间伐对杉木人工林土壤理化性质的影响

张伟民 邱勇斌 郑文华 郑卫华



间伐对杉木人工林土壤理化性质的影响

张伟民 邱勇斌 郑文华 郑卫华

（浙江省开化县林场 324300）

在浙江省开化县林场研究了不同间伐处理下杉木人工林土壤物理和化学性质的变化，结果表明，间伐2年后，土壤理化性质得到显著改善，0-20 cm土层土壤容重随间伐强度增加而降低，土壤温度、有机质、总氮、水解氮、速效钾、有效磷和pH值均随间伐强度增加而升高，37%间伐强度对土壤理化性质的影响高于20%间伐强度处理。间伐对0-10 cm土层土壤理化性质的影响大于10-20cm土层。这些研究结果对认识杉木人工林经营与土壤质量的变化关系具有重要意义。

间伐；杉木人工林；土壤理化性质

杉木（）是我国南方山地丘陵区主要的造林树种，在木材生产和生态系统服务功能方面发挥了重要作用。根据第八次全国森林资源清查数据，全国杉木人工林面积最大，达895万hm2，占人工林总面积的19.01%。通常杉木造林密度较大，为了改善林分结构，提高林分质量，必须通过抚育间伐合理地调整林分密度[1]。间伐是一种常规的森林经营技术措施，通过降低林分密度来改善林分结构和种间关系，在人工林培育过程中具有重要作用[2]。间伐通过调整林分结构，改变了林内光照、温度及土壤养分、水分等资源，因而对林下植被发育和分布、凋落物和细根分布及土壤物理化学性质等有重要影响[3-5]。为此，在浙江省开化县林场，选择17年生杉木大径材培育林分为研究对象，开展中度和强度间伐对杉木人工林土壤物理化学性质的影响研究，为杉木大径材可持续经营提供参考。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

研究区位于浙江省开化县林场城关分场（118°25′E，29°09′N）。研究区年平均气温16.4℃，年平均降雨量1814 mm，无霜期252d，年日照总时数1334.1 h，气候属亚热带季风气候。海拔180～300 m，土壤为红黄壤。

1.2 试验设计

试验林分17a生杉木纯林（初植密度为2500株·hm-2），在2006年进行过1次抚育间伐（间伐强度约18%），2011年3月选择采用下层间伐法，开展间伐试验。试验包括3种处理：不间伐、20%间伐和37%间伐处理（以林木密度株数计），每个间伐处理的样地为20 m×20 m，3次重复。间伐前林分生长特征基本一致，郁闭度0.9以上。2012年10月调查结果显示，未间伐、中度间伐和强度间伐保留密度分别为1775、1408、1114株·hm-2，平均树高分别为14.5 m、14.8 m、14.9 m，平均胸径分别为17.6 cm、18.5 cm、19.1 cm。

1.3 土壤理化性质测定

在每个样地内随机选择5个样点，采用土钻采集0-10cm和10-20 cm土样，同一样地5个土样混合后装袋、编号。土壤样品置于阴凉处自然风干，过筛后用于土壤化学性质测定。土壤有机质含量采用重铬酸钾氧化-外加热法测定，总氮采用凯氏定氮法测量，总磷用钼蓝比色法测定，全钾采用酸熔-火焰光度法测定，有效磷用盐酸和硫酸溶液浸提-钼锑抗比色法测定，速效钾采用乙酸铵浸提-火焰光度法测定[6]。土壤pH采用雷磁PHS-3C电导率仪测定，土壤容重采用环刀测定，土壤含水量采用烘干法测定，土壤温度采用EC-300便携式土壤温度仪测定，土壤机械组成采用马尔文2000激光粒度仪测定。

不同处理之间土壤理化性质的差异采用单因素方差分析来检验，并进行Duncan多重比较。所有数据用Excel 2013和SPSS 17.0进行分析处理。

2 结果与分析

2.1 不同间伐处理土壤物理性质的变化

从表1可以看出， 0-10 cm土层土壤容重随间伐强度增加呈降低趋势，10-20 cm土层不同间伐处理之间土壤容重没有显著差异（P>0.05）。0-10 cm和10-20 cm土层平均土壤温度和土壤含水量均随间伐强度增大逐渐增加，仅强度间伐处理与对照处理之间土壤温度差异显著（P<0.05）。土壤颗粒组成在3种间伐处理之间没有发生显著变化。这表明间伐后短期内土壤表层容重降低，同时增加了浅层土壤温度（P>0.05）。

表1 不同间伐处理土壤物理性质

2.2 不同间伐处理土壤化学性质的变化

0-10 cm和10-20 cm土壤有机质含量随间伐强度增加显著增大（P<0.05），其中0-10 cm土层20%间伐处理和37%间伐处理分别比未间伐处理土壤有机质含量增加10.3%和17.9%；10-20 cm土层这两种间伐处理分别比未间伐处理土壤有机质含量增加6.3%和13.6%，可见表层土壤有机质含量增幅较大。0-10 cm土层土壤总氮含量随间伐强度增大显著增加（P<0.05），20%间伐处理和37%间伐处理分别比未间伐处理土壤总氮含量增加8.5%和19.5%；10-20 cm土层不同间伐处理之间土壤总氮含量差异不显著（P>0.05）。各土层土壤总磷和总钾含量在不同间伐处理之间差异不显著（P>0.05）。0-20 cm土层土壤水解氮、速效钾和有效磷含量均随间伐强度增大显著增加（P<0.05），尤其0-10 cm土层碳氮磷养分的有效性更高，20%间伐处理的土壤水解氮、速效钾和有效磷含量分别比未间伐处理增加31.8%、9.0%和40.8%，37%间伐处理的土壤水解氮、速效钾和有效磷含量分别比未间伐处理增加43.4%、28.1%和38.5%。同样，间伐也降低了土壤pH值。这表明间伐后短期内增加了浅层（0-20 cm）土壤有机质和速效养分含量，降低了土壤pH值。间伐强度对不同土层土壤化学性质有显著影响。

表2 不同间伐处理土壤化学性质

3 结论与讨论

间伐改变了林分空间结构，进而影响凋落物数量和质量，也对土壤性质具有重要影响[7-9]。研究发现，间伐2年后，表层土壤容重随间伐强度增加而降低，土壤温度、有机质、总氮、水解氮、速效钾、有效磷和pH值均随间伐强度增加而升高。这是因为间伐后林木株数减少，林分郁闭度降低，导致地表温度升高，促进了凋落物分解[10]；同时，间伐后郁闭度降低促进了林下植被的快速生长，林下植被对改善土壤物理化学性质和生物学特性，促进林地养分的有效性效果显著[11]。张鼎华等[5]对杉木、马尾松、建柏、柳杉和木荷人工林间伐2年后土壤肥力的研究表明，间伐后土壤容重降低、总孔隙度和速效养分提高，土壤肥力得到了改善和提高，并指出间伐后林分土壤肥力提高主要是林下植被生物多样性提高诱发了土壤微生物多样性和数量的提高，并由此增强了土壤生物活性，加速了土壤养分循环。油松人工林间伐3年后，随着间伐强度增大，林内0-20 cm土壤总孔隙度、毛管持水量明显升高，土壤有机质、速效钾、有效磷含量增加，过氧化氢酶、多酚氧化酶的活性增强[8]。而其他一些研究则表明，间伐2年后土壤养分有效性降低[12]。这些不同的研究结果，主要与树种、立地条件、间伐措施等有关。本文仅研究了间伐后2年土壤理化性质的变化，间伐对土壤质量的长期影响还有待进一步研究。

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Effects of thinning on soil physical and chemical properties in Chinese fir plantation

ZhangWeimin，QiuYongbin，ZhengWenhua，ZhengWeihua

The changes of soil physical and chemical properties in different thinning treatments were studied in Chinese fir plantations in Kaihua Forest Farm of Zhejiang. The results showed that after 2 years of thinning, soil physical and chemical properties were improved in the thinned treatments. The soil bulk density of 0-20 cm soil layer decreased with the increase of thinning intensity, and soil temperature, organic matter, total nitrogen, hydrolyzed nitrogen, available potassium, available phosphorus and pH increased with the increase of thinning intensity. The effect of 37% thinning intensity on soil physical and chemical properties was higher than that in the 20% thinning intensity treatment. The variation of soil physical and chemical properties in 0-10 cm soil layer was higher than that in the 10-20 cm soil layer. These findings are important for understanding the relationship between management of Chinese fir plantations and soil quality.

thinning；Chinese fir; soil physical and chemical properties

S714.2

A

1004-7743（2019）01-0001-03

2018-12-19