近自然化改造對(duì)杉木人工林土壤肥力的長(zhǎng)期影響

摘 要 為研究近自然化改造對(duì)杉木人工林土壤肥力的影響，以廣西國(guó)有高峰林場(chǎng)31年生杉木人工林為調(diào)查對(duì)象，比較分析了未改造純林（CK）與引入閩楠（T1）和刨花潤(rùn)楠（T2）兩種近自然化改造模式下，土壤養(yǎng)分含量和化學(xué)計(jì)量特征的差異。結(jié)果表明，近自然改造處理與未改造處理相比，除0～20 cm土層的土壤全磷含量不存在差異外，土壤養(yǎng)分含量、碳氮比、碳磷比、氮磷比之間均存在顯著差異（p＜0.05），說(shuō)明近自然化改造在不同程度上顯著改善了土壤養(yǎng)分情況，利于提高林分的生長(zhǎng)水平和抗逆性。

關(guān)鍵詞 杉木人工林；近自然化改造；土壤肥力；養(yǎng)分含量；化學(xué)計(jì)量

中圖分類號(hào)：S714 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2025.04.079

杉木是我國(guó)南方重要的人工用材林樹種，在我國(guó)林業(yè)生產(chǎn)中占據(jù)重要地位[1]。然而，長(zhǎng)期大面積杉木純林經(jīng)營(yíng)導(dǎo)致出現(xiàn)一系列生態(tài)問(wèn)題[2-3]。近年來(lái)，近自然林業(yè)理念日益受到重視，通過(guò)引入闊葉樹種構(gòu)建混交林，增強(qiáng)林分的生態(tài)功能和生產(chǎn)力[4]。土壤肥力是衡量森林生態(tài)系統(tǒng)健康與穩(wěn)定水平的重要指標(biāo)，而近自然化改造對(duì)杉木人工林土壤肥力的長(zhǎng)期影響尚不明確[5]?；诖耍詮V西國(guó)有高峰林場(chǎng)31年生杉木人工林為調(diào)查對(duì)象，分析近自然化改造對(duì)杉木人工林土壤肥力的長(zhǎng)期影響，旨在為杉木人工林近自然化改造及其長(zhǎng)期效應(yīng)評(píng)估提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)林分概況

試驗(yàn)林分位于廣西國(guó)有高峰林場(chǎng)，為31年生杉木人工林，初植667 m2密度為120株，后經(jīng)間伐，667 m2

林分密度變?yōu)?0株。造林20年后，該林分受自然災(zāi)害破壞，因此進(jìn)行了近自然改造，部分未受災(zāi)林分保持原造林密度未做調(diào)整；其他部分分2個(gè)區(qū)域進(jìn)行了行狀間伐，分別補(bǔ)植閩楠和刨花潤(rùn)楠，混交比例為1∶1。3個(gè)區(qū)域相鄰，起源相同又呈塊狀相互獨(dú)立，經(jīng)11年林分培養(yǎng)后土壤肥力勢(shì)必出現(xiàn)不同，因此以這3塊區(qū)域?yàn)檠芯繉?duì)象分析近自然化改造對(duì)杉木人工林土壤肥力的長(zhǎng)期影響，將未進(jìn)行近自然化改造的林分記為CK，補(bǔ)植閩楠和刨花潤(rùn)楠的林分分別記為

T1和T2。

1.2 土壤樣品采集

于2023年秋季在每個(gè)區(qū)域內(nèi)隨機(jī)布設(shè)3塊20 m×

20 m的試驗(yàn)樣地，在每塊樣地內(nèi)按S形使用土鉆采集土樣，每塊樣地設(shè)置15個(gè)采樣點(diǎn)，采樣時(shí)分別采集0～20、20～40、40～60 cm土層的土壤，相同樣地同一層次的土樣混合均勻，按四分法取樣2 kg帶回實(shí)驗(yàn)室風(fēng)干待測(cè)。

1.3 指標(biāo)測(cè)定

測(cè)定土壤有機(jī)質(zhì)含量、全氮含量、全磷含量、全鉀含量、有效磷含量及速效鉀含量6個(gè)指標(biāo)作為土壤肥力指標(biāo)，其中有機(jī)質(zhì)含量采用重鉻酸鉀氧化外加熱法測(cè)定，全氮含量采用凱氏定氮法測(cè)定，全磷含量采用氫氧化鈉熔融-鉬銻抗比色法測(cè)定，全鉀含量采用NaOH堿熔-火焰光度法測(cè)定，有效磷含量采用氟化銨-鹽酸浸提-鉬銻抗比色法測(cè)定，速效鉀含量采用乙酸銨溶液浸提-火焰光度法測(cè)定。以上指標(biāo)測(cè)定后，計(jì)算碳氮比，即土壤有機(jī)碳與全氮含量之比；碳磷比，即土壤有機(jī)碳與全磷含量之比；氮磷比，即土壤全氮與全磷含量之比。土壤有機(jī)碳含量以土壤有機(jī)質(zhì)含量的58%計(jì)。

1.4 數(shù)據(jù)分析

使用Excel軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄和簡(jiǎn)單計(jì)算，使用SPSS軟件進(jìn)行方差分析和多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 近自然化改造對(duì)杉木人工林土壤養(yǎng)分的影響

由表1可知，除0～20 cm土層的全磷含量外，不同處理對(duì)各土層土壤的有機(jī)質(zhì)、全氮、全鉀、有效磷和速效鉀含量均有顯著影響。在0～20 cm土層，T1處理和T2處理的土壤有機(jī)質(zhì)含量不存在顯著差異，但均顯著高于CK處理；全氮含量方面，CK和T1處理之間不存在顯著差異，但均顯著高于T2處理；全鉀含量方面，CK處理的含量最高，顯著高于其他兩個(gè)處理，其次為T2處理，顯著高于T1處理，T1處理的全鉀含量最低；有效磷含量方面，T1和T2處理之間不存在顯著差異，但均顯著高于CK處理；速效鉀含量方面，CK和T2處理之間不存在顯著差異，但均顯著高于T1處理。

20～40 cm土層中，有機(jī)質(zhì)含量方面，T1處理的有機(jī)質(zhì)含量最高，顯著高于其他2個(gè)處理，其次是T2處理，顯著高于CK處理；全氮含量方面，CK和T1處理之間不存在顯著差異，但均顯著高于T2處理；全磷含量方面，CK和T2處理之間不存在顯著差異，但均顯著高于T1處理；全鉀含量方面，3個(gè)處理間存在顯著差異，T2處理的全鉀含量最高，CK處理次之，T1處理最低；有效磷含量方面，T1處理的有效磷含量最高，顯著高于其他2個(gè)處理，CK和T2處理之間不存在顯著差異；速效鉀含量方面，3個(gè)處理間存在顯著差異，T1處理的速效鉀含量最高，CK處理次之，T2處理最低。

40～60 cm土層中，有機(jī)質(zhì)含量方面，3個(gè)處理間存在顯著差異，T1處理含量最高，T2處理次之，CK處理最低；全氮和全磷含量方面，CK和T1處理之間不存在顯著差異，但均顯著高于T2處理；全鉀含量方面，3個(gè)處理間存在顯著差異，CK處理含量最高，T2處理次之，T1處理最低；有效磷含量方面，T2處理的有效磷含量最高，顯著高于其他2個(gè)處理，CK和T1處理之間不存在顯著差異；速效鉀含量方面，T2處理含量最高，CK處理次之，T1處理最低，3個(gè)處理間存在顯著差異。

2.2 近自然化改造對(duì)杉木人工林土壤化學(xué)計(jì)量的影響

由表2可知，不同處理對(duì)各土層土壤的碳氮比、碳磷比、氮磷比均具有顯著影響。0～20 cm土層中，T1處理碳氮比顯著高于CK和T2處理，CK和T2處理之間無(wú)顯著差異；T1和T2處理的碳磷比顯著高于CK處理；T2處理的氮磷比顯著高于CK和T1處理，CK和T1處理之間無(wú)顯著差異。20～40 cm土層中，碳氮比方面，3個(gè)處理間存在顯著差異，T1處理＞T2處理＞CK處理；T1處理的碳磷比顯著高于CK和T2處理，CK和T2處理之間無(wú)顯著差異；CK和T1處理的氮磷比顯著高于T2處理，兩者之間無(wú)顯著差異。40～60 cm土層中，T1處理的碳氮比、碳磷比顯著高于CK和T2處理，CK和T2處理之間無(wú)顯著差異；T2處理的氮磷比顯著高于CK和T1處理。

3 結(jié)論與討論

此次研究通過(guò)對(duì)比分析3種不同處理的杉木人工林土壤肥力指標(biāo)，探討了近自然化改造對(duì)杉木人工林土壤肥力的長(zhǎng)期影響。研究結(jié)果表明，近自然化改造對(duì)杉木人工林土壤養(yǎng)分含量和化學(xué)計(jì)量特征產(chǎn)生了顯著影響。1）近自然化改造顯著提高了表層土壤的有機(jī)質(zhì)含量。在不同土層中，T1和T2處理的有機(jī)質(zhì)含量均顯著高于CK處理。這可能是由于純針葉林凋落物中難分解、疏水性強(qiáng)的芳香族化合物占比較高，而引入混交樹種后，易變性、親水性小分子化合物占比增多，為土壤微生物提供了足夠養(yǎng)分，進(jìn)而促進(jìn)了凋落物的分解和有機(jī)質(zhì)的積累。2）全氮含量在CK和T1處理間無(wú)顯著差異，而T2處理顯著低于其他兩個(gè)處理，這表明不同混交樹種對(duì)土壤氮素循環(huán)的影響可能存在差異。3）近自然化改造會(huì)導(dǎo)致0～20 cm和40～60 cm土層土壤全鉀含量降低，20～40 cm土層中，只有T2處理全鉀含量有所增加。這可能是由于引入的樹種對(duì)鉀元素的吸收和利用較多。經(jīng)改造不同土層的速效鉀含量有差異，但總體來(lái)看，近自然改造可在一定程度上改善土壤速效鉀含量情況。

近自然化改造還顯著影響了土壤的化學(xué)計(jì)量特征。1）碳氮比反映了土壤有機(jī)質(zhì)的分解情況，其與土壤有機(jī)質(zhì)的分解速率成反比，較低的碳氮比表明土壤有機(jī)質(zhì)分解速度快。廣西降雨頻繁、降水量大，較快的分解速度不利于土壤肥力的維持；反之較高的碳氮比表明有機(jī)質(zhì)分解速率降低，有利于土壤有機(jī)碳的積累。在不同土層深度，T1、T2處理的碳氮比均高于CK處理，甚至T1與其他處理均有顯著的差異。這支持了引入混交樹種能增加土壤有機(jī)物含量的結(jié)論。2）碳磷比主要反映土壤微生物對(duì)土壤有效磷的代謝趨勢(shì)，較低的碳磷比表明林下有機(jī)質(zhì)的快速分解。試驗(yàn)中引入混交樹種處理的碳磷比高于對(duì)照處理，說(shuō)明近自然改造有利于土壤養(yǎng)分的維持。3）氮磷比是土壤氮素和磷素的限制指標(biāo)。T2處理在0～20 cm和40～60 cm土層的氮磷比有所提高，即土壤磷的有效性有所提高，說(shuō)明引入刨花潤(rùn)楠可改善杉木林地的生理機(jī)能，增加林分對(duì)磷元素的利用，提高植株對(duì)病蟲害、干旱脅迫等逆境的抗性。

研究表明，引入閩楠和刨花潤(rùn)楠等闊葉樹種進(jìn)行近自然化改造，可以顯著提高杉木人工林表層土壤的有機(jī)質(zhì)含量。在實(shí)際生產(chǎn)中，建議通過(guò)近自然化改造改善土壤結(jié)構(gòu)，增加土壤肥力，為杉木提供更好的生長(zhǎng)環(huán)境。

參考文獻(xiàn)：

[1] 杜超群，袁慧，林虎，等.湖北杉木人工林生物量及其可變密度預(yù)估模型研究[J].西南林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2024，44（5）：138-147.

[2] 陳光麗，郭慶峰，楊婷.貴州人工商品純林樹種結(jié)構(gòu)調(diào)整存在的問(wèn)題及對(duì)策[J].貴州林業(yè)科技，2023，51（1）：77-81.

[3] 張哲旗，周靈燕，王國(guó)鋒，等.華中東南地區(qū)高比例人工純林引發(fā)的問(wèn)題與對(duì)策[J].陸地生態(tài)系統(tǒng)與保護(hù)學(xué)報(bào)，2022，2（5）：62-70.

[4] 陳振泉.杉木-紅錐復(fù)層異齡混交林近自然森林經(jīng)營(yíng)技術(shù)研究[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究，2021，27（3）：

80-81.

[5] 楊承棟.發(fā)展有群落結(jié)構(gòu)混交林是維護(hù)、恢復(fù)和提高森林土壤功能實(shí)現(xiàn)人工林可持續(xù)經(jīng)營(yíng)的關(guān)鍵技術(shù)[J].林業(yè)科學(xué)，2022，58（8）：26-40.

（責(zé)任編輯：張春雨）