秦岭林区森林抚育间伐对林地土壤养分的影响探究

方文亮　孙宝红

[摘要]本文主要对秦岭中段南坡林区具有植被优势的锐齿栎、红桦、油松和华山松来进行研究，结合室外调查和室内实验两种方式，对抚育间伐对林地土壤养分的影响进行研究，对不同树种林地土壤养分的差异进行比较。主要对间伐强度对土壤养分的作用效果和机制进行研究，期望更好地使森林经营过程中抚育间伐强度可以得到科学有效的设定。本文的研究将理论基础和实践应用相结合，既可以用来对林地土壤肥力和林业技术措施效果进行评价，也能为森林生态功能的维持和可持续发展提供科学的依据，并提出笔者的思考和建议，仅供参考。

[关键词]秦岭；森林抚育间伐；土壤养分；研究

森林植被是地球上非常重要的一部分，也是陆地生态系统非常重要的一部分，人类的生存离不开森林，它不仅将大量的物质资源提供给人类，还能净化空气，所以对现有森林资源进行科学合理化的经营管理，使森林结构得到优化，从而促进森林全面健康生长，同时提高林木质量，维持森林生态系统平衡，最大限度地将森林的多种功用发挥出来。森林生态系统也会受到人为和自然的破坏，而森林抚育是科学合理经营森林的一种有效手段。森林抚育经营的主要措施就是抚育间伐，以人工疏林替代自然稀疏作用。

一、抚育间伐对土壤养分影响的研究历程

传统的研究表明，抚育间伐具有调整林分结构、扩大目的树种生存空间、改善林分环境、提高林木品质、增加木材利用量、促进更新等作用。但在新形势下，人们之所以抚育间伐，是因为除了能改善林分环境，优化森林结构，提高林木质量，增加植物和土壤生物多样性，使土壤的理化性质和交换功能得到改善外，還能充分发挥生态功能，达到稳定和持续的目的。合理的抚育间伐可以改善森林林冠层的营养空间和地下水肥的供应条件。

张鼎华（2001）对不同林分抚育间伐研究发现，间伐可以改善林分的空间结构，使林下更新得到促进，从而增加林内生物多样性，且增幅随强度的增大而增大；唐效蓉等（2005）认为间伐能够提高土壤的速效养分含量；McNabbetal.（1997）对单树择伐迹地的土壤理化性质的变化进行研究并指出，抚育间伐能够提高林分土壤肥力是因为间伐后，随着林分结构改变，林内的微气候也得到改善，从而提高林下植被生物多样性，使土壤微生物种类和数量都增加，提高土壤的生物活性和酶活性，使土壤养分的循环加快（胡建伟等1999，王成等）。徐昕（2007）对侧柏、油松人工林进行研究表明，抚育间伐对林地土壤碱性磷酸酶会产生影响。Genget（2012）对不同抚育强度对土壤酶活性变化的研究表明：土壤理化性质在抚育后无变化，但微生物量和土壤酶活性都降低，每种酶的变化趋势不同。耿玉清等（2008）的结论稍有不同，指出有的间伐会促进酶活性升高，有的变化不大甚至会使酶活性降低。因此，研究抚育间伐对土壤养分的影响，可以促进森林健康持续发展，保护生物多样性，从而实现中国林业可持续发展。

二、研究内容

本文主要对不同抚育强度下的锐齿栎林、油松林、华山松林、红桦林试验样地的土样进行研究，经过处理后的土样，在实验室需要测定的养分元素指标含量，包括N、P、K等（TN、TP、TK、N03-N、NH4+-N、AP、AK）。

1.在秦岭中段南坡，经实地调查、研究地点设为西北农林科技大学火地塘教学试验林场和陕西省宁东林业局旬阳坝林场。为了保证试验不受其他环境因素的影响，所以选择了具有代表性的林区，并使调查样地标准化。采用抽样调查方法，将规格设置为20m×30m。为试验的每个树种设置不一样的间伐强度并和对照样地（CK）相比。

2.在进行森林抚育间伐之前，先调查林分本底，根据林分蓄积量来决定设置不同的抚育间伐强度，使抚育问伐作业顺利完成。

3.技术路线：

三、结果分析

锐齿栎林是秦岭常见的林种，对在不同间伐强度下间伐3年后的锐齿栎林土壤理化性质和土壤中各种养分元素含量的研究结果表明，当空间层次随着土层变深，土壤含水率、有机质含量、TN含量、AP含量和AK含量都会跟着下降，而pH值会变大，土壤TK、TP有不明显的降低趋势。当抚育间伐强度增大时，锐齿栎林的土壤养分元素含量都会提高，表层土养分有最明显的提高。在不同抚育强度下，林分与CK有很显著的差异。

因为油松耐瘠薄，分布广泛的性质，使得油松成了秦岭的常见树种。研究对不同间伐强度间伐3年后的油松林，通过分析土壤养分状况得出结果，当土层加深时，土壤pH增大，而有机质、TN和AK含量会降低，A层土与B层、C层有很明显不同，与此相反的是TP、AP和TK含量无明显变化规律，各土层也没有明显差异。当油松林间伐强度增加时，土壤养分各指标含量与CK相比都有增加。当不同空间层次不同时，土壤pH会随着土层加深而增加，而其他养分元素则会减少。在不同间伐强度下，油松林表层土壤养分CK有很大不同，其他层次土壤也有相应的显著或非常显著的变化。

华山松属于我国特有的树种，分布在高海拔区。对以不同间伐强度下间伐3年后的华山松林内土壤养分状况进行研究。当土壤深度加深时，其含水率、有机质含量、AP含量和AK含量都会跟着降低。A层土壤含水率、有机质含量、TN含量、NO3-N含量、AP含量、AK含量与B层和C层相比有很大差异，而NH4+-N含量、TP含量、TK含量就没有明显差别，土壤空间层次上的NH4+-N含量变化没有一定的规律；pH会增大，TP含量变化不规律，在3个土壤层中TK的含量没明显差异。当间伐强度增加，表层土中除pH没明显变化外，含水率、AP含量、TK含量和AK含量与CK相比较都有明显升高。

红桦作为一种先锋树种，担任着秦岭林区高海拔主要建群树种的任务。研究在不同间伐强度下间伐3年后的红桦林，对结果进行整理分析可知，当土层加深时，土壤含水率、有机质含量、TN含量、AP含量、AK含量都会相应减少，而土壤pH值会增大，TP含量、TK含量变化规律不明显。我们这里对A层土壤进行分析得出，当间伐强度增大时，土壤pH会显著减小，而土壤含水率和其它土壤养分元素含量就会升高很明显，只是各自升高的幅度不一样。

四、讨论

通过以上的研究结果可知，当四种林分在间伐之后，林地的土壤条件都得到了提高。间伐使林分的郁闭度得到了降低，增强了林内的光照强度，使林内环境和土壤内部的生物活性得到了改变，改善了土壤的理化性质，使林下植被种类和数量增大，覆盖度也相应变大。综合分析，锐齿栎林的CK土壤养分状况最佳，与之相较，红桦林次之，油松林和华山松林最差。在控制林分因子和立地因子方面，针叶林的土壤条件次于阔叶林。如果考虑在空间层次上，A层土壤养分含量与B层土壤和C层相比最多。

抚育间伐明显对各种林分的土壤养分有所提高，对于不同间伐强度最为敏感的是A层土壤，不同的树种对不同间伐强度有不一样的响应。我们在对森林进行抚育间伐时，通过分析树种的生物学特性和抚育目标，来确定该用何种间伐强度。在本次的研究中，为了使森林的生态功能得到充分发挥，我们所采用的间伐强度也相应较轻，通过对我们的研究结果进行分析发现：①最适合锐齿栎中龄林的间伐强度为15%或20%：②最适合油松中龄林的间伐强度为20%；③最适合红桦中龄林的间伐强度为25%；④最适合华山松中龄林的间伐强度为20%。而对于是否强度越大，越有利于土壤养分状况的改善，则需要进一步的研究来确定。

森林所需的抚育间伐强度和问伐时间都需要根据林木的休养规律来进行调查，同时还需要对不同树种的生长规律加以考虑。不同树种在不同的生长阶段，对养分也有不同的需求，这就需要对不同生长时期的不同树种采取最合适的营林方式，才能使预期效果得到最大限度的表现。