综合抚育对人工林土壤和枯落物碳含量影响的研究

贾丹 孙清芳 刘滨凡

摘要：  以大兴安岭地区不同林龄综合抚育后的樟子松和落叶松人工林为研究对象，未抚育的人工林作为对照，对林地内枯落物与土壤碳含量进行研究。结果表明：抚育经营对樟子松和落叶松林地土壤碳含量的影响显著（p＜0.05）；抚育经营对枯落物层碳含量影响较小；抚育经营可以增加土壤碳含量；土壤碳含量与枯落物层碳含量呈显著负相关；抚育样地之间的碳含量相关性高，未抚育样地之间的碳含量相关性高。

关键词：  综合抚育；  人工林；  土壤碳含量；  枯落物碳含量

中图分类号：   S 718. 5               文献标识码：   A                文章编号：１００1 － 9499（２０23）04 － 0031 － 04

Effects of Comprehensive Tending on Carbon Contentof Soil and Litter in Plantation*

JIA Dan1 SUN  Qingfang3 LIU  Binfan2**

（1. Heilongjiang Ecological Institute，  Heilongjiang Harbin 150081; 2. Heilongjiang Academy of Forestry，  Heilongjiang Harbin 150081; 3. Harbin University，  Heilongjiang Harbin 150076）

Abstract The litter and soil carbon content in the forest of Pinus sylvestris var. mongolica and Larix gmelinii plantations which were taken after comprehensive tending at different ages in Daxing'an Mountains were studied， and the uncultivated plantations as the control. The results showed that tending management had a significant effect on soil carbon content of Pinus sylvestris var. mongolica and Larix gmelinii plantations（p<0.05）; The effect of tending management on the carbon content of litter layer was small; Tending management can increase soil carbon content; Soil carbon content was significantly negatively correlated with litter carbon content （p<0.05）; The correlation of carbon content between nurtured sample plots was high， and that between uncured sample plots was high.

Key words comprehensive tending; plantation; soil carbon content; litter carbon content

随着“碳达峰与碳中和”目标的提出，标志着我国要减少温室气体排放的决心。森林及土壤每年可吸收大量的二氧化碳，从而达到减少空气中温室气体的作用[ 1 ， 2 ]。森林枯落物通过微生物的分解可以将大量的有机物储存在土壤中增加土壤碳储量[ 3 ]，同时枯落物作为独立的碳库也起到固碳的作用。有研究表明，森林抚育可以增加森林有机碳含量[ 4 ]。大兴安岭地区森林蓄积量约为9亿m3，有着巨大的碳汇潜力。因此，研究综合抚育对大兴安岭地区森林土壤和枯落物碳含量的影响，对全面研究我省森林增汇有着重要的意义。

1 研究区域与研究方法

1. 1 研究区域概况

本研究选取的落叶松与樟子松样地位于大兴安岭加格达奇林业局，位于124°15′13″～124°28′40″E，50°26′21″～50°44′8″N。海拔360～470 m，森林土壤类型以暗棕壤为主。主要植被为：落叶松（Larix gmelinii）、樟子松（Pinus sylvestris var. mongholica）、红皮云杉（Picea koraiensis）、白桦（Betula platyphylla ）、蒙古栎（Quercus mongolica）等。

1. 2 样地设置

本项研究的对象为不同林龄的综合抚育经营（抚育和修枝）的落叶松和樟子松人工林，抚育方式为生长伐，选取未抚育的人工林作为对照样地。样地面积为20 m×20 m，每个类型选取五个平行样地（表1）。

1. 3 土壤和枯落物樣品的采集

样品采集于2019年8月，在每个设置好的标准地内按Ｓ形布设５个土壤采样点，采集表层土壤样品。每个样品取三个平行样，将所有样品带回实验室，测定土壤碳含量。在样地内设置1 m×1 m的枯落物采集样地，采集样地内全部枯落物，称重后带回实验室测定枯落物层碳含量。

1. 4 土壤和枯落物层碳含量测定

将土壤样本风干后研磨，过2 mm土壤筛后备用。枯落物样品置于鼓风干燥箱内，65℃烘至恒重，将烘干后的枯落物粉碎后备用。利用Multi N/C 2100（Analytik Jena AG， Germany）测得土壤和枯落物层有机碳含量。

2 结果与分析

2. 1 落叶松林土壤和枯落物层碳含量

利用1.4的方法测定落叶松土壤和枯落物层碳含量。由表2可知，抚育对大兴安岭地区不同林龄的落叶松林土壤碳含量产生了显著的影响。中龄林抚育后土壤碳含量明显高于未抚育林地，幼龄林和近熟林与中龄林的结果相反。抚育后的落叶松人工林土壤碳含量随林龄的变化趋势是先增大后减少，碳含量的大小关系为：中龄林＞近熟林＞幼龄林。而对照林地的变化趋势是先增大后减小，碳含量的大小关系为：幼龄林＞近熟林＞中龄林。幼龄林和近熟林抚育后土壤和枯落物层碳含量均低于对照样地。

抚育对落叶松幼龄林枯落物层碳含量产生了显著的影响，抚育后林地枯落物碳含量显著低于未抚育样地。而对中龄林和近熟林的影响不显著，中龄林抚育后枯落物层的碳含量高于未抚育样地，近熟林抚育后低于未抚育样地。抚育后的落叶松人工林枯落物层碳含量随林龄的变化趋势为先增大后减小，碳含量的大小为：中龄林＞近熟林＞幼龄林。未抚育样地的枯落物碳含量随林龄的变化趋势为逐渐增大，碳含量的大小为：近熟林＞中龄林＞幼龄林。

为了进一步研究不同林龄落叶松抚育与未抚育林地土壤与枯落物碳含量的相互关系，将不同林龄的土壤和枯落物碳含量进行相关性分析。

六种类型落叶松林地土壤与枯落物层碳含量两两相关性结果（表3）表明，抚育后幼龄林与对照样地土壤碳含量呈显著正相关，与抚育后近熟林土壤碳含量呈显著负相关；幼龄林对照样地土壤碳含量与抚育后近熟林土壤碳含量呈显著负相关，与近熟林对照样地枯落物层碳含量呈显著正相关；抚育后中龄林林地内的土壤与枯落物碳含量成显著正相关；抚育后近熟林林地内的土壤与枯落物碳含量呈极显著正相关。

2. 2 樟子松林土壤和枯落物层碳含量

利用1.4的方法测定樟子松土壤和枯落物层碳含量，由表4可知，抚育对大兴安岭地区不同林龄的樟子松林土壤碳含量产生了显著的影响。樟子松无论是抚育后样地还是未抚育样地内土壤碳含量随着林龄的增加均显现出逐渐增大的趋势，且不同林龄之间的土壤碳含量差异显著。

抚育对樟子松幼龄林枯落物层碳含量产生了显著的影响，抚育后的樟子松林地枯落物碳含量均高于对照样地；抚育后的幼龄林枯落物碳含量高于中龄林和近熟林，中龄林和近熟林的碳含量相差不大。对照样地内枯落物碳含量随林龄的变化趋势为先减小再增大，大小关系为：幼龄林＞近熟林＞中龄林。

为了进一步研究将不同林龄樟子松抚育与未抚育林地土壤与枯落物碳含量的相互关系，本研究将不同林龄的土壤和枯落物碳含量进行相关性分析。六种类型樟子松林地土壤与枯落物层碳含量两两相关性结果（表5）表明，抚育后中龄林枯落物层碳含量与抚育后幼龄林土壤、枯落物层碳含量呈显著负相关；近熟林对照样地土壤碳含量与幼龄林和中龄林对照样地枯落物层碳含量呈显著负相关；幼龄林与中龄林枯落物层碳含量呈极显著正相关。

3 讨论与结论

王亚辉[ 5 ]等人研究了不同强度的透光伐对红松林土壤碳储量的影响，结果表明抚育对红松林地土壤碳含量影响的差异不显著，张晓亮[ 6 ]与Strukelj[ 7 ]也得到了相同的结论，这与本研究得到的结果相反，可能是由于土壤碳含量与土壤质地等组成因素有关[ 8 ， 9 ]。王晓蓉[ 10 ]等研究表明短期抚育会使土壤碳含量急剧下降，这和本研究中樟子松和落叶松的结果相同，因为抚育过程在初期会对枯落物层和表层土壤产生干扰，从而使得土壤表层碳含量的流失[ 11 ， 12 ]。

本研究结果表明，落叶松中龄林及樟子松近熟林的土壤碳含量高于对照样地，这与Shen[ 13 ]和Johnson[ 14 ]等人的研究结果相同，这是因为采伐产生的植物残体经分解后，有机碳等物质进入土壤造成的[ 15 ]。张德强[ 16 ]研究不同演替阶段的森林枯落物分解情况，结果表明分解速率随着时间的增长，分解速率趋于相同，这与本研究结果相同。这是因为抚育间伐会增加枯落物的分解速率[ 17 ]，但同时也会增加枯落物的输入量，随时间的增加，枯落物层的含碳量将趋于平稳。

通过对大兴安岭不同树种不同林龄抚育经营后的人工林林地内土壤和枯落物层碳含量进行研究后得到如下结论：1）抚育经营对樟子松和落叶松林地土壤碳含量的影响显著。2）抚育经营对枯落物层碳含量影响较小。3）抚育经营可以增加土壤碳含量。4）土壤碳含量与枯落物层碳含量呈显著负相关。5）抚育样地之间的碳含量相关性高，未抚育样地之间的碳含量相关性高。

参考文献

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