jìn)效果越好.由此可知，中度間伐對(duì)雜交松人工林林地土壤質(zhì)量狀況的促進(jìn)效果明顯高于弱度間伐和強(qiáng)度間伐.

5 小 結(jié)

間伐對(duì)雜交松人工林土壤理化性質(zhì)和酶活性有明顯影響，能夠提高土壤孔隙度、持水量、pH、有機(jī)質(zhì)及養(yǎng)分含量、酶活性，降低土壤容重.主成分分析表明：土壤質(zhì)量隨著間伐強(qiáng)度的增強(qiáng)先升高后降低，中度間伐時(shí)達(dá)到最高，改善土壤質(zhì)量的效果最佳.對(duì)15 a生雜交松林分而言，建議第2次間伐采用35%間伐強(qiáng)度(即保留林分密度536株/hm2).由于間伐時(shí)間比較短，未來(lái)還需要對(duì)不同間伐強(qiáng)度下雜交松人工林林分生長(zhǎng)及土壤環(huán)境變化進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià).