经营模式对栎类次生林土壤有机碳和氮磷的影响

doi:10.13466/j.cnki.lyzygl.2022.03.015

摘要/Abstract

摘要：

以甘肃天水小陇山栎类次生林为研究对象,对比不同模式经营8年后0~30cm土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)与全磷(TP)含量的差异,并分析其分布及化学计量特征,以为该区森林经营提供参考。研究以未经营为对照(UC),对比近自然森林经营(CNFM:培育目标树的间伐)、结构化森林经营(SBFM:优化空间结构的间伐)和次生林综合培育(SFCS:减少密度的间伐)3种经营模式。结果表明:1)SBFM土壤SOC,TN,TP均增加,CNFM土壤TP增加。垂直分布显示,土壤SOC和TN均富集土表且呈下降趋势;土壤TP在CNFM和SBFM中先降后升,在SFCS中下降。2)经营后土壤C:N增高,CNFM和SBFM土壤C:P,N:P显著降低;随土壤深度增加,C:P,N:P呈下降趋势,C:N保持不变。3)相关分析表明,3种模式土壤SOC变化均受N素主导,SFCS还受P素制约。可见,经营后该区森林土壤养分结构改变,土壤SOC分解减少,P素有效性增加,N素制约作用加剧。结构化森林经营在提升土壤养分,增加碳汇等方面效果好,建议该区采取此经营模式。

关键词: 栎类天然次生林, 结构化经营, 土壤有机碳, 化学计量

Abstract:

Taking oak secondary forests in Xiaolongshan,Tianshui,Gansu Province as the research subject,the differences of soil organic carbon (SOC),total nitrogen (TN) and total phosphorus (TP) contents in 0-30cm soil under different management methods were compared after 8 years of management,and their distribution and stoichiometric characteristics were analyzed to provide reference for forest management in this area.In this study,using unmanaged (UC) as a control,3 management methods of close to natural forest management (CNFM: thinning of target trees),structure-based forest management (SBFM: thinning of optimized forest spatial structure) and secondary forest comprehensive silvicuture (SFCS: thinning of reduced stand density) were compared.The results showed as follows: 1) Soil SOC,TN and TP increased in SBFM,while SOIL TP increased in CNFM.Soil SOC and TN were enriched in soil surface and showed a decreasing trend.Soil TP decreased first and then increased in CNFM and SBFM,but decreased in SFCS.2) Soil C:N increased after management,while soil C:P and N:P decreased significantly in CNFM and SBFM.With the increase of soil depth,C:P and N:P showed a decreasing trend,but the law of C:N was not obvious.3) Correlation analysis showed that N dominated SOC changes and P controlled SFCS.In conclusion,managements changed the soil nutrient structure,soil SOC decomposition slowed down,the availability of P increased,and the restriction of N intensified after management.SBMF had a good effect on improving soil nutrients and increasing carbon sink,so it was suggested to adopt this management model in this area.

Key words: natural oak secondary forest, structure-based forest management, soil organic carbon, stoichiometry

中图分类号:

S714.2

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图/表 7

表1

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图2

图3

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样地号	海拔	坡度/(°)	坡向	坡位	平均胸径 /cm	平均树高 /m	林分密度/ (株/hm²)	郁闭度	林下优势种
A1	1749	27	东(E)	上	17.4	12.2	1150	0.8	平榛-苦糖果-茜草 Corylus heterophylla Fisch-Lonicera fragrantissima var.lancifolia- Rubia cordifolia
A2	1727	34	东(E)	中	13.9	12.5	2050	0.8
A3	1699	35	东(E)	下	13.1	12.3	2025	0.8
A4	1709	35	东(E)	中	13.2	12.3	2000	0.8
B1	1664	36	东(E)	下	16.1	12.3	1575	0.8	悬钩子-南蛇藤-茜草 Rubus corchorifolius-Celastrus orbiculatus-Rubia cordifolia
B2	1727	37	东(E)	中	14.5	12.4	1700	0.8
B3	1686	37	东(E)	下	14.6	12.7	1750	0.8
B4	1680	35	东(E)	下	15.5	12.7	1725	0.8
C1	1663	36	东(E)	下	14.4	12.4	1800	0.9	悬钩子-平榛-茜草 Rubus corchorifolius-Corylus heterophylla Fisch-Rubia cordifolia
C2	1717	35	东(E)	中	15.5	12.0	1525	0.9
C3	1760	36	东(E)	上	15.8	12.2	1425	0.9
C4	1735	34	东(E)	上	16.1	13.2	2100	0.9
D1	1711	36	东(E)	中	16.0	13.2	1525	0.8	南蛇藤-平榛-茜草 Rubus corchorifolius-Corylus heterophylla Fisch-Rubia cordifolia
D2	1700	36	东(E)	下	14.5	11.6	1750	0.8
D3	1728	37	东(E)	中	13.1	12.4	1900	0.8
D4	1683	37	东(E)	下	14.3	12.7	1625	0.8

经营模式	相关系数
经营模式	有机碳-全氮(SOC-TN)	有机碳-全磷(SOC-TP)	全氮-全磷(TN-TP)
近自然经营(CNFM)	0.923^**	0.352	0.363
结构化经营(SBMF)	0.988^**	0.452	0.488
次生林综合培育(SFCS)	0.997^**	0.768^**	0.805^**
未经营(UC)	0.929^**	0.385	0.286

经营模式		回归方程	R²	影响因子重要性排序
近自然经营(CNFM)	Y=-0.001+11.801X₁	B(X₁)=0.916	0.852	全氮
结构化经营(SBMF)	Y=4.460+12.467X₁	B(X₁)=0.855	0.978	全氮
次生林综合培育(SFCS)	Y=5.632+13.742X₁-16.029X₂	B(X₁)=0.415,B(X₂)=5.509	0.998	全氮>全磷
未经营(UC)	Y=0.771+8.252X₁	B(X₁)=1.370	0.879	全氮