不同强度间伐对辽东蒙古栎林及杂木林土壤理化性质的影响

孙德权

(凤城市宝山林场，辽宁 丹东 118123)



不同强度间伐对辽东蒙古栎林及杂木林土壤理化性质的影响

孙德权

(凤城市宝山林场，辽宁 丹东 118123)

摘要通过辽东蒙古栎林及杂木林实施不同强度的间伐试验，研究不同间伐强度对这2种林分土壤理化性质的影响。结果表明：对密度较大的蒙古栎林和杂木林进行适度间伐抚育，能显著地提高林地生物量，相应提高了凋落物归还于土壤的有机质，改善了土壤的物理性质和化学性质。物理性质的改善主要体现在土壤密度变小，总孔隙度、毛管孔隙度和非毛管孔隙度的增加；化学性质的改善主要表现在土壤有机质、全氮、速效性氮、磷和钾的养分含量提高。

关键词辽东；蒙古栎；间伐强度；土壤理化性质

辽东山区天然次生蒙古栎林和杂木林是主要的公益林种之一，具有保持水土，防止水土流失，维持生物多样性，提供人们生产和生活依赖的生态产品，其重要性在建设生态文明的新时代是不言而喻的。据调查，蒙古栎林和阔叶杂木林在辽东山区分布较广，尤其是蒙古栎和辽东栎在山嵴和岩石裸露的阳坡或跳石塘构成优势种群，起着固持水土涵养水源的作用。为了探明蒙古栎天然次生林和杂木林人工抚育不同强度对其土壤理化性质的影响，以掌握天然次生林间伐抚育后对土壤带来的理化性质的变化，进行了长期的固定观测，以期为综合评价不同间伐强度对生态功能的效应提供佐助。

1研究区概况

研究区位于辽东丘陵国营凤城通远堡林场和凤城宝山林场，123°51′—123°52′ E，40°21′—40°27′ N，海拔275 m，年降水量900～920 mm，年蒸发量1 000～1 100 mm，年均气温6.5 ℃，无霜期128 d。 研究区植被属长白兼有蒙古植被区系。典型的土壤类型是山地棕壤，土层较薄，石质含量较高，土壤pH为6.4～6.9。蒙古栎及杂木林试验区的设置情况见表1。

表1　天然次生蒙古栎林和杂木林不同

2研究方法

2.1　间伐抚育方法

试验区蒙古天然次生林和杂木林是从皆伐经自然萌生后于2001年开始建立间伐强度的试验区。在研究间伐抚育前胸径生长量、间伐后保留下来的树木胸径生长量的基础上，2013年进行详细调查蒙古栎及杂木林的间伐后平均胸径生长量。中度间伐强度按《森林经营技术规程》(DB21/T 706-2009)标准向下减少5%，弱度间伐向上增加10%，强度间伐向下减少15%，另设一块不进行采伐抚育作为试验对照区。

2.2　采样方法

以蒙古栎天然次生林和杂木林不同间伐抚育强度为对象,记载标准地的坡度、坡向、坡位、土壤种类及土层厚度等立地因子。2001年春季在树木休眠期，根据间伐抚育试验设置4个间伐强度处理区，按试验间伐强度不同，分别沿试验地的对角线进行5点取样，在每个试验处理间伐强度区，取30 cm×30 cm样方面积内的枯落物装入100目的尼龙网袋，然后挖取土壤剖面，按土壤剖面发生层次分层取样，用于土壤物理性质的测定，分别取铝盒土和环刀土测定土壤密度、毛管孔隙度、最大持水量等指标。用于土壤化学性质测定，分层次取样用于土壤有机质(重铬酸钾容量法—外加热法)、速效N (含量用碱解扩散法)、速效P (双酸法浸提—钼锑抗比色法)、速效K (用醋酸氨浸提—火焰光度计法)等项目的测定。

3结果与分析

3.1　不同试验处理、树种及立地条件的差异情况分析

从表2测定结果看出, 2001年间伐强度试验试验时，蒙古栎林和杂木林间伐抚育的林分立木材积蓄积量几乎相同,间伐抚育前后在蓄积量方面受密度的调整稍有一定的差异，但各处理间差异不明显。立地因子坡位、坡度有一定的差别，为消除立地因子的差异，每个试验处理均设试验对照作为比较的参照。

表2　试验地林分立地因子及林分状况

3.2　间伐抚育强度和时间差对土壤物理性质的影响

间伐抚育后受不同处理的影响，蒙古栎林及杂林的土壤密度有一定的变化(见表3)，首先从土壤不同层次上来看土壤的密度，0～10 cm土层的密度要小于10～30 cm的密度，可明显看出表层土壤的密度要小于下层。蒙古栎林的土壤密度变化区间为0.91～1.28，总体看出土壤容重较小，土壤质地较轻。从中还可以看出，间伐后随着树龄的增加土壤密度变小，说明土壤密度是随着土壤枯落物的积累和腐殖植化过程的延长而变小。土壤总孔隙度也表现出上层大于下层，大体变化区间在55%～65%，这个规律和土壤剖面发生层次是一致的。非毛管孔隙度是衡量保水性能高低的重要指标，非毛管孔隙多，土壤抗旱的性能好。中度间伐强度蒙古栎林及杂木林的非毛管孔隙度要大于其他几种试验处理和对照，这可能是因为中度间伐能明显改善林地的透光条件，间接地促进了灌木和草本植物的生长，增加了植物的生物量归还给土壤的有机物较多，土壤得到较好的发育促进了非毛管孔隙的发育过程。从结果看出非毛管孔隙也是随着间伐时间的变长，非毛管孔隙也在提高。最大持水量和非毛管持水量亦有相同的变化趋势，即，总是伴着间伐时间的变长而有所增加。最大持水量的变化幅度600 t·hm-2左右，非毛管持水量在116～141 t·hm-2。

表3　不同间伐抚育强度差对土壤物理性质的影响

3.3　间伐抚育对土壤化学性质的影响

从表4可以看出蒙古栎林及杂木林的土壤化学变化情况，首先从土壤有机质变化情况看出，表层土有机质明显好于下层土。变化幅度为33～110 g·kg-1。中度间伐在机质含量稍好于弱度间伐和强度间伐。蒙古栎林及杂木林间伐抚育后，由于透风透光条件变好，林下枯落物和植被的增加引起土壤中的植物根系增加,因为林下草本植物和灌木根系主要集中分布在0 ～ 10 cm土层内,引起了0～10 cm土层化学性质改善。蒙古栎林及杂木林间伐抚育处理与对照区相比,各间伐区0～10 cm 土层有机质含量有明显提高，其中，中度间伐区提高幅度最大，其次是弱度间伐区。土壤速效氮含量也表现出中度间伐抚育区最高，依次是弱度间伐、强度间伐和试验对照区。从速效磷和速效钾养分的含量上看，基本上是上层土壤要高于下层土壤，进一步说明了林地土壤的发育受枯落物凋落和分解的影响，养分归还给土壤使土壤肥力得以提高。

表4　不同间伐抚育强度对土壤化学性质的影响

综上,不同间伐抚育强度试验结果表明，间伐强度的大小对蒙古栎林的生长量和生物量产生了较大影响，因而对土壤的理化性质和化学性质产生一定的影响。从不同间伐强度中看出，中度间伐抚育能明显改善土壤理化性质，使土壤的密度变小，质地变轻，土壤孔隙度变大，总孔隙度和非毛管孔隙度变高。土壤的化学性质也受不同间伐强度的影响，从中看出，中度间伐强度有机质含量较高，速效养分氮、磷和钾含量相应得到提高。所以间伐强度对植被的生物量产生了显著的影响，继而使土壤理化性质得到明显的改善。所以天然次生蒙古栎林和杂木林最好能进行适当的间伐抚育，不仅能够提高蒙古栎和杂林分的质量，还能改善林地的土壤状况，起着培肥地力、涵养水源、防止水土流失和土壤退化重大作用。

4结论与讨论

天然次生蒙古栎林进行适度间伐抚育能够显著地改善土壤的理化性质。在土壤密度、总孔隙度、毛管孔隙度和非毛管孔隙度方面得到了明显的改善。非毛管孔隙度和非毛管持水量的提高，有利于涵养水源，固持水土，增加拦蓄量，起到了防治水土流失的作用。土壤理化性质的改善主要取决于地上的植被生物量的积累水平，也取决于枯落物有机物凋落量。

土壤化学性质改善主要表现在土壤有机质、全氮、速效性氮、磷和钾的变化。土壤有机质含量的高低诸多养分的高低呈明显的相关性。土壤有机质含量高说明枯落物归还给土壤的养分多，这与地表的植被数量和质量有关。适宜的间伐强度有利于蒙古栎的生物量的提高，也有利于改善林内的透风透光条件，也促进了林下灌木和草本植物的生长。枯落物的分解不仅提高了有机质，也促进了氮、磷、钾养分的提高。

总之，蒙古栎林的间伐抚育强度是影响林分质量的一个重要因素，将间接地改变林地土壤养分的状况。因此应重视抚育间伐的强度，为蒙古栎林分质量和土壤肥力的提高提供可行的技术支撑。

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Effects of Different Thinning Intensities on Physical and Chemical Properties of

Soil inQuercusmongolicaPlantation and Spinney in Eastern Liaoning Province

Sun Dequan

(Baoshan Farm, Fengcheng City, Dandong 118123,China)

AbstractCutting experiments with different intensities on Quercus mongolica plantation and spinney were conducted. Effects of different thinning intensities on physical and chemical properties of soil in Quercus mongolica plantation and spinney in eastern Liaoning Province were studied. Result shows that moderate thinning tending on Quercus mongolica plantation and spinney can increase significantly the biomass of forestland, increase correspondingly organic matter which litter returned to soil, improve the physical and chemical properties of the soil. The improvements of soil physical properties were mainly showed on the less of soil dense, increase in total porosity, capillary porosity and non-capillary porosity. The improvement of chemical properties mainly showed increase of organic matter, total nitrogen, available nitrogen, phosphorus and potassium.

Key wordseastern Liaoning Province;Quercus mongolica;thinning intensity;physical and chemical properties of soil

作者简介：孙德权(1970-)，男，辽宁凤城人，大学，工程师，从事林业管理工作.

收稿日期：2015-06-18

中图分类号：S753；S792.186

文献标识码：A

doi:10.13601/j.issn.1005-5215.2016.01.019

文章编号：1005-5215(2016)01-0046-04