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森林土壤作为林木生长的载体,直接影响着森林植物生长和分布状况。林下土壤养分含量受凋落物量和凋落物分解速率的影响,因此科学地评价土壤养分含量和确定提高森林土壤养分的措施方法,对提高植被生产力以及实现森林可持续经营具有重要意义。林分空间结构主导着林下植被的组成结构,进而影响森林凋落物养分归还速率和土壤养分供应能力变化,优化林分空间结构是提高土壤养分含量的重要手段,因此研究林分空间结构与土壤养分的关系十分重要。以湖南省平江县福寿林场杉木(Cunninghamia lanceolata)纯林、杉阔混交林、天然次生林和竹林四种典型林分为研究对象,基于2018年12块样地调查数据,对比分析四种林分空间结构特征和土壤养分情况,采用乘除法对各林分进行土壤养分综合评价,通过灰色关联度法研究林分空间结构与土壤养分单项指标值及综合指标值之间的关系,从而发现影响土壤养分状况的主要林分空间结构因子,针对研究结果,对福寿林场四种典型林分提出优化措施,为通过优化林分空间结构,提高福寿林场森林土壤养分含量提供科学依据和技术支撑。结论如下:(1)四种林分空间结构特征分析。采用全混交度、角尺度和林层指数3个林分空间结构指标,对研究区四种典型林分空间结构进行分析,结果表明,杉阔混交林和天然次生林的全混交度分别为0.53和0.71,属中度混交,杉木纯林和竹林全混交度均为0.05,接近零度混交;天然次生林的角尺度为0.51,属随机分布,杉木纯林和竹林角尺度均为0.35,属均匀分布,杉阔混交林角尺度为0.40,属均匀分布;杉木纯林、杉阔混交林和竹林林分的林层指数分别为0.32、0.38和0.38,林层结构较单一,天然次生林的林层指数为0.67,林层结构较好。(2)四种林分土壤养分含量分析及综合评价。选取土壤有机质、碱解氮、全氮、全磷、速效钾、速效磷、土壤容重和pH值8个评价指标。在土壤单项指标分析的基础上,采用乘除法原理构建土壤养分综合评价指数,确定各林分土壤肥力,并对其进行分析和综合评价。结果表明,在0~60cm 土层中,天然次生林土壤有机质、碱解氮、速效磷、全磷、全氮含量均为最大,竹林土壤pH和容重均为最大。四种林分土壤有机质、碱解氮与全氮含量,均表现为随土层的加深而逐渐下降;四种林分土壤pH值随土层的加深无明显变化规律;杉木纯林、天然次生林和竹林的土壤全磷及速效磷含量,均表现为随土层的加深而减少;四种林分土壤容重随土层加深逐渐增大。杉木纯林、杉阔混交林、天然次生林和竹林不同样地的土壤养分综合评价指数为0.02~0.58,评价等级分属1,2,3级,杉木纯林、杉阔混交林的评价等级分属2级;天然次生林评价等级分属2、3级;竹林的评价等级分属1级。总体上,四种林分土壤养分综合评价为天然次生林>杉阔混交林>杉木纯林>竹林。(3)林分空间结构与土壤养分关系研究。在对四种林分空间结构与土壤养分含量的分析基础上,采用灰色关联度法分析林分空间结构与土壤养分单因子关联性以及土壤养分综合因子的关联性。研究结果表明,在杉木纯林中,土壤全氮(0.8104)与林层指数的关联程度最高,全混交度对土壤全磷(0.8067)的关联程度最大,土壤碱解氮与角尺度关联度为0.9208,有着明显的关联性。总的来说,影响杉木纯林土壤养分指标的主要空间结构因子是角尺度。在杉阔混交林中,角尺度与土壤全磷(0.8547)关联度最大,全混交度对土壤碱解氮的关联程度最大,为0.8578,林层指数与土壤速效磷的关联程度最高,为0.7376。在天然次生林中,角尺度与土壤有机质(0.6410)的关联程度最大,土壤速效钾(0.7446)与林层指数的关联度最高,土壤速效磷(0.7759)与全混交度关联度最大,全混交度为影响天然次生林土壤养分指标的主要空间结构因子。在竹林中,土壤有机质(0.9335)与林层指数关联度最高,全混交度与土壤碱解氮(0.6424)关联度最大,土壤全氮(0.8245)与角尺度的关联程度最高,影响竹林土壤养分指标的主要空间结构因子为角尺度。全混交度是影响杉木纯林和天然次生林土壤养分综合因子的关键因素,分别为0.9352、0.6467,杉阔混交林、竹林的角尺度与土壤养分综合指标值关联程度最大,分别为0.7429、0.7268。(4)提高土壤肥力的经营措施。基于四种典型林分空间结构与土壤养分单项指标值、综合指标值之间的关系的研究结果,找出影响各林分土壤养分含量的关键空间结构因子,提出四种典型林分空间结构优化措施。为提高各林分内的土壤养分整体水平,在杉木纯林中,应调整树种结构和林层结构;在杉阔混交林和竹林中,优先调整林木的空间分布格局;在天然次生林中,可采取适当的抚育措施(修枝、林地清理)以继续保持林分的健康生长。