間伐對杉木林下地被物多樣性及土壤理化性質的影響

王艷平 沙霖楠 關慶偉

摘要[目的]為杉木林的經營和林地地力維持提供理論依據(jù)和實踐參考。[方法]研究了間伐5 a后，不同強度間伐杉木人工林林下地被物多樣性和土壤理化性質的動態(tài)變化。[結果]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)以強度間伐區(qū)為最高。隨著間伐強度的增加，土壤表層含水量呈增加趨勢，其中強度間伐區(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、有機質、全P、有效P含量均以對照區(qū)最高，而強度間伐區(qū)僅次于對照區(qū)。從季節(jié)動態(tài)來看，夏季不同強度間伐區(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、有機質、全P、有效P的含量出現(xiàn)峰值，而不同強度間伐區(qū)全C、全N、有機質含量秋季最低。[結論]間伐改善了土壤溫、濕條件。強度間伐后，林下較高的生物多樣性有利于保持土壤肥力。

關鍵詞間伐；杉木林；土壤；影響

中圖分類號S753文獻標識碼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)質速生用材林樹種，有著適應性強、經濟效益高的特點，是現(xiàn)在主要栽植的經濟和造林樹種之一。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注[2-5]。土壤作為森林內物質循環(huán)的一部分，是衡量地力質量高低的載體，其理化性質、養(yǎng)分含量直接受到林內光、濕以及地下根系對養(yǎng)分的吸收、土壤動物和微生物活性等的影響[6-8]，這些都與林分密度相關[9-10]。間伐通過調整林分結構，減小林木間競爭，能夠促進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系的相關研究[11-15]，但研究仍較少，且沒有統(tǒng)一結論，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，分析不同強度間伐對林下地被物多樣性和土壤理化性質的影響，旨在為杉木林的經營和林地地力維持提供理論依據(jù)與實踐參考。

1 研究地概況

2研究方法

圖3不同強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性質的變化 土壤養(yǎng)分含量能夠評價土壤質量，測定養(yǎng)分含量指標可以反映出土壤質量的高低[19]，該試驗測定了間伐林區(qū)和對照樣地全N、全C、有機質、全P、有效P的含量及季節(jié)動態(tài)變化。

由圖4可知，0～10 cm厚土壤全C、全N、有機質、全P、有效P含量均隨著間伐強度增加呈先降低后增加的趨勢，杉木林地土壤全C、全N、有機質對間伐的響應具有同步性，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)分指標含量最大的均為對照區(qū)，且強度間伐區(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有機質含量>MIT有機質含量>HIT有機質含量>CK有機質含量，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不同強度間伐林下土壤化學性質的變化壤性質受間伐干擾影響較大。方差分析結果表明，不同強度間伐區(qū)土壤表層全C、全N、有機質、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質、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）化學性質研究表面，有機質、N、Cad 的含量分別下降了3.21%、7.73%、47.74%，與前人具相似結論，而強度間伐區(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性質的季節(jié)變化 由于間伐對土壤表層理化性質影響較大[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性質的季節(jié)動態(tài)變化。由圖5可知，土壤表層全C、全N、有機質含量隨季節(jié)變化較為一致，對照區(qū)全C、全N、有機質指標含量在秋季出現(xiàn)峰值，而不同強度間伐區(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，這與上述指標的季節(jié)變

圖5不同強度間伐林下土壤化學性質的季節(jié)變化化保持一致。

4結論與討論

（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，而強度間伐區(qū)林下物種最豐富，土壤保水保溫能力較強，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，林分又恢復郁閉，由間伐引起的根系生長將會暫停。所以，間伐后的長期影響應該考慮具體間伐頻率和間伐強度。該試驗間伐處理只是在2007年進行1次，并沒有重復進行，且只測定了部分指標，鑒于間伐6 a后林下多樣性較高，可以在已有基礎上進行重復間伐，如去除枯死木等，進行綜合指標的測定，并進行長期定位觀測。

參考文獻

[1] DENG S J，ZHANG J W，CHEN C Y.Effect of thinning intensity on the growth of Cunninghamia lanceolata and Michelian maclurei mixed forest[J].Chin J Appl Ecol，1995，6（3）：231-236.

[2] EVANS J.Longterm productivity of forest plantationstatus in1990[C]//IUFRO，19th World Congress Proceedings，Division 1.Volume，1，IUFRO，1990：11-16.

[3] FIFE D N，NAMBIAR EKS，SMETHURST P J.Managing the nitrogen fertilization of Pinus radiata from planting to age 10 years[R].User Ser.No.4 CS IRO，Division of Forestry Canberra Australia，1991：37-46.

[4] GESSEL S P，TWERUERL J.Potential nutritional problems in maintenance of longterm southern hemisphere plant at ion productivity[C]//19th World Congress Proceedings，Division 1，Volume 1.IUFRO，1990：22-27.

[5] KIMMINS J P.A strategy for research on the maintenance of longterm site productivity[C]//19th World Congress Proceedings，Division 1.IUFRO，1990：1-6.

[6] 呂竟斌，張秋良，于楠楠，等.蠻漢山油松及華北落葉松撫育間伐對土壤理化性質及微生物影響[J].林業(yè)資源管理，2012（4）：74-79.

[7] BAO Y X，CHENG H Y，GE B M，et al.Soil macro fauna community in different using type of soils[J].Journal of Zhejiang Normal University （Natural Sciences），2007，30（2）：121-127.

[8] QIAN F S，WANG Z Y.Relationship between soil fauna and soil environment in jujube garden of Shuidong，Anhui Province[J].Chinese Journal of Applied Ecology，1995，6（1）：44-50.

[9] 郭蓓，劉勇，李國雷，等.飛播油松林地土壤酶活性對間伐強度的響應[J].林業(yè)科學，2007，43（5）：1-9.

[10] 張鼎華，葉章發(fā)，范必有，等.撫育間伐對人工林土壤肥力的影響[J].應用生態(tài)學報，2001，12（5）：672-676.

[11] 王祖華，李瑞霞，王曉杰，等.間伐對杉木人工林林下植被多樣性及生物量的影響[J].生態(tài)環(huán)境學報，2010，19（12）：2778-2782.

[12] 趙朝輝，方晰，田大倫，等.間伐對杉木林下地被物生物量及土壤理化性質的影響[J].中南林業(yè)大學學報，2012，32（5）：102-107.

[13] 毛志宏，朱教君，劉足根，等.間伐對落葉松人工林內草本植物多樣性及其組成的影響[J].生態(tài)學雜志，2006，25（10）：1201-1207.

[14] NAGAIKE T，KAMITANI T，NAKASHIZUKA T.The effect of shelterwood logging on the diversity of plant species in a beech（Fagus crenata） forest in Japan[J].Forest Ecological and Management，1999，118：161-171.

[15] 胡建偉，朱成秋.撫育間伐對森林環(huán)境的影響[J].東北林業(yè)大學學報，1999，27（3）：65-67.

[16] 李淑輝，梁芳，郭晉平.關帝山林區(qū)華北落葉松人工林撫育間伐對林下植被的影響[J].山西農業(yè)大學學報，2012，32（3）：256-260.

[17] 馬履一，李春義，王希群，等.不同強度間伐對北京山區(qū)油松生長及其林下植物多樣性的影響[J].林業(yè)科學，2007，43（5）：1-9.

[18] 韓景軍，肖文發(fā)，羅菊春.不同采伐方式對云冷杉木更新與生境的影響[J].林業(yè)科學，2000，36（Z1）：90-96.

[19] 劉占鋒，傅伯杰，劉國華，等.土壤質量與土壤質量指標及其評價[J].生態(tài)學報，2006，26（3）：901-913.

[20] 薛立，鄺立剛，陳紅躍，等.不同林分土壤養(yǎng)分、微生物與酶活性的研究[J].土壤學報，2003，40（2）：280-285.