秦嶺林區森林撫育間伐對林地土壤養分的影響探究

方文亮　孫寶紅

[摘要]本文主要對秦嶺中段南坡林區具有植被優勢的銳齒櫟、紅樺、油松和華山松來進行研究，結合室外調查和室內實驗兩種方式，對撫育間伐對林地土壤養分的影響進行研究，對不同樹種林地土壤養分的差異進行比較。主要對間伐強度對土壤養分的作用效果和機制進行研究，期望更好地使森林經營過程中撫育間伐強度可以得到科學有效的設定。本文的研究將理論基礎和實踐應用相結合，既可以用來對林地土壤肥力和林業技術措施效果進行評價，也能為森林生態功能的維持和可持續發展提供科學的依據，并提出筆者的思考和建議，僅供參考。

[關鍵詞]秦嶺；森林撫育間伐；土壤養分；研究

森林植被是地球上非常重要的一部分，也是陸地生態系統非常重要的一部分，人類的生存離不開森林，它不僅將大量的物質資源提供給人類，還能凈化空氣，所以對現有森林資源進行科學合理化的經營管理，使森林結構得到優化，從而促進森林全面健康生長，同時提高林木質量，維持森林生態系統平衡，最大限度地將森林的多種功用發揮出來。森林生態系統也會受到人為和自然的破壞，而森林撫育是科學合理經營森林的一種有效手段。森林撫育經營的主要措施就是撫育間伐，以人工疏林替代自然稀疏作用。

一、撫育間伐對土壤養分影響的研究歷程

傳統的研究表明，撫育間伐具有調整林分結構、擴大目的樹種生存空間、改善林分環境、提高林木品質、增加木材利用量、促進更新等作用。但在新形勢下，人們之所以撫育間伐，是因為除了能改善林分環境，優化森林結構，提高林木質量，增加植物和土壤生物多樣性，使土壤的理化性質和交換功能得到改善外，還能充分發揮生態功能，達到穩定和持續的目的。合理的撫育間伐可以改善森林林冠層的營養空間和地下水肥的供應條件。

張鼎華（2001）對不同林分撫育間伐研究發現，間伐可以改善林分的空間結構，使林下更新得到促進，從而增加林內生物多樣性，且增幅隨強度的增大而增大；唐效蓉等（2005）認為間伐能夠提高土壤的速效養分含量；McNabbetal.（1997）對單樹擇伐跡地的土壤理化性質的變化進行研究并指出，撫育間伐能夠提高林分土壤肥力是因為間伐后，隨著林分結構改變，林內的微氣候也得到改善，從而提高林下植被生物多樣性，使土壤微生物種類和數量都增加，提高土壤的生物活性和酶活性，使土壤養分的循環加快（胡建偉等1999，王成等）。徐昕（2007）對側柏、油松人工林進行研究表明，撫育間伐對林地土壤堿性磷酸酶會產生影響。Genget（2012）對不同撫育強度對土壤酶活性變化的研究表明：土壤理化性質在撫育后無變化，但微生物量和土壤酶活性都降低，每種酶的變化趨勢不同。耿玉清等（2008）的結論稍有不同，指出有的間伐會促進酶活性升高，有的變化不大甚至會使酶活性降低。因此，研究撫育間伐對土壤養分的影響，可以促進森林健康持續發展，保護生物多樣性，從而實現中國林業可持續發展。

二、研究內容

本文主要對不同撫育強度下的銳齒櫟林、油松林、華山松林、紅樺林試驗樣地的土樣進行研究，經過處理后的土樣，在實驗室需要測定的養分元素指標含量，包括N、P、K等（TN、TP、TK、N03-N、NH4+-N、AP、AK）。

1.在秦嶺中段南坡，經實地調查、研究地點設為西北農林科技大學火地塘教學試驗林場和陜西省寧東林業局旬陽壩林場。為了保證試驗不受其他環境因素的影響，所以選擇了具有代表性的林區，并使調查樣地標準化。采用抽樣調查方法，將規格設置為20m×30m。為試驗的每個樹種設置不一樣的間伐強度并和對照樣地（CK）相比。

2.在進行森林撫育間伐之前，先調查林分本底，根據林分蓄積量來決定設置不同的撫育間伐強度，使撫育問伐作業順利完成。

3.技術路線：

三、結果分析

銳齒櫟林是秦嶺常見的林種，對在不同間伐強度下間伐3年后的銳齒櫟林土壤理化性質和土壤中各種養分元素含量的研究結果表明，當空間層次隨著土層變深，土壤含水率、有機質含量、TN含量、AP含量和AK含量都會跟著下降，而pH值會變大，土壤TK、TP有不明顯的降低趨勢。當撫育間伐強度增大時，銳齒櫟林的土壤養分元素含量都會提高，表層土養分有最明顯的提高。在不同撫育強度下，林分與CK有很顯著的差異。

因為油松耐瘠薄，分布廣泛的性質，使得油松成了秦嶺的常見樹種。研究對不同間伐強度間伐3年后的油松林，通過分析土壤養分狀況得出結果，當土層加深時，土壤pH增大，而有機質、TN和AK含量會降低，A層土與B層、C層有很明顯不同，與此相反的是TP、AP和TK含量無明顯變化規律，各土層也沒有明顯差異。當油松林間伐強度增加時，土壤養分各指標含量與CK相比都有增加。當不同空間層次不同時，土壤pH會隨著土層加深而增加，而其他養分元素則會減少。在不同間伐強度下，油松林表層土壤養分CK有很大不同，其他層次土壤也有相應的顯著或非常顯著的變化。

華山松屬于我國特有的樹種，分布在高海拔區。對以不同間伐強度下間伐3年后的華山松林內土壤養分狀況進行研究。當土壤深度加深時，其含水率、有機質含量、AP含量和AK含量都會跟著降低。A層土壤含水率、有機質含量、TN含量、NO3-N含量、AP含量、AK含量與B層和C層相比有很大差異，而NH4+-N含量、TP含量、TK含量就沒有明顯差別，土壤空間層次上的NH4+-N含量變化沒有一定的規律；pH會增大，TP含量變化不規律，在3個土壤層中TK的含量沒明顯差異。當間伐強度增加，表層土中除pH沒明顯變化外，含水率、AP含量、TK含量和AK含量與CK相比較都有明顯升高。

紅樺作為一種先鋒樹種，擔任著秦嶺林區高海拔主要建群樹種的任務。研究在不同間伐強度下間伐3年后的紅樺林，對結果進行整理分析可知，當土層加深時，土壤含水率、有機質含量、TN含量、AP含量、AK含量都會相應減少，而土壤pH值會增大，TP含量、TK含量變化規律不明顯。我們這里對A層土壤進行分析得出，當間伐強度增大時，土壤pH會顯著減小，而土壤含水率和其它土壤養分元素含量就會升高很明顯，只是各自升高的幅度不一樣。

四、討論

通過以上的研究結果可知，當四種林分在間伐之后，林地的土壤條件都得到了提高。間伐使林分的郁閉度得到了降低，增強了林內的光照強度，使林內環境和土壤內部的生物活性得到了改變，改善了土壤的理化性質，使林下植被種類和數量增大，覆蓋度也相應變大。綜合分析，銳齒櫟林的CK土壤養分狀況最佳，與之相較，紅樺林次之，油松林和華山松林最差。在控制林分因子和立地因子方面，針葉林的土壤條件次于闊葉林。如果考慮在空間層次上，A層土壤養分含量與B層土壤和C層相比最多。

撫育間伐明顯對各種林分的土壤養分有所提高，對于不同間伐強度最為敏感的是A層土壤，不同的樹種對不同間伐強度有不一樣的響應。我們在對森林進行撫育間伐時，通過分析樹種的生物學特性和撫育目標，來確定該用何種間伐強度。在本次的研究中，為了使森林的生態功能得到充分發揮，我們所采用的間伐強度也相應較輕，通過對我們的研究結果進行分析發現：①最適合銳齒櫟中齡林的間伐強度為15%或20%：②最適合油松中齡林的間伐強度為20%；③最適合紅樺中齡林的間伐強度為25%；④最適合華山松中齡林的間伐強度為20%。而對于是否強度越大，越有利于土壤養分狀況的改善，則需要進一步的研究來確定。

森林所需的撫育間伐強度和問伐時間都需要根據林木的休養規律來進行調查，同時還需要對不同樹種的生長規律加以考慮。不同樹種在不同的生長階段，對養分也有不同的需求，這就需要對不同生長時期的不同樹種采取最合適的營林方式，才能使預期效果得到最大限度的表現。