大兴安岭森林火烧对土壤生境质量影响研究*

芦雪妍，崔晓阳（.黑龙江省环境监测中心站，哈尔滨 50056；.东北林业大学，哈尔滨 50040）



·问题研究·

大兴安岭森林火烧对土壤生境质量影响研究*

芦雪妍1，崔晓阳2
（1.黑龙江省环境监测中心站，哈尔滨 150056；2.东北林业大学，哈尔滨 150040）

摘 要森林火烧是一种自然或人为因素产生的干扰，能够改变当地土壤的物理性质、化学性质及生物指标，对土壤的性质与土壤的肥力影响较大，对农业生态系统的结构与功能影响深远。作为我国重点的国有林区，大兴安岭地区林地面积广阔，森林覆盖率高，是我国生态安全的重要保障区，拥有丰富的林业资源，林下适生农业经济作物有500多种，林木、柞蚕、林果及中草药等绿色种养产业的资源十分丰富，是当前大兴安岭发展现代农业的主要模式。大兴安岭是我国森林火灾的多发区，文章对近年来国内专家学者对火烧影响森林土壤的理化性质与生物指标等众多研究成果进行综合评述，近年来，研究者从大兴安岭不同地区、不同林火种类与林火强度系统分析并研究了火烧对土壤生境质量的影响，该文通过对其进行归纳总结，旨在为该地区的火烧迹地植被恢复及农业林下经济的科学经营管理提供科学依据。

关键词火烧 森林土壤 生境质量 大兴安岭

0 引言

森林火烧是一种自然或人为因素产生的干扰，能够改变当地土壤的物理性质、化学性质及生物指标，对土壤的性质与土壤的肥力影响较大，对农业生态系统的结构与功能影响深远。土壤是农业生产赖以生存与发展的最重要的物质基础，大兴安岭地区是我国重要的国有林区之一，农业土地资源相对有限，林下经济是其农业发展的主要模式。该地区是森林火灾的多发地区，自然与人为因素的火烧造成的林地土壤资源的退化与水土流失，荒山荒地的大面积出现，农业生态环境的不断恶化，已经严重制约了大兴安岭地区的农业可持续发展。作为一种脆弱与不可再生资源，土壤质量问题已经引起国家与相关学者的广泛高度重视。而通过火烧对土壤的理化性质与生物指标等生境质量的影响因子进行研究，有助于相关部门采取更多的有效措施恢复土壤的生境质量，促进大兴安岭地区农业的健康发展。

1 火烧对大兴安岭森林土壤物理性质的影响

就火烧对大兴安岭地区土壤物理性质的影响而言，不同火烧性质、频率、强度及森林类型下的差别很大，对该地区农业生态系统的生产力产生的影响也不同。

1.1 低强度火烧

杜嘉林［2］等通过研究低强度下林火对兴安落叶松物理性质的改变，发现低强度火烧对森林土壤表层的容重影响大，对土壤层无显著影响。同时火烧后土壤表层持水与贮水能力下降，虽然火烧没有改变土壤层的有机质，但孔隙度相差明显。研究结果表明低强度的火烧对森林土壤的物理性质影响有限，有针对、有计划的火烧还能对森林起到一定的保护作用。

1.2 中度火烧

孙龙等［3］用空间代替时间法研究1982～2007年大兴安岭地区白桦落叶松混交林中度火烧后的土壤理化性质，其物理变化为土壤密度增加，土壤含水率下降并对孔隙度的影响明显，但随着时间的推移在12 ～20年后能够恢复到火烧前的土壤物理水平。研究表明，中度火烧后大兴安岭地区的森林土生态系统恢复时间较长，需要在火烧后较短时间内，利用土壤养分增加的有利时机，采取有效的人为干预措施，才能快速恢复火烧后被破坏的森林生态系统。

1.3 重度火烧

郭爱雪［4］对大兴安岭高寒区森林土壤在重度火烧下的物理性质进行了调查研究，结果表明火烧强度与土壤质量及其变化关联密切，重度火烧后森林土壤枯落层显著降低，由于枯落层是土壤结构的重要影响因子，关系到土壤的水分入渗透、热能交换、有机质及其营养元素的供给等土壤特性，因此重度火烧后土壤的含水率、温度、容重变化显著，导致重度火烧迹地土壤结构性恶化。

1.4 不同林型

不同林型的生物生态特征与对土壤物理性质的影响各不相同，研究不同林型在火烧后对土壤物理性质的影响，有助于控制与改善当地森林水分状况，加快火烧后林地的生态环境恢复，从而更加合理的利用有限的农业土地资源。胡海清等［5］对大兴安岭地区白桦林、落叶松林、白桦落叶松混合林等不同林型，在高强度火烧下的物理性质变化进行了研究，得出三者在土壤容重、孔隙度、持水量及贮水能力上的变化趋势相同，但差别显著。

2 火烧对大兴安岭森林土壤化学性质的影响

火烧是森林生态系统重要的影响因子之一，在对大兴安岭森林火烧迹地的众多研究中发现［6-9］，不同火烧强度能够改变土壤的PH值、有机碳及营养元素的含量，对森林的生产力产生影响。

2.1 PH值

对大兴安岭地区不同林型的火烧研究中发现，轻度与重度火烧在1年、10年及20年后，与对照组相比，土壤PH值都有所增加，其特征为随火烧强度的增加而增加，并且随时间的推移逐步接近未火烧前的数值。

2.2 有机碳

火烧后土壤有机碳含量的变化也随火烧强度与时间阶段而有所不同，轻中度火烧后有机碳含量下降但不显著，并随时间的推移从小幅递增趋势逐步回降，初期增高与土壤枯落层物质混入有关，后期回降则与土壤表层塌缩有关；重度火烧有机碳的即时含量显著降低，降幅在10%～20%之间，随时间变化有机碳含量的空间格局出现两极分化，大部分火烧点位演变为低值区，高温挥发与燃烧损失是含量降低的主导因素，而只有个别点位出现含量大幅增加，主要是洼地有机碳堆积造成的。

2.3 养分含量

有关火烧对土壤N的影响，不同学者基于不同地区得出的结论并不一致，有研究显示火烧提高土壤N含量，也有认为火烧降低土壤N含量，还有认为对土壤N含量没有影响。但对大兴安岭的火烧研究中结论基本相同，火烧后土壤N含量降低，这与土壤有机物损耗有关，不同强度火烧间N含量差异显著，但变化趋势趋同，含量变化呈现随强度增加而逐渐降低的趋势；土壤磷通过挥发与淋溶损失较小，但地表植被与枯落物的燃烧会改变P的生物地球化学循环，火烧引起PH值升高，初期P的含量有所增加，对土壤产生积极影响，但这种增加会很快降低；土壤中K的含量在轻度火烧下会有所增加，但易在雨季因淋溶而流失，重度火烧后水土流失造成的K含量降低尤为显著。

3 火烧对大兴安岭森林土壤微生物量的影响

森林土壤中聚集着细菌、真菌、放线菌等大量微生物，不同强度火烧后地表植被遭到破坏，土壤微生物的种类与数量发生变化，改变了土壤的性质与肥力，对林木的生长产生影响［10］。相关研究表明，不同强度的火烧对微生物群落的多样性影响差异显著，轻中度火烧能够显著提升微生物的碳源利用率，能够促进微生物的大量繁殖，增加微生物物种的数量、优势度及群落均匀度，可见适度火烧对提高土壤肥力有一定的积极意义；高强度火烧对土壤微生物量的影响显著，使微生物物种的丰富度、均匀度及优势度都大幅降低，其原因是持续高温高热的灼烧改变了土壤的物理化学性质，PH值升高，挥发了所产生的大量的气态氮、有机碳、速效磷，使微生物环境向不利于其活动的方向发展，微生物活性降低，抑制微生物种群的生长代谢［11］。

4 研究展望

良好的森林生态环境能够改善农业生产条件，保障粮食的稳产高收。森林为广袤的农田构筑起绿色屏障，风沙、干热风、寒露风、昆虫等对农作物的危害被有效降低［12］，粮食产量得到提高，促进了大兴安岭地区农业的健康发展。

我国从20世纪80年代初开始，众多专家学者通过选取包括理化性质与生物量等不同方面的指标开展对森林土壤质量的评价，当前国内有关大兴安岭地区火烧对森林土壤的质量评价方面已经取得了很大的进展。但尚未形成一个统一的适用于该地区的评价体系与标准，同时研究的重点大多在以土壤理化性质为主的土壤肥力评价上，对火烧后土壤生境影响因子的变化规律方面研究较少。森林作为碳循环中陆地土壤最大的碳库，对全球环境变化与农业生态系统的影响巨大。有鉴于此，未来在大兴安岭森林土壤的研究方面，应加强火烧对森林土壤碳储量的时空动态研究［13］，同时选取适合该地区的土壤指标，形成一个基本土壤性质集表，最终建立起一套较为完善统一的土壤质量评价体系，从而为大兴安岭地区的森林保护与农业资源开发提供科学依据与技术支持。

参考文献

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［2］ 杜嘉林，胡海清.低强度林火对兴安落叶松林土壤理化性质的影响.安徽农业科学，2014，14:4305～4308

［3］ 孙龙，赵俊，胡海清.中度火干扰对白桦落叶松混交林土壤理化性质的影响.林业科学，2011，02:103～110

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［10］ 赵彬，孙龙，胡海清，等.兴安落叶松林火后对土壤养分和土壤微生物生物量的影响.自然资源学，2011，03:450～459

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［12］ 王云变.山西林业气候特征及人类对其分布影响分析.中国农业资源与区划，2010，（31）05:23～28

［13］ 郭剑芬，杨玉盛，陈光水，等.火烧对森林土壤有机碳的影响研究进展.生态学报，2015，09:2800～2809

EFFECTS OF FIRE ON SOIL HABITAT QUALITY IN GREATER XING＇AN MOUNTAINS

Lu Xueyan1，Cui Xiaoyang2
（1.environment monitoring center station of Heilongjiang province，Harbin 150056，China；2.Northeast Forestry University，Harbin 150040，China）

AbstractForest fire is a natural or man-made factor and can change the physical，chemical properties and biological indicators of the soil，and even has great impact on the soil properties and fertilities，as well as the structure and function of the agricultural ecosystem.As China＇s key state-owned forest，Greater Xing＇an mountain region has the vast forest area and high forest coverage rate，which is the important guarantee for the ecological safety of our country.There are more than 500 species of agricultural crops in the abundant forest resources.The main mode of modern agriculture is green farming and breeding industry such as trees，tussah silk，fruit and herbs etc.，in Greater Xing＇an mountains.But Greater Xing＇an mountain region is the area that the forest fire happened frequently in China.This paper reviewed the effects of fire on forest soil＇s physical and chemical properties and biological indicators in recent years，with the aim to provide a scientific basis for the vegetation restoration in the burned forest and scientific management of agriculture forest economy.

Keywordsfire；forest soil；habitat quality；Greater Xing＇an mountains

中图分类号：S714.6

文献标识码：A

文章编号：1005-9121［2016］02-0076-03

doi:10.7621/cjarrp.1005-9121.20160212

收稿日期：2015-01-21

作者简介：芦雪妍 （1989—），女，黑龙江人，硕士。研究方向:森林土壤学。Email:nefu20064764@126.com

*基金项目：国家自然科学基金“不同来源DOM对森林土壤呼吸的影响”（31370615）