近自然化改造對杉木人工林土壤肥力的長期影響

摘 要 為研究近自然化改造對杉木人工林土壤肥力的影響，以廣西國有高峰林場31年生杉木人工林為調查對象，比較分析了未改造純林（CK）與引入閩楠（T1）和刨花潤楠（T2）兩種近自然化改造模式下，土壤養分含量和化學計量特征的差異。結果表明，近自然改造處理與未改造處理相比，除0～20 cm土層的土壤全磷含量不存在差異外，土壤養分含量、碳氮比、碳磷比、氮磷比之間均存在顯著差異（p＜0.05），說明近自然化改造在不同程度上顯著改善了土壤養分情況，利于提高林分的生長水平和抗逆性。

關鍵詞 杉木人工林；近自然化改造；土壤肥力；養分含量；化學計量

中圖分類號：S714 文獻標志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2025.04.079

杉木是我國南方重要的人工用材林樹種，在我國林業生產中占據重要地位[1]。然而，長期大面積杉木純林經營導致出現一系列生態問題[2-3]。近年來，近自然林業理念日益受到重視，通過引入闊葉樹種構建混交林，增強林分的生態功能和生產力[4]。土壤肥力是衡量森林生態系統健康與穩定水平的重要指標，而近自然化改造對杉木人工林土壤肥力的長期影響尚不明確[5]。基于此，以廣西國有高峰林場31年生杉木人工林為調查對象，分析近自然化改造對杉木人工林土壤肥力的長期影響，旨在為杉木人工林近自然化改造及其長期效應評估提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗林分概況

試驗林分位于廣西國有高峰林場，為31年生杉木人工林，初植667 m2密度為120株，后經間伐，667 m2

林分密度變為80株。造林20年后，該林分受自然災害破壞，因此進行了近自然改造，部分未受災林分保持原造林密度未做調整；其他部分分2個區域進行了行狀間伐，分別補植閩楠和刨花潤楠，混交比例為1∶1。3個區域相鄰，起源相同又呈塊狀相互獨立，經11年林分培養后土壤肥力勢必出現不同，因此以這3塊區域為研究對象分析近自然化改造對杉木人工林土壤肥力的長期影響，將未進行近自然化改造的林分記為CK，補植閩楠和刨花潤楠的林分分別記為

T1和T2。

1.2 土壤樣品采集

于2023年秋季在每個區域內隨機布設3塊20 m×

20 m的試驗樣地，在每塊樣地內按S形使用土鉆采集土樣，每塊樣地設置15個采樣點，采樣時分別采集0～20、20～40、40～60 cm土層的土壤，相同樣地同一層次的土樣混合均勻，按四分法取樣2 kg帶回實驗室風干待測。

1.3 指標測定

測定土壤有機質含量、全氮含量、全磷含量、全鉀含量、有效磷含量及速效鉀含量6個指標作為土壤肥力指標，其中有機質含量采用重鉻酸鉀氧化外加熱法測定，全氮含量采用凱氏定氮法測定，全磷含量采用氫氧化鈉熔融-鉬銻抗比色法測定，全鉀含量采用NaOH堿熔-火焰光度法測定，有效磷含量采用氟化銨-鹽酸浸提-鉬銻抗比色法測定，速效鉀含量采用乙酸銨溶液浸提-火焰光度法測定。以上指標測定后，計算碳氮比，即土壤有機碳與全氮含量之比；碳磷比，即土壤有機碳與全磷含量之比；氮磷比，即土壤全氮與全磷含量之比。土壤有機碳含量以土壤有機質含量的58%計。

1.4 數據分析

使用Excel軟件進行數據記錄和簡單計算，使用SPSS軟件進行方差分析和多重比較。

2 結果與分析

2.1 近自然化改造對杉木人工林土壤養分的影響

由表1可知，除0～20 cm土層的全磷含量外，不同處理對各土層土壤的有機質、全氮、全鉀、有效磷和速效鉀含量均有顯著影響。在0～20 cm土層，T1處理和T2處理的土壤有機質含量不存在顯著差異，但均顯著高于CK處理；全氮含量方面，CK和T1處理之間不存在顯著差異，但均顯著高于T2處理；全鉀含量方面，CK處理的含量最高，顯著高于其他兩個處理，其次為T2處理，顯著高于T1處理，T1處理的全鉀含量最低；有效磷含量方面，T1和T2處理之間不存在顯著差異，但均顯著高于CK處理；速效鉀含量方面，CK和T2處理之間不存在顯著差異，但均顯著高于T1處理。

20～40 cm土層中，有機質含量方面，T1處理的有機質含量最高，顯著高于其他2個處理，其次是T2處理，顯著高于CK處理；全氮含量方面，CK和T1處理之間不存在顯著差異，但均顯著高于T2處理；全磷含量方面，CK和T2處理之間不存在顯著差異，但均顯著高于T1處理；全鉀含量方面，3個處理間存在顯著差異，T2處理的全鉀含量最高，CK處理次之，T1處理最低；有效磷含量方面，T1處理的有效磷含量最高，顯著高于其他2個處理，CK和T2處理之間不存在顯著差異；速效鉀含量方面，3個處理間存在顯著差異，T1處理的速效鉀含量最高，CK處理次之，T2處理最低。

40～60 cm土層中，有機質含量方面，3個處理間存在顯著差異，T1處理含量最高，T2處理次之，CK處理最低；全氮和全磷含量方面，CK和T1處理之間不存在顯著差異，但均顯著高于T2處理；全鉀含量方面，3個處理間存在顯著差異，CK處理含量最高，T2處理次之，T1處理最低；有效磷含量方面，T2處理的有效磷含量最高，顯著高于其他2個處理，CK和T1處理之間不存在顯著差異；速效鉀含量方面，T2處理含量最高，CK處理次之，T1處理最低，3個處理間存在顯著差異。

2.2 近自然化改造對杉木人工林土壤化學計量的影響

由表2可知，不同處理對各土層土壤的碳氮比、碳磷比、氮磷比均具有顯著影響。0～20 cm土層中，T1處理碳氮比顯著高于CK和T2處理，CK和T2處理之間無顯著差異；T1和T2處理的碳磷比顯著高于CK處理；T2處理的氮磷比顯著高于CK和T1處理，CK和T1處理之間無顯著差異。20～40 cm土層中，碳氮比方面，3個處理間存在顯著差異，T1處理＞T2處理＞CK處理；T1處理的碳磷比顯著高于CK和T2處理，CK和T2處理之間無顯著差異；CK和T1處理的氮磷比顯著高于T2處理，兩者之間無顯著差異。40～60 cm土層中，T1處理的碳氮比、碳磷比顯著高于CK和T2處理，CK和T2處理之間無顯著差異；T2處理的氮磷比顯著高于CK和T1處理。

3 結論與討論

此次研究通過對比分析3種不同處理的杉木人工林土壤肥力指標，探討了近自然化改造對杉木人工林土壤肥力的長期影響。研究結果表明，近自然化改造對杉木人工林土壤養分含量和化學計量特征產生了顯著影響。1）近自然化改造顯著提高了表層土壤的有機質含量。在不同土層中，T1和T2處理的有機質含量均顯著高于CK處理。這可能是由于純針葉林凋落物中難分解、疏水性強的芳香族化合物占比較高，而引入混交樹種后，易變性、親水性小分子化合物占比增多，為土壤微生物提供了足夠養分，進而促進了凋落物的分解和有機質的積累。2）全氮含量在CK和T1處理間無顯著差異，而T2處理顯著低于其他兩個處理，這表明不同混交樹種對土壤氮素循環的影響可能存在差異。3）近自然化改造會導致0～20 cm和40～60 cm土層土壤全鉀含量降低，20～40 cm土層中，只有T2處理全鉀含量有所增加。這可能是由于引入的樹種對鉀元素的吸收和利用較多。經改造不同土層的速效鉀含量有差異，但總體來看，近自然改造可在一定程度上改善土壤速效鉀含量情況。

近自然化改造還顯著影響了土壤的化學計量特征。1）碳氮比反映了土壤有機質的分解情況，其與土壤有機質的分解速率成反比，較低的碳氮比表明土壤有機質分解速度快。廣西降雨頻繁、降水量大，較快的分解速度不利于土壤肥力的維持；反之較高的碳氮比表明有機質分解速率降低，有利于土壤有機碳的積累。在不同土層深度，T1、T2處理的碳氮比均高于CK處理，甚至T1與其他處理均有顯著的差異。這支持了引入混交樹種能增加土壤有機物含量的結論。2）碳磷比主要反映土壤微生物對土壤有效磷的代謝趨勢，較低的碳磷比表明林下有機質的快速分解。試驗中引入混交樹種處理的碳磷比高于對照處理，說明近自然改造有利于土壤養分的維持。3）氮磷比是土壤氮素和磷素的限制指標。T2處理在0～20 cm和40～60 cm土層的氮磷比有所提高，即土壤磷的有效性有所提高，說明引入刨花潤楠可改善杉木林地的生理機能，增加林分對磷元素的利用，提高植株對病蟲害、干旱脅迫等逆境的抗性。

研究表明，引入閩楠和刨花潤楠等闊葉樹種進行近自然化改造，可以顯著提高杉木人工林表層土壤的有機質含量。在實際生產中，建議通過近自然化改造改善土壤結構，增加土壤肥力，為杉木提供更好的生長環境。

參考文獻：

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[3] 張哲旗，周靈燕，王國鋒，等.華中東南地區高比例人工純林引發的問題與對策[J].陸地生態系統與保護學報，2022，2（5）：62-70.

[4] 陳振泉.杉木-紅錐復層異齡混交林近自然森林經營技術研究[J].現代農業研究，2021，27（3）：

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[5] 楊承棟.發展有群落結構混交林是維護、恢復和提高森林土壤功能實現人工林可持續經營的關鍵技術[J].林業科學，2022，58（8）：26-40.

（責任編輯：張春雨）