间伐对杉木林下地被物多样性及土壤理化性质的影响

王艳平 沙霖楠 关庆伟

摘要[目的]为杉木林的经营和林地地力维持提供理论依据和实践参考。[方法]研究了间伐5 a后，不同强度间伐杉木人工林林下地被物多样性和土壤理化性质的动态变化。[结果]抚育间伐可改变林下植被组成、植物多样性和均匀度。Margalef 指数、Simpson 指数和Shannon- Wiener指数以强度间伐区为最高。随着间伐强度的增加，土壤表层含水量呈增加趋势，其中强度间伐区比对照区增加了093%；林分土壤10 cm厚处年均温比未间伐林地提高了0.17 ℃以上，中度和强度间伐林分的全年极温差降低了0.35 ℃和0.79 ℃；土壤表层全C、全N、有机质、全P、有效P含量均以对照区最高，而强度间伐区仅次于对照区。从季节动态来看，夏季不同强度间伐区土壤含水量差异极显著，夏季、秋季和冬季的月平均温度比对照区均有所提高，秋季对照区全C、全N、有机质、全P、有效P的含量出现峰值，而不同强度间伐区全C、全N、有机质含量秋季最低。[结论]间伐改善了土壤温、湿条件。强度间伐后，林下较高的生物多样性有利于保持土壤肥力。

关键词间伐；杉木林；土壤；影响

中图分类号S753文献标识码A文章编号0517-6611（2014）21-07047-05

The Effect of Thinning on Chinese fir Groundcover Biodiversity and Soil Physicalchemical Properties

WANG Yanping， GUAN Qingwei et al（Institute of Forest Resources and the Environment，Nanjing Forestry University， Nanjing， Jiangsu 210038）

Abstract[Objective] The study provides theoretical basis and practical reference for Chinese fir forest management and forest soil fertility maintaning. [Method] In this study，we discuss the seasonal dynamics of the fields biodiversity and soil properties in Chinese fir plantation after 5 year thinning. [Result] The results showed that thinning can change the understory vegetation composition， plant diversity and evenness.Margalef index，Simpson index and ShannonWiener index were the highest in heavy intensity thinning area. With the thinning intensity increasing， soil surface moisture showed an increasing trend， which heavy intensity thinning area increased 0.93 percent than the control area， the average temperature of 10 cm forest soil was 0.17 ℃ higher than not thinning forests. Soil surface carbon， total nitrogen， organic matter， total phosphorus， effective phosphorus content were the highest in control area， and the heavy intensity thinning area behind the control area. From the seasonal dynamics view， soil moisture content of different thinning area were significant difference in summer. The annual average temperature of the summer， autumn and winter were higher than the control area. In autumn， the total C， total N， organic matter， total P， effective P content appeared peak point in control area. Total C， total N， organic matter content were the lowest in different thinning area. [Conclusion] Thinning improved soil humidity conditions， and high biodiversity was helpful to maintain soil fertility after heavy intensity thinning.

Key wordsThining； Chinese fir plantation； Soil； Effect

杉木（Cunninghamia lanceolata）是我国南方特有的优质速生用材林树种，有着适应性强、经济效益高的特点，是现在主要栽植的经济和造林树种之一。随着全世界人工林面積的不断增加[1]，人工林地力衰退问题也逐渐引起世人关注[2-5]。土壤作为森林内物质循环的一部分，是衡量地力质量高低的载体，其理化性质、养分含量直接受到林内光、湿以及地下根系对养分的吸收、土壤动物和微生物活性等的影响[6-8]，这些都与林分密度相关[9-10]。间伐通过调整林分结构，减小林木间竞争，能够促进林下植被的更新与生长，改变土壤肥力。迄今，已有间伐与杉木林下地被物多样性和土壤肥力关系的相关研究[11-15]，但研究仍较少，且没有统一结论，因此有必要开展大量这方面研究[16]。笔者以南京市溧水县国有林场的27 a生杉木人工林为研究对象，分析不同强度间伐对林下地被物多样性和土壤理化性质的影响，旨在为杉木林的经营和林地地力维持提供理论依据与实践参考。

1 研究地概況

2研究方法

图3不同强度间伐林下土壤含水量的季节变化3.3间伐后林下土壤化学性质的变化 土壤养分含量能够评价土壤质量，测定养分含量指标可以反映出土壤质量的高低[19]，该试验测定了间伐林区和对照样地全N、全C、有机质、全P、有效P的含量及季节动态变化。

由图4可知，0～10 cm厚土壤全C、全N、有机质、全P、有效P含量均随着间伐强度增加呈先降低后增加的趋势，杉木林地土壤全C、全N、有机质对间伐的响应具有同步性，变化趋势从高到低依次为CK、HIT、LIT、MIT，全P和有效P的变化趋势分别为CK全P含量>HIT全P含量>MIT全P含量>LIT全P含量，CK有效P含量>LIT有效P含量>HIT有效P含量>MIT有效P含量。各养分指标含量最大的均为对照区，且强度间伐区仅次于未间伐的对照区。10～20 cm厚土壤MIT全C含量>LIT全C含量>HIT全C含量>CK全C含量，LIT全N含量>MIT全N含量>HIT全N含量>CK全N含量，LIT有机质含量>MIT有机质含量>HIT有机质含量>CK有机质含量，CK全P含量>HIT全P含量>MIT全P含量>LIT全P含量，CK有效P含量>LIT有效P含量>HIT有效P含量>MIT有效P含量，没有明显规律，且全N、全C、全P变化不显著。

间伐5 a后，对土壤表层与深层的影响效果不同，表层土

图4不同强度间伐林下土壤化学性质的变化壤性质受间伐干扰影响较大。方差分析结果表明，不同强度间伐区土壤表层全C、全N、有机质、全P、有效P含量差异显著，土壤深层全C、全N、全P含量均无显著差异。未间伐林地土壤表层各养分含量均为最高，强度间伐区仅次于未间伐的对照区，土壤养分含量可直接影响林木生长[20]。就间伐后5 a的长期影响来看，弱度和中度间伐有降低土壤肥力的趋势，由于间伐后，林下植物种类和数量明显增加，吸收较多的土壤有机质、C、N等，使得养分含量下降。赵朝辉[12]对间伐5 a后杉木林地土壤层（0～45 cm）化学性质研究表面，有机质、N、Cad 的含量分别下降了3.21%、7.73%、47.74%，与前人具相似结论，而强度间伐区林下的地被物多样性最高，地被凋落物较多，养分归还增多，使得养分含量仅次于对照区，说明较高的林下植物多样性有利于保持土壤肥力。

3.4间伐后林下土壤化学性质的季节变化 由于间伐对土壤表层理化性质影响较大[10]，对深层土壤影响较小，所以只分析了间伐后表层土壤化学性质的季节动态变化。由图5可知，土壤表层全C、全N、有机质含量随季节变化较为一致，对照区全C、全N、有机质指标含量在秋季出现峰值，而不同强度间伐区均是在秋季出现最小值，这是由于秋季温度较高，而间伐区林下地被物较多，植物生长吸收了大量的土壤养分。全P、有效P含量随季节变化无明显规律，但对照区秋季全P、有效P含量也都为最高，这与上述指标的季节变

图5不同强度间伐林下土壤化学性质的季节变化化保持一致。

4结论与讨论

（1）杉木林间伐后由于降低了林分郁闭度，改变了林下环境，从而促进了林下地被物的生长，使得林下地被物多样性和丰富度增加，强度间伐区增加幅度最大。与不间伐林分相比，各间伐林分5 a后土壤表层含水量、表层温度均有所增加，但土壤养分含量却略有降低，强度间伐林区养分含量仅次于对照区。

（2）杉木林多年郁闭后，由于林下光照条件较差，大量降水被林冠截留，加上地面上枯死地被物较多，使得到达土壤表面的水分较少，较差的温、湿条件不利于土壤微生物的分解，影响杉木的养分吸收。间伐后有效地改善了林下光、湿状况，提高了林下地被物丰富度，地被物的快速生长大量消耗了大量土壤养分，使得弱度和中度间伐区养分含量有所下降，而强度间伐区林下物种最丰富，土壤保水保温能力较强，表层凋落物最多，土壤含水量最高，极温差最小，有利于土壤微生物对凋落物的分解，归还于土壤的养分含量较多，所以较高的林下生物多样性有利于保持土壤肥力。

（3）间伐几年后，林分又恢复郁闭，由间伐引起的根系生长将会暂停。所以，间伐后的长期影响应该考虑具体间伐频率和间伐强度。该试验间伐处理只是在2007年进行1次，并没有重复进行，且只测定了部分指标，鉴于间伐6 a后林下多样性较高，可以在已有基础上进行重复间伐，如去除枯死木等，进行综合指标的测定，并进行长期定位观测。

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