研究区位于四川西北部高原，阿坝藏族羌族自治州东北部的九寨沟县，地貌类型以高山山原、高山峡谷和中山河谷为主，海拔1 000~4 500 m。全县面积5 286 km²，森林覆盖率54.9%，是四川省第二大林区。2017年8月8日九寨沟县发生7.0级地震，震中发生在九寨沟保护区，同时漳扎镇、贡杠岭保护区也受损严重。地震受灾林地主要分布在险坡、急坡、陡坡和斜坡区。明显垮塌山体破损面达1500处以上。地震引发的崩塌、滑坡等地质灾害造成栖息地森林植被及土壤被不同程度的损坏。根据受损程度，把受损林地分为极重度、重度、中度和轻度四大类（见表1）。地震引发的崩塌、滑坡等地质灾害造成部分栖息地森林植被完全损毁，地表岩石堆积或完全裸露的属于极重度受损林地。植被几乎完全被垮塌物深埋，残存树木盖度不足10%，残存很少土壤覆盖的属于重度受损林地。森林植被因滑坡导或崩塌的滚石滑落造成林木折断、倒伏或树冠严重受损，滚石较多，土壤裸露，但具备一定土壤条件的属于中度受损林地。少量林木被地震崩塌产生的滚石等灾害造成折断、倒伏或树冠受损，滚石较少，地表土壤轻微受损的属于轻度受损林地。极重度和重度受损栖息地主要分布于震中附近日则沟的五花海到箭竹海一带和则查洼沟的下季节海附近部分区域。中度受损栖息地主要分布在长海、中季节海、上季节海等区域。轻度受损栖息地主要分布在县境内高山峡谷区两侧大部分区域。

辐射全区震损林地类型，针对生境修复、生境恢复、生境保育等不同受损林地地块，结合海拔、土壤、坡向、坡度、光照等立地因子，以及林相，选设108个代表性固定监测样方开展监测工作，其中极重度受损样地32个，严重受损样地37个，中度受损样地9个，轻度受损样地30个。主要土壤类型为山地褐土、山地棕壤和山地暗棕壤3种。每个样方选用5点采样法，取土壤剖面为0~20 cm土壤，分别用环刀及小铁铲取样，现场称重测得土壤容重，用铝盒和自封袋保存散装样品带回实验室进行化学性质检测。

（1）土壤容重：采用土壤环刀法测定（LY/T 1215—1999）；（2）土壤pH值：用酸度计测量（NY/T 1121.2—2006）；（3）有效磷：利用氟化铵—盐酸溶液浸提酸性土壤中有效磷，再根据钼锑抗比色法测定（NY/T 1121.7—2014）；（4）速效钾：土壤以1 mol·L⁻¹热硝酸浸提，火焰光度计测定（NY/T 889—2004）；（5）硝态氮：酚二磺酸比色法（LY/T 1228—2015）；（6）铵态氮：靛酚蓝比色法（LY/T 1228—2015）。

随着震损程度的增加，土壤容重呈先下降后上升的趋势（见图1）。轻度到中度的震损程度的变化中，土壤容重变低，在中度震损程度时土壤容重最小，为0.95 g·cm⁻³。原因可能是轻度和中度的震损地因震动导致流失的表层土壤较少，而随着震动的增强导致表面土壤松弛。土壤容重随着震损程度从中度到极重度的变化中逐渐提高。在极重度震损程度时土壤容重最大，达1.01 g·cm⁻³。可能是因为随着震损程度从中度到极重度的变化中，受损地的表层土壤因强烈的震动发生滑坡而流失，导致受损地地震前的地下土壤露出成为现在的表层土。而同一没被破坏的地点，越远离地表的土层容重越高^[15]。

图  1  各震损程度样地土壤容重

Figure 1.  Soil bulk density of the quadrats with different earthquake damage degrees

土壤酸碱性影响着土壤肥力，进而影响植物的生长和发育^[16]。随着震损程度的增加，土壤pH值上下波动（见图2），pH值的变化范围在7.5~7.8之间。震损程度达重度时pH值最低，为7.5。中度时pH值最高，为7.8。轻度、中度、重度和极重度震损程度土壤都呈碱性。而土壤pH值为5.5~7.5时，更有利于植物的生长^[17]。可能是因受地震影响，样地中地表植物多被滚石破坏或砂石掩埋，使因植物体自然凋零进入表层土壤的有机体减少，进而影响其被分解者解产生二氧化碳和有机酸^[18]。使土壤pH值偏高。

图  2  各震损程度样地土壤pH值

Figure 2.  Soil pH value of the quadrats with different earthquake damage degrees

磷元素是植物生长发育的必须营养元素之一^[19]，一般用有效磷来表示土壤供磷能力的高低，所以有效磷的含量决定着土壤肥力。随着震损程度的增加，土壤中有效磷的含量呈现递增趋势（见图3），有效磷含量范围在20.55~34.36 mg·kg⁻¹。其中土壤有效磷含量在极重度震损程度达到最高，分别比轻度、重度和重度高67.2%、65.7%和52.8%。极重度震损程度土壤中有效磷含量最高，这是由于地震使地面的树木倒塌，使更多树叶和枝干覆盖在土壤上。地表枯落物增多，有利于减少土壤中磷流失，使更多的速效磷在保存在土壤中^[18]。

图  3  各震损程度样地土壤有效磷含量

Figure 3.  Soil available phosphorus content of the quadrats with different earthquake damage degrees

钾是植物生长发育的必须营养元素^[20]，植物生长过程中吸收土壤中的钾元素主要是以速效钾的形式，速效钾的含量能直接反应土壤中钾元素的供应能力，决定着土壤肥力。随着震损程度的增加，土壤中速效钾的含量呈现先增加后减少的趋势（见图4），在中度震损程度达到最高值为227.49 mg·kg⁻¹，和土壤pH值具有相同的趋势。经显著性分析，中度震损程度土壤速效钾含量显著比轻度和重度高49.9%、44.6%，极重度震损程度土壤速效钾含量显著比中度和重度低46.8%、23.0%。说明震损程度从中度到集中重度增强的过程中，震损程度越大土壤中的速效钾越少。

图  4  各震损程度样地土壤速效钾含量

Figure 4.  Soil available potassium content of the quadrats with different earthquake damage degrees

氮元素是生物体蛋白质和核酸的主要合成元素，是植物生长发育过程中必需的营养元素^[21]。其含量高低决定着土壤肥力。在土壤中N主要以有机氮和无机氮的形式存在，无机氮主要以硝态氮和铵态氮的形式存在。不同震损程度土壤硝态氮含量表现为轻度>重度>中度>极重度（见图5），其平均值分别为114.97，113.15，101.24，65.02 mg·kg⁻¹。可见，除重度震损程度偏高外，整体随着震损程度的加强，土壤中硝态氮含量呈现出逐渐降低的趋势。随着震损程度的增加，土壤中铵态氮的含量呈现先减少后增加的趋势，在中度震损程度达到最低值（见图5），和土壤pH值具有相反的趋势。随着震损程度从中度到极重度的变化，土壤中氨氮的含量有上升趋势，极重度受损程度土壤中氨氮含量比中度和重度分别高227.5%、50.4%。说明随着震损程度的加强，土壤中硝态氮减少而铵态氮增多，土壤中的硝化作用减弱^[22]。

图  5  各震损程度样地土壤硝态氮和铵态氮含量

Figure 5.  Soil nitrate nitrogen and ammonium nitrogen contents in the quadrats with different earthquake damage degrees

（1）轻度、中度、重度和极重度4种震损程度林地土壤容重分别为1.00、0.95、0.97和1.01 g·cm⁻³。土壤容重随着震损程度增强呈现出先减小再逐渐增大的趋势。土壤容重超过1.6 g·cm⁻³时，会限制植物根系的生长^[15]，单纯从土壤容重角度出发，各个震损程度林地土壤容重都能够满足植物生长的需求。

（2）4种震损程度林地土壤pH值变化范围在7.5~7.8之间。各震损程度林地土壤皆呈碱性，而碱性土壤不利于植物的生长恢复，土壤偏酸性有利于土壤肥力的提高^[23]，有利于植物的生长恢复。

（3）震损林地土壤中有效磷和铵态氮含量随着震损程度的增加而升高，速效钾和硝态氮含量随着震损程度的增加而降低。氮、磷和钾都是植物生长所必需的营养元素。随着震损程度的增加虽然有效磷的含量增加，但速效钾的含量降低。同时硝态氮含量降低，铵态氮含量升高，可能是由于土壤中的硝化反应减缓所导致。