火干扰对土壤含水率的影响*

魏云敏 袁强 蔡恒明

（1.黑龙江省森林保护研究所，哈尔滨 150081；2.东北农业大学生命科学学院，黑龙江哈尔滨 150040；3.93220部队，黑龙江哈尔滨 150001）

火干扰对土壤含水率的影响*

魏云敏1袁强2蔡恒明3

（1.黑龙江省森林保护研究所，哈尔滨 150081；2.东北农业大学生命科学学院，黑龙江哈尔滨 150040；3.93220部队，黑龙江哈尔滨 150001）

对大兴安岭地区不同强度和火后不同年限火烧迹地0～15 cm土壤含水率变化的研究结果表明：不同强度火烧迹地中土壤含水率的变化表现为低强度＜高强度＜对照＜中强度，差异不显著；火后不同年限火烧迹地中土壤含水率表现为对照样地高于高强度火烧样地；在不同强度火烧迹地和火后不同年限火烧迹地中，土壤含水率呈现不同变化趋势。

火干扰；不同火强度；不同年限；土壤含水率

土壤含水率是土壤理化性质因子之一，经常成为专家研究对象的辅助因子[1-5]，很少进行系统的研究和分析，进而造成火后土壤、植被在恢复过程中土壤含水率的变化还没有人进行过系统的研究。因此，本研究对不同强度和火后不同年限火烧迹地上的土壤含水率进行了研究，以期为火对土壤的干扰和火后土壤恢复提供理论依据。

1 研究区概况

研究区位于大兴安岭地区，该地区常发生森林重大火灾和森林特大火灾，在过去40多年的时间内共发生森林火灾600余次，总过火面积300余万hm2，对区域生态环境造成了巨大的影响。

2 样地设置与样品采集

2.1 样地设置

不同强度火烧样地设置在2006年4月大兴安岭地区南瓮河自然保护区,雷击火导致的森林大火火烧迹地上，选取不同强度火烧样地（表1），同时在邻近位置，选择立地条件相似的未烧样地作为对照，在所选取的样地中各设置3块20 m× 20 m标准样地，共计12块。火烧前的林分类型为杜鹃——兴安落叶松林，树种组成为10落+桦+杨。

火后不同年限火烧样地设置在火后不同年限（2002年、2006年和2008年）的高强度火烧迹地上选取样地，并在每个年限火烧迹地的邻近位置选择立地条件相似的未烧样地作为对照，在所选取的样地中各设置3块20 m×20 m标准样地，共计18块。

表1 林火强度等级划分标准[6]

2.2 样品采集

于2012年按不同季度(春季在5月上旬，夏季7月份下旬，秋季9月份下旬，冬季12月份下旬)对土壤样品进行采集。采用5点混合随机取样法取样，即在每处采样点先移去土壤表面的凋落物层及杂物后，用土钻采集土壤表层(0～15 cm)的土样3份，混和后作为1个土壤样品，每个标准样地3次重复，共计24份土壤样品。

3 土壤含水率的测定

将采集的土壤样品放入220 v/380 v的101-型电热鼓风干燥箱内，105℃下连续烘干24 h至恒重（间隔6 h 2次称量所得的含水率差小于0.1%即视为恒重,采用精度为0.01 g的电子天平称重），计算可燃物含水率[7]：

4 数据统计与分析

数据分析采用Excel2003和SPSS13.0完成，相关性采用person法，方差分析采用LSD法:最小显著差法，a可指定0～1之间任何显著性水平，默认值为0.05。

5 结果分析

5.1 不同强度火烧迹地中土壤含水率的均值变化

不同强度（低、中、高强度）火烧样地中土壤含水率（图1）均值分别为28.31%、30%和28.52%，相对于对照样地的含水率(29.43%)，低强度和高强度火烧迹地分别降低了3.81%和3.1%，而中强度火烧迹地却上升了1.94%，表现为低强度＜高强度＜对照＜中强度，差异不显著（P＞0.05）。

5.2 火后不同年限火烧迹地上土壤含水率变化火后不同年限土壤含水率（图2）表现为2002年高强度和2002年对照＞2006年高强度和2006年对照＞2008年高强度和2008年对照。在火后不同年限的火烧迹地中，2002年对照＞2002高强度，2006年对照＞2006年高强度，2008年对照＞2008年高强度。

图1 不同强度火烧对土壤含水率的影响

图2 火后不同年限火烧迹地中土壤含水率的变化

5.3 不同强度火烧迹地中土壤含水率的季节动态变化

对照样地和不同强度（低、中、高强度）火烧样地中土壤含水率范围分别16.36%～50.43%、14.97%～50.27%、18.6%～61.2%、16.1%～55.8%，土壤含水率在不同强度火烧迹地和对照样地上具有明显的动态变化格局(图3)，动态变化显著（P＜0.05）。

图3 不同强度火烧迹地中土壤含水率的动态变化

5.4 火后不同年限火烧迹地上土壤含水率季节动态变化

2002年火烧样地和对照样地上的土壤含水率没有明显的季节动态变化(图4)，在2006年和2008年的火烧样地和对照样地上有明显的季节动态变化(图5～图6)，2006年火烧和对照样地上季节动态变化呈U字型变化趋势，而在2008年火烧和对照样地上土壤含水率却随着季节变化逐渐降低。

图4 2002年火烧迹地中土壤含水率的季节变化动态

图5 2006年火烧迹地中土壤含水率的季节变化动态

图6 2008年火烧迹地中土壤含水率的季节变化动态

6 讨论

6.1 不同强度火烧迹地中土壤含水率表现为低强度＜高强度＜对照＜中强度，火后不同年限火烧迹地中，高强度火烧迹地中土壤含率也低于对照样地，这可能与土壤水分蒸发有关。火干扰后，土壤上面的灌木、草本、枯落物和半腐殖质燃烧后，土壤表面的保护层减少，增加了土壤表面水分的蒸发[8-15]。而且燃烧不完全时，土壤表层的有机物质被烧黑，降低了反射率，增加了热量的吸收，进而也加速了水分的蒸发，这可能是导致高强度和低强度火烧迹地中土壤含水率降低的原因之一。

6.2 中强度火烧迹地中含水率高于对照，这可能是采样不均和立地条件的差异造成的。本研究中，尽量选择立地条件相似的样地作比较，但是其中也许有差异，这需要在以后的研究中进一步证明。

6.3 不同强度和火后不同年限火烧样地中土壤含水率的差异都不显著，火后不同年限火烧迹地中土壤含水率与森林火灾发生后间隔的时间呈正比，距离森林火灾发生的时间越久，土壤含水率越高，距离森林火灾发生的时间越近，土壤含水率越低。这可能与土壤含水率受环境影响较大有关，如植被的盖度。

6.4 土壤含水率在季节动态变化中表现不一，这可能是降雨量大小和不均导致的。

［1］张敏，胡海清，马鸿伟.林火对土壤结构的影响［J］.自然灾害学报，2002，11(2):138-143．

［2］胡海清，刘洋，孙龙，等.火烧对不同林型下森林土壤水分物理性质的影响［J］.水土保持学报，2008，22(2):162－165.

［3］王淼,姬兰柱,李秋荣,等.土壤温度和水分对长白山不同森林类型土壤呼吸的影响［J］.应用生态学报,2003,14(8):1 234-1 238

［4］Dikici H,Yilmaz C H.Peat fire effects on some Properties of an artificiallydrained Peatland［J］.Journal ofEnvironmental Quality, 2006,35(3):866-870.

［5］严超龙.火干扰对重庆亚热带森林植被及土壤的影响-以北磅茅庵林场森林火灾影响为例［D］.西南大学，博士，2008.

［6］Fonturbel,M.T.,Vega,J.A.,Bara,S.,Bernardez,I.Influence of prescribedburningofpinestandsinNWSpainonsoil microorganisms［J］.Eur.J.Soil Biol.,1995,31:13-20.

［7］胡海清，孙龙，国庆喜，等.大兴安岭1980-1999年乔木燃烧释放碳量研究.林业科学，2007,43(11):82-88.

［8］陈立新.土壤实验实习教程［M］.东北林业大学出版社，2005.

［9］Ellingson,L.J.,Kauffman,J.B.,Cummings,D.L.,et al.Soil N dynamics associated withdeforestation,biomass burning,and pasture conversion in a Mexican tropical dryforest［J］.For.Ecol. Manage.,2000,137:41-51.

［10］郭爱雪.大兴安岭高寒区重度火烧对森林土壤生境质量的影响［M］.东北林业大学，2011，1-42.

［11］梁运江,马文革,张爽.灼烧对保护地土壤化学性质的影响［J］.延边大学农学学报,2006,28(3):177-181.

［12］唐季林,欧国菁.林火对云南松林土壤性质的影响田［J］.北京林业大学学报,1995,17(2):44-49.

［13］姜勇，诸葛玉平，梁超，等.火烧对土壤性质的影响［J］.土壤通报，2003，43(1):66-68.

［14］胡海清,张富山,魏书精,等.火干扰对土壤呼吸的影响及测定方法研究进展［J］.森林工程,2013,29(1):1-6.

［15］魏云敏,袁强.不同强度火烧对兴安落叶松林土壤铵态氮的影响［J］.林业科技,2016(40):18-19.

第1作者简介：魏云敏（1979-），女，博士，副研究员，主要从事森林防火的研究。

（责任编辑：李丹）

S714.5

A

1001-9499（2016）06-0024-03

2016-08-13

*黑龙江省林业科学院青年基金项目（201415）