劉 樂，王新杰，王廷蓉，武文昊

（北京林業(yè)大學(xué) 省部共建森林培育與保護(hù)教育部重點實驗室，北京 100083）

皆伐與不同跡地清理方式對杉木林土壤物理性質(zhì)的影響

劉 樂，王新杰，王廷蓉，武文昊

（北京林業(yè)大學(xué) 省部共建森林培育與保護(hù)教育部重點實驗室，北京 100083）

以福建省三明市將樂國有林場內(nèi)的杉木林作為研究對象，采用環(huán)刀法對皆伐與不同跡地清理方式下杉木林的土壤物理性質(zhì)進(jìn)行研究，旨在為杉木林的科學(xué)經(jīng)營提供理論依據(jù)。結(jié)果表明：不同深度土層中，皆伐后1、3月的土壤容重均高于皆伐前；隨著皆伐后時間的推移，同一土層中的毛管孔隙度、非毛管孔隙度、土壤含水率和總孔隙度呈現(xiàn)逐漸遞減的趨勢。同一土層中（除0～5 cm），不同跡地清理方式下樣地的土壤容重存在顯著差異，其中，采用煉山清理后的跡地土壤容重明顯高于采用帶狀整地清理的跡地；不同深度土層中，對于土壤的毛管孔隙度、非毛管孔隙度和土壤含水率等土壤水分物理性質(zhì)，煉山處理后的結(jié)果均低于帶狀整地方式。

皆伐；煉山；整地；杉木林；土壤物理性質(zhì)

杉木Cunningham ialanceolata是我國南方人工更新造林和重要工業(yè)用材的主要樹種之一[1-3]，對維持和改善生態(tài)環(huán)境發(fā)揮著重要的作用。近年來，有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，皆伐作業(yè)使杉木林地土壤許多物理性質(zhì)發(fā)生了改變，皆伐后造成土壤透氣性減少，地表水滲透性能力降低，土壤變得緊實，嚴(yán)重阻礙了森林進(jìn)行更新、生長[4-5]。另外，有的研究者發(fā)現(xiàn)杉木皆伐作業(yè)后，用火燒方法清理采伐剩余物（煉山）和帶狀整地這2種林地清理方式可以防止森林病蟲害的發(fā)生，改善林地土壤衛(wèi)生環(huán)境[1,6,7]，直接或間接影響土壤的物理性質(zhì)。但關(guān)于皆伐與不同跡地清理方式這兩者對森林土壤物理性質(zhì)影響的研究目前很少?；诖?，本文以福建省三明市將樂國有林場內(nèi)的試驗地作為研究對象，就皆伐與不同跡地清理方式對森林土壤物理性質(zhì)的變化情況進(jìn)行綜合分析，以便全面了解其土壤特性，為今后國家林木造林事業(yè)提供可靠的技術(shù)支持具有重要意義。

1 試驗區(qū)概況

試驗區(qū)位于福建省三明市將樂國有林場，將樂縣（E117 °05 ′～ 117 °40 ′，N26 °26 ′～ 27 °04 ′）地屬武夷山脈東南麓、金溪河畔，海拔140～1 203 m，以中、低山為主；將樂國有林場氣候溫和，屬于典型的中亞熱帶季風(fēng)區(qū)，年平均氣溫18.7℃，年降水量平均達(dá)1 669 mm，年均蒸發(fā)量1 204 mm，無霜日287 d；林場土壤類型多為紅壤，并分布有黃紅壤，其土層深厚，土壤肥沃，主要植被有人工杉木林、馬尾松林以及果樹、油桐、油茶、茶葉等。

2 研究方法

2.1 樣地設(shè)計和樣品采集

2014年5月在將樂國有林場集體林區(qū)選擇3塊面積大?。?0 m×30 m）、坡向、坡度、坡位相同的林地作為試驗樣地，然后在設(shè)定的樣地上挖取2個長、寬均約1尺左右、深均大于60 cm的土坑，并在每個土壤剖面上，按照0～5、5～10、10～ 20、20～ 40、40～ 60 cm 共分5個土層，用環(huán)刀采集各土層的土壤樣品，每層重復(fù)取樣2次，分析結(jié)果作為皆伐前的本底數(shù)據(jù)；2014年6、7月在對應(yīng)的相同林分進(jìn)行皆伐，之后分別在伐后1月（2014年8月）、3月后（2014年10月）采集樣品，方法同伐前；于2014年7月，采用空間代替時間的方法，選擇立地條件與皆伐前樣地基本一致、杉木林皆伐后造林1年的林分作為研究對象，按照造林前采用不同跡地清理方法（煉山和帶狀整地），在其跡地上各選擇3塊面積大小（20 m×30 m）的樣地，樣品采集處理方法與皆伐前相同。

2.2 測定方法

對野外帶回實驗室的鮮土樣品進(jìn)行土壤水分物理性質(zhì)和容重的測定，采用環(huán)刀法[8-9]。

2.3 數(shù)據(jù)處理

土壤容重、毛管孔隙度、非毛管孔隙度、總孔隙度和毛管持水量的計算方法如下[10]：

土壤容重不僅是土壤物理性質(zhì)最重要的指標(biāo)之一，也是土壤緊實度的敏感性指標(biāo)[11-13]。從圖1可知，各土層中，土壤容重大小順序為：皆伐前＜皆伐1個月后＜皆伐作業(yè)3個月后，說明皆伐作業(yè)時，由于樹木倒地或者滑動對杉木林地土壤產(chǎn)生了壓實作用，使土壤容重改變[5]；在同一深度的土層中，皆伐后對林地土壤容重存在一定程度的影響，但無顯著性差異（P＞0.5）；其中在5～10 cm土層中，皆伐1個月后和皆伐前的土壤容重間無顯著性差異（P＞0.5），皆伐3個月后和皆伐前的土壤容重間差異性顯著（P＜0.5）。隨著土層深度的增加，皆伐1個月后杉木林下的土壤容重呈現(xiàn)出先增加后減少的趨勢，而皆伐3個月后杉木林下的土壤容重隨土層深度的增加表現(xiàn)出先增加再減少后又增加的趨勢，可見皆伐作業(yè)容易帶走表層土壤，并對土壤產(chǎn)生壓實作用，使土壤變得更緊實。

夏冰舉著手槍退出來，又輕輕打開旁邊一間臥室，還是沒人。另一間是書房，滿架高高低低的圖書，一些橫放著，一些豎放著，上面還散亂著一些筆筒、鎮(zhèn)紙之類的小物件。四壁都掛著畫，全是雪螢的畫像，有正面，有側(cè)面，還有背影，有一張兩個人牽手在一起，一個是雪螢，一個是范堅強(qiáng)，畫成婚紗照的樣子。夏冰憤憤地把這幅畫從墻上扯下來，摔在地上，又在范堅強(qiáng)的畫像上踩了幾腳。

對所有樣品土壤指標(biāo)的數(shù)據(jù)使用Excel 2007軟件進(jìn)行統(tǒng)計整理，運用SPSS 20.0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行顯著性差異分析。

具體做法：將橄欖油5 kg倒入鍋中，加入香菜段、蔥段各1 500 g，小火慢慢熬至香菜、蔥熟爛，油脂飄香即可。烹制海鮮菜起鍋時或上桌前，將自制蔥油淋入菜中，香氣四溢，海鮮更鮮。

3 結(jié)果與分析

3.1 皆伐對土壤物理性質(zhì)的影響

3.1.1 皆伐對土壤容重的影響

土壤容重（g/cm3）=環(huán)刀內(nèi)干土重/環(huán)刀體積；

盛煒彤研究發(fā)現(xiàn)，土壤容重在1.10～1.25 g/cm3之間杉木的生長會受到影響,超過1.30 g/cm3會造成杉木生長不良，當(dāng)達(dá)到1.10 g/cm3以下，為杉木最適宜的土壤容重[15]。從圖2中可知，在各個土層中（除0～5 cm），不同跡地清理方式下樣地的土壤容重存在顯著差異，且采用煉山清理后的跡地土壤容重明顯高于采用帶狀整地清理的跡地。煉山林分土壤容重在各個土層中（除0～5 cm）均大于1.10 g/cm3，而帶狀整地林分上的土壤容重，在各個土層中（除20～40 cm）均達(dá)到最適合杉木林生長的范圍，這說明從長遠(yuǎn)的角度來看，與帶狀整地相比，煉山清理造成土壤容重增大，使得土壤變得更加緊密，進(jìn)而不利于杉木林的生長。不同土層深度的土壤容重差值不同，兩者在40～60 cm土層中土壤容重相差最大，為0.217 g/cm3，在0～5 cm土層中土壤容重相差最小，為0.080 g/cm3；隨著土層深度的增加，煉山跡地的土壤容重從0～5 cm土層的1.052 g/cm3增加到20～40 cm土層的1.315 g/cm3，然后在40～60 cm土層中下降為1.294 g/cm3；帶狀整地跡地的土壤容重隨著土層深度的增加，從0～5 cm土層的0.972 g/cm3增加到20～40 cm土層的1.117 g/cm3，然后在40～60 cm土層中下降為1.077 g/cm3?？傊E地清理后，煉山較帶狀整地對土壤容重影響更嚴(yán)重，土壤容重增加。

圖1 皆伐前后林地土壤容重的變化Fig.1 Change of before and after clear cutting forest soil bulk density

3.1.2 皆伐對土壤水分和孔隙狀況的影響

土壤孔隙度大小、數(shù)量及分配是土壤物理性質(zhì)的基礎(chǔ)，與持水性均是表征土壤肥力的重要指標(biāo)，對林木根系伸展、物質(zhì)轉(zhuǎn)化、土壤排水、通氣等都會產(chǎn)生直接影響[13-14]。皆伐前后林地土壤水分和孔隙度變化的平均值見表1。從表1可知,隨著皆伐后時間的推移，同一土層中的毛管孔隙度、總孔隙度和非毛管孔隙度呈現(xiàn)逐漸遞減的趨勢,可見皆伐后使土壤通氣透水性能力變差，這或許與深層土壤的有機(jī)質(zhì)減少，土壤變得緊實有關(guān)系；隨著土層深度的增加，皆伐1個月后的毛管孔隙度與總孔隙度先下降后上升，其非毛管孔隙度先下降后上升再下降；而皆伐3個月后的毛管孔隙度與總孔隙度先下降再上升后又下降，其非毛管孔隙度是先上升后下降，造成這種結(jié)果的原因可能是由于受到地理因素及其環(huán)境的影響，造成林地土壤孔隙度的差異。同一土層中土壤含水率隨著伐后時間的推移逐漸降低，只有在40～60 cm土層中，土壤含水率大小順序為：皆伐3個月后＜皆伐前＜皆伐1個月后；在0～5 cm土層中，皆伐后1個月的土壤含水率降幅最大，為16.65%；而在5～10 cm土層中，皆伐后3個月的土壤含水率降幅最大，為56.95%，其原因可能為人為干擾活動踩踏或者樹木倒地以及滑動，對表層土壤產(chǎn)生影響，導(dǎo)致土壤表層持水性能減弱。

表1 皆伐前后林地土壤水分和孔隙度的變化Table 1 Clear cutting forest land before and after the change of soil moisture and porosity

3.2 不同跡地清理方式對壤物理性質(zhì)的影響

3.2.1 不同跡地清理方式對土壤容重的影響

信息時代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，給社會各個領(lǐng)域的工作都帶來了機(jī)會與挑戰(zhàn)，高校的后勤工作也與當(dāng)前的背景關(guān)系密切，所以為了確保工作成果，要以互聯(lián)網(wǎng)+的思維去開展工作工作改革，達(dá)成后勤工作社會化的目標(biāo)。

圖2 不同跡地清理方式處理后林地土壤容重的變化Fig.2 Different blanks of woodland soil bulk density change after the cleaning process

3.2.2 不同跡地清理方式對土壤水分和孔隙狀況的影響

不同跡地清理方式處理后林地土壤水分和孔隙度變化的平均值見表2。從表2可知，各土層中，煉山跡地的毛管孔隙度略低于帶狀整地，其中在5～10 cm土層中，煉山跡地與帶狀整地的毛管孔隙度相等。同一土層中，煉山跡地的非毛管孔隙度明顯低于帶狀整地，僅在40～60 cm的土層中，前者高于后者，且在不同土層深度的非毛管孔隙度差值很大，兩者在5～10 cm的土層中差值最大，為0.071%。不同深度土層中，煉山跡地的總孔隙度低于帶狀整地林分的總孔隙度；隨著土層深度的增加，煉山林分的總孔隙度呈現(xiàn)出先減小后增大再減小的趨勢，而帶狀整地林分的總孔隙度表現(xiàn)出逐漸減小的趨勢，這可能是由于煉山后比帶狀整地的杉木林地裸露的多，又受到雨水的直接沖擊，土壤孔隙被徑流攜帶的泥沙堵塞所致。同一土層中，煉山跡地的土壤含水率明顯低于帶狀整地的土壤含水率，兩者在不同土層深度的土壤含水率差值不同，隨著土層深度的增加，前者與后者差值逐漸縮小，但在40～60 cm的土層中，兩者之間的差值又變大，可能是煉山后，林地中的覆蓋物被燒掉，比帶狀整地破壞土壤結(jié)構(gòu)的程度嚴(yán)重，減少土壤水分向下滲透，持水能力從而降低。

設(shè)船舶j相對于船舶i運動的軌跡曲線方程為f(x)，那么船舶i到船舶j的最近距離則可看作是船舶i到曲線f(x)的最近距離見圖1。

表2 不同跡地清理方式處理后林地土壤水分和孔隙度的變化Table 2 Different ways to be clean after processing the change of soil moisture and porosity

4 結(jié)論與討論

皆伐作業(yè)對杉木林地的土壤物理性質(zhì)造成了一定的影響。不同深度土層中，皆伐后1、3月土壤容重均高于皆伐前，說明皆伐作業(yè)使得土壤變得更為緊實[16]；隨著皆伐后時間的推移，同一土層中的毛管孔隙度、非毛管孔隙度、土壤含水率和總孔隙度呈現(xiàn)逐漸遞減的趨勢，與景蕓等[17]的研究結(jié)果一致。這些變化可能是由于皆伐導(dǎo)致林冠的保護(hù)作用逐漸消失，大量雜草叢生，土壤中有機(jī)質(zhì)減少，對土壤產(chǎn)生干擾，撞擊和壓實土壤，使土壤容重增加，大量的孔隙被堵塞，林地長時間暴露，從而造成土壤持水能力下降，引起水土流失[18-19]，不利于伐后杉木林土壤生態(tài)系統(tǒng)的改善和恢復(fù)。因此，為了維護(hù)杉木林地的生態(tài)平衡，減少皆伐作業(yè)對林地土壤帶來的負(fù)面作用，就要做好對伐區(qū)規(guī)劃，確定合理的采伐面積，在皆伐作業(yè)時，盡量減少杉木在地面滑動或滾動。

同一土層中（除0～5 cm），不同跡地清理方式下樣地的土壤容重存在顯著差異，其中，采用煉山清理后的跡地土壤容重明顯高于采用帶狀整地清理的跡地，后者總體上在最適合杉木林生長的范圍內(nèi)?？傮w來說，隨著土層深度的增加，煉山和帶狀整地清理后的跡地土壤變得更為緊密。不同深度土層中，對于土壤的毛管孔隙度、非毛管孔隙度和土壤含水率等土壤水分物理性質(zhì)，煉山處理后的結(jié)果均低于帶狀整地方式。以上這些試驗結(jié)果表明，煉山后，林地裸露，土壤阻水和蓄水能力減弱，土壤容重增加，致使地表徑流增加，土壤物理性質(zhì)惡化[20]，破壞性比帶狀整地方式更為嚴(yán)重。因此為了防止水土流失和改善杉木林地土壤結(jié)構(gòu)，促進(jìn)杉木林的更新生長，建議在皆伐后的跡地清理方式中，優(yōu)先選擇帶狀整地，不提倡進(jìn)行煉山清理。

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Effects of clear cutting and slash clearance on soil physical properties of the Chinese fi r forest

LIU Le, WANG Xin-jie, WANG Yan-rong, WU Wen-hao
(The Key Laboratory for Silviculture and Conservation of Ministry of Education, Beijing Forestry University, Beijing 100083, China)

By taking the state-owned forest farms ofCunninghamia lanceolataforest in Sanming City, Fujian Province as the researched object, adopted the ring knife method under different mark place clean up the way of clear cutting andCunninghamia lanceolataforest soil physical properties were studied, aimed to provide theoretical basis for theCunninghamia lanceolataforest scienti fi c management.The results showed that the soil of different depth, soil bulk density of 1,3 months after clear cutting were higher than before clear cutting; with the passage of time after clear cutting, the same soil capillary porosity and non-capillary porosity, soil moisture content and total porosity showed a gradual decreasing trend.In the same soil (except for the 0～5 cm), under the different way to be clean up sample soil bulk density of signi fi cant differences, which, using controlled burning cleaned soil bulk density was signi fi cantly higher than the use of clean-banded site preparation; soil at different depths, for capillary porosity of the soil, soil moisture non-capillary porosity and other physical properties of soil moisture, affect the outcome of treatment after controlled burning land preparation methods were below the ribbon.

clear cutting; burning-slash; soil preparation; Chinese fi r forests; the soil physical properties

10.14067/j.cnki.1673-923x.2016.07.010

http: //qks.csuft.edu.cn

S791.27

A

1673-923X(2016)07-0055-05

2015-03-25

國家林業(yè)公益性行業(yè)科研專項:林改后南方林地可持續(xù)經(jīng)營關(guān)鍵技術(shù)研究與集成示范(201004008)

劉 樂，碩士研究生

王新杰，副教授；E-mail：xinjiew@bjfu.edu.cn

劉 樂，王新杰，王廷蓉，等.皆伐與不同跡地清理方式對杉木林土壤物理性質(zhì)的影響[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報，2016,36(7): 55-59.

[本文編校：吳 毅]