抚育对马尾松次生林生长及土壤理化性质的影响

曹 谊

（广东省德庆林场，广东 德庆 526600）

0 引言

马尾松（Lamb.）是我国南方地区主要的造林树种，在广东、广西、福建、云南、贵州、四川、浙江等17个省（自治区、直辖市）均有栽培。马尾松用途广泛，不仅是优良的建筑用材，而且是优良的造纸及人造纤维板原料，并可用于生产松香、松节油等化工产品。马尾松具有较强的生态功能，在空气净化、水源涵养、水土保持等方面作用显著，是我国重要的生态防护林树种。但是，自中华人民共和国成立以来，随着社会经济的发展，人们对木材的需求日益增加，大面积的马尾松林被砍伐。马尾松耐旱、耐瘠薄，因其原生生境条件不佳，许多采伐地通过封山育林方式将被砍伐的马尾松林更新为次生林。

因人为过度砍伐而形成的马尾松次生林，通常缺乏科学的经营管理措施，生产力普遍低下。抚育能促进林木生长，增加生物多样性，改良土壤，提高林地水源涵养能力。基于此，以广东省德庆林场立地条件差、经人为砍伐后自然更新而成的马尾松次生林为研究对象，探讨抚育措施对次生林生长及土壤理化性质的影响，以期为马尾松次生林的科学管理提供参考。

1 试验材料与方法

1.1 试验区概况

试验区位于广东省德庆林场，地处111°45′25″E、23°11′20″N，属亚热带季风气候，年平均气温2 2℃，极端高温36 ℃，极端低温4 ℃，年平均降水量 1 510 mm，年平均相对湿度82%，年平均日照时间1 848 h。试验林地海拔为250～300 m，坡度30°～35°，土壤为红壤，土层厚度30～35 cm。样地的小地形部位基本一致，立地指数均为14左右，立地质量中等偏下。林下植被以灌木、藤本、草本为主，主要有山乌桕（Lour.）、东京银背藤（Bois）、变叶葡萄（Maxim.）、菝葜（L.）、三桠苦［（Champ. ex Benth.）Hartley ］、粽叶芦［（Roxb. ex Hornem.）Honda］、铁芒萁［（Burm. f.）Underw.］、山莓（L. f.）等。

1.2 试验方法

1.2.1 样地设置。在试验区植被较为完整的马尾松次生林地，选择具有代表性的地段设置8个典型样地，每个样地大小为20 m×20 m。对每个样地中的马尾松植株采用每木检尺法统计总株数，并记录每株树的胸径及生长状况。采用下层疏伐法，遵循去弱留强的原则，将每个样地马尾松总株数控制在 1 500株/hm左右，再设置抚育和未抚育2组处理，每处理各4个样地。2017年3—4月对抚育处理组进行首次抚育，此后每年抚育1次，连续抚育4次；于2021年底调查每个样地马尾松存活株数、径级结构及土壤理化性质。

1.2.2 径级结构调查。根据林木胸径大小，将马尾松分为10个径级。起始径级为2 cm，之后每隔 4 cm为一个径级，具体如表1所示。调查每个样地中各径级马尾松株数，并计算各径级株数占样地马尾松总株数的百分比。

表1 马尾松径级结构

1.2.3 土样采集及测定。按S形在每个样地内设置5个土壤剖面，分0～10、10～20、20～30 cm 3个土壤层进行取样，带回室内进行土壤理化性质测定。

1.2.3.1 土壤物理性质测定。采取环刀浸泡法：用100 cm环刀从上至下分层采集样品，在室内环刀浸泡。参照贾茜等试验研究方法测定土壤容重、土壤总孔隙度、土壤饱和含水量。

1.2.3.2 土壤化学性质测定。将土样混合后，取土壤约1 kg，去杂、风干粉碎后过土壤筛，然后直接用于土壤化学性质测定。其中，土壤pH值采用酸度计测定，土壤有机质含量采用重铬酸钾-分光光度法测定，全氮含量采用凯氏定氮法测定，全磷及有效磷含量采用钼锑抗比色法测定，全钾含量采用火焰原子吸收分光光度法测定，碱解氮含量采用碱解扩散法测定，速效钾含量采用醋酸铵浸提火焰光度法测定。

1.3 数据处理

采用EXCEL 2007制图，采用SPSS 19.0软件进行单因素方差分析与-test两个处理间差异分析，采用LSD法进行多重比较。

2 试验结果与分析

2.1 对林分生长的影响

2.1.1 林分存活株数。从图1可以看出，抚育对马尾松存活株数影响显著。经过连续4 a抚育后，林地马尾松存活株数增加了90.8%，而未抚育林地马尾松存活株数下降了13.8%，抚育林分的马尾松株数较未抚育林分增加了115.7%。这说明抚育显著促进了马尾松次生林更新。

图1 抚育对马尾松次生林存活株数的影响

2.1.2 林分径级结构。由图2可知，未抚育林分中Ⅴ级、Ⅱ级马尾松占比较大，其次是Ⅵ级，整体呈波形分布；抚育后，Ⅰ级和Ⅱ级马尾松占比最大，其次是Ⅲ级和Ⅳ级，整体呈下坡形曲线分布。对比未抚育和抚育两种林分发现，抚育后Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级马尾松显著增加，Ⅴ级、Ⅵ级、Ⅶ级、Ⅸ级马尾松显著减少，其中Ⅰ级增幅最大、Ⅴ级降幅最大。这说明抚育主要促进了Ⅰ～Ⅲ级（胸径≤10 cm）马尾松生长。

图2 抚育对马尾松次生林各径级占比的影响

2.2 对土壤理化性质的影响

2.2.1 对土壤物理性质的影响。由表2可知，无论抚育与否，随着土层深度的增加，土壤容重增大，土壤总孔隙度减小，土壤饱和含水量降低。土壤容重代表土壤坚实度，容重越小，土壤越疏松，越利于植物生长。与未抚育林地土壤相比，抚育后0～10 cm表层土壤容重降低，10～20 cm和20～30 cm土壤容重无明显变化，但整体上看抚育后林地土壤容重降低（平均值）。这说明抚育增加了土壤疏松程度。土壤总孔隙度与土壤的贮水、提供养分能力有关。植物生长于孔隙度较大的土壤中更便于吸收水分和养分，从而促进自身生长发育。经过4 a抚育，林地 0～20 cm土壤层土壤孔隙度增加62%以上，较未抚育林地增加了19.0%～23.7%。土壤饱和含水量代表土壤持水能力。与土壤总孔隙度观测结果相似，抚育后0～20 cm土壤饱和含水量显著增加，较未抚育林地增加了22.7%～28.8%。以上结果表明，抚育后马尾松次生林地土壤的透气性和持水能力显著 提升。

表2 抚育对马尾松次生林土壤物理性质的影响

2.2.2 对土壤化学性质的影响。从表3可以看出，抚育对马尾松次生林土壤化学性质影响显著。通过抚育，林地土壤pH值整体上升，有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、有效磷和速效钾含量均显著增加。从抚育和未抚育两种林地各土壤层的化学性质变化来看，抚育后0～30 cm 土壤的pH值及有机质、全氮含量均显著增加，20～30 cm土壤中全磷、碱解氮、速效钾含量差异不显著。抚育后土壤全钾含量整体上（平均值）有所增加，但与未抚育林地各土层相比均未达到统计差异显著水平。由上述分析可知，抚育改变了土壤化学性质，并以土壤pH值及有机质、全氮含量变化最大，其次是磷含量，钾含量变化最小。

表3 抚育对马尾松次生林土壤化学性质的影响

3 结论与讨论

马尾松属于造林先锋树种，在群落结构稳定、林相整齐的马尾松林分中，通常林下灌木、草本、藤本植物种类丰富。但在砍伐后更新形成的次生林中，由于裸露地带较多，导致在光照与营养条件充足情况下，林下被抑制的植物尤其是生长迅速、空间竞争力强的藤本植物占据明显的生长优势。而马尾松为强阳性树种，早期生长缓慢，具有“三年不见树，五年不见人”的生长习性。若林下更新层得不到光照，加之藤本植物多缠绕于树干或覆盖于树冠之上，抑制林木的光合作用与养分运输，因而马尾松次生林更新困难，造成了严重的次生性生态危害。这与该试验调查结果是一致的。从未抚育林分来看，随着林分培育时间的延长，林地马尾松存活株数反而下降，且胸径10 cm以下小径级幼树更新缓慢；经过4 a抚育的林分马尾松存活株数大幅提升，且小径级幼树占比显著增加。这充分说明抚育对马尾松次生林更新具有明显的促进作用。需要注意的是，经抚育后原本占群落优势的中径级（胸径14～22 cm）林木在群落中的占比明显下降。这是因为抚育后林地中马尾松存活株数增加，林分密度增大，林木对生态因子的竞争性增强，从而导致林木生长缓慢。鉴于此，从林地生产力角度出发，建议在抚育基础上，适当辅以一定的间伐措施，以进一步提升林分质量，实现生态效益、经济效益双增。

马尾松林分中枯落物种类较为单一，主要为针叶凋落物，其分解进程缓慢。该试验通过对马尾松次生林土壤物理性质分析发现，其土壤紧实、板结明显，且孔隙度小、持水能力弱，生境条件极差。经过抚育后，林地土壤物理性质显著改善，尤其是表层土壤孔隙度、含水量明显增加。这表明抚育后林地枯落物分解速率加快，进而改变了土壤物理性质，提升了马尾松次生林土壤的透气性与持水能力。基于此，建议今后可通过林下生物覆盖的方式，提高林地土壤含水量，从而促进次生林更新。

抚育增强了马尾松次生林的土壤肥力。通过抚育，马尾松次生林土壤酸度下降，全氮及有机质含量显著增加。研究证明，土壤酸碱度与土壤板结程度密切相关，酸度越大，板结越严重。土壤板结是马尾松林地力衰退的一个重要因素。通过抚育，土壤pH值增加、容重减小，马尾松次生林中存活株数增多，反映了土壤pH值对次生林更新的影响。从土壤中氮、磷、钾三大营养元素含量的变化来看，抚育对氮的影响最大，其次为磷，对钾的影响最小。该研究表明，抚育后土壤中氮素含量增加促进了次生林生长。马尾松为高氮需求树种，在其次生林经营中可以补施氮素为主、磷素适量、钾素少量的复合肥。