撫育對(duì)馬尾松次生林生長(zhǎng)及土壤理化性質(zhì)的影響

曹 誼

（廣東省德慶林場(chǎng)，廣東 德慶 526600）

0 引言

馬尾松（Lamb.）是我國(guó)南方地區(qū)主要的造林樹(shù)種，在廣東、廣西、福建、云南、貴州、四川、浙江等17個(gè)?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）均有栽培。馬尾松用途廣泛，不僅是優(yōu)良的建筑用材，而且是優(yōu)良的造紙及人造纖維板原料，并可用于生產(chǎn)松香、松節(jié)油等化工產(chǎn)品。馬尾松具有較強(qiáng)的生態(tài)功能，在空氣凈化、水源涵養(yǎng)、水土保持等方面作用顯著，是我國(guó)重要的生態(tài)防護(hù)林樹(shù)種。但是，自中華人民共和國(guó)成立以來(lái)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)木材的需求日益增加，大面積的馬尾松林被砍伐。馬尾松耐旱、耐瘠薄，因其原生生境條件不佳，許多采伐地通過(guò)封山育林方式將被砍伐的馬尾松林更新為次生林。

因人為過(guò)度砍伐而形成的馬尾松次生林，通常缺乏科學(xué)的經(jīng)營(yíng)管理措施，生產(chǎn)力普遍低下。撫育能促進(jìn)林木生長(zhǎng)，增加生物多樣性，改良土壤，提高林地水源涵養(yǎng)能力?；诖耍詮V東省德慶林場(chǎng)立地條件差、經(jīng)人為砍伐后自然更新而成的馬尾松次生林為研究對(duì)象，探討撫育措施對(duì)次生林生長(zhǎng)及土壤理化性質(zhì)的影響，以期為馬尾松次生林的科學(xué)管理提供參考。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)區(qū)位于廣東省德慶林場(chǎng)，地處111°45′25″E、23°11′20″N，屬亞熱帶季風(fēng)氣候，年平均氣溫2 2℃，極端高溫36 ℃，極端低溫4 ℃，年平均降水量 1 510 mm，年平均相對(duì)濕度82%，年平均日照時(shí)間1 848 h。試驗(yàn)林地海拔為250～300 m，坡度30°～35°，土壤為紅壤，土層厚度30～35 cm。樣地的小地形部位基本一致，立地指數(shù)均為14左右，立地質(zhì)量中等偏下。林下植被以灌木、藤本、草本為主，主要有山烏桕（Lour.）、東京銀背藤（Bois）、變?nèi)~葡萄（Maxim.）、菝葜（L.）、三椏苦［（Champ. ex Benth.）Hartley ］、粽葉蘆［（Roxb. ex Hornem.）Honda］、鐵芒萁［（Burm. f.）Underw.］、山莓（L. f.）等。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 樣地設(shè)置。在試驗(yàn)區(qū)植被較為完整的馬尾松次生林地，選擇具有代表性的地段設(shè)置8個(gè)典型樣地，每個(gè)樣地大小為20 m×20 m。對(duì)每個(gè)樣地中的馬尾松植株采用每木檢尺法統(tǒng)計(jì)總株數(shù)，并記錄每株樹(shù)的胸徑及生長(zhǎng)狀況。采用下層疏伐法，遵循去弱留強(qiáng)的原則，將每個(gè)樣地馬尾松總株數(shù)控制在 1 500株/hm左右，再設(shè)置撫育和未撫育2組處理，每處理各4個(gè)樣地。2017年3—4月對(duì)撫育處理組進(jìn)行首次撫育，此后每年撫育1次，連續(xù)撫育4次；于2021年底調(diào)查每個(gè)樣地馬尾松存活株數(shù)、徑級(jí)結(jié)構(gòu)及土壤理化性質(zhì)。

1.2.2 徑級(jí)結(jié)構(gòu)調(diào)查。根據(jù)林木胸徑大小，將馬尾松分為10個(gè)徑級(jí)。起始徑級(jí)為2 cm，之后每隔 4 cm為一個(gè)徑級(jí)，具體如表1所示。調(diào)查每個(gè)樣地中各徑級(jí)馬尾松株數(shù)，并計(jì)算各徑級(jí)株數(shù)占樣地馬尾松總株數(shù)的百分比。

表1 馬尾松徑級(jí)結(jié)構(gòu)

1.2.3 土樣采集及測(cè)定。按S形在每個(gè)樣地內(nèi)設(shè)置5個(gè)土壤剖面，分0～10、10～20、20～30 cm 3個(gè)土壤層進(jìn)行取樣，帶回室內(nèi)進(jìn)行土壤理化性質(zhì)測(cè)定。

1.2.3.1 土壤物理性質(zhì)測(cè)定。采取環(huán)刀浸泡法：用100 cm環(huán)刀從上至下分層采集樣品，在室內(nèi)環(huán)刀浸泡。參照賈茜等試驗(yàn)研究方法測(cè)定土壤容重、土壤總孔隙度、土壤飽和含水量。

1.2.3.2 土壤化學(xué)性質(zhì)測(cè)定。將土樣混合后，取土壤約1 kg，去雜、風(fēng)干粉碎后過(guò)土壤篩，然后直接用于土壤化學(xué)性質(zhì)測(cè)定。其中，土壤pH值采用酸度計(jì)測(cè)定，土壤有機(jī)質(zhì)含量采用重鉻酸鉀-分光光度法測(cè)定，全氮含量采用凱氏定氮法測(cè)定，全磷及有效磷含量采用鉬銻抗比色法測(cè)定，全鉀含量采用火焰原子吸收分光光度法測(cè)定，堿解氮含量采用堿解擴(kuò)散法測(cè)定，速效鉀含量采用醋酸銨浸提火焰光度法測(cè)定。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用EXCEL 2007制圖，采用SPSS 19.0軟件進(jìn)行單因素方差分析與-test兩個(gè)處理間差異分析，采用LSD法進(jìn)行多重比較。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 對(duì)林分生長(zhǎng)的影響

2.1.1 林分存活株數(shù)。從圖1可以看出，撫育對(duì)馬尾松存活株數(shù)影響顯著。經(jīng)過(guò)連續(xù)4 a撫育后，林地馬尾松存活株數(shù)增加了90.8%，而未撫育林地馬尾松存活株數(shù)下降了13.8%，撫育林分的馬尾松株數(shù)較未撫育林分增加了115.7%。這說(shuō)明撫育顯著促進(jìn)了馬尾松次生林更新。

圖1 撫育對(duì)馬尾松次生林存活株數(shù)的影響

2.1.2 林分徑級(jí)結(jié)構(gòu)。由圖2可知，未撫育林分中Ⅴ級(jí)、Ⅱ級(jí)馬尾松占比較大，其次是Ⅵ級(jí)，整體呈波形分布；撫育后，Ⅰ級(jí)和Ⅱ級(jí)馬尾松占比最大，其次是Ⅲ級(jí)和Ⅳ級(jí)，整體呈下坡形曲線(xiàn)分布。對(duì)比未撫育和撫育兩種林分發(fā)現(xiàn)，撫育后Ⅰ級(jí)、Ⅱ級(jí)、Ⅲ級(jí)馬尾松顯著增加，Ⅴ級(jí)、Ⅵ級(jí)、Ⅶ級(jí)、Ⅸ級(jí)馬尾松顯著減少，其中Ⅰ級(jí)增幅最大、Ⅴ級(jí)降幅最大。這說(shuō)明撫育主要促進(jìn)了Ⅰ～Ⅲ級(jí)（胸徑≤10 cm）馬尾松生長(zhǎng)。

圖2 撫育對(duì)馬尾松次生林各徑級(jí)占比的影響

2.2 對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響

2.2.1 對(duì)土壤物理性質(zhì)的影響。由表2可知，無(wú)論撫育與否，隨著土層深度的增加，土壤容重增大，土壤總孔隙度減小，土壤飽和含水量降低。土壤容重代表土壤堅(jiān)實(shí)度，容重越小，土壤越疏松，越利于植物生長(zhǎng)。與未撫育林地土壤相比，撫育后0～10 cm表層土壤容重降低，10～20 cm和20～30 cm土壤容重?zé)o明顯變化，但整體上看撫育后林地土壤容重降低（平均值）。這說(shuō)明撫育增加了土壤疏松程度。土壤總孔隙度與土壤的貯水、提供養(yǎng)分能力有關(guān)。植物生長(zhǎng)于孔隙度較大的土壤中更便于吸收水分和養(yǎng)分，從而促進(jìn)自身生長(zhǎng)發(fā)育。經(jīng)過(guò)4 a撫育，林地 0～20 cm土壤層土壤孔隙度增加62%以上，較未撫育林地增加了19.0%～23.7%。土壤飽和含水量代表土壤持水能力。與土壤總孔隙度觀測(cè)結(jié)果相似，撫育后0～20 cm土壤飽和含水量顯著增加，較未撫育林地增加了22.7%～28.8%。以上結(jié)果表明，撫育后馬尾松次生林地土壤的透氣性和持水能力顯著 提升。

表2 撫育對(duì)馬尾松次生林土壤物理性質(zhì)的影響

2.2.2 對(duì)土壤化學(xué)性質(zhì)的影響。從表3可以看出，撫育對(duì)馬尾松次生林土壤化學(xué)性質(zhì)影響顯著。通過(guò)撫育，林地土壤pH值整體上升，有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、全鉀、堿解氮、有效磷和速效鉀含量均顯著增加。從撫育和未撫育兩種林地各土壤層的化學(xué)性質(zhì)變化來(lái)看，撫育后0～30 cm 土壤的pH值及有機(jī)質(zhì)、全氮含量均顯著增加，20～30 cm土壤中全磷、堿解氮、速效鉀含量差異不顯著。撫育后土壤全鉀含量整體上（平均值）有所增加，但與未撫育林地各土層相比均未達(dá)到統(tǒng)計(jì)差異顯著水平。由上述分析可知，撫育改變了土壤化學(xué)性質(zhì)，并以土壤pH值及有機(jī)質(zhì)、全氮含量變化最大，其次是磷含量，鉀含量變化最小。

表3 撫育對(duì)馬尾松次生林土壤化學(xué)性質(zhì)的影響

3 結(jié)論與討論

馬尾松屬于造林先鋒樹(shù)種，在群落結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、林相整齊的馬尾松林分中，通常林下灌木、草本、藤本植物種類(lèi)豐富。但在砍伐后更新形成的次生林中，由于裸露地帶較多，導(dǎo)致在光照與營(yíng)養(yǎng)條件充足情況下，林下被抑制的植物尤其是生長(zhǎng)迅速、空間競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)的藤本植物占據(jù)明顯的生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)。而馬尾松為強(qiáng)陽(yáng)性樹(shù)種，早期生長(zhǎng)緩慢，具有“三年不見(jiàn)樹(shù)，五年不見(jiàn)人”的生長(zhǎng)習(xí)性。若林下更新層得不到光照，加之藤本植物多纏繞于樹(shù)干或覆蓋于樹(shù)冠之上，抑制林木的光合作用與養(yǎng)分運(yùn)輸，因而馬尾松次生林更新困難，造成了嚴(yán)重的次生性生態(tài)危害。這與該試驗(yàn)調(diào)查結(jié)果是一致的。從未撫育林分來(lái)看，隨著林分培育時(shí)間的延長(zhǎng)，林地馬尾松存活株數(shù)反而下降，且胸徑10 cm以下小徑級(jí)幼樹(shù)更新緩慢；經(jīng)過(guò)4 a撫育的林分馬尾松存活株數(shù)大幅提升，且小徑級(jí)幼樹(shù)占比顯著增加。這充分說(shuō)明撫育對(duì)馬尾松次生林更新具有明顯的促進(jìn)作用。需要注意的是，經(jīng)撫育后原本占群落優(yōu)勢(shì)的中徑級(jí)（胸徑14～22 cm）林木在群落中的占比明顯下降。這是因?yàn)閾嵊罅值刂旭R尾松存活株數(shù)增加，林分密度增大，林木對(duì)生態(tài)因子的競(jìng)爭(zhēng)性增強(qiáng)，從而導(dǎo)致林木生長(zhǎng)緩慢。鑒于此，從林地生產(chǎn)力角度出發(fā)，建議在撫育基礎(chǔ)上，適當(dāng)輔以一定的間伐措施，以進(jìn)一步提升林分質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益雙增。

馬尾松林分中枯落物種類(lèi)較為單一，主要為針葉凋落物，其分解進(jìn)程緩慢。該試驗(yàn)通過(guò)對(duì)馬尾松次生林土壤物理性質(zhì)分析發(fā)現(xiàn)，其土壤緊實(shí)、板結(jié)明顯，且孔隙度小、持水能力弱，生境條件極差。經(jīng)過(guò)撫育后，林地土壤物理性質(zhì)顯著改善，尤其是表層土壤孔隙度、含水量明顯增加。這表明撫育后林地枯落物分解速率加快，進(jìn)而改變了土壤物理性質(zhì)，提升了馬尾松次生林土壤的透氣性與持水能力?；诖?，建議今后可通過(guò)林下生物覆蓋的方式，提高林地土壤含水量，從而促進(jìn)次生林更新。

撫育增強(qiáng)了馬尾松次生林的土壤肥力。通過(guò)撫育，馬尾松次生林土壤酸度下降，全氮及有機(jī)質(zhì)含量顯著增加。研究證明，土壤酸堿度與土壤板結(jié)程度密切相關(guān)，酸度越大，板結(jié)越嚴(yán)重。土壤板結(jié)是馬尾松林地力衰退的一個(gè)重要因素。通過(guò)撫育，土壤pH值增加、容重減小，馬尾松次生林中存活株數(shù)增多，反映了土壤pH值對(duì)次生林更新的影響。從土壤中氮、磷、鉀三大營(yíng)養(yǎng)元素含量的變化來(lái)看，撫育對(duì)氮的影響最大，其次為磷，對(duì)鉀的影響最小。該研究表明，撫育后土壤中氮素含量增加促進(jìn)了次生林生長(zhǎng)。馬尾松為高氮需求樹(shù)種，在其次生林經(jīng)營(yíng)中可以補(bǔ)施氮素為主、磷素適量、鉀素少量的復(fù)合肥。