間伐對杉木林下地被物多樣性及土壤理化性質(zhì)的影響

王艷平 沙霖楠 關(guān)慶偉

摘要[目的]為杉木林的經(jīng)營和林地地力維持提供理論依據(jù)和實(shí)踐參考。[方法]研究了間伐5 a后，不同強(qiáng)度間伐杉木人工林林下地被物多樣性和土壤理化性質(zhì)的動(dòng)態(tài)變化。[結(jié)果]撫育間伐可改變林下植被組成、植物多樣性和均勻度。Margalef 指數(shù)、Simpson 指數(shù)和Shannon- Wiener指數(shù)以強(qiáng)度間伐區(qū)為最高。隨著間伐強(qiáng)度的增加，土壤表層含水量呈增加趨勢，其中強(qiáng)度間伐區(qū)比對照區(qū)增加了093%；林分土壤10 cm厚處年均溫比未間伐林地提高了0.17 ℃以上，中度和強(qiáng)度間伐林分的全年極溫差降低了0.35 ℃和0.79 ℃；土壤表層全C、全N、有機(jī)質(zhì)、全P、有效P含量均以對照區(qū)最高，而強(qiáng)度間伐區(qū)僅次于對照區(qū)。從季節(jié)動(dòng)態(tài)來看，夏季不同強(qiáng)度間伐區(qū)土壤含水量差異極顯著，夏季、秋季和冬季的月平均溫度比對照區(qū)均有所提高，秋季對照區(qū)全C、全N、有機(jī)質(zhì)、全P、有效P的含量出現(xiàn)峰值，而不同強(qiáng)度間伐區(qū)全C、全N、有機(jī)質(zhì)含量秋季最低。[結(jié)論]間伐改善了土壤溫、濕條件。強(qiáng)度間伐后，林下較高的生物多樣性有利于保持土壤肥力。

關(guān)鍵詞間伐；杉木林；土壤；影響

中圖分類號S753文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號0517-6611（2014）21-07047-05

The Effect of Thinning on Chinese fir Groundcover Biodiversity and Soil Physicalchemical Properties

WANG Yanping， GUAN Qingwei et al（Institute of Forest Resources and the Environment，Nanjing Forestry University， Nanjing， Jiangsu 210038）

Abstract[Objective] The study provides theoretical basis and practical reference for Chinese fir forest management and forest soil fertility maintaning. [Method] In this study，we discuss the seasonal dynamics of the fields biodiversity and soil properties in Chinese fir plantation after 5 year thinning. [Result] The results showed that thinning can change the understory vegetation composition， plant diversity and evenness.Margalef index，Simpson index and ShannonWiener index were the highest in heavy intensity thinning area. With the thinning intensity increasing， soil surface moisture showed an increasing trend， which heavy intensity thinning area increased 0.93 percent than the control area， the average temperature of 10 cm forest soil was 0.17 ℃ higher than not thinning forests. Soil surface carbon， total nitrogen， organic matter， total phosphorus， effective phosphorus content were the highest in control area， and the heavy intensity thinning area behind the control area. From the seasonal dynamics view， soil moisture content of different thinning area were significant difference in summer. The annual average temperature of the summer， autumn and winter were higher than the control area. In autumn， the total C， total N， organic matter， total P， effective P content appeared peak point in control area. Total C， total N， organic matter content were the lowest in different thinning area. [Conclusion] Thinning improved soil humidity conditions， and high biodiversity was helpful to maintain soil fertility after heavy intensity thinning.

Key wordsThining； Chinese fir plantation； Soil； Effect

杉木（Cunninghamia lanceolata）是我國南方特有的優(yōu)質(zhì)速生用材林樹種，有著適應(yīng)性強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)效益高的特點(diǎn)，是現(xiàn)在主要栽植的經(jīng)濟(jì)和造林樹種之一。隨著全世界人工林面積的不斷增加[1]，人工林地力衰退問題也逐漸引起世人關(guān)注[2-5]。土壤作為森林內(nèi)物質(zhì)循環(huán)的一部分，是衡量地力質(zhì)量高低的載體，其理化性質(zhì)、養(yǎng)分含量直接受到林內(nèi)光、濕以及地下根系對養(yǎng)分的吸收、土壤動(dòng)物和微生物活性等的影響[6-8]，這些都與林分密度相關(guān)[9-10]。間伐通過調(diào)整林分結(jié)構(gòu)，減小林木間競爭，能夠促進(jìn)林下植被的更新與生長，改變土壤肥力。迄今，已有間伐與杉木林下地被物多樣性和土壤肥力關(guān)系的相關(guān)研究[11-15]，但研究仍較少，且沒有統(tǒng)一結(jié)論，因此有必要開展大量這方面研究[16]。筆者以南京市溧水縣國有林場的27 a生杉木人工林為研究對象，分析不同強(qiáng)度間伐對林下地被物多樣性和土壤理化性質(zhì)的影響，旨在為杉木林的經(jīng)營和林地地力維持提供理論依據(jù)與實(shí)踐參考。

1 研究地概況

2研究方法

圖3不同強(qiáng)度間伐林下土壤含水量的季節(jié)變化3.3間伐后林下土壤化學(xué)性質(zhì)的變化 土壤養(yǎng)分含量能夠評價(jià)土壤質(zhì)量，測定養(yǎng)分含量指標(biāo)可以反映出土壤質(zhì)量的高低[19]，該試驗(yàn)測定了間伐林區(qū)和對照樣地全N、全C、有機(jī)質(zhì)、全P、有效P的含量及季節(jié)動(dòng)態(tài)變化。

由圖4可知，0～10 cm厚土壤全C、全N、有機(jī)質(zhì)、全P、有效P含量均隨著間伐強(qiáng)度增加呈先降低后增加的趨勢，杉木林地土壤全C、全N、有機(jī)質(zhì)對間伐的響應(yīng)具有同步性，變化趨勢從高到低依次為CK、HIT、LIT、MIT，全P和有效P的變化趨勢分別為CK全P含量>HIT全P含量>MIT全P含量>LIT全P含量，CK有效P含量>LIT有效P含量>HIT有效P含量>MIT有效P含量。各養(yǎng)分指標(biāo)含量最大的均為對照區(qū)，且強(qiáng)度間伐區(qū)僅次于未間伐的對照區(qū)。10～20 cm厚土壤MIT全C含量>LIT全C含量>HIT全C含量>CK全C含量，LIT全N含量>MIT全N含量>HIT全N含量>CK全N含量，LIT有機(jī)質(zhì)含量>MIT有機(jī)質(zhì)含量>HIT有機(jī)質(zhì)含量>CK有機(jī)質(zhì)含量，CK全P含量>HIT全P含量>MIT全P含量>LIT全P含量，CK有效P含量>LIT有效P含量>HIT有效P含量>MIT有效P含量，沒有明顯規(guī)律，且全N、全C、全P變化不顯著。

間伐5 a后，對土壤表層與深層的影響效果不同，表層土

圖4不同強(qiáng)度間伐林下土壤化學(xué)性質(zhì)的變化壤性質(zhì)受間伐干擾影響較大。方差分析結(jié)果表明，不同強(qiáng)度間伐區(qū)土壤表層全C、全N、有機(jī)質(zhì)、全P、有效P含量差異顯著，土壤深層全C、全N、全P含量均無顯著差異。未間伐林地土壤表層各養(yǎng)分含量均為最高，強(qiáng)度間伐區(qū)僅次于未間伐的對照區(qū)，土壤養(yǎng)分含量可直接影響林木生長[20]。就間伐后5 a的長期影響來看，弱度和中度間伐有降低土壤肥力的趨勢，由于間伐后，林下植物種類和數(shù)量明顯增加，吸收較多的土壤有機(jī)質(zhì)、C、N等，使得養(yǎng)分含量下降。趙朝輝[12]對間伐5 a后杉木林地土壤層（0～45 cm）化學(xué)性質(zhì)研究表面，有機(jī)質(zhì)、N、Cad 的含量分別下降了3.21%、7.73%、47.74%，與前人具相似結(jié)論，而強(qiáng)度間伐區(qū)林下的地被物多樣性最高，地被凋落物較多，養(yǎng)分歸還增多，使得養(yǎng)分含量僅次于對照區(qū)，說明較高的林下植物多樣性有利于保持土壤肥力。

3.4間伐后林下土壤化學(xué)性質(zhì)的季節(jié)變化 由于間伐對土壤表層理化性質(zhì)影響較大[10]，對深層土壤影響較小，所以只分析了間伐后表層土壤化學(xué)性質(zhì)的季節(jié)動(dòng)態(tài)變化。由圖5可知，土壤表層全C、全N、有機(jī)質(zhì)含量隨季節(jié)變化較為一致，對照區(qū)全C、全N、有機(jī)質(zhì)指標(biāo)含量在秋季出現(xiàn)峰值，而不同強(qiáng)度間伐區(qū)均是在秋季出現(xiàn)最小值，這是由于秋季溫度較高，而間伐區(qū)林下地被物較多，植物生長吸收了大量的土壤養(yǎng)分。全P、有效P含量隨季節(jié)變化無明顯規(guī)律，但對照區(qū)秋季全P、有效P含量也都為最高，這與上述指標(biāo)的季節(jié)變

圖5不同強(qiáng)度間伐林下土壤化學(xué)性質(zhì)的季節(jié)變化化保持一致。

4結(jié)論與討論

（1）杉木林間伐后由于降低了林分郁閉度，改變了林下環(huán)境，從而促進(jìn)了林下地被物的生長，使得林下地被物多樣性和豐富度增加，強(qiáng)度間伐區(qū)增加幅度最大。與不間伐林分相比，各間伐林分5 a后土壤表層含水量、表層溫度均有所增加，但土壤養(yǎng)分含量卻略有降低，強(qiáng)度間伐林區(qū)養(yǎng)分含量僅次于對照區(qū)。

（2）杉木林多年郁閉后，由于林下光照條件較差，大量降水被林冠截留，加上地面上枯死地被物較多，使得到達(dá)土壤表面的水分較少，較差的溫、濕條件不利于土壤微生物的分解，影響杉木的養(yǎng)分吸收。間伐后有效地改善了林下光、濕狀況，提高了林下地被物豐富度，地被物的快速生長大量消耗了大量土壤養(yǎng)分，使得弱度和中度間伐區(qū)養(yǎng)分含量有所下降，而強(qiáng)度間伐區(qū)林下物種最豐富，土壤保水保溫能力較強(qiáng)，表層凋落物最多，土壤含水量最高，極溫差最小，有利于土壤微生物對凋落物的分解，歸還于土壤的養(yǎng)分含量較多，所以較高的林下生物多樣性有利于保持土壤肥力。

（3）間伐幾年后，林分又恢復(fù)郁閉，由間伐引起的根系生長將會(huì)暫停。所以，間伐后的長期影響應(yīng)該考慮具體間伐頻率和間伐強(qiáng)度。該試驗(yàn)間伐處理只是在2007年進(jìn)行1次，并沒有重復(fù)進(jìn)行，且只測定了部分指標(biāo)，鑒于間伐6 a后林下多樣性較高，可以在已有基礎(chǔ)上進(jìn)行重復(fù)間伐，如去除枯死木等，進(jìn)行綜合指標(biāo)的測定，并進(jìn)行長期定位觀測。

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