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帶狀采伐對(duì)毛竹林土壤理化性質(zhì)和酶活性的影響

2020-05-25 04:22張洋洋凡莉莉何天友榮俊冬鄭郁善
關(guān)鍵詞:毛竹林毛管平均值

張洋洋,凡莉莉,王 敏,何天友,榮俊冬,鄭郁善,

(1.福建農(nóng)林大學(xué)林學(xué)院,福建 福州350002;2.福建農(nóng)林大學(xué)園林學(xué)院,福建 福州350002)

毛竹(PhyllostachysedulisJ. Houzeau)為禾本科(Gramineae)竹亞科(Bambusoideae)剛竹屬(Phyllostachys)多年生喬木狀單軸散生竹種[1],是我國用途最廣,開發(fā)和研究最深入的經(jīng)濟(jì)竹種之一,在林業(yè)生產(chǎn)中占有十分重要的地位[2-3]。毛竹林主要分布在山地和丘陵地帶,經(jīng)營方式粗放、竹材運(yùn)輸成本高和市場(chǎng)無序競(jìng)爭(zhēng)等因素嚴(yán)重限制了竹產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[4]。毛竹林是典型的異齡林,傳統(tǒng)以擇伐的方式進(jìn)行采伐,即采伐老齡竹、衰老竹,保留幼齡竹、壯齡竹,在林地中始終保持存在不同齡級(jí)林木[5],但傳統(tǒng)擇伐目前無法滿足林業(yè)現(xiàn)代化的需求。因此,探索一種能夠解決低效、成本高等問題的新采伐方式,有助于實(shí)現(xiàn)毛竹產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。帶狀采伐,即按照一定的寬度、一定面積對(duì)毛竹林實(shí)施條帶式皆伐[6]。該方式砍伐時(shí)間集中,采伐方式簡易,有助于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化,促進(jìn)毛竹林產(chǎn)業(yè)達(dá)到轉(zhuǎn)型升級(jí)的目標(biāo),但要考慮這種帶狀采伐方式是否會(huì)對(duì)土壤帶來一些不可預(yù)期的影響,因此有必要在開展毛竹林帶狀采伐作業(yè)的同時(shí)對(duì)其土壤質(zhì)量進(jìn)行研究[7]。

土壤養(yǎng)分是評(píng)價(jià)土壤自然肥力的重要因素,毛竹林生長需要消耗較多的土壤養(yǎng)分,尤其在林地采伐更新后毛竹林生長需要更多土壤營養(yǎng)供給。土壤速效養(yǎng)分可以反映出土壤近期提供營養(yǎng)元素的能力[8-10],會(huì)直接影響植物的生長速率。土壤酶是土壤生物活性和肥力的重要組成部分,參與各種生物化學(xué)過程,以及某些無機(jī)物質(zhì)的氧化與還原[11],同時(shí)也是土壤中有機(jī)物轉(zhuǎn)化的執(zhí)行者,是植物營養(yǎng)元素的活性庫[12],其活性的高低可以反映土壤中各種生物化學(xué)反應(yīng)的強(qiáng)度和方向[13-14],是評(píng)價(jià)土壤質(zhì)量的一項(xiàng)重要指標(biāo)。此外,土壤化學(xué)性質(zhì)與土壤酶之間有一定的相關(guān)性[15]。

關(guān)于林木帶狀皆伐對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響的研究較多,張泱等[16]的研究表明,對(duì)小興安嶺低質(zhì)林進(jìn)行帶狀皆伐改造后,可改善土壤理化性質(zhì);劉美爽等[17]的研究表明,需根據(jù)采伐對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響程度來選擇合理的采伐方式。目前,對(duì)毛竹林的采伐研究主要集中在傳統(tǒng)的擇伐方式,對(duì)帶狀采伐方式的研究很少,僅有曾憲禮等[7]對(duì)帶狀采伐后的毛竹林土壤質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià),其研究結(jié)果表明帶狀采伐在短期內(nèi)隨采伐帶寬度增加,能更好地促進(jìn)毛竹林土壤養(yǎng)分的釋放,但帶狀采伐對(duì)毛竹林土壤的影響是一個(gè)長期的過程,需要進(jìn)行長期監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)。鑒于此,本研究采用垂直帶狀采伐方式,選擇在采伐初期與更新恢復(fù)后1 a的兩個(gè)時(shí)期,測(cè)定土壤理化特性與酶活性,分析帶狀采伐后毛竹林土壤質(zhì)量恢復(fù)特征,為毛竹林帶狀采伐更新恢復(fù)提供理論依據(jù)。

1 研究區(qū)概況與試驗(yàn)方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)地位于福建省建甌市房道鎮(zhèn)千竹園毛竹林地(北緯26°38′~27°02′,東經(jīng)117°58′~118°13′),屬于中亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候,年平均氣溫19.3 ℃,5—6月份為雨季高峰期,水資源充沛,年平均降水量1 600~1 800 mm[18],地勢(shì)平坦,海拔360~370 m,土壤為黃紅壤,土層厚度60~80 cm。試驗(yàn)地內(nèi)竹林覆蓋率達(dá)99%以上,其間混生少量杉木[Cunninghamialanceolate(Lamb.) Hook.]、錐[Castanopsischinensis(Sprengel) Hance]、木荷(SchimasuperbaGardn. et Champ.);灌木主要有地菍(MelastomadodecandrumLour.)、寒莓(RubusbuergeriMiq.)、決明[Cassiatora(Linnaeus) Roxburgh]、朱砂根(ArdisiacrenataSims)、毛山雞椒[Litseacubebavar.formosana(Nakai) Yang et P. H. Huang];草本主要有金毛耳草[Hedyotischrysotricha(Palib.) Merr.]、芒萁[Dicranopterisdichotoma(Houttuyn) Nakaike]、五節(jié)芒[Miscanthusfloridulus(Lab.) Warb. ex Schum et Laut.]、香附子(CyperusrotundusL.)等。樣地總面積0.216 hm2,土壤容重0.84~1.27 g·cm-3,土壤pH值4.17~4.30,土壤電導(dǎo)率(electric conductivity, EC)42.8~85.5 mS·cm-1,土壤中水解氮(dissolved organic nitrogen, DON)含量88.8 mg·kg-1,有效磷(available phosphorus, AP)含量1.71 mg·kg-1,速效鉀(available potassium,AK)含量86.2 mg·kg-1。

1.2 樣地設(shè)置

2018年6月中旬,選擇立地條件相似,大小年分明,且同一坡向的毛竹純林進(jìn)行垂直帶狀齊地采伐,采伐前標(biāo)準(zhǔn)樣地的基本情況見表1。試驗(yàn)共設(shè)置兩種采伐寬度,分別為5 m(C1)和7 m(C2),每條采伐帶均沿不同海拔,長度均為30 m。采伐標(biāo)準(zhǔn)樣地之間按照采伐寬度設(shè)置相同的保留帶(CK),試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)樣地面積分別為150 m2(5 m×30 m)和210 m2(7 m×30 m),每個(gè)采伐帶3次重復(fù),共6個(gè)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)樣地。對(duì)CK區(qū)域進(jìn)行擇伐(小年冬季采伐Ⅳ度及以上毛竹,保留Ⅲ度以下毛竹)。同時(shí)對(duì)所有樣地進(jìn)行撒施肥料,施肥采用山東克素農(nóng)業(yè)科技有限公司生產(chǎn)的復(fù)合肥(N∶P∶K=19∶19∶19),施肥量為1 125 kg·hm-2。

表1 采伐前標(biāo)準(zhǔn)樣地基本情況

1.3 土壤樣品采集與分析

1.3.1 土壤樣品采集 分別在采伐后Ⅰ時(shí)期(2018年10月)和Ⅱ時(shí)期(2019年6月)進(jìn)行土壤樣品的采集。土壤化學(xué)性質(zhì)按照在每塊標(biāo)準(zhǔn)地上、中、下坡,挖1個(gè)主剖面和1個(gè)輔剖面,共3個(gè)主剖面和3個(gè)輔剖面,同一剖面按0~10、10~20和20~40 cm三層深度取原狀土,每層200 g,同一土層的3份樣品分別混合,每塊標(biāo)準(zhǔn)地共取3個(gè)土樣,裝于已滅菌的自封袋;土壤物理性質(zhì)使用環(huán)刀(環(huán)刀容積為100 cm3)進(jìn)行采集,同樣是3層深度取原狀土,每塊標(biāo)準(zhǔn)地共取9個(gè)樣品。土樣用鑷子剔除石塊、植物殘根等雜物,放在陰涼通風(fēng)處晾干后研磨過篩待測(cè)。

1.3.2 指標(biāo)測(cè)定 土壤理化性質(zhì)均按照《森林土壤分析方法》[19]相關(guān)要求測(cè)定。土壤物理性質(zhì)測(cè)定指標(biāo)包括:土壤質(zhì)量含水量、土壤容重、最大持水量、毛管持水量、毛管孔隙度、非毛管孔隙度。土壤化學(xué)性質(zhì):DON含量采用堿解-擴(kuò)散皿法測(cè)定,AP含量采用鹽酸-硫酸溶液浸提法測(cè)定,AK含量采用乙酸銨浸提-火焰光度計(jì)法測(cè)定;EC采用水土體積比為5∶1,用便攜式電導(dǎo)率儀測(cè)定;pH值采用水土體積比為2.5∶1,用pH計(jì)測(cè)定。土壤脲酶(soil urease, S-UE)活性采用苯酚鈉-次氯酸鈉比色法測(cè)定,土壤酸性磷酸酶(soil acid phosphatase, S-ACP)活性采用磷酸苯二鈉比色法測(cè)定,土壤蔗糖酶(soil sucrase, S-SC)活性采用3,5-二硝基水楊酸法測(cè)定[20]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2010和SPSS 20.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析。采用單因素方差(one-way ANOVA)和多重比較法進(jìn)行分析,差異顯著性水平定義為0.05,比較不同處理、不同土層之間的理化性質(zhì)與酶活性差異,試驗(yàn)數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 帶狀采伐對(duì)毛竹林土壤物理性質(zhì)的影響

表2為不同帶狀采伐處理下的土壤物理性質(zhì)。從表2可知,帶狀采伐后的不同時(shí)期毛竹林土壤物理特性除土壤容重外,土壤質(zhì)量含水量、最大持水量、毛管持水量、毛管與非毛管孔隙度均隨著土層深度的增加而逐漸降低,20~40 cm土層最低,符合土壤物理性質(zhì)的分布規(guī)律。采伐后Ⅰ時(shí)期,土壤質(zhì)量含水量、最大持水量和毛管持水量的平均值均表現(xiàn)為C2>C1>CK;C1、C2處理的土壤容重平均值分別為1.35和1.30 g·cm-3,小于CK的1.48 g·cm-3,表現(xiàn)為CK>C1>C2,在0~10 cm土層差異顯著(P<0.05)。C1、C2、CK處理的土壤毛管孔隙度的平均值分別為40.31%、42.56%、41.33%,表現(xiàn)為C2>CK>C1,而非毛管孔隙度的平均值分別為14.91%、16.67%、17.94%,表現(xiàn)為CK>C2>C1,在0~10 cm土層差異顯著(P<0.05)。

采伐后Ⅱ時(shí)期,C1、C2、CK處理的土壤質(zhì)量含水量、最大持水量和毛管持水量的平均值均表現(xiàn)為CK>C2>C1;C1、C2處理的土壤容重平均值分別為1.30和1.21 g·cm-3,大于CK的1.18 g·cm-3,表現(xiàn)為C1>C2>CK。C1、C2處理的土壤毛管孔隙度平均值分別為53.27%、54.50%,CK為57.75%,表現(xiàn)為CK>C2>C1;C1、C2、CK處理的土壤非毛管孔隙度平均值分別為11.21%、13.85%、12.09%,表現(xiàn)為C2>CK>C1,在10~20 cm土層差異顯著(P<0.05)。

表2 不同處理下的土壤物理性質(zhì)

注:不同大寫字母表示同一處理下不同土層間的差異達(dá)顯著水平(P<0.05),不同小寫字母表示同一土層不同處理間的差異達(dá)顯著水平(P<0.05)。Note: different capital letters indicate a significant difference between different soil layers under the same treatment (P<0.05), while different lowercase letters indicate a significant difference between treatments in the same soil layer (P<0.05).

2.2 帶狀采伐對(duì)毛竹林土壤化學(xué)性質(zhì)的影響

帶狀采伐對(duì)毛竹林土壤速效養(yǎng)分含量的影響如圖1所示。采伐后Ⅰ、Ⅱ時(shí)期不同處理的土壤速效養(yǎng)分含量發(fā)生了明顯的變化,土壤DON和AP含量均隨著土層深度的增加而逐漸降低。采伐后Ⅰ時(shí)期,同一土層土壤DON含量均表現(xiàn)為C2>C1>CK,方差分析表明,DON含量在土壤表層(0~10 cm)與中下層(10~40 cm)差異顯著(P<0.05)[圖1(a)];采伐后Ⅱ時(shí)期,C1、C2、CK處理不同土層DON含量的平均值表現(xiàn)為CK>C2>C1,CK處理在不同土層之間差異顯著(P<0.05)[圖1(b)]。采伐后Ⅰ、Ⅱ時(shí)期,C1、C2、CK處理各土層土壤AP含量均表現(xiàn)為C1>C2>CK,同一土層C1處理與其余兩種處理AP含量差異顯著(P<0.05)[圖1(c、d)];采伐后Ⅰ、Ⅱ時(shí)期,C1、C2、CK處理各土層土壤AK含量均表現(xiàn)為C2>C1>CK;采伐后Ⅰ時(shí)期,同一土層各處理AK含量無顯著差異(P>0.05),但采伐后Ⅱ時(shí)期,C1、C2處理均與CK差異顯著(P<0.05)[圖1(e、f)]。采伐后Ⅱ時(shí)期與Ⅰ時(shí)期相比,AK、AP含量顯著增加。

帶狀采伐對(duì)毛竹林土壤酸堿度和電導(dǎo)率的影響如圖2所示。采伐后Ⅰ、Ⅱ時(shí)期,同一土層土壤EC、pH值均表現(xiàn)為C2>C1>CK,采伐后Ⅱ時(shí)期較Ⅰ時(shí)期不同土層平均EC升高,pH值下降。EC除采伐后Ⅱ時(shí)期的C1處理外,均隨著土層深度的增加而逐漸降低,同一土層C1、C2處理均與CK差異顯著(P<0.05);pH值在不同土層之間無顯著差異(P>0.05)。

注:不同大寫字母表示同一處理下不同土層間的差異達(dá)顯著水平(P<0.05),不同小寫字母表示同一土層不同處理間的差異達(dá)顯著水平(P<0.05)。Note: different capital letters indicate a significant difference between different soil layers under the same treatment (P<0.05), while different lowercase letters indicate a significant difference between treatments in the same soil layer (P<0.05).

圖1 帶狀采伐對(duì)毛竹林土壤速效養(yǎng)分含量的影響
Figure 1 Effects of strip cutting on the available nutrient content in aP.edulisforest

注:不同大寫字母表示同一處理下不同土層間的差異達(dá)顯著水平(P<0.05),不同小寫字母表示同一土層不同處理間的差異達(dá)顯著水平(P<0.05)。Note: different capital letters indicate a significant difference between different soil layers under the same treatment (P<0.05), while different lowercase letters indicate a significant difference between treatments in the same soil layer (P<0.05).

圖2 帶狀采伐對(duì)毛竹林土壤酸堿度和電導(dǎo)率的影響
Figure 2 Effects of strip cutting on the soil pH and EC in aP.edulisforest

2.3 帶狀采伐對(duì)毛竹林土壤酶活性的影響

2.3.1 對(duì)土壤蔗糖酶活性的影響 S-SC的作用是增加土壤中可溶性養(yǎng)分含量,與土壤中氮磷含量有關(guān)。圖3為帶狀采伐對(duì)毛竹林S-SC活性的影響。采伐后Ⅰ時(shí)期,C1與CK處理隨土壤深度的增加S-SC活性逐漸降低,C2處理呈先下降后升高的趨勢(shì),C1、C2、CK處理不同土層的S-SC活性的平均值分別為1.59、2.54和2.34 μg·g-1·h-1,表現(xiàn)為C2>CK>C1,同一土層C1、C2處理與CK差異不顯著(P>0.05)[圖3(a)],但采伐后Ⅱ時(shí)期卻表現(xiàn)為差異顯著(P<0.05);采伐后Ⅱ時(shí)期,C1、C2、CK處理不同土層的S-SC活性平均值分別為5.49、5.88和2.72 μg·g-1·h-1,約是采伐后Ⅰ時(shí)期的3.45、2.31和1.16倍,表現(xiàn)為C2>C1>CK[圖3(b)]。

注:不同大寫字母表示同一處理下不同土層間的差異達(dá)顯著水平(P<0.05),不同小寫字母表示同一土層不同處理間的差異達(dá)顯著水平(P<0.05)。Note: different capital letters indicate a significant difference between different soil layers under the same treatment (P<0.05), while different lowercase letters indicate a significant difference between treatments in the same soil layer (P<0.05).

圖3 帶狀采伐對(duì)毛竹林土壤蔗糖酶活性的影響
Figure 3 Effects of strip clear cutting on the soil sucrase activity in aP.edulisforest

2.3.2 對(duì)土壤酸性磷酸酶活性的影響 S-ACP的作用是加快土壤有機(jī)磷的礦化,土壤磷生物強(qiáng)度和轉(zhuǎn)化方向由其活性來評(píng)估,同時(shí)是表征土壤磷素有效化強(qiáng)度的重要指標(biāo)。圖4為帶狀采伐對(duì)毛竹林S-ACP活性的影響。采伐后Ⅰ、Ⅱ時(shí)期,隨著土壤深度的增加,S-ACP活性逐漸降低。采伐后Ⅰ時(shí)期,C1、C2、CK處理不同土層S-ACP活性的平均值分別為0.28、0.26和0.34 mg·g-1·h-1,表現(xiàn)為CK>C1>C2,且各處理在土壤表層(0~10 cm)與中層(10~20 cm)差異顯著(P<0.05)[圖4(a)];采伐后Ⅱ時(shí)期,C1、C2、CK處理不同土層S-ACP活性的平均值分別為0.81、0.73和0.36 mg·g-1·h-1,是采伐后Ⅰ時(shí)期的2.89、2.81和1.06倍,表現(xiàn)為C1>C2>CK,且同一土層C1、C2處理與CK差異顯著(P<0.05)[圖4(b)]。

注:不同大寫字母表示同一處理下不同土層間的差異達(dá)顯著水平(P<0.05),不同小寫字母表示同一土層不同處理間的差異達(dá)顯著水平(P<0.05)。Note: different capital letters indicate a significant difference between different soil layers under the same treatment (P<0.05), while different lowercase letters indicate a significant difference between treatments in the same soil layer (P<0.05).

圖4 帶狀采伐對(duì)毛竹林土壤酸性磷酸酶活性的影響
Figure 4 Effects of strip clear cutting on the soil acid phosphatase activity in aP.edulisforest

2.3.3 對(duì)土壤脲酶活性的影響 S-UE是決定土壤中氮轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵酶,能促進(jìn)土壤中酰胺肽鍵的水解而生成植物根系可吸收利用的氨,其活性的高低可以評(píng)價(jià)土壤供氮能力。帶狀采伐對(duì)毛竹林S-UE活性的影響如圖5所示。采伐后Ⅰ、Ⅱ時(shí)期,隨著土壤深度的增加,S-UE活性逐漸降低,C2處理不同土層差異顯著(P<0.05)。采伐后Ⅰ時(shí)期,C1、C2、CK處理不同土層S-UE活性的平均值分別為0.46、0.86和0.38 mg·g-1·d-1,表現(xiàn)為C2>C1>CK,同一土層C2與C1、CK處理差異顯著(P<0.05)[圖5(a)] ;采伐后Ⅱ時(shí)期,C1、C2、CK處理不同土層S-UE活性的平均值分別為0.27、0.31和0.18 mg·g-1·d-1,約為采伐后Ⅰ時(shí)期的58.7%、36.0%和47.4%,表現(xiàn)為C2>C1>CK,排序結(jié)果與采伐后Ⅰ時(shí)期一致,C1、C2、CK處理在土壤下層(20~40 cm)差異顯著(P<0.05)[圖5(b)]。

注:不同大寫字母表示同一處理下不同土層間的差異達(dá)顯著水平(P<0.05),不同小寫字母表示同一土層不同處理間的差異達(dá)顯著水平(P<0.05)。Note: different capital letters indicate a significant difference between different soil layers under the same treatment (P<0.05), while different lowercase letters indicate a significant difference between treatments in the same soil layer (P<0.05).

圖5 帶狀采伐對(duì)毛竹林土壤脲酶活性的影響
Figure 5 Effects of strip clear cutting on the soil urease activity in aP.edulisforest

3 討論與結(jié)論

在2018年10月(采伐后Ⅰ時(shí)期)進(jìn)行第1次的土壤樣品采集,此時(shí)毛竹處于新鞭生長期,次年初夏可以抽出新鞭,毛竹的繁殖靠竹鞭的蔓延生長,受林地土壤養(yǎng)分的影響較大;在2019年6月(采伐后Ⅱ時(shí)期)進(jìn)行第2次的土壤樣品采集,此時(shí)毛竹處于新立竹生長期,筍體已完全出土,此時(shí)竹筍迅速長成粗壯高大的新竹需要大量營養(yǎng)物質(zhì),高生長期受到降雨量、溫度以及土壤養(yǎng)分供給的影響。經(jīng)過帶狀采伐后,林地沒有母竹提供營養(yǎng),新鞭與新竹生長的營養(yǎng)絕大部分來源于土壤,因此對(duì)采伐后Ⅰ、Ⅱ時(shí)期的土壤進(jìn)行采集與測(cè)定,探討兩個(gè)時(shí)期的土壤理化性質(zhì)和酶活性變化情況。采伐后Ⅰ時(shí)期,兩種采伐處理(C1、C2)林地不同土層土壤質(zhì)量含水量、最大持水量和毛管持水量的平均值與CK相比顯著增加,而采伐后Ⅱ時(shí)期較Ⅰ時(shí)期的土壤質(zhì)量含水量、最大持水量和毛管持水量有顯著增加,3種處理在采伐后Ⅰ、Ⅱ時(shí)期大小排順序不同;在土壤容重方面,采伐后Ⅰ時(shí)期C1、C2處理小于CK,而在采伐后Ⅱ時(shí)期略大于CK;在土壤毛管孔隙度與非毛管孔隙度方面,與CK相比,3種處理在采伐后Ⅰ、Ⅱ時(shí)期大小排順序不同。除土壤容重外,其余土壤物理指標(biāo)均表現(xiàn)為C2>C1,且7 m帶狀采伐持水性能比5 m帶狀采伐好,蓄水能力好,土壤物理性質(zhì)改善快,表明毛竹林帶狀采伐在短期內(nèi)可以改善土壤的持水性能。毛竹大年大量發(fā)筍長竹,小年換葉生鞭,縱橫交錯(cuò)的毛竹林地下鞭根系統(tǒng)的穿透作用可以改善土壤的物理性質(zhì)[21]。采伐后Ⅱ時(shí)期,毛竹林帶狀采伐處理的土壤持水性、毛管孔隙度與采伐后Ⅰ時(shí)期相比有所增加,但低于CK,持水性能相對(duì)下降,可能由于林冠層驟然消失,土壤表層蒸發(fā)作用強(qiáng)烈,土壤容重和土壤結(jié)構(gòu)體破壞率增大,土壤變得緊實(shí),持水性能變差,采伐對(duì)非毛管孔隙度的影響較顯著[22],僅僅依靠天然更新恢復(fù)較慢[23],故在采伐改造時(shí)應(yīng)減少對(duì)土壤的擾動(dòng),降低土壤理化性質(zhì)的變化程度[24],土壤物理性質(zhì)發(fā)生變化時(shí),將會(huì)導(dǎo)致土壤化學(xué)性質(zhì)以及酶活性發(fā)生改變。土壤DON、AP和AK是能夠被植物吸收利用的礦質(zhì)養(yǎng)分,其水平的高低是土壤氮磷鉀元素供應(yīng)能力的直接反映。采伐初期與CK對(duì)比,采伐帶土壤DON、AP和AK含量變化趨勢(shì)不同;在更新恢復(fù)1 a后,與CK對(duì)比,采伐帶土壤DON含量下降,AP與AK含量增加。在采伐后兩個(gè)時(shí)期土壤DON與AK含量均表現(xiàn)為C2>C1,表明在土壤供N和供K能力方面,7 m帶狀采伐優(yōu)于5 m帶狀采伐,而土壤AP含量卻相反。

EC表示土壤導(dǎo)電能力的強(qiáng)弱,在一定程度上反映出土壤Ca2+、Mg2+、K+等主要鹽基離子含量的豐缺程度。土壤pH值在土壤物質(zhì)交換、植物營養(yǎng)及水分供應(yīng)等方面起著重要作用,并通過影響礦質(zhì)鹽的溶解度影響到養(yǎng)分的有效性,從而影響到植物的生長[25]。在本研究中,土壤EC、pH值在采伐后Ⅰ、Ⅱ時(shí)期均表現(xiàn)為C2>C1>CK,表明7 m帶狀采伐中土壤離子等物質(zhì)交換能力優(yōu)于5 m帶狀采伐,高EC和pH值能為毛竹林生長提供更有利的生長環(huán)境[26]。與CK對(duì)比,采伐帶中水溶性鹽的含量增大,EC升高。采伐初期與CK對(duì)比,采伐后pH值上升,表明采伐能夠促進(jìn)毛竹林的營養(yǎng)吸收,可以減緩營養(yǎng)元素的淋失;采伐后隨時(shí)間的推移,pH值有所下降,與宋啟亮等[27]對(duì)森林采伐后出現(xiàn)跡地更新,樹木不斷生長,土壤pH值逐漸降低的結(jié)果一致。

土壤酶作為土壤的重要組成成分,其活性高低可以反映土壤管理系統(tǒng)的效果,可以作為衡量生態(tài)系統(tǒng)土壤質(zhì)量變化的預(yù)警和敏感指標(biāo)[28],S-SC、S-UE、S-ACP活性能夠表征土壤C、N、P等養(yǎng)分的循環(huán)狀況[29]。7 m帶狀采伐的S-SC和S-UE活性高于5 m帶狀采伐,其中S-UE活性與DON含量變化一致。采伐初期與CK對(duì)比,采伐帶S-SC、S-UE和S-ACP變化趨勢(shì)不同;在更新恢復(fù)1 a后,與CK對(duì)比,采伐帶酶活性均有升高,表明采伐能夠提高S-SC、S-ACP和S-UE活性。楊魯?shù)萚30]對(duì)巨桉(EucalyptusgrandisxHill)人工林采伐后,S-SC、S-ACP和S-UE活性均提高,這與本研究的結(jié)果一致。

土壤是林木賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ),采伐更新是連接林業(yè)生產(chǎn)和再生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié),毛竹林采伐更新的研究對(duì)于毛竹林的高效培育具有重要意義。從采伐后Ⅰ、Ⅱ時(shí)期綜合來看,帶狀采伐能穩(wěn)定提高土壤AP、AK、EC、pH值、S-UE活性;7 m帶狀采伐在改良土壤理化性質(zhì)方面優(yōu)于5 m采伐。因此,通過采伐可以提高土壤質(zhì)量,為竹林恢復(fù)提供有力條件,但采伐寬度、采伐時(shí)間均會(huì)造成試驗(yàn)結(jié)果的不同。采伐寬度的增加,有利于土壤養(yǎng)分的釋放,但采伐強(qiáng)度過大,土壤容重增大,土壤孔隙度和最大持水量等物理性質(zhì)指標(biāo)均逐漸降低[31],同時(shí)可能會(huì)增加其他物種的入侵,導(dǎo)致林分不穩(wěn)定[32],因此需進(jìn)一步開展研究。

在本研究中,在采伐前IV度及以上的竹株,每個(gè)樣地內(nèi)立竹度極低,該階段毛竹屬于6 a以上竹齡,竹株生理活動(dòng)減弱,會(huì)消耗土壤養(yǎng)分,不宜保留,因此對(duì)保留帶進(jìn)行擇伐;采伐時(shí)間選擇在6月份,屬于探索階段,此時(shí)毛竹林處于生長期,通過采伐林地,沒有母株給次年筍孕育與生長提供營養(yǎng),故對(duì)采伐帶與保留帶進(jìn)行同等單位的肥料施肥,以保證次年竹林可以快速恢復(fù),但是肥料會(huì)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響,故采取的是撒施,與其它施肥方式相比,雖有利于土壤環(huán)境的改善,但因肥料主要停留在土壤表面,揮發(fā)性較強(qiáng),4個(gè)月后肥料對(duì)試驗(yàn)結(jié)果影響較小,能在最大程度上規(guī)避肥料因素對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響。此外,由于時(shí)間緊迫,本研究只在6月份進(jìn)行了兩種寬度的采伐,今后會(huì)逐步探索采伐季節(jié)與采伐寬度對(duì)毛竹林的影響。

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