不同营林措施对马尾松林土壤呼吸影响的对比研究

施基展

（光泽县李坊林业站）

不同营林措施对马尾松林土壤呼吸影响的对比研究

施基展

（光泽县李坊林业站）

本文就以某地区马尾松林作为研究对象，采用除灌（将所有除灌产生枝叶彻底清除）、采伐A法（采伐强度为15%，采伐树干但并不清除枝叶）、采伐B法（采伐强度为70%、其余与采伐A法相同）以及对照的方法。对其土壤呼吸速度做持续1年的观测，讨论不同营林措施下，对马尾松林土壤呼吸的影响。

马尾松林；营林措施；土壤呼吸；影响

森林土壤在应对气候变化上、维持全球碳平衡上都有至关重要的意义，在森林生态系统碳排放中，绝大部分都是来自土壤的呼吸作用。但，由于土壤呼吸组成具有复杂性（例如微生物呼吸、菌根呼吸以及根呼吸等）的特点，再加上这一过程极具复杂性，会受到土壤湿度、温度、土壤有机质含量以及为生物活性等综合作用，因此会造成土壤呼吸发生较大变异性。除了会受到自然因素的影响之外，土壤呼吸发生时空变异也是会受到人类干扰、森林管理措施（例如施肥、火烧以及间伐等）影响的，在不同森林生态环境下，土壤呼吸对森林采伐的响应也是各不相同的，因此，对特定区域不同营林措施下森林土壤呼吸进行研究具有重要意义。本文就以马尾松林为例展开相关探究。

1 研究区域概况分析

该林场气候为亚热带大陆性季风气候。土壤类型主要为红壤和黄红壤及黄壤。该地区内的马尾松林是70年代的人工造林，林木分配均匀，马尾松属于是主要的优势种，遮盖度高达80%左右。其林下草本还有芒萁和蕨类等。

2 研究方法

2.1 样地的设置

将样地确定于该地区马尾松人工造林中，使用典型的采样手段，按照不同的营林举措，分别设定三块20×20m的固定样地，使用除灌与采伐的方式做处理。

除灌（临床清理）是指将样地中的所有灌木予以清除，并清除掉在灌木清理之后留有的剩余物。

采伐A法，即对样地内的非马尾松进行采伐，主要是指后期更新的刺毛杜鹃等杂灌，强度在15%（依照面积计算）。

采伐B法，将样地内平均胸径较大的马尾松以70%的强度进行清除。

伐木工作使用人力油锯伐木的方法，移除采伐的树干，留下所产生的剩余物，比如枝叶等。同时于固定样地相邻处，取土壤条件大致相同的林地，设置为对照，而3块20×20m的固定样地。

2.2 土壤呼吸与土壤湿温度测定

分别于对照、营林措施设定的样地中，随机选择5个1×1m的观测区域，在每一区域中布设聚氯乙烯土壤环，放置在土壤表层内。使用便携式土壤呼吸仪测定土壤呼吸，并使用土壤湿温度探头测定土壤的水分和温度，测定时间避开雨季。

3 结果分析

3.1 土壤呼吸时间的变异性

于不同营林措施下，土壤呼吸速率呈现出随季节变化的特点，在8月份时，土壤呼吸速率值最高，对照、除灌、采伐A法、采伐 B 法土壤呼吸速率值分别为 3.23umol·m-2·s-1、2.37umol·m-2·s-1、3.48umol·m-2·s-1、4.31umol·m-2·s-1。

3.2 土壤温度、湿度和土壤呼吸

由表1可见，采伐B法的土壤温度、土壤湿度以及土壤呼吸速率值最高。

表1 不同营林措施土壤温度、土壤湿度、土壤呼吸速率平均值对比

3.3 不同营林措施下土壤呼吸变化

不同营林措施会影响土壤呼吸速率变化出现明显差异。除灌措施下，土壤呼吸呈减少、增加、再减少的这一趋势。采伐A法的变化各月都较为一致，呈平均增加的态势。采伐B法在3月份之前土壤呼吸速率要比对照低，3月之后便开始增高。

4 讨论

4.1 不同营林举措对土壤呼吸产生的影响

森林采伐使地上部分的碳储量出现巨大变化，而且会导致森林生态系统中的气候因子（温度以及湿度等）、生物因子（根系、微生物以及土壤动物等）发生变化，进而直接影响到森林土壤二氧化碳的排放。一般我们认为，采伐干扰短期内会增加土壤呼吸。由本次研究中的表1结果来看，不同营林举措下，土壤呼吸速率值呈采伐B法＞采伐A法＞对照＞除灌的这一结果。和对照比较，除灌有所减少，采伐A法与采伐B法都有所增加。

除灌的呼吸速率要比对照低，究其原因来看，主要归结为灌丛于收割之后，对样地的收割残料做了彻底的清理，这一行为也会减少地表碳原子的输入。而就采伐A法与采伐B法来说，样地并没有做对残料的清理，因而在采伐时，采伐剩余物会为土壤呼吸提供充足的底物，进而增加土壤的呼吸速率。这与以往既有的很多研究结果相类似，比如说在不同强度的择伐之后，闽北区黄瑞木林土壤有机质的含量、地表二氧化碳通量均有显著增加，择伐也会进一步提高地表的碳原子通量。结合来看，在这些结果里，微生物的变化起到重要的作用，不同的营林举措会对土壤微生物群落结构及功能带来一定影响，由此来进一步作用于土壤呼吸速率。

由于森林采伐所导致根呼吸的降低要远大于采伐所导致的异氧呼吸增加，因此导致总土壤呼吸速率降低，可能和采伐B法于采伐后初期土壤呼吸速率要比对照样地低这一因素相关。由于采伐B法样地较之于采伐A法强度高，所以受到的干扰强度也就更大，随之根呼吸量大幅减少，而于采伐之后2个月，采伐B法样地土壤湿度逐渐增高、温度逐渐降低，也由此控制了微生物的活性，使异氧呼吸值有所降低。另外，年际间气候变化对森林采伐之后在生理方面也有很大的影响，比如说温度、光合的有效辐射、降雨等因素可以减少植物呼吸变化。

4.2 土壤湿温度对土壤呼吸的影响

土壤呼吸速率的季节变化，和微生物群系、气候因子、植物生理活动等因素相关。在本次研究中，结果表明，于不同营林措施下，土壤呼吸速率呈现出随季节变化的特点，在8月份时，土壤呼吸速率值最高，对照、除灌、采伐A法、采伐B法土壤呼吸速率值分别为 3.23umol·m-2·s-1、2.37umol·m-2·s-1、3.48umol·m-2·s-1、4.31umol·m-2·s-1，而冬季土壤温度较低时，土壤呼吸速率值最小。

随着土壤温度变低，对促使微生物进入休眠状态，随之降低其活性、减少土壤呼吸速率。

森林采伐和除灌举措并不能改变土壤温度对土壤呼吸的作用（表1），但是相比较采伐处理，除灌处理之后的土壤呼吸速率对土壤温度变化的响应敏感性会降低。同时，就采伐、除灌处理中，除灌的土壤湿度更低这一原因来看，是由于失去了灌丛的遮挡，不能阻挡降水对地表冲击，使土壤水分涵养功能衰弱、加速土壤中水分的蒸发造成的。

总的来看，除灌能降低马尾松林土壤呼吸速率；采伐会增加土壤呼吸速率，且采伐强度和土壤呼吸增值呈正相关。可见，不同营林举措对土壤呼吸有着复杂的影响，不同营林措施的干扰强度对马尾松林土壤呼吸也有着重大影响。应加强对土壤养分变化、土壤呼吸长期观测等研究，这样才有助于进一步科学认知不同营林举措对土壤呼吸变化的影响。

[1]雷蕾，肖文发，曾立雄，等.马尾松林土壤呼吸组分对不同营林措施的响应[J].生态学报，2016，36（17）：5360～5370.

[2]雷蕾，肖文发，曾立雄，等.不同营林措施对马尾松林土壤呼吸影响[J].林业科学研究，2015，28（5）：713～719.

[3]雷蕾.马尾松林土壤呼吸与微生物对不同采伐方式的响应[D].中国林业科学研究院，2015，12（7）：63～69.

[4]李建平.马尾松人工林林窗对土壤有效氮和氮转化酶活性的影响[D].四川农业大学，2015，35（15）：13～19.

S714

A

1005-7897（2017）14-0159-02

2017-7-11