不同間伐處理下馬尾松人工林土壤特性的季節動態變化分析

摘 要 在25年生馬尾松林中設置輕度間伐（10%，T0處理）、中度間伐（20%，T1處理）、重度間伐（35%，T2處理）及未間伐（空白對照，T3處理）處理，系統分析不同間伐強度對土壤有機碳、全氮、堿解氮含量及土壤過氧化氫酶、磷酸酶活性季節動態變化的影響。結果表明，間伐處理顯著改變了土壤各項指標的季節性變化規律，除T1和T2處理的土壤有機碳含量外，其余不同指標均表現為春季相對較高，夏季有所下降，秋季再次有所升高，并在冬季再次降低；4種間伐處理中，T2處理土壤有機碳、全氮、堿解氮含量及過氧化氫酶、磷酸酶活性均較高。

關鍵詞 間伐處理；馬尾松人工林；土壤特性；季節動態變化

中圖分類號：S753.7 文獻標志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2024.22.053

森林生態系統是全球碳、氮循環的重要載體，其健康狀況和功能對全球氣候變化具有深遠影響[1]。間伐作為一種重要的森林經營管理手段，可以通過調控林分密度和結構，有效改變森林內部環境條件，進而影響土壤的養分循環、微生物活性及生態系統的生產力[2-3]。馬尾松是我國重要的造林樹種之一，種植面積廣泛[4]。開展不同間伐處理下馬尾松人工林土壤特性的季節動態變化研究對指導馬尾松人工林的合理經營管理具有重要意義。酶活性是評價土壤肥力和質量的重要指標[5]。研究以25年生馬尾松林為對象，設置不同強度的間伐處理，監測處理后不同季節土壤有機碳含量、氮素含量、酶活性的變化，以期為馬尾松林間伐強度的選擇提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于廣西壯族自治區國有派陽山林場鴻鴣分場24林班9小班、12小班、16小班，28林班27小班、38小班，均為25年生馬尾松林，海拔500 m左右。該地屬南亞熱帶季風氣候，年平均氣溫22.1 ℃，年平均降水量1 261 mm，年平均日照時間1 555 h，土壤類型為紅壤。

1.2 試驗設計

試驗以25年生馬尾松林為研究對象，共設置4個不同處理，分別為輕度間伐（10%，T0處理）、中度間伐（20%，T1處理）、重度間伐（35%，T2處理）及未間伐（空白對照，T3處理）。于2019年進行間伐處理，每個處理設置3塊30 m×30 m的試驗樣地，即每個處理進行3次重復試驗。

1.3 項目測定

于2023年春季、夏季、秋季及冬季分別進行一次土樣采集。在試驗樣地內通過隨機采樣法采集5份0～15 cm土層的土樣，過2 mm土壤篩后將土樣混合，取1 kg土樣帶回實驗室進行土樣指標測定。采用重鉻酸鉀-濃硫酸高溫外熱法測定土壤有機碳含量，采用凱氏定氮法測定土壤全氮含量，采用堿解擴散法測定土壤堿解氮含量，采用鄰苯三酚比色法測定過氧化氫酶活性，采用磷酸苯二鈉比色法測定土壤磷酸酶活性。

1.4 數據處理與分析

使用Excel進行數據統計與分析，使用SPSS軟件進行方差分析和多重比較（最小顯著差異法）。

2 結果與分析

2.1 不同間伐處理下土壤有機碳和氮素含量的季節動態變化

2.1.1 土壤有機碳含量

由表1可知，不同季節條件下不同間伐處理的土壤有機碳含量之間存在顯著差異（p＜0.05）。春季，4個處理的土壤有機碳含量相對較高，其中T2處理的土壤有機碳含量最高，且與T1處理之間不存在顯著差異，但顯著高于T3處理和T0處理（p＜0.05）；T0處理、T1處理、T3處理之間不存在顯著差異。夏季，4個處理的土壤有機碳含量均有所降低，其中T2處理和T3處理的土壤有機碳含量較高，二者之間不存在顯著差異，但均顯著高于其他2個處理（p＜0.05）。秋季，T0處理、T1處理、T2處理的土壤有機碳含量有所提高，而T3處理略有下降；T2處理的土壤有機碳含量最高，且顯著高于其他3個處理（p＜0.05），而其他3個處理之間則不存在顯著差異。冬季，T0處理和T2處理的土壤有機碳含量有所下降，T1處理和T3處理則有所上升，其中T0處理的土壤有機碳含量最低，且與T3處理之間不存在顯著差異，但顯著低于T1處理和T2處理（p＜0.05）。

2.1.2 土壤全氮含量

由表2可知，不同季節條件下不同間伐處理的土壤全氮含量之間存在顯著差異（p＜0.05）。春季，4個處理的土壤全氮含量相對較高，其中T1處理和T2處理的土壤全氮含量較高，二者之間不存在顯著差異，但均顯著高于其他2個處理（p＜0.05）。夏季，4個處理的土壤全氮含量有所降低，4個處理之間不存在顯著差異。秋季，4個處理土壤全氮含量有所提高且4個處理之間不存在顯著差異。冬季，4個處理的土壤全氮含量再次有所降低，其中T2處理的土壤全氮含量最高，顯著高于其他3個處理（p＜0.05）；T1處理次之，顯著高于T0處理、T3處理（p＜0.05）；T0處理和T3處理的土壤全氮含量較低，且二者之間不存在顯著差異。

2.1.3 土壤堿解氮含量

由表3可知，不同季節條件下不同間伐處理的土壤堿解氮含量之間存在顯著差異（p＜0.05）。春季，4個處理的土壤堿解氮含量相對較高，且各處理之間不存在顯著差異。夏季，4個處理的土壤堿解氮含量有所降低，其中T2處理和T3處理的土壤堿解氮含量較高，二者之間不存在顯著差異，但均顯著高于其他2個處理（p＜0.05）。秋季，4個處理的土壤堿解氮含量有所提高，其中T2處理的土壤堿解氮含量最高，且與T3處理之間不存在顯著差異，但顯著高于T0處理和T1處理（p＜0.05）；T0處理、T1處理、T3處理之間不存在顯著差異。冬季，4個處理的土壤堿解氮含量再次有所降低，其中T2處理和T3處理的土壤堿解氮含量較高，且二者之間不存在顯著差異，但T2處理的堿解氮含量顯著高于T0處理和T1處理（p＜0.05）；T3處理和T0處理之間不存在顯著差異，但顯著高于T1處理。

2.2 不同間伐處理下土壤酶活性的季節動態變化

2.2.1 過氧化氫酶活性

由表4可知，不同季節條件下不同間伐處理的土壤過氧化氫酶活性之間存在顯著差異（p＜0.05），春季4個處理的土壤過氧化氫酶活性相對較高，夏季有所下降，秋季再次有所升高，并在冬季再次降低。春季、夏季、秋季，T1處理和T2處理的土壤過氧化氫酶活性均較高，且顯著高于其他2個處理（p＜0.05）。冬季，T2處理的土壤過氧化氫酶活性最高，且與T1處理不存在顯著差異，但顯著高于其他2個處理（p＜0.05）；T0處理、T1處理、T3處理之間則不存在顯著差異。

2.2.2 磷酸酶活性

由表5可知，不同季節條件下不同間伐處理的土壤磷酸酶活性之間存在顯著差異（p＜0.05），春季4個處理的土壤磷酸酶活性相對較高，夏季有所下降，秋季再次有所升高，并在冬季再次降低。春季和夏季，T2處理的土壤磷酸酶活性均較高，且顯著高于其他3個處理（p＜0.05）；T1處理和T3處理次之，且二者之間不存在顯著差異，但顯著高于T0處理。秋季，T0處理、T1處理、T2處理的土壤磷酸酶活性較高，三者之間不存在顯著差異，但顯著高于T3處理（p＜0.05）。冬季，T1處理、T2處理、T3處理的土壤磷酸酶活性較高，三者之間不存在顯著差異，但顯著高于T0處理（p＜0.05）。

3 結論與討論

此次研究以25年生馬尾松林為對象，通過設置輕度、中度、重度間伐及未間伐對照處理，探討了不同間伐強度對土壤有機碳、氮素含量及土壤酶活性季節動態變化的影響。結果表明，間伐處理顯著改變了土壤各項指標的季節性變化規律，除T1和T2處理的土壤有機碳含量外，其他不同指標均表現為春季相對較高，夏季有所下降，秋季再次有所升高，并在冬季再次降低，這可能與森林生態系統的季節性變化有關。春季植物生長旺盛，有機物質輸入土壤，促進微生物活性和養分循環，土壤有機碳含量、氮含量及酶活性較高；夏季高溫加速有機質分解，但可能降低土壤含水量，限制微生物和酶活性，因此土壤有機碳含量、氮含量及酶活性有所降低；秋季降雨增多，植物落葉提供有機物質，適宜溫濕度有助于微生物活動和養分吸收，各項指標回升；冬季寒冷抑制微生物活性和有機物分解，土壤結構緊實，會降低有機碳含量、氮含量及酶活性。

T2處理的土壤有機碳、全氮、堿解氮含量及過氧化氫酶、磷酸酶活性均較高。這表明適度的間伐處理能夠優化土壤有機碳、氮素儲量及酶活性的季節動態變化，進而增強森林生態系統的生產力和服務功能。

參考文獻：

[1] 馬澤清，王輝民，楊風亭，等.基于長期觀測研究支撐亞熱帶紅壤丘陵區森林生態系統恢復與可持續發展[J].中國科學院院刊，2020，35（12）：1525-1536.

[2] 王有良，林開敏，宋重升，等.間伐對杉木人工林生態系統碳儲量的短期影響[J].南京林業大學學報（自然科學版），2022，46（3）：65-73.

[3] 賈煒瑋，羅天澤，李鳳日.基于撫育間伐效應的紅松人工林枝條密度模型[J].北京林業大學學報，2021，43（2）：10-21.

[4] 李鵬，陳璇，楊章旗，等.不同密度馬尾松人工林枯落物輸入對土壤理化性質的影響[J].水土保持學報，2022，36（2）：368-377.

[5] 劉子剛，盧海博，趙海超，等.旱作區春玉米秸稈還田方式對土壤微生物量碳氮磷及酶活性的影響[J].西北農業學報，2022，31（2）：183-192.

（責任編輯：劉寧寧）

作者簡介：韋振流（1974—），中專，助理工程師，主要從事林業技術研究。E-mail：rmtj777@126.com。