大同市云冈林场油松低效林改造对土壤养分状况的影响

2023-11-15冯嵚

防护林科技 2023年6期

冯嵚

摘要：为探讨油松低效林改造对土壤养分状况的影响，选取大同市云冈林场油松近熟林低效林，设置3个处理，对比低效林改造后各处理0～20cm土层土壤养分状况。结果表明：各处理间0～20cm土层土壤pH值、全磷含量对比无显著差异（P＞0.05）；T1组（抚育间伐）土壤全氮、水解氮、有效磷含量显著高于T2组和对照组（P＜0.05）；T2组（林下清理）土壤有机质、全钾、速效钾含量显著高于T1组和对照组（P＜0.05）。在进行油松低效林改造过程中，抚育间伐有助于提高土壤氮磷含量，林下清理则有助于提高钾素和有机质含量，为进一步改善油松低效林土壤养分状况，改造时应采用抚育间伐与林下清理联合改造方法。

关键词：低效林改造；土壤养分；油松；大同市云冈林场

Effect of reconstruction of low-efficiency forest of Pinus tabulatus on soil nutrient status in Yungang Forest Farm， Datong City

Feng Qin

Datong Yungang Forest Farm， Datong， Shanxi 037000

Abstract： Objective To investigate the effect of reconstruction of low-efficiency forest of Pinus tabulatus on soil nutrient status.MethodsThe low-efficiency forest in the near mature forest of Yungang Forest Farm in Datong City was selected and three treatments were set up， namely control group （original state）， T1 group （tending thinning） and T2 group （underforest clearing）. The soil nutrient status of 0-20cm soil layer in each treatment after the transformation of low-efficiency forest was compared.Results There were no significant differences in soil pH value and total phosphorus content in 0-20cm soil layer among all treatments （P > 0.05）. The contents of soil total nitrogen， hydrolyzed nitrogen and available phosphorus in T1 group were significantly higher than those in T2 group and control group （P < 0.05）. The contents of soil organic matter， total potassium and available potassium in T2 group were significantly higher than those in T1 group and control group （P < 0.05）.ConclusionIn the process of the reconstruction of low-efficiency forest， tending thinning helps to increase the content of soil nitrogen and phosphorus， while understory clearing helps to increase the content of potassium and organic matter. In order to further improve the soil nutrient status of low-efficiency forest， the combined modification method of tending thinning and understory clearing should be adopted.

Key words：Low-efficiency forest reconstruction; Soil nutrients; Chinese pine; Datong Yungang forest farm

土壤是林木生存重要基礎物质，其肥力特点不仅关系到林木生长发育，也与其生产力状态有直接关系^[1]。研究证实，森林土壤肥力衰退后，会导致森林退化，并且造成森林生态功能下降^[2]。因此，及时掌握森林土壤肥力状况，可为森林可持续经营与发展提供科学根据。油松（Pinus tabuliformis Carrière）属松科针叶常绿乔木，胸径和树高可达1m和30m，高达30米，具有抗风沙、抗瘠薄特点，是我国特有树种，也是西北、东北等地区常见造林树种^[3^、4]。及时对低效林进行改造，是全面提高油松林地生产力重要举措，本研究以大同市云冈林场油松低效林改造为例，分析几种改造措施对土壤养分状况的影响，旨在为油松低效林改造提供更多科学依据。

1试验区概况

大同市位于东经112°34′～114°33′，北纬39°03′～40°44′之间，地处温带大陆性季风气候区，受到季风气候影响，四季分明，春季气温回升快，降雨较少，夏季气候温和，雨水集中，进入到秋季后，气温逐渐下降，与其他季节相比，冬季较为漫长。大同市气候干寒多风，年均气温6.4℃，四季温差大，年降水量400～500mm，无霜期125d左右。于2022年3月在大同市云冈林场开展试验研究，林场承担造林绿化、天然林保护、防护林建设、公益林管理、自然保护地建设以及发展森林旅游、康养等工作。

2 试验方法

2．1试验设计

选取大同市云冈林场油松人工近熟林，共划分3个区域，分别为对照组、T1组、T2组，每个区域立地条件、海拔高度、林下灌木优势树种、伴生植被均相似。于2022年5月15日在3个区域设置规格为20m×20m标准样地，每块样地3次重复，并分别在每块样地随机设置5个样方（10.0m×10.0m），共45个样方。其中，对照组样地保持原始状态，T1组样地开展抚育间伐，T2组样地进行林下清理。

2.2 取样方法

每个样方内设置5个混合取样点，于2023年4月30日分别在45个样方中取样点内挖取具有代表性土壤剖面，深度为0～20cm，取样前清理油松林下土壤上层凋落物，每个剖面取1kg土样带回实验室，将土壤中杂质挑出，过筛（2mm土筛）后进行自然风干、研磨，测定土壤养分状况。

2.3 测定方法

土样测定包括土壤pH值、有机质、全氮、全钾、全磷、水解氮、速效钾、有效磷，其中土壤pH值采用玻璃电极法进行测定；土壤有机质含量测定参考权威文献^[5]，采用重铬酸钾-外加热法进行测定；全氮、全磷采用消煮-全自动分析仪进行测定；全钾、速效钾采用火焰光度法进行测定；水解氮测定采用碱解-扩散法^[6]；有效磷采用浸提-钼锑抗比色法进行测定。在土壤养分测定过程中，水解氮测定取新鲜土样，2mm过筛后，需在土壤带回实验室3d内进行测定，其它指标测定均自然风干后测定^[7]。

2.4 统计方法

试验数据采用Excel表格整理，采用SPSS25.0软件进行单因素方差分析，多重比较采用新复极差法（Duncan's），当P＜0.05表示差异显著。

3 结果与分析

3.1 土壤基本理化性质

土壤养分含量测定结果显示，各处理间0～20cm土层土壤pH值对比无显著差异性（P＞0.05）；T1组有机质含量高于对照组（P＜0.05），但是与T1组和对照组相比，T2组土壤有机质含量显著升高（P＜0.05），如图1所示。

由此可见，对油松低效林进行改造，可显著提高土壤有机质含量，但是与抚育间伐相比，林下清理更有助于土壤有机质分解与转化。

3.2 土壤全量养分含量

各处理间0～20cm土层土壤中全磷含量比较无明显差异（P＞0.05）；在土壤全氮含量比较上，T1组＞T2组＞对照组，其中T2組土壤全氮含量显著高于对照组（P＜0.05），T1组土壤全氮含量显著高于T2组和对照组（P＜0.05）；在土壤全钾含量比较上，T2组显著高于T1组和对照组（P＜0.05），T1组显著高于对照组（P＜0.05），见表1。

各处理间土壤全量养分含量变化趋势如图2所示，结合表1中数据可以看出，各处理间土壤全量养分含量比较存在明显差异，说明低效林改造能够显著提高油松近熟林土壤全氮和全钾含量，其中抚育管理能够显著提高0～20cm土层全氮含量，林下清理则能够明显提高0～20cm土层土壤全钾含量。

3.3 土壤速效养分含量

由表2中数据可知，在水解氮比较上，T1组＞T2组＞对照组，其中T1组显著高于T2组、对照组（P＜0.05），T2组显著高于对照组（P＜0.05）；在速效钾含量比较上，T2组＞T1组＞对照组，其中T2组显著高于T1组和对照组（P＜0.05），T1组显著高于对照组（P＜0.05）；在有效磷含量比较上，T1组显著高于T2组、对照组（P＜0.05），T2组、对照组比较无显著差异性（P＞0.05）。

各处理间0～20cm土层土壤速效养分变化趋势如图3所示，结合表2中数据可知，各处理间土壤中水解氮、速效钾、有效磷含量均存在显著差异（P＜0.05），其中水解氮和速效钾变化趋势与土壤全氮、全钾相一致，进一步说明抚育管理能够明显提高油松低效林氮素含量，林下清理可显著提高土壤钾素含量。

4 讨论与结论

油松低效林改造是指采取技术手段对油松低效林进行科学管理，维持生物多样性，改善森林结构功能。具体而言，油松低效林通常生长缓慢，植物群落多样性比较较低，通过低效林改造，可增加林下其他小型树种多样性，帮助森林系统有效应对不稳定驱动因素，提高森林系统稳定性和抗逆性^[8]。同时，利用局部采伐、改善树种比例等技术措施，避免单一树种垄断现象，使森林植被构成更加完整，改善油松林分开放度、结构复杂度，达到发展多种树种群落目的^[9^、10]。在进行森林经营时，抚育间伐、林下清理是常见低效林改造措施，目前国内相关研究主要集中在某个树种低效林改造技术措施，对常见改造措施进行全面评价的研究比较有限。近年来，我国部分地区普遍存在森林生态功能下降情况，土壤作为评价森林生态系统功能重要因子，需在森林经营实践中加强对土壤养分状况的监测。基于此，本研究将大同市云冈林场油松低效林作为研究对象，分析不同低效林改造技术措施下土壤养分状况变化。

研究证实，土壤中氮素主要来自生物固氮、大气干湿沉降以及有机质转化，表层土壤氮素主要来源于林下枯落物分解，磷素主要来自土壤矿质颗粒风化和凋落物矿化过程，但是磷素生物有效性则处于偏低水平，且钾素从枯落物中释放的速度比较快^[11]。本次试验研究为期1年，结果表明，与原始状态相比，抚育间伐能够显著提高油松低效林0～20cm土层土壤全氮、水解氮、有效磷含量，与杨林^[12]报道内容相一致，且林下清理可显著提升油松低效林0～20cm土层土壤有机质、全钾、速效钾含量。上述研究结果说明抚育间伐有利于林下表层土壤氮素和磷素积累与转化，而林下清理则有助于增加表層土壤钾素和有机质含量，凸显出单一改造技术措施无法全面改善土壤状况，因此建议采用联合方法对油松低效林进行改造，最大程度改善土壤养分状况。本研究存在一定局限，仅分析油松低效林0～20cm土层土壤养分状况，未来应针对不同改造技术措施下更深层次土壤养分变化情况进行时深入研究。

综上所述，在对大同市云冈林场油松低效林改造时，不同改造技术措施对林下表层土壤有机质、全氮、水解氮、全钾、速效钾、有效磷含量影响比较大，应根据实际需要加以选择，必要时采用抚育间伐联合林下清理改造技术手段，协调油松林土壤养分指标组成，改善土壤状况。

参考文献

[1]李芳，张西西，吴建芝，等.土壤氮养分空间异质性对油松根系的影响[J].东北林业大学学报，2023，51（5）：79-83.

[2]马荣.基于带状采伐对天然更新油松幼树树冠结构的影响研究[J].热带农业工程，2023，47（2）：112-114.

[3]崔爽，姚建忠，张芸香，等.土壤氮含量对油松针叶碳氮磷计量特征及氮磷重吸收的影响[J].森林与环境学报，2023，43（2）：123-131.

[4]赵娜，赵旭，李少宁，等.干旱复水下北京地区刺槐与油松叶绿素荧光特性研究[J].干旱地区农业研究，2023，41（2）：27-37.

[5]谢梅，蔡秋芳，刘禹等.过去百年吕梁山南端油松生长特征及其与气候变化的关系[J].地球环境学报，2023，14（1）：62-73.

[6]闫鑫泽，段嵩岚，郑蓉蓉，等.土壤氮浓度对油松天然林新生枝叶碳氮磷化学计量及其内稳态的影响[J].水土保持学报，2023，37（2）：294-300，309.

[7]梅梅.氮磷沉降对油松幼苗生长的影响[J].辽宁林业科技，2023（1）：6-9.

[8]魏俊鋆，张杰.陇东子午岭油松近自然造林与多功能经营策略[J].防护林科技，2023（1）：72-74.

[9]姚岱均，刘康，惠俞翔，等.天水麦积山油松树轮宽度对气候变化的响应及其机制[J].干旱区研究，2023，40（1）：19-29.

[10]朱昊阳，李洪宇，王晓蕾，等.黄土高原油松冠层气孔导度和蒸腾变化特征与模拟[J].生态学报，2022，42（22）：9130-9142.