吳生廣

（喀左縣林業(yè)局，遼寧 朝陽122300）

據(jù)統(tǒng)計，遼東山區(qū)現(xiàn)有森林面積230萬hm2，占全省有林地面積的61.7%；森林蓄積量1.3億m3，占全省森林總蓄積量的77.9%；其中水源涵養(yǎng)林110萬hm2，年涵養(yǎng)水源120億t，每年為中城部鄉(xiāng)提供工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活用水70億t，占該地區(qū)用水量的80%［1］。遼東山區(qū)的森林不僅是遼寧省重要的水源涵養(yǎng)林基地和商品材生產(chǎn)基地，更是遼寧中部城鄉(xiāng)的綠色屏障，肩負著發(fā)展經(jīng)濟、改善生態(tài)環(huán)境的雙重使命。

但該地區(qū)存在的問題卻很嚴重：（1）林分質(zhì)量差，單位面積蓄積量低。（2）大面積營造人工林，病蟲害嚴重，生物多樣性低，由于人工林連作，地力衰退的問題日趨嚴重。（3）水源涵養(yǎng)能力下降。遼東山區(qū)曾經(jīng)是林木蔥郁連綿、蔭庇千里，蓄積豐富。由于戰(zhàn)爭和掠奪，森林資源日漸貧乏。（4）大面積采伐對土壤的影響巨大。

新中國成立以來，遼東山區(qū)進入了長期的生態(tài)恢復與重建階段，但實際上是邊恢復邊破壞，甚至是破壞程度超出恢復能力，加上人為不合理經(jīng)營，使森林的水源涵養(yǎng)功能降低，水土流失面積加大，土壤侵蝕模數(shù)增加。

這些問題的出現(xiàn)，雖說原因是多方面的，但最根本的原因還在于林分結構的不合理。以往在遼東地區(qū)推行的林業(yè)經(jīng)營模式已不適合當前林業(yè)發(fā)展的現(xiàn)實需要，無論是改善林分生態(tài)功能，還是從林分可持續(xù)經(jīng)營的角度來看，都必須對現(xiàn)有林分實施改造［2］。然而森林經(jīng)營措施在土壤改良方面無論是方案的制定還是措施的實施在國內(nèi)外研究都是很少見的，盡管改良效果較為顯著。有鑒于此，我們開展了此項研究，旨在為今后遼東地區(qū)林業(yè)的發(fā)展提供科學的理論依據(jù)。

1 試驗區(qū)自然概況

1.1 自然條件

試驗區(qū)位于遼東山區(qū)，土壤多為暗棕色森林土和棕色森林土，土層厚40～60cm。本區(qū)屬長白植物區(qū)系，地帶性森林植物群落是以紅松為主的針闊混交林，目前大多是以櫟林和雜木林為主的天然次生林，還有以落葉松、油松和紅松等為主的人工林。

1.2 氣候特征

該地區(qū)屬于溫帶大陸性季風氣候，其氣候特點是：寒冷期長、平原風大、東濕西干、雨量集中、日照充足、四季分明。平均氣溫4～7℃，年降水量700～1 100mm，年蒸發(fā)量1 200～1 600mm，無霜期127～150d，海拔300～800m，全年平均氣溫為5～10℃。

1.3 固定試驗區(qū)基本概況

本研究共設固定觀測場2處：太陽溝林班試驗區(qū)和倒木溝林班試驗區(qū)。位于遼寧東部山區(qū)中心部位的本溪縣草河口鎮(zhèn)正溝村內(nèi)。太陽溝林班試驗區(qū)分皆伐區(qū)、擇伐區(qū)和對照區(qū)，于1982年林冠（雜木林）下栽植紅松，皆伐區(qū)為帶狀皆伐上層林木栽紅松純林；1994年進行上層撫育作業(yè)，擇伐上層保留木設立標準地擇伐區(qū)，同時設立對照區(qū)。倒木溝試驗區(qū)（雜木林標準地）：2林班37小班，面積3.8hm2。1995年設立弱度區(qū)、對照區(qū)、中度區(qū)和強度區(qū)，面積分別為856、851、829和822m2。強度區(qū)、中度區(qū)、弱度區(qū)、對照區(qū)的撫育標準執(zhí)行《森林經(jīng)營技術規(guī)程》，其中中度區(qū)為標準規(guī)定的適宜保留株數(shù)，強度和弱度則在標準的基礎上分別上延和下延1個徑級。

2 調(diào)查研究方法

2.1 外業(yè)調(diào)查

進行分析的土壤樣本均為混合樣本。采樣方法是在不同的森林類型下，不同的標準地內(nèi)選擇有代表性的地點3～5個，按土壤發(fā)生層用環(huán)刀進行采樣［3］。

2.2 土壤物理性質(zhì)測定

2.2.1 土壤含水量 采用燒干法，即將土樣在105℃烘干至恒質(zhì)量（6～8h）貯存在干燥器中，用質(zhì)量法求含水量［4］。

2.2.2 土壤容重和孔隙度 采用環(huán)刀法，在每塊標準地內(nèi)按“S”形設3個樣點，用環(huán)刀取0～10cm、10～20cm土層土樣，測定容重和孔隙度［4］。

3 結果與分析

3.1 不同森林類型土壤物理性質(zhì)

枯枝落葉在林下形成松軟海綿狀枯枝落葉層，具有較強的持水能力。不同類型林下枯枝落葉積累狀況不同，對土壤物理性質(zhì)影響有明顯的差異。土壤容重是反映土壤肥力特征的一項重要指標。在一定范圍內(nèi)，土壤容重越小，土壤肥力就越高。土壤孔隙狀況也是重要的土壤物理特性，是影響水分運動和保水的重要物理屬性，其分類和評價常用總孔隙度、毛管孔隙度和非毛管孔隙度作為指標。在森林水文生態(tài)研究中，非毛管孔隙因排水迅速而對徑流調(diào)節(jié)具重要作用，它反映土壤動態(tài)涵蓄水能力。土壤孔隙度可以間接反映土壤的水分和熱量狀況，從而明顯影響植物生長。一般說來，在一定范圍內(nèi)，土壤孔隙度越大，越利于植物的生長。土壤總孔隙度則反映土壤潛在蓄水能力和調(diào)節(jié)降雨的潛在能力。

2種森林類型林下土壤物理性質(zhì)見表1。通過表1數(shù)據(jù)可知，表層土壤（0～10cm）無論是總孔隙度還是非毛管孔隙度都很高，容重較小，這是森林土壤枯落物積累并腐爛，從而形成很厚的腐殖質(zhì)層的結果。而根部集中分布在10～30cm土層，在林木根系生長發(fā)育的同時，也促進了土壤的發(fā)育，改善了土壤的結構，所以這一層土壤的容重較上層大，總孔隙度和非毛管孔隙度也較高。從表層10cm土層及0～20cm土壤總孔隙度看，闊葉林高于針葉林，林冠下紅松林和雜木林間差異顯著（F＝22.76）。

表1 不同林型下土壤物理性質(zhì)

3.2 不同采伐－更新方式下土壤物理性質(zhì)

分析表明，表1中3種不同的采伐方式土壤容重和總孔隙度差異不顯著（期望值P分別為0.607和0.358）。但是在0～10cm的土層中，擇伐上層林木區(qū)、皆伐上層林木區(qū)容重分別高出對照區(qū)10.5%、4%。主要原因是在撫育間伐作業(yè)中人為和機械對表層土壤結構的破壞以及牲畜對林地的踩踏致使土壤被壓實、板結；而對照區(qū)很少干擾。因此，在林地進行作業(yè)時應盡量減少外因的影響，特別要注意保護枯枝落葉層。

3.3 不同間伐強度下土壤物理性質(zhì)

綜合分析表1數(shù)據(jù)，3種間伐強度對雜木林土壤容重和總孔隙度的影響差異不太明顯（P分別為0.358和0.165）。0～10cm中度區(qū)土壤容重比對照區(qū)低16.9%，總孔隙度高于對照6.8%，說明撫育間伐后由于林內(nèi)環(huán)境條件的改善，土壤微生物活動增強，促進了凋落物的分解與轉(zhuǎn)化，因此降低了土壤容重，增加了土壤的總孔隙度，改了土壤結構和滲透性以及土壤有效水的供應狀況。0～20cm平均容重弱度區(qū)和強度區(qū)分別比對照區(qū)低9.7%、6.2%；而平均總孔隙度比對照低16.7%、13.9%。從而可以看出，撫育間伐應以中度區(qū)的強度為主，盡可能避免大強度（過量）和小強度（不足）撫育。

3.4 土壤水分

土壤水分物理特性可以通過土壤最大持水量、最小持水量、毛管持水量、滲透速率和滲透系數(shù)等指標來反映。森林土壤滲透性能是重要的土壤水文性質(zhì)，土壤滲透速度大意味著降水能很快貯存于土壤中，反之則形成地表徑流。試驗研究表明：紅松林內(nèi)土壤的最大、最小、毛管持水量等指標數(shù)值皆高于雜木林，而其滲透速率和滲透系數(shù)卻不及雜木林（表2）。

表2 不同森林類型下土壤水分狀況

這是由于雜木林中闊葉枯落物提高了林內(nèi)土壤滲透率，從而改變了其土壤水分的物理特性，所以出現(xiàn)上述結果。森林土壤的滲透率及最大持水量與土壤孔隙度尤其是非毛管孔隙度密切相關，孔隙度越大，持水能力越強。

通過對紅松林內(nèi)不同采伐－更新方式的土壤物理性質(zhì)、土壤蓄水能力分析比較，3種區(qū)域差異不顯著（P＝0.17）。但擇伐區(qū)和皆伐區(qū)林地土壤蓄水能力比對照區(qū)強，即擇伐區(qū)＞皆伐區(qū)＞對照區(qū)。這表明土壤水分的改良也是一個持續(xù)的過程。

在雜木林幾種不同的間伐強度中，中度區(qū)最大、最小、毛管持水量，滲透速率等分別比對照高出43.75%、61.76%、2.6%、133.7%、138.6%，對改善土壤水分的效果最好。其次是強度區(qū)和弱度區(qū)。主要是由于中度區(qū)林冠對降水的截留量大及枯落物儲量大，加之林木根系活躍，增加了土壤有機質(zhì)，減少了土體的結構破壞率，改善了土壤孔隙狀況和持水性能，提高了土壤滲透速度。在強度和弱度區(qū)中情況比較復雜，其中最大、最小、毛管持水量分別低于對照，滲透速率等卻高于對照，主要是撫育強度過大導致林內(nèi)出現(xiàn)林窗，而活林木根系減少和逐漸分解提高了下層土的孔隙度所致。

4 結論

4.1 通過對試驗區(qū)主要森林類型雜木林、紅松林土壤物理性質(zhì)分析比較可知：就表層10cm土層及0～20cm土層土壤非毛管孔隙度來看，雜木林林地土壤蓄水能力高于紅松林，雜木林林下的枯枝落葉質(zhì)軟，容易分解，灰分及土壤養(yǎng)分的元素含量較高。闊葉林在土壤改良、涵養(yǎng)水源方面較針葉林好。

4.2 通過對不同紅松林更新方式（擇伐區(qū)和皆伐區(qū)）的物理性質(zhì)、土壤水分等的分析可知：擇伐栽植有利于土壤水分、理化性質(zhì)的改良。

4.3 從間伐強度上看，中度間伐對土壤水分、理化性質(zhì)的改良效果最好。

［1］遲德霞.遼東山區(qū)三種林型撫育間伐效果研究［D］.沈陽：沈陽農(nóng)業(yè)大學，2006

［2］尤文忠，劉明國，姜振華，等.遼西水土保持林穩(wěn)定林分結構模式的探討［J］.遼寧林業(yè)科技，2007（1）：44－46

［3］耿玉清，孫向陽，亢新剛，等.長白山林區(qū)不同森林類型下土壤肥力狀況的研究［J］.北京林業(yè)大學學報，1999，21（6）：97－101

［4］中國土壤學會農(nóng)業(yè)化學專業(yè)委員會.土壤農(nóng)業(yè)化學常規(guī)分析方法［M］.北京：科學出版社，1983