全 文 ：不同林地清理方式对杉木林土壤肥力的影响 3
薛　立1 ,2 ,3 3 3 　向文静3 　何跃君3 　李　燕3 　吴　敏3 　徐　燕3 　屈　明3
(1 中国科学院沈阳应用生态研究所 ,沈阳 110016 ;2 中国科学院会同森林生态试验站 ,会同 418307 ;
3 华南农业大学林学院 ,广州 510642)
【摘要】　研究了杉木林采伐迹地及采伐后的炼山迹地的土壤物理性质、养分含量、微生物数量和酶活性. 结
果表明 ,采伐迹地的非毛管孔隙比杉木林地增加 23 % ,自然含水量和毛管持水量则下降 25 %;炼山迹地土壤
容重比杉木林地增加 10 % ,非毛管孔隙、自然含水量和毛管持水量分别下降 61 %、48 %和 26 %. 采伐迹地有
机质、全 N、全 P和全 K含量分别比杉木林地下降 14 %、14 %、35 %和 22 % ,炼山迹地分别下降 37 %、37 %、
47 %和 7 %.采伐迹地碱解 N 和有效 K含量分别比杉木林地增加 24 %和 31 % ,有效 P 含量比杉木林地下
降 15 % ;炼山迹地的碱解 N、有效 P 和有效 K含量分别比杉木林地下降 25 % 、43 %和 40 %. 采伐迹地的细
菌、真菌和放线菌数量比杉木林地增加 1. 4、11. 3 和 0. 8 倍 ;炼山迹地细菌数量比杉木林地减少 24 % ,真菌
和放线菌数量增加了 5. 0 和 0. 5 倍. 采伐迹地脲酶、过氧化氢酶和纤维素分解酶活性分别为杉木林地 1.
9、1. 6 和 2. 1 倍 ,而炼山迹地分别为后者的 35. 4 %、90 %和 106 %. 湿润土壤有机质、全 N 和全 P 含量高 ,
疏松多孔的土壤有利于碱解 N、速效 P、速效 K积累和脲酶活性的增加. 真菌数量随毛管孔隙的增加而减
少. 通气良好有利于提高土壤过氧化氢酶活性.
关键词 　杉木林 　采伐迹地 　炼山迹地 　土壤肥力
文章编号 　1001 - 9332 (2005) 08 - 1417 - 05 　中图分类号 　S714 　文献标识码 　A
Effects of different ground clearance on soil fertility of Chinese f ir stands. XU E Li1 ,2 ,3 ,XIAN G Wenjing2 ,HE
Yuejun2 ,L I Yan2 ,WU Min2 , XU Yan2 , QU Ming2 ( 1 Institute of A pplied Ecology , Chinese Academy of Sci2
ences , S henyang 110016 , China ; 2 Huitong Ex perimental S tation of Forest Ecology , Chinese Academy of Sci2
ences , Huitong 418307 , China ; 3 College of Forest ry , South China A gricultural U niversity , Guangz hou
510642 , China) . 2Chin. J . A ppl . Ecol . ,2005 ,16 (8) :1417～1421.
The study on the soil physical properties ,nutrient contents ,microbial amounts and enzyme activities of clear cut2
ting and controlled burning Chinese fir stands showed that in comparing with the control ,soil non2capillary poros2
ity of clear cutting stand increased by 23 % ,whereas soil natural water capacity and capillary moisture capacity
decreased by 25 %. In controlled burning stand ,soil bulk density increased by 10 % ,while soil non2capillary poros2
ity ,natural water capacity and capillary moisture capacity decreased by 61 % ,48 % and 26 % ,respectively. The
contents of soil organic matter ,total N ,total P and total K in clear cutting stand decreased by 14 % ,14 % ,35 %
and 22 % ,and in controlled burning stand ,they decreased by 37 % ,37 % ,47 % and 7 % ,respectively. Soil alka2
lized N and available K in clear cutting stand increased by 24 % and 31 % ,respectively ,but soil available P de2
creased by 15 %. The contents of soil alkalized N ,available P and available K in controlled burning stand de2
creased by 25 % ,43 % and 40 % ,respectively. In clear cutting stand ,the amounts of soil bacteria ,fungi and acti2
nomyces increased by 1. 4 ,11. 3 and 0. 8 times ,respectively ,but in controlled burning stand ,the amounts of soil
bacteria decreased by 24 % ,while those of soil fungi and actinomyces increased by 5. 0 and 0. 5 times ,respective2
ly. The activities of soil urease ,catalase and cellulase in clear cutting stand increased by 1. 9 ,1. 6 and 2. 1 times ,
and in controlled burning land ,they were 35 % ,90 % and 106 % of the control ,respectively. Damp soil had higher
contents of organic matter ,total N and total P ,whereas porous soil was favorable for the accumulation of alkalized
N ,available P and available K and for the increase of soil urease activity. The amount of soil fungi decreased with
increasing soil capillary porosity. Aerated soil was favorable for the increase of soil catalase activity.
Key words 　Chinese fir stand , Clear cutting land , Control burning land , Soil fertility.3 中国科学院知识创新工程重要方向项目 ( KZCX32SW2418) 、国家
自然科学基金项目 (30270268)和广东省林业局生态公益林中心资助
项目 (44002F02084) .3 3 通讯联系人.
2004 - 05 - 10 收稿 ,2004 - 07 - 02 接受.
1 　引 　　言
森林是地球上最大的生态系统 ,对于维持和改善
全球的生态环境有举足轻重的作用.随着生态环境的
退化 ,评价森林对土壤肥力 ,包括对土壤物理性
质[3 ,6 ,10 ,12 ,14 ,16 ,20 ,21 ,28]、养分[2 ,3～5 ,8～10 ,12 ,14 ,16～19 ,20～29]、
微 生 物 数 量[2 ,3 ,8 ,14 ,15 ,18～22 ,24～26 ,28～30] 和 酶 活
性[4 ,8～10 ,12 ,14～28]的影响日益受到关注.杉木 ( Cunning2 hamia lanceolata)是我国主要的造林和用材树种之一 ,分布于 17 个省区 ,其面积约占我国人工林面积的24 %[1] ,是构成森林生态系统的重要组成部分. 杉木
应 用 生 态 学 报 　2005 年 8 月 　第 16 卷 　第 8 期 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
CHIN ESE JOURNAL OF APPL IED ECOLO GY , Aug. 2005 ,16 (8)∶1417～1421
林采伐、树干运走后 ,将枝叶留下或者用火清理采伐
剩余物 (炼山)是常用的 2 种营林技术. 炼山往往造
成土壤养分流失 ,并对土壤理化性质产生不良影响.
广东省高明县云勇林场的杉木林采伐后 ,采用了炼
山和不炼山 2 种林地清理方式. 笔者就这 2 种清理
方式对土壤物理性质、养分含量、微生物数量和酶活
性的影响进行研究 ,以评价不同清理方式对土壤肥
力的影响 ,为森林的合理经营提供参考.
2 　研究地区与研究方法
211 　自然概况
试验地位于广东省高明县的云勇林场 (112°40′E ,22°43′
N) ,属于亚热带气候. 气候温和 ,降雨充沛 ,集中在 4～8 月.
年最高气温 3415 ℃,最低气温 315 ℃,平均 22 ℃. 土壤为花
岗岩发育的酸性赤红壤 ,土层深厚.
试验地设在 35°坡地上. 原有林分为 10 年生杉木林.
2003 年 3 月对林分进行皆伐后 ,进行了炼山和不炼山 2 种
处理. 2004 年 3 月在不炼山迹地设置 3 块样地 ,在炼山迹地
设置 2 块样地 ,同时选择附近立地条件相同的 1 块杉木林作
对照. 有林地的树木平均胸径、平均树高和密度分别为 1416
cm、14 m 和 2 500 株·hm - 2 ,林下植被以乌毛蕨 ( Blechnum
orientale )为主.
212 　研究方法
在 6 个样地用环刀采取土样 ,带回实验室用环刀法测土
壤容重和进行其他土壤物理性质的分析 ;用 5 点取样法取 0
～40 cm 处的土样 ,带回实验室进行土壤化学性质的分析 ;
将水土以 215∶1 混合后用 p H 计测土壤 p H ;有机质用重铬酸
钾容量法测定 ;全 N 用半微量凯氏法测定 ;用氢氧化钠碱熔
法将土壤样品溶融后提取待测液 ,钼蓝比色法测全 P ,火焰
光度计测全 K;用碱解扩散法测定碱解 N ;用 015 mol·L - 1的
碳酸氢钠提取土壤样品后 ,钼蓝比色法测速效 P ;用 1 mol·
L - 1的中性醋酸钠提取土壤样品后 ,用火焰光度计测速效
K[13 ] .
土壤微生物计数用稀释平板法 [11 ] . 硫代硫酸钠滴定法
测定纤维素分解酶 ;高锰酸钾滴定法测定过氧化氢酶 ;扩散
法测定脲酶[7 ] .
3 　结果与分析
311 　不同林地的土壤物理性质
3 个采伐迹地土壤容重的平均值等于杉木林地
的容重 ,而炼山迹地的土壤容重比杉木林地增加了
10 %(表 1) . 采伐迹地的总孔隙与杉木林地相近 ,炼
山迹地的总孔隙比杉木林地下降了 9 % ,说明炼山
后土壤板结 ,结构趋于紧密 ,土壤蓄水能力下降.
表 1 　土壤的物理性质
Table 1 Physical properties of soil
林地
Stand
lands
容重
Soil
density
(g·cm - 3)
毛管孔隙
Capillary
porosity
( %)
非毛管孔隙
Non2capillary
porosity
( %)
总孔隙
Total
porosity
( %)
自然含水量
Natural
water
capacity
( %)
毛管持水量
Capillary
moisture
capacity
( %)
A 1125 45120 8150 53170 2611 4512
B 1128 43147 9131 52178 1819 3412
C 1118 42100 11166 53166 1915 3316
D 1128 42136 10141 52177 2011 3315
E 1138 46113 2176 48189 1216 3314
F 1137 45140 3184 49126 1417 3312
A :杉木林地 Cunninghamia lanceolata stand land ;B :杉木采伐迹地 1 First stump2land of Cun2
ninghamia lanceolata ;C :杉木采伐迹地 2 Second stump2land of Cunninghamia lanceolata ;D :杉
木采伐迹地 3 Third stump2land of Cunninghamia lanceolata ; E:杉木炼山迹地 1 First control
burning land of Cunninghamia lanceolata ; F :杉木炼山迹地 2 Second control burning land of
Cunninghamia lanceolata.下同 The same below.
　　采伐迹地的土壤毛管孔隙比杉木林地下降了
6 % ,非毛管孔隙比杉木林地增加了 23 %. 炼山迹地
的土壤毛管孔隙略大于杉木林地 ,非毛管孔隙比杉
木林地减少了 61 %. 采伐迹地和炼山迹地自然含水
量分别比杉木林地下降了 25 %和 48 % ,毛管持水量
分别比后者下降了 25 %和 26 %. 采伐或炼山后由于
林地裸露 ,不利于水分保持 ,因而自然含水量下降.
所以 ,尽管炼山迹地的土壤毛管孔隙略大于杉木林
地 ,其毛管持水量却小于杉木林地. 炼山迹地的平均
非毛管孔隙下降为杉木林地的 39 % ,不利于通气透
水和林木根系的生长.
312 　不同林地的土壤化学性质
采伐迹地的 p H 比杉木林地增加了 30 %以上 ,
炼山迹地的 p H 增加了 114 %～11 %(表 2) . 森林采
伐后 ,林地覆盖率下降 ,改善了水热条件 ,增加了土
壤的矿化作用 ,从而使土壤酸性下降. 3 个采伐迹地
的有机质平均含量比杉木林地下降了 14 % ,炼山迹
地平均下降了 37 %. 这可能与森林采伐后进入林地
的枯落物减少有关 ,也可能与采伐后 ,特别是炼山后
表土层失去保护而引起水土流失有关.
表 2 　土壤化学性质
Table 2 Chemical properties of soil
林地
Stand lands
p H 有机质
Organic matter
(g·kg - 1)
全 N
TotalN
(g·kg - 1)
全 P
Total P
(g·kg - 1)
全 K
Total K
(g·kg - 1)
碱解 N
Alkalized N
(mg·kg - 1)
速效 P
Available P
(mg·kg - 1)
速效 K
Available K
(mg·kg - 1)
A 3159 25154 0196 0137 12104 64142 1187 41188
B 4178 17165 0171 0121 8135 75178 1178 61146
C 4173 21189 0185 0126 9178 82129 1145 53113
D 4166 26165 0191 0125 10110 80167 1153 50100
E 3164 13134 0154 0117 10173 46148 0183 26110
F 3198 18196 0171 0122 11176 49175 1132 24122
8141 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　16 卷
　　土壤全 N 和全 P 含量呈现杉木林地 > 采伐迹
地 > 炼山迹地. 采伐迹地和炼山迹地的全 N 含量分
别比杉木林地下降了 14 %和 37 % ,全 P 含量分别下
降 35 %和 47 %. 土壤全 K 含量为杉木林地 > 炼山
迹地 > 采伐迹地. 采伐迹地和炼山迹地的全 K含量
分别比杉木林地下降了 22 %和 7 %. 采伐迹地和炼
山迹地的全量养分减少 ,可能是土壤表层大面积裸
露后 ,雨水淋溶较强引起水土流失造成的.
采伐迹地碱解 N 含量比杉木林地增加了 24 % ,
有效 K含量增加了 31 % ;炼山迹地的碱解 N 含量
比杉木林地下降了 25 % ;有效 K含量减少了 40 %.
采伐迹地的草本植物对碱解 N 和有效 K 的吸收比
杉木林少 ,而炼山迹地表土的碱解 N 和有效 K易流
失 ,可能导致了上述结果. 采伐迹地和炼山迹地的有
效 P 含量分别比杉木林地下降了 15 %和 43 %. 除雨
水淋溶外 ,森林迹地土壤干湿变化频繁 ,氧化和还原
作用交替进行 ,可溶性铁和亚铁含量高 ,增加了对 P
的固定[10 ] ,会使有效 P 减少.
313 　不同林地的土壤微生物数量和酶活性
由表 3 可见 ,采伐迹地地表裸露 ,土壤热量状况
较好 ,土壤养分状况优于炼山迹地 ,促进了微生物的
繁衍 ,其细菌、真菌和放线菌数量比杉木林地均有大
幅增加 ,分别为后者的 214、1213 和 118 倍 ;炼山迹
地的土壤热量状况较好 ,但是养分减少 ,自然含水量
和毛管持水量下降 ,而养分是细菌生长的基础 ,水是
原生质的主要成分 ,缺乏时对营养体发育不利[20 ] ,
因而细菌数量比杉木林地有所减少 ,仅为后者的
76 % ;炼山迹地的土壤真菌和放线菌数量比杉木林
地均有大幅增加 ,分别为后者的 610 和 115 倍. 炼山
迹地的土壤真菌数量约为采伐迹地的 4910 % ,真菌
对土壤中氧气较敏感[20 ] ,炼山迹地的土壤非毛管孔
隙仅有采伐迹地的 3115 % ,可能限制了真菌的发
展. 另外 ,土壤含水量低也不利于真菌的增加[20 ] .
放线菌喜欢干燥的环境. 采伐迹地和炼山迹地的自
然含水量和毛管持水量比杉木林地均有大幅下降 ,
因而其放线菌数量大于后者.
采伐迹地的脲酶活性为杉木林地的 119 倍 ,而
炼山迹地的脲酶活性为后者的 3514 %. 脲酶能促进
有机分子中肽键的水解 ,其活性可用于表示氮素供
应状况. 采伐迹地的细菌数量大有利于增强脲酶活
性 ,促进碱解 N 的形成 ;而炼山迹地的细菌数量小
可能造成其脲酶活性低 ,这将影响 N 素循环 ,造成
碱解 N 供应不足.
采伐迹地的过氧化氢酶的活性为杉木林地的
1162 倍 ,而炼山迹地仅为后者的 90 %. 过氧化氢酶
能催化过氧化氢分解为水和分子氢 ,有利于防止其
对生物体的毒害作用 ,其强度表征土壤腐殖化强度
大小和有机质积累程度. 采伐迹地的过氧化氢酶活
性高 ,反映其土壤有机质转化快 ,有利于土壤肥力的
提高. 炼山迹地的过氧化氢酶活性低 ,过氧化氢得不
到及时分解 , 积累在土壤中可能导致毒素产
生[8 ,16 ] .
采伐迹地的纤维素分解酶的平均活性比杉木林
地提高了 111 倍 ,炼山迹地的纤维素分解酶的平均
活性略高于杉木林地. 纤维素分解酶是表征土壤碳
素循环速度的重要指标. 采伐迹地的采伐剩余物中
含有大量木质素 ,提高了纤维素分解酶活性.
总之 ,采伐迹地残留大量的采伐剩余物 ,可以通
过腐解释放到土壤中. 采伐迹地微生物数量的增加 ,
提高了酶的活性 ,有利于采伐剩余物和土壤有机质
的分解及养分的释放 ,加速养分循环. 炼山迹地的采
伐剩余物被烧掉后 ,短期会造成肥力激增. 有报道林
分炼山 1 个月后表土层有效 N 和有效 P 含量显著
增加 ,炼山 10 d 细菌和真菌数量可以分别增加 11
倍和 8 倍[2 ] . 本研究中 ,炼山经过 1 年后 ,雨水的冲
刷造成表土层流失 ,土壤肥力急剧下降 ,微生物减
少 ,酶的活性随之下降.
314 　土壤物理性质与土壤养分和微生物数量及酶
活性之间的相互关系
有机质与自然含水量呈显著正相关 ,全P与自
表 3 　土壤微生物和酶活性
Table 3 Soil microorganism and enzyme activity
林地
Stand land
细菌
Bacteria
(104 CFU·g - 1
dry soil)
真菌
Fungi
(102 CFU·g - 1
dry soil)
放线菌
Actinomyces
(102 CFU·g - 1
dry soil)
脲酶
Urease
(NH32N mg·
kg - 1·d - 1)
过氧化氢酶
Catalase
(011mol·L - 1
KMnO4 ml·g - 1·h - 1)
纤维素分解酶
Cellulolytic enzyme
(011mol·L - 1
Na2S2O3 ml·kg - 1·d - 1)
A 816 215 510 745 5137 7186
B 27 31 914 1170 9111 2111
C 14 32 11 1523 8197 13127
D 21 29 418 1551 8105 14109
E 717 14 8 216 4197 10140
F 513 16 619 312 4175 6134
91418 期 　　　　　　　　　　　　薛 　立等 :不同林地清理方式对杉木林土壤肥力的影响 　　　　　　　　　　　
表 4 　土壤物理性质与土壤养分、微生物数量及酶活性的相关系数( R)
Table 4 Interrelation coeff icients bet ween physical properties of soil and soil nutrients ,microorganism as well as enzyme activity
项目
Items
容重
Soil
density
毛管孔隙
Capillary
porosity
非毛管孔隙
Non2capilmary
porosity
总孔隙
Total
porosity
自然含水量
Natural water
capacity
毛管持水量
Capillary moisture
capacity
有机质 Organic matter - 01609 - 01526 01690 01728 01814 3 01470
全 N Total N - 01727 - 01528 01750 01825 3 01900 3 01569
全 P Total P 01587 - 01111 01472 01693 01931 3 3 01883 3
全 K Total K 01322 01628 - 01494 - 01321 01104 01510
碱解 N Alkalized N - 01854 3 - 01953 3 3 01981 3 3 01873 3 01566 - 01027
速效 P Available P - 01621 - 01429 01690 01819 3 01868 01575
速效 K Available K - 01767 - 01810 01896 3 01843 3 01541 01030
细菌 Bacteria - 01389 - 01687 01650 01534 01228 - 01247
真菌 Fungi - 01377 - 01827 3 01562 01278 - 01188 - 01722
放线菌 Actinomyces - 01303 - 01301 01168 01040 - 01343 - 01475
脲酶 Urease - 01815 3 - 01976 3 3 01960 3 3 01817 3 01496 - 01111
过氧化氢酶 Catalase - 01704 - 01910 3 01845 3 01681 01263 - 01305
纤维素分解酶 Cellulolytic enzyme 01342 - 01595 01539 01422 01061 - 013353 P < 0105 ; 3 3 P < 01011
然含水量及毛管持水量呈极显著或显著正相关 (表
4) ,反映出有林地由于林冠的庇护和凋落物多、土壤
湿润 ,有机质和全 P 含量高. 全 N 与总孔隙和自然
含水量呈显著正相关. 本研究中湿润多孔的土壤有
机质含量高 ,有利于全 N 的积累. 碱解 N 与容重和
毛管孔隙呈显著或极显著负相关 ,与非毛管孔隙和
总孔隙显著或极显著正相关 ,速效 P 与总孔隙、速
效 K与非毛管孔隙和总孔隙呈显著正相关 ,显示出
疏松多孔的土壤有利于碱解 N、速效 P 和速效 K的
积累.
真菌数量和毛管孔隙呈显著负相关 ,反映出在
调查林地的土壤毛管孔隙范围内 ,真菌的数量随着
毛管孔隙的增加而减少. 脲酶与容重和毛管孔隙呈
显著或极显著负相关 ,与非毛管孔隙和总孔隙呈显
著或极显著正相关 ,显示出疏松多孔的土壤有利于
脲酶活性的增加. 过氧化氢酶与毛管孔隙呈显著负
相关 ,与非毛管孔隙呈显著正相关 ,说明土壤通气良
好有利于提高过氧化氢酶活性.
4 　结 　　论
411 　杉木林皆伐或皆伐后炼山 1 年后 ,土壤空气和
水分状况发生显著改变. 与杉木林地相比 ,采伐迹地
非毛管孔隙增加 ,土壤含水量明显减少 ;炼山迹地容
重增加 ,非毛管孔隙急剧减少 ,土壤含水量大幅减
少.
412 　采伐迹地和炼山迹地土壤酸性减弱 ,土壤有机
质、全 N、全 P 和全 K含量下降. 采伐迹地的土壤有
机质、全 N、全 P 含量大于炼山迹地 ,而后者的全 K
含量大于采伐迹地. 采伐迹地的碱解 N 和有效 K含
量增加 ,而有效 P 含量下降 ;炼山迹地的碱解 N、有
效 P 和有效 K含量均大幅减少.
413 　采伐迹地细菌、真菌和放线菌的数量比杉木林
地均有大幅增加 ,炼山迹地的细菌数量比杉木林地
有所减少 ,而真菌和放线菌数量比杉木林地大幅增
加.采伐迹地细菌、真菌和放线菌数量大于炼山迹
地.
采伐迹地的脲酶、过氧化氢酶和纤维素分解酶
的活性大于杉木林地 ,炼山迹地的脲酶和过氧化氢
酶活性小于杉木林地 ,纤维素分解酶活性略大于后
者. 采伐迹地的三种酶活性大于炼山迹地.
414 　湿润土壤的有机质、全 N 和全 P 含量高 ,疏松
多孔的土壤有利于碱解 N、速效 P 和速效 K 的积
累. 真菌的发育随着毛管孔隙的增加而减少. 疏松多
孔的土壤有利于脲酶活性的增加 ,通气良好的土壤
有利于提高过氧化氢酶活性.
415 　杉木林皆伐和炼山后 ,水热条件改变. 皆伐 1
年后采伐迹地土壤微生物数量增加 ,酶活性提高 ,这
有利于采伐剩余物的分解和养分释放 ,加速养分循
环 ,导致土壤的碱解 N 和有效 K含量增加和土壤酸
性下降 ,对于幼林生长有利 ,但是雨水淋溶和铁对 P
的固定使有效 P 减少. 同时 ,养分释放加快可能造
成全量养分含量下降. 炼山迹地的采伐剩余物被烧
掉 ,土壤大面积裸露 ,表层肥土易淋失. 炼山 1 年后 ,
土壤肥力急剧下降 ,微生物减少 ,酶活性下降.
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作者简介 　薛 　立 ,男 ,1958 年生 ,博士 ,副教授. 主要从事
林分密度和自然稀疏及林木养分研究 ,发表论文 50 多篇 ,其
中 7 篇被 SCI 收录. Tel :020285283259 ; E2mail :forxue @scau.
edu. cn
12418 期 　　　　　　　　　　　　薛 　立等 :不同林地清理方式对杉木林土壤肥力的影响