不同營林措施對馬尾松林土壤呼吸影響的對比研究

施基展

（光澤縣李坊林業站）

不同營林措施對馬尾松林土壤呼吸影響的對比研究

施基展

（光澤縣李坊林業站）

本文就以某地區馬尾松林作為研究對象，采用除灌（將所有除灌產生枝葉徹底清除）、采伐A法（采伐強度為15%，采伐樹干但并不清除枝葉）、采伐B法（采伐強度為70%、其余與采伐A法相同）以及對照的方法。對其土壤呼吸速度做持續1年的觀測，討論不同營林措施下，對馬尾松林土壤呼吸的影響。

馬尾松林；營林措施；土壤呼吸；影響

森林土壤在應對氣候變化上、維持全球碳平衡上都有至關重要的意義，在森林生態系統碳排放中，絕大部分都是來自土壤的呼吸作用。但，由于土壤呼吸組成具有復雜性（例如微生物呼吸、菌根呼吸以及根呼吸等）的特點，再加上這一過程極具復雜性，會受到土壤濕度、溫度、土壤有機質含量以及為生物活性等綜合作用，因此會造成土壤呼吸發生較大變異性。除了會受到自然因素的影響之外，土壤呼吸發生時空變異也是會受到人類干擾、森林管理措施（例如施肥、火燒以及間伐等）影響的，在不同森林生態環境下，土壤呼吸對森林采伐的響應也是各不相同的，因此，對特定區域不同營林措施下森林土壤呼吸進行研究具有重要意義。本文就以馬尾松林為例展開相關探究。

1 研究區域概況分析

該林場氣候為亞熱帶大陸性季風氣候。土壤類型主要為紅壤和黃紅壤及黃壤。該地區內的馬尾松林是70年代的人工造林，林木分配均勻，馬尾松屬于是主要的優勢種，遮蓋度高達80%左右。其林下草本還有芒萁和蕨類等。

2 研究方法

2.1 樣地的設置

將樣地確定于該地區馬尾松人工造林中，使用典型的采樣手段，按照不同的營林舉措，分別設定三塊20×20m的固定樣地，使用除灌與采伐的方式做處理。

除灌（臨床清理）是指將樣地中的所有灌木予以清除，并清除掉在灌木清理之后留有的剩余物。

采伐A法，即對樣地內的非馬尾松進行采伐，主要是指后期更新的刺毛杜鵑等雜灌，強度在15%（依照面積計算）。

采伐B法，將樣地內平均胸徑較大的馬尾松以70%的強度進行清除。

伐木工作使用人力油鋸伐木的方法，移除采伐的樹干，留下所產生的剩余物，比如枝葉等。同時于固定樣地相鄰處，取土壤條件大致相同的林地，設置為對照，而3塊20×20m的固定樣地。

2.2 土壤呼吸與土壤濕溫度測定

分別于對照、營林措施設定的樣地中，隨機選擇5個1×1m的觀測區域，在每一區域中布設聚氯乙烯土壤環，放置在土壤表層內。使用便攜式土壤呼吸儀測定土壤呼吸，并使用土壤濕溫度探頭測定土壤的水分和溫度，測定時間避開雨季。

3 結果分析

3.1 土壤呼吸時間的變異性

于不同營林措施下，土壤呼吸速率呈現出隨季節變化的特點，在8月份時，土壤呼吸速率值最高，對照、除灌、采伐A法、采伐 B 法土壤呼吸速率值分別為 3.23umol·m-2·s-1、2.37umol·m-2·s-1、3.48umol·m-2·s-1、4.31umol·m-2·s-1。

3.2 土壤溫度、濕度和土壤呼吸

由表1可見，采伐B法的土壤溫度、土壤濕度以及土壤呼吸速率值最高。

表1 不同營林措施土壤溫度、土壤濕度、土壤呼吸速率平均值對比

3.3 不同營林措施下土壤呼吸變化

不同營林措施會影響土壤呼吸速率變化出現明顯差異。除灌措施下，土壤呼吸呈減少、增加、再減少的這一趨勢。采伐A法的變化各月都較為一致，呈平均增加的態勢。采伐B法在3月份之前土壤呼吸速率要比對照低，3月之后便開始增高。

4 討論

4.1 不同營林舉措對土壤呼吸產生的影響

森林采伐使地上部分的碳儲量出現巨大變化，而且會導致森林生態系統中的氣候因子（溫度以及濕度等）、生物因子（根系、微生物以及土壤動物等）發生變化，進而直接影響到森林土壤二氧化碳的排放。一般我們認為，采伐干擾短期內會增加土壤呼吸。由本次研究中的表1結果來看，不同營林舉措下，土壤呼吸速率值呈采伐B法＞采伐A法＞對照＞除灌的這一結果。和對照比較，除灌有所減少，采伐A法與采伐B法都有所增加。

除灌的呼吸速率要比對照低，究其原因來看，主要歸結為灌叢于收割之后，對樣地的收割殘料做了徹底的清理，這一行為也會減少地表碳原子的輸入。而就采伐A法與采伐B法來說，樣地并沒有做對殘料的清理，因而在采伐時，采伐剩余物會為土壤呼吸提供充足的底物，進而增加土壤的呼吸速率。這與以往既有的很多研究結果相類似，比如說在不同強度的擇伐之后，閩北區黃瑞木林土壤有機質的含量、地表二氧化碳通量均有顯著增加，擇伐也會進一步提高地表的碳原子通量。結合來看，在這些結果里，微生物的變化起到重要的作用，不同的營林舉措會對土壤微生物群落結構及功能帶來一定影響，由此來進一步作用于土壤呼吸速率。

由于森林采伐所導致根呼吸的降低要遠大于采伐所導致的異氧呼吸增加，因此導致總土壤呼吸速率降低，可能和采伐B法于采伐后初期土壤呼吸速率要比對照樣地低這一因素相關。由于采伐B法樣地較之于采伐A法強度高，所以受到的干擾強度也就更大，隨之根呼吸量大幅減少，而于采伐之后2個月，采伐B法樣地土壤濕度逐漸增高、溫度逐漸降低，也由此控制了微生物的活性，使異氧呼吸值有所降低。另外，年際間氣候變化對森林采伐之后在生理方面也有很大的影響，比如說溫度、光合的有效輻射、降雨等因素可以減少植物呼吸變化。

4.2 土壤濕溫度對土壤呼吸的影響

土壤呼吸速率的季節變化，和微生物群系、氣候因子、植物生理活動等因素相關。在本次研究中，結果表明，于不同營林措施下，土壤呼吸速率呈現出隨季節變化的特點，在8月份時，土壤呼吸速率值最高，對照、除灌、采伐A法、采伐B法土壤呼吸速率值分別為 3.23umol·m-2·s-1、2.37umol·m-2·s-1、3.48umol·m-2·s-1、4.31umol·m-2·s-1，而冬季土壤溫度較低時，土壤呼吸速率值最小。

隨著土壤溫度變低，對促使微生物進入休眠狀態，隨之降低其活性、減少土壤呼吸速率。

森林采伐和除灌舉措并不能改變土壤溫度對土壤呼吸的作用（表1），但是相比較采伐處理，除灌處理之后的土壤呼吸速率對土壤溫度變化的響應敏感性會降低。同時，就采伐、除灌處理中，除灌的土壤濕度更低這一原因來看，是由于失去了灌叢的遮擋，不能阻擋降水對地表沖擊，使土壤水分涵養功能衰弱、加速土壤中水分的蒸發造成的。

總的來看，除灌能降低馬尾松林土壤呼吸速率；采伐會增加土壤呼吸速率，且采伐強度和土壤呼吸增值呈正相關。可見，不同營林舉措對土壤呼吸有著復雜的影響，不同營林措施的干擾強度對馬尾松林土壤呼吸也有著重大影響。應加強對土壤養分變化、土壤呼吸長期觀測等研究，這樣才有助于進一步科學認知不同營林舉措對土壤呼吸變化的影響。

[1]雷蕾，肖文發，曾立雄，等.馬尾松林土壤呼吸組分對不同營林措施的響應[J].生態學報，2016，36（17）：5360～5370.

[2]雷蕾，肖文發，曾立雄，等.不同營林措施對馬尾松林土壤呼吸影響[J].林業科學研究，2015，28（5）：713～719.

[3]雷蕾.馬尾松林土壤呼吸與微生物對不同采伐方式的響應[D].中國林業科學研究院，2015，12（7）：63～69.

[4]李建平.馬尾松人工林林窗對土壤有效氮和氮轉化酶活性的影響[D].四川農業大學，2015，35（15）：13～19.

S714

A

1005-7897（2017）14-0159-02

2017-7-11