不同林隙间伐对长白落叶松土壤物理性质的影响

李严寒 孙楠

摘要：  以黑龙江省佳木斯市孟家岗林场的长白落叶松中龄林为研究对象，在2012年进行林隙间伐（5 m×5 m、7 m×7 m、10 m×10 m），并于2013年和2014年选择0～10 cm、10～20 cm、20～40 cm的土层进行取样，测定土壤的物理性质，其结果表明：林隙间伐能够改善长白落叶松中龄林土壤的物理性质，林隙7 m×7 m的林分，改善了土壤的松散程度，使容重减小，提高土壤毛管孔隙度，持水能力增强。

关键词：  林隙;  长白落叶松;  土壤;  物理性质

中图分类号：   S 791. 222， S 714. 2                  文献标识码：   A                  文章编号：1001 - 9499（2019）03 - 0026 - 03

长白落叶松是我国东北地区最主要的造林树种，它以生长迅速、轮伐期短、经济效益显著等特点被广为栽植[ 1 ]。长久以来，我国人工林培育的重点主要在育苗造林方面，抚育管理也主要集中在未成林造林地的抚育管理方面，人工林郁闭成林后的抚育研究与生产经验非常有限，导致现有落叶松人工林基本均为单层同龄纯林，存在更新停滞、生物多样性极为匮乏、地力衰退等问题，严重影响其木材生产效益和生态功能的发挥[ 2 ]。本研究针对长白落叶松人工林土壤物理性质存在的问题，采用不同林隙進行间伐长白落叶松中龄林，对林隙间伐后土壤的物理性质与对照林分进行对比分析，为现有长白落叶松中龄林的天然化改造提供技术支撑。

1 试验区域概况

试验地点在孟家岗林场（130°32′42″～130°52′ 36″E，46°20′16″～46°30′50″N），位于黑龙江省佳木斯市桦南县东北部。地处完达山西麓余脉，以低山丘陵为主，坡度较为平缓，大部分坡度为10°～      20°。地势东北高，西南低，平均海拔250 m，属东亚大陆性季风气候，冬季漫长、寒冷且干燥;夏季短促、温暖而湿润;早春少雨、风大易干旱;秋季降温迅速，常有冻害发生，年平均气温2.7 ℃，极端最高气温35.6 ℃，最低气温-34.7 ℃，年≥10℃积温2 547 ℃，年平均降水量550 mm，无霜期120天左右。土壤以暗棕壤为主，其次为白浆化暗棕壤，另有少量的潜育暗棕壤、原始暗棕壤和草甸暗棕壤。

2 研究方法

以黑龙江省佳木斯市孟家岗林场长白落叶松中龄林为研究对象，林分年龄28年，平均胸径16.0 cm，平均树高17.5 m。2012年对该林分进行3种林隙间伐，即5 m×5 m、7 m×7 m、10 m×10 m ，每个林隙设置3个重复，每个重复设置固定标准地1块，对照样地3块，合计12块。分别在2013年5月、10月、2014年5月对林地土壤的物理性质进行调查，取样点选择固定标准样地的4个角和中心点，取深度为0～10 cm、10～20 cm、20～40 cm的土层，采用环刀法测定土壤的物理性质[ 3 ]。

3 结果与分析

3. 1 林隙间伐对土壤容重的影响

由不同林隙间伐下土壤容重的变化（表1）可知：长白落叶松的土壤容重在0.85～1.55 g/cm3之间，均值为1.12 g/cm3，各样地0～10 cm土层的土壤容重都比较小，均低于1.05 g/cm3。方差分析结果显示，不同土层深度的土壤容重有显著差异（P<0.05），随土层深度的增大而增大，说明土壤各层之间的熟化程度不同。表层土壤容重较小，是由于灌木和草本植物的存在，这些植物的根系50%以上生长在土壤表层0～20 cm内，另外表层腐殖质的大量积累使土壤更加疏松，容重变小。

由土壤容重与土层深度的关系式（表2）可知：土壤容重与土层深度以幂函数方程拟合最好，相关系数较大。间伐后林分的土壤容重较未间伐的小，说明落叶松人工林林隙间伐可以改变土壤的松散程度，使容重减小。土壤容重随着时间的变化情况并无明显规律，可能是土壤取样的时间间隔比较短，林隙间伐对土壤容重的影响并没有充分显现。

3. 2 林隙间伐对土壤孔隙度的影响

长白落叶松中龄林0～10 cm土壤总孔隙度在49%～70%之间，平均55%左右，毛管孔隙度在45%～67%之间，平均52%左右;10～20 cm土壤总孔隙度在40%～65%之间，平均50%左右，毛管孔隙度在37%～59%之间，平均48%左右;20～40 cm土壤总孔隙度在35%～56%之间，平均44%左右，毛管孔隙度在34%～55%之间，平均43%左右。表层土壤的孔隙度较大，是由于地表枯落物分解腐烂后增加了腐殖质的含量，有利于表层土壤团聚结构的形成，且土壤表层细根分布较多，而细根生长及分解可以改善土壤的孔隙状况[ 4 ]。3层土壤毛管孔隙度占总孔隙度的95%以上，说明该林分土壤中直径小于0.1 mm的土壤空隙所占比例比较大，土壤的持水能力较强，但通水透气性较差。

由不同林隙间伐下土壤孔隙度的变化（表3）可知：间伐后，林隙为5 m×5 m林分的土壤总孔隙度较对照高1.79%;林隙为7 m×7 m林分的土壤总孔隙度较对照高1.77%;林隙为10 m×10 m林分的土壤总孔隙度较对照高5.28%，说明林隙间伐能够提高土壤毛管孔隙度， 改善土壤孔隙状况。土壤孔隙度随时间的动态变化情况无明显规律。

3. 3 林隙间伐对土壤水分的影响

落叶松人工林土壤的最大持水量、 毛管持水量和田间持水量都随着土层厚度的增大而增大。不同林隙间伐的林分土壤持水量从大到小依次为5 m×5 m>7 m×7 m>10 m×10 m>对照（图1）。统计回归分析（表4）结果表明：土壤各持水量随着土层深度以幂函数方程拟合最好，且相关系数较大同。与张社奇[ 5 ]研究黄土高原油松和刺槐人工林，方伟东[ 6 ]研究长白山地区4种森林类型土壤含水量的结果相符合。

4 结 论

4. 1 长白落叶松人工林林隙间伐后，改变了土壤的松散程度，使容重减小;提高土壤毛管孔隙度，改善土壤孔隙状况，持水能力增强。

4. 2 林隙7 m×7 m林分的土壤容重改变后结构性良好;林隙5 m×5 m和林隙7 m×7 m的林分土壤总孔隙度在50%左右，此时土壤的透气性和透水性比较协调;土壤持水性能比较好的林分是林隙较小的5 m×5 m和7 m×7 m的林分。

4. 3 林隙间伐可以作为长白落叶松人工林天然化改造的可行手段，但研究的林分为中龄林，林隙过小在短时间内就会郁闭，促进林分的生长的效果不明显，而林隙过大会则会导致严重的风倒，所以间伐林隙应以中林隙（50 m2）为宜。

参考文献

[1] 张象君.  落叶松人工林近自然化改造对林下更新和植物多样性的影响[D].  哈尔滨：  东北林业大学，  2010.

[2] 裴允鹏，  王国增.  落叶松人工林立地指数在森林资源管理中的应用[J].  林业勘查设计，  2005（2）：  41 - 42.

[3] 孙楠.  杂种落叶松人工林造林密度的研究[D].  哈尔滨：  东北林业大学，  2012.

[4] 王树堂，  韩士杰，  张军辉，  等.  长白山阔叶红松林表层土壤木本植物细根生物量及其空间分布[J].  应用生态学报，2010（3）：  583 - 589.

[5] 张社奇.  黄土高原油松、  刺槐人工林地土壤生态系统的功能特征研究[D].  杨凌：  西北农林科技大学，  2004.

[6] 方伟东.  长白山地区四种森林类型土壤理化性质及水源涵养功能[D].  北京：  北京林业大学，  2011.

（责任编辑：   李 丹）