不同林隙间伐对长白落叶松土壤物理性质的影响

作者:未知

  摘要:  以黑龙江省佳木斯市孟家岗林场的长白落叶松中龄林为研究对象,在2012年进行林隙间伐(5 m×5 m、7 m×7 m、10 m×10 m),并于2013年和2014年选择0~10 cm、10~20 cm、20~40 cm的土层进行取样,测定土壤的物理性质,其结果表明:林隙间伐能够改善长白落叶松中龄林土壤的物理性质,林隙7 m×7 m的林分,改善了土壤的松散程度,使容重减小,提高土壤毛管孔隙度,持水能力增强。
  关键词:  林隙;  长白落叶松;  土壤;  物理性质
  中图分类号:   S 791. 222, S 714. 2                  文献标识码:   A                  文章编号:1001 - 9499(2019)03 - 0026 - 03
   长白落叶松是我国东北地区最主要的造林树种,它以生长迅速、轮伐期短、经济效益显著等特点被广为栽植[ 1 ]。长久以来,我国人工林培育的重点主要在育苗造林方面,抚育管理也主要集中在未成林造林地的抚育管理方面,人工林郁闭成林后的抚育研究与生产经验非常有限,导致现有落叶松人工林基本均为单层同龄纯林,存在更新停滞、生物多样性极为匮乏、地力衰退等问题,严重影响其木材生产效益和生态功能的发挥[ 2 ]。本研究针对长白落叶松人工林土壤物理性质存在的问题,采用不同林隙進行间伐长白落叶松中龄林,对林隙间伐后土壤的物理性质与对照林分进行对比分析,为现有长白落叶松中龄林的天然化改造提供技术支撑。
  1 试验区域概况
   试验地点在孟家岗林场(130°32′42″~130°52′ 36″E,46°20′16″~46°30′50″N),位于黑龙江省佳木斯市桦南县东北部。地处完达山西麓余脉,以低山丘陵为主,坡度较为平缓,大部分坡度为10°~      20°。地势东北高,西南低,平均海拔250 m,属东亚大陆性季风气候,冬季漫长、寒冷且干燥;夏季短促、温暖而湿润;早春少雨、风大易干旱;秋季降温迅速,常有冻害发生,年平均气温2.7 ℃,极端最高气温35.6 ℃,最低气温-34.7 ℃,年≥10℃积温2 547 ℃,年平均降水量550 mm,无霜期120天左右。土壤以暗棕壤为主,其次为白浆化暗棕壤,另有少量的潜育暗棕壤、原始暗棕壤和草甸暗棕壤。
  2 研究方法
   以黑龙江省佳木斯市孟家岗林场长白落叶松中龄林为研究对象,林分年龄28年,平均胸径16.0 cm,平均树高17.5 m。2012年对该林分进行3种林隙间伐,即5 m×5 m、7 m×7 m、10 m×10 m ,每个林隙设置3个重复,每个重复设置固定标准地1块,对照样地3块,合计12块。分别在2013年5月、10月、2014年5月对林地土壤的物理性质进行调查,取样点选择固定标准样地的4个角和中心点,取深度为0~10 cm、10~20 cm、20~40 cm的土层,采用环刀法测定土壤的物理性质[ 3 ]。
  3 结果与分析
  3. 1 林隙间伐对土壤容重的影响
   由不同林隙间伐下土壤容重的变化(表1)可知:长白落叶松的土壤容重在0.85~1.55 g/cm3之间,均值为1.12 g/cm3,各样地0~10 cm土层的土壤容重都比较小,均低于1.05 g/cm3。方差分析结果显示,不同土层深度的土壤容重有显著差异(P<0.05),随土层深度的增大而增大,说明土壤各层之间的熟化程度不同。表层土壤容重较小,是由于灌木和草本植物的存在,这些植物的根系50%以上生长在土壤表层0~20 cm内,另外表层腐殖质的大量积累使土壤更加疏松,容重变小。
   由土壤容重与土层深度的关系式(表2)可知:土壤容重与土层深度以幂函数方程拟合最好,相关系数较大。间伐后林分的土壤容重较未间伐的小,说明落叶松人工林林隙间伐可以改变土壤的松散程度,使容重减小。土壤容重随着时间的变化情况并无明显规律,可能是土壤取样的时间间隔比较短,林隙间伐对土壤容重的影响并没有充分显现。
  3. 2 林隙间伐对土壤孔隙度的影响
   长白落叶松中龄林0~10 cm土壤总孔隙度在49%~70%之间,平均55%左右,毛管孔隙度在45%~67%之间,平均52%左右;10~20 cm土壤总孔隙度在40%~65%之间,平均50%左右,毛管孔隙度在37%~59%之间,平均48%左右;20~40 cm土壤总孔隙度在35%~56%之间,平均44%左右,毛管孔隙度在34%~55%之间,平均43%左右。表层土壤的孔隙度较大,是由于地表枯落物分解腐烂后增加了腐殖质的含量,有利于表层土壤团聚结构的形成,且土壤表层细根分布较多,而细根生长及分解可以改善土壤的孔隙状况[ 4 ]。3层土壤毛管孔隙度占总孔隙度的95%以上,说明该林分土壤中直径小于0.1 mm的土壤空隙所占比例比较大,土壤的持水能力较强,但通水透气性较差。
   由不同林隙间伐下土壤孔隙度的变化(表3)可知:间伐后,林隙为5 m×5 m林分的土壤总孔隙度较对照高1.79%;林隙为7 m×7 m林分的土壤总孔隙度较对照高1.77%;林隙为10 m×10 m林分的土壤总孔隙度较对照高5.28%,说明林隙间伐能够提高土壤毛管孔隙度, 改善土壤孔隙状况。土壤孔隙度随时间的动态变化情况无明显规律。
  3. 3 林隙间伐对土壤水分的影响
   落叶松人工林土壤的最大持水量、 毛管持水量和田间持水量都随着土层厚度的增大而增大。不同林隙间伐的林分土壤持水量从大到小依次为5 m×5 m>7 m×7 m>10 m×10 m>对照(图1)。统计回归分析(表4)结果表明:土壤各持水量随着土层深度以幂函数方程拟合最好,且相关系数较大同。与张社奇[ 5 ]研究黄土高原油松和刺槐人工林,方伟东[ 6 ]研究长白山地区4种森林类型土壤含水量的结果相符合。
  4 结 论
  4. 1 长白落叶松人工林林隙间伐后,改变了土壤的松散程度,使容重减小;提高土壤毛管孔隙度,改善土壤孔隙状况,持水能力增强。
  4. 2 林隙7 m×7 m林分的土壤容重改变后结构性良好;林隙5 m×5 m和林隙7 m×7 m的林分土壤总孔隙度在50%左右,此时土壤的透气性和透水性比较协调;土壤持水性能比较好的林分是林隙较小的5 m×5 m和7 m×7 m的林分。
  4. 3 林隙间伐可以作为长白落叶松人工林天然化改造的可行手段,但研究的林分为中龄林,林隙过小在短时间内就会郁闭,促进林分的生长的效果不明显,而林隙过大会则会导致严重的风倒,所以间伐林隙应以中林隙(50 m2)为宜。
  参考文献
  [1] 张象君.  落叶松人工林近自然化改造对林下更新和植物多样性的影响[D].  哈尔滨:  东北林业大学,  2010.
  [2] 裴允鹏,  王国增.  落叶松人工林立地指数在森林资源管理中的应用[J].  林业勘查设计,  2005(2):  41 - 42.
  [3] 孙楠.  杂种落叶松人工林造林密度的研究[D].  哈尔滨:  东北林业大学,  2012.
  [4] 王树堂,  韩士杰,  张军辉,  等.  长白山阔叶红松林表层土壤木本植物细根生物量及其空间分布[J].  应用生态学报,2010(3):  583 - 589.
  [5] 张社奇.  黄土高原油松、  刺槐人工林地土壤生态系统的功能特征研究[D].  杨凌:  西北农林科技大学,  2004.
  [6] 方伟东.  长白山地区四种森林类型土壤理化性质及水源涵养功能[D].  北京:  北京林业大学,  2011.
  
  (责任编辑:   李 丹)
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-14828840.htm

服务推荐