摘要：本研究在甘肃省洮河林区区域，针对三种典型干扰类型下的白桦次生林土壤理化性质进行了系统的调查与分析，选定人工条带改造、火烧干扰以及采伐干扰三种类型的样地，采集不同土层的土壤样本，并对其进行了pH值、容重、有机碳及有效养分含量等多项指标的测试。结果显示，不同类型的人为干扰对白桦次生林土壤理化性质产生了显著的影响。具体表现为人工条带改造区域的土壤pH值上升；火烧干扰区域的土壤容重增加，同时该改造方式显著提高了土壤中的有机碳、全氮、全磷、全钾、速效磷和速效钾的含量；采伐干扰样地在土壤含水量和速效氮含量上呈现最高值。此外，不同干扰类型样地的土壤理化性质相关性存在差异，其中，人工条带改造样地的土壤综合指数较高，而火干扰样地的土壤综合指数较低。

　　关键词：干扰类型；白桦次生林；土壤；理化性质

　　不同类型的干扰，包括自然灾害和人为活动，都对土壤的理化性质有着不容忽视的影响。特别是采伐干扰，作为一种普遍存在的人为活动，不仅损坏了土壤的物理结构，还破坏了植被覆盖，改变了原有的土壤功能，并妨碍了土壤养分的正常循环[1]。火干扰作为森林生态系统中重要的自然现象，对森林的功能、土壤结构以及地球化学循环产生深远影响，也在林分更新中扮演着关键角色。火灾导致的高温会使得森林地表土壤温度上升，降低水分入渗率，进而对土壤的养分循环造成显著的影响[2]。与此同时，人为干扰活动，如不适当的土地利用和管理措施，会引起土壤理化性质的变异，包括含水量、pH值等重要指标的改变。本研究聚焦于甘肃洮河流域白桦次生林在不同人为干扰类型下的土壤理化性质变化，通过在研究区域内设置不同干扰类型的样地，并在不同土壤剖面上进行细致的采样调查，旨在深入分析和理解不同干扰类型对白桦次生林土壤理化性质的影响机制。

　　1研究区域概况与研究方法

　　1.1研究区域概况

　　甘肃省洮河流域内的代表性白桦次生林区域受温带大陆性气候的影响，具有显著的四季分明特点，其中夏季温暖、冬季寒冷，其年均降水量大约维持在500mm，而年平均气温约为8℃,这样的气候条件为白桦次生林的生长提供了基本的环境支持。这片研究区域内主要的土地利用类型可以被划分为四大类：自然恢复区、轻度干扰区、中度干扰区及重度干扰区。自然恢复区主要包括了长期未受到人为活动影响，自然演替过程中形成的白桦次生林。在这些区域，土壤与植被得以保持在一个较为原始的状态，为研究提供了一个参照基线。轻度干扰区通常包括适度放牧的草地，土壤受到一定程度的扰动，但整体上保持着较好的理化性质。中度干扰区则主要是农业耕作区，这些区域的土壤因为长期的耕作活动，如翻土、施肥等，导致土壤结构与养分循环发生改变。而在重度干扰区，过度放牧等人为活动的强度导致了土壤退化现象严重，不仅生物多样性下降，还使土壤侵蚀问题相对突出。

　　1.2研究方法

　　1.2.1样地设置

　　在甘肃洮河流域内，依据已有的分类系统，本研究在研究区内按照不同的干扰类型分别设置了两块样地，包括人工条带改造样地（A1、A2），火烧干扰样地（B1、B2）以及采伐干扰样地（C1、C2），每块样地规格为30m×30m。在子样地的选择上确保其能够代表整个样地的平均状况，避免选择特殊地形或植被生长异常的区域。

　　1.2.2土壤样品采集测定

　　为确保数据的准确性与全面性，本研究在每个样地内随机挑选了3个采样点进行土壤样本的采集，分别从0~20cm的表层土和20~40cm的亚表层土中取出土壤样品，以研究不同土层间土壤理化性质的差异。所有土样都经过了1.5mm直径的筛网过滤，以排除较大的植物根系和石块等杂物，随即被装入标有相应编号的样品袋中密封保存，以防止样本受到污染或是水分的不当丧失[3]。采集的土壤样品被带回实验室，进行多项土壤理化性质的分析：pH值通过pH计采用电位法测定；有机质含量通过分光光度计采用重铬酸钾氧化-滴定法测定；全氮通过凯氏定氮仪采用凯氏定氮法测定；有效磷通过分光光度计采用碳酸氢钠浸提-钼锑抗分光光度法测定；速效钾通过火焰光度计采用醋酸铵浸提-火焰光度法测定。以上方法均按照土壤分析的标准操作程序执行，以确保数据的准确和可重复性。

　　1.2.3统计方法

　　采用层次分析法（AHP）评估以上样本均值之间是否存在显著差异，使用单因素方差分析来检验不同干扰类型对土壤氮组分、磷组分、钾组分及pH值的影响。在AHP分析中，总变异被分解为处理间的变异和误差项的变异，其数学模型如式（1）所示。

　　
       Yij=μ+τi+εij（1）

       其中，Yij是第i个处理在第j次观测的响应变量值；μ是总体平均数；τi是处理效应；εij是随机误差项。如果AHP检测出显著差异，则进一步通过主成分分析（PCA）来评价不同样本的土壤质量。PCA可以将多个相关的变量转化为少数几个互相独立的主成分，从而综合评价土壤质量[4]。该方法通过构建一个新坐标系统，将最大变异的方向定义为第一主成分，次大变异方向定义为第二主成分，依此类推。土壤理化性质之间的相关性分析通过计算相关系数矩阵来实现，相关系数的计算公式如式（2）所示。

　　其中，rXY是变量X和Y之间的相关系数；X和Y分别是X、Y的平均值。数据整理和初步分析采用Excel分析，而AHP、PCA以及相关性分析等高级统计处理则将借助于R语言或者SPSS软件包完成[5]。显著性水平设定为0.05，这意味着当P值小于0.05时，将拒绝原假设，认为不同干扰类型的土壤理化性质存在显著差异。

　　2结果与分析

　　2.1不同干扰类型样地白桦次生林土壤理化性质特征

　　在研究不同人为干扰对白桦次生林土壤理化性质影响的过程中，本研究主要分析人工条带改造A、火烧B以及采伐C三种典型干扰模式下的土壤特性。通过对每个样地在0~20cm和20~40cm土层进行详细采样与分析，本研究收集了关于有机质含量、pH值、全氮、全磷、全钾、速效磷和速效钾的含量数据，如表1所示。

　　深度为0~20cm和20~40cm的土层中，人工条带改造的有机质含量分别为133.42±13.32g/kg和101.94±9.22g/kg，均高于采伐地和火烧地的有机质含量。随着土层加深，有机质含量整体呈减少趋势，但三种干扰方式之间的差异并不显著（P>0.05）。在全氮含量方面，人工条带改造在0~20cm土层的全氮含量为1.32±0.33g/kg，在20~40cm土层的全氮含量为1.12±0.13g/kg，同样高于采伐地和火烧地的全氮含量，且随着土层加深，全氮含量降低，人工条带改造与采伐地之间的差异达到统计学意义（P<0.05）。在全磷含量上，人工条带改造的全磷含量数值最高，其次是火烧地，最低是采伐地，并且全磷含量会随着土层的深入而减少。表层土壤中的全钾含量在三种干扰条件下没有明显差异，但在土层中人工条带改造的全钾含量最高，其次是火烧地，最后是采伐地，并且全钾含量有随土层加深上升的趋势。速效氮含量在采伐地最高，其次是火烧地，最低是人工条带改造。速效磷含量在三种干扰条件下没有显著差异，但在垂直方向上，从表层到深层呈现出下降趋势，人工条带改造的速效磷含量在两个土层中均高于采伐地和火烧地的速效磷含量。至于速效钾含量，人工条带改造的速效钾含量在所有土层中都领先于采伐地和火烧地的速效钾含量，人工条带改造与火干扰之间的差异具有统计学意义（P<0.05），且速效钾含量随土层加深而增加。

　　2.2不同干扰类型样地白桦次生林土壤理化性质分析

　　有机质作为衡量土壤肥力的重要指标之一，其含量在人工条带改造干扰样地中最高，表明该区域土壤改良效果较好，这与人为添加有机物以及植被恢复有关。而在采伐干扰样地和火干扰样地中，由于自然分解作用和干扰后的物料移除，因此土壤中的有机质含量相对较低。研究表明，三种干扰方式样地间pH值存在差异，但均处于适宜植物生长的范围。其中，火烧地由于火烧后产生的灰烬中含有较多的碱性物质，因此土壤pH值略微升高[6]。全氮含量反映了土壤中氮的供应能力，是评价土壤肥力的另一关键因素。研究结果显示，人工条带改造干扰样地的全氮含量显著高于其他两种干扰样地的全氮含量，得益于人工植被恢复和管理措施的施行，如固氮植物的种植等。全磷和全钾是土壤中重要的营养元素，对植物生长有着显著的影响。分析结果表明，尽管全磷和全钾在不同干扰样地中的含量有差异，但整体上均能满足植物生长的基本需求。特别是人工条带改造样地，由于人为施肥和土壤管理，因此其全磷和全钾含量较高。速效磷和速效钾是植物可直接吸收利用的磷和钾形态。研究发现，尽管速效磷在所有样地中的含量没有显著性差异，但人工条带改造样地的速效磷数值略高，这可能是因为该区域有更多的有机肥料添加。速效钾含量在人工条带改造样地最高，且随土层加深而增加，这表明土壤深层的钾元素得到了有效的补充，有利于深层根系植物的生长发育。

　　3结语

　　通过对人工条带改造、采伐和火烧三种干扰类型样地白桦次生林土壤的理化性质进行综合分析，本研究发现人工干预对土壤质量具有显著的积极影响。人工条带改造干扰不仅提高了土壤有机质含量，还增加了全氮、全磷和速效磷、钾的含量，表明这种管理方式能够有效促进土壤养分的积累。相比之下，采伐和火烧干扰导致土壤肥力下降，尤其在有机质和速效养分方面表现明显，土壤pH值在三种干扰处理下均保持在适宜植物生长的范围，但火烧地由于灰烬的添加显示出轻微的碱性趋势。土壤结构方面，尽管不同土层间的有机质和全养分含量随深度增加而减少，但人工条带改造样地的这种趋势相对较缓，这暗示了表层土壤管理的有效性。

　参考文献：

　　[1]翟凯涛,梁晶文,李静,等.不同干扰方式形成的内蒙古大兴安岭白桦次生林的土壤肥力[J].东北林业大学学报,2024,52(02):60-67.

　　[2]于晓雨,铁牛,萨如拉,等.不同干扰类型下的白桦次生林土壤理化性质研究[J].林业调查规划,2023,48(03):78-84.

　　[3]王辉,陈爱桃,徐丽.不同抚育方式对白桦次生林生长及土壤养分的影响[J].林业资源管理,2022,(S1):85-90.

　　[4]刘莉,王明浩,杨蔚,等.不同干扰类型下滇西北高寒草甸土壤化学计量特征[J].草业科学,2022,39(04):634-644.

　　[5]萨如拉,呼日查,于晓雨,等.不同干扰下大兴安岭白桦次生林土壤理化性质特征[J].林业资源管理,2022,(02):135-140.

　　[6]于晓雨,王子瑞.不同干扰下大兴安岭白桦次生林土壤理化性质特征[J].林业资源管理,2022,(02):135-140.