全 文 ：土壤与环境 2 00 1, 10 (4 ) : 2 89一 2 9 2
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文章编号 : 1X() 8一 18 l X ( 2X() 1 ) 0 4一 2 89一 0 4
2 7 年生杉木观光木混交林土壤肥力的初步探讨
林瑞余 , 陈银秀 , 陈光水 , 杨玉盛
(福建农林大学南平校区 , 福建 南平 353 0 1)
摘要 : 对 27 年生杉木观光木混交林及杉木纯林的土壤肥力研究表明 , 混交林的孔隙状况 、 水分状况 、 团聚体结构和养分含量
均比纯林有所改善 。 混交林 0一20 c m 土壤的非毛管孔隙比纯林的大 .3 68 % , 最大持水量 、 田间持水量和有效含水量分别比纯
林高出 8 . 56 % 、 .4 92 % 和 8 . 89 2% ; 0一 20 c m 土层中大于 .0 25 ~ 的水稳性团聚体含量比纯林增加了 .7 86 % ; 结构体破坏率为
30 刀3% , 比纯林的降低了 巧 . 69 % ; 土壤养分含量如有机质 、 全 N 、 全 P 等也有不同幅度的升高 , 说明混交林具有较强的培肥
土壤的功能 , 有利于杉木人工林的地力维持 。
关键词 : 杉木 ; 观光木 ; 混交林 ; 土壤肥力
中图分类号 : 5 15 8 文献标识码 : A
P r im a r y s t u d y o n 5 0 11 fe r t i l i ty i n m i x e d of r e s t o f uC
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杉木人工纯林多代连栽地力衰退问题已引起 ~
,年均蒸发量 1 5 8 .5 0 ~
,年均相对湿度为 8 1% ,
人们的极大关注 , 而杉阔混交林则被认为是维持杉 无霜期 3 o d 左右 , 土壤是由砂页岩发育的红壤 。
木人工林长期生产力的较好途径之一 〔’一 4] 。 福建林 19 7 3 年用实生苗造林 , 初植密度为 3 00 株小扩 ,
学院萃口教学林场从 60 年代起 , 就已结合营林生 混交林为行间混交 ( 杉木与观光木比例为 3 : l) 。
产开展多种珍贵树种的造林试验 , 本课题组对 1973 杉木纯林现保留密度为 1 10 0 株爪m “ ,平均树高( 万 )
年营造的 27 年生的杉木观光木混交林的生产力 、 和平均胸径 ( 万 ) 分别为 19 .2 m 和 24 .0 c m , 郁闭
养分循环及能量流动等方面进行了系统研究 , 本文 度为 .0 80 , 林下植被盖度 95 % ; 混交林中杉木和观
为该项目的一部分 , 将从土壤孔隙组成 、 水分性质 、 光木现保留密度分别为 907 株小m Z 和 4 50 株爪扩
团聚体组成及养分状况的角度揭示其土壤肥力特 (混交比例调整为 2 : 1) , 其中杉木 万和 万分别为
性 . 为杉木人工林的可持续经营提供科学依据 。 2 .5 m 和 24 .3 c m , 观光木 万和 万分别为 .18 O m 和
1 试验地概况 17 .4 c m , 郁闭度为 .0 95 , 林下植被盖度 .0 80
试验地位于福建三明萃口教学林场小湖工区 2 研究方法
(北纬 2 6 0 1 1` 3 0 ` , , 东经 11 7 0 2 6 ` 0 0 , , ) , 属中亚热 2 . 1 土壤肥力分析
带季风型气候 ,年均气温 19 . 1 ℃ ,年均降水量 1 749 一年四季分别取样 。 分别在每个标准地内按 S
基金项目 : 福建省科学基金重大基础研究项目 ( 2创叉)一 -F o 4) ; 高等学校骨干教师资助计划资助
作者简介 : 林瑞余 ( 1 96 8 一 ) 男 , 讲师 , 主要从事水土保持 、 荒漠化防治及土壤化学的教学与研究 。
收稿日期 : 2 0 1一0 6 一0 8
DOI : 10. 16258 /j . cnki . 1674 -5906. 2001. 04. 009
土壤与环境 M ) 1.0 1N o .4
1
.
5 6
、
1
.
6 9
、
2
.
2 1倍 , 非毛管与毛管孔隙的比值依
次为 0 . 2 34 、 0 . 24 8 、 0 . 2 5 是纯林相应土层的 1 . 5 1 、
1
.
6 9
、
2
.
25 倍 , 表明杉木与观光木混交后土壤通气
性 、 渗透性 、 保水性增强 , 这反过来有利于土壤良
好水稳性团聚体的形成 。
.3 2 混交林的土壤水分性能变化表
土壤水分对林木生长有直接和间接两方面的
重要作用 , 它积极地参与土壤中物质的转化和代谢
过程 , 是土壤物理性质中的重要因素 l[ 。」。 一般来说 ,
其它一些土壤物理因素主要是通过对水分和空气
调节而产生影响的 。
由表 2 可见 , 杉观混交林和杉木纯林的表土保
水能力最好 , 按土层从上到下依次降低 一 混交林表
层土壤的最大持水量和最小持水量分别比纯林高
出 8 5 6% 和 4 . 92 % ; 毛管持水量也呈这种变化趋势 ,
底层土壤的变化规律与表层土壤相似 。 土壤有效含
水量表征着土壤供应植物生长发育所需水分的能
力 , 混交林的表层土壤的有效含水量为 24 . 18 % ,
是纯林的 1 . 58 倍 , 混交林土壤的保水和供水能力远
远高于纯林 , 这将直接影响林木的生长 、 根系的数
量和分布 。
表 2 混交林和纯林土壤的水分性质
林分 土 层 自然含 最大持 最小持 毛管持 最大吸
类型 c/ m 水量%l 水员%l 水爪 ,% 水」泪% 湿水 /%
小址萎 含
水叭了%
有效含
水以l%
刚ōé~02混交林
林纯
形布点 , 分层 ( 0 一 2 0 c m , 2 0一 4 0 c m , 4 0一 6 0 c m )
取样 , 多点混合 : 文中的数据均为多点多次取样分
析的平均值
土壤孔隙 、 水分物理性质用环刀法 ; 土壤水稳
性团聚体用机械筛分法 ; 土壤最大吸湿水 、 凋萎含
水量 、 土壤有机质 、 全 N 、 全 P 、 水解性 N 、 速效
P
、 速效 K 、 p H 值的测定按常规方法进行 5[J 。 腐殖
质的测定采用科诺诺娃法 l6] 。
2
.
2 林分年凋落物量及细根量的测定
自 19 9 年 1 月起分别在杉观混交林和杉木纯
林中各设置 15 个 1 m x l m 的凋落物收集器 , 每月
收集凋落物一次 , 并按枝 、 叶 、 花 、 果与其它 ( 非
目的树种的凋落物 、 碎屑 、 昆虫粪便及小动物尸体
等 )分成若干组分 , 样品烘干后分别称质量 , 粉碎 ,
过 0 . 1 m m 筛 , 储存于密闭容器中供分析用 。 细根
量的测定采用土柱法 ( 30 个土柱 ) , 每两个月一次 ,
计算细根的数量 凋落物及细根分解速率的测定采
用网袋法 {7 、 “ J , 细根的年死亡量由 P e r s s o n ( 19 7 8 )提
出的极差公式计一算9l[ 。
3 结果与分析
3
.
1 混交林的土壤孔隙组成
土壤孔隙是以微团聚体为主的各级固相颗粒
在土体各层次一定空间内组合垒结占据之外的空
间部分 土壤孔隙及其组成是土体构造虚实松紧的
具体反映 , 直接影响土壤通气 、 透水及根系穿插难
易等 , 是表征土壤结构的重要指标之一汇’ “ ] 。 而土壤
体积质量则反映土壤坚实度 , 对根系伸展有较大的
影响 , 其大小也反映出土壤的透水性和通气性 )
由表 l 可见 , 混交林各土层的细土体积质量 、
体积质量比纯林相应土层的小 ; 总孔隙 、 非毛管孔
表 , 混交林土坡的孔隙组成
林分 」几层
类型 c/ m
细 上体积
质艰
/( g七 m 3 )
体积
质量
非毛管孔隙 毛竹孔隙 总孔隙
%/ %/
非毛管孔隙
/毛钱;孔隙
, (g
e m 〕 )
隙 、 非毛管孔隙占总孔隙的比例均比纯林相应土层
的大 , 其中 。一20 c m 土层的总孔隙增加了 5 . 16 % ,
说明混交林土体构造相对疏松 , 土壤容蓄能力增
大 一 混交林土壤从上到下各层土壤的非毛管孔隙依
次为 l住 24 % 、 .9 73 % 、 .8 45 % . 是纯林相应土层的
3
.
3 混交林的土壤水稳性团聚体组成
土壤水稳性团聚体大小 、 数量和稳定性决定着
土壤孔隙的大小和结构的稳定性 , 影响土壤的通透
性 、 抗蚀性 , 是土壤结构的重要指标之一 }川 。
从表 3 中可 以看出 , 混交林土壤 0 一 20 cn : 和
2 0 ~ 40 cn
l 的土层中 , 大于 0 . 25 : n m 的水稳性团聚体
含量分别为 25 .% %和 23 . 38 % , 比纯林相应土层的
增加了 7 75 %和 6 . 53 % ; 土层结构体破坏率分别为
30 .0 3% 和 39 .9 7% , 比纯林 相应土 层的降低了
巧 . 6 9% 和 9 . 2 0% ; 杉木纯林中没有>5 m m 的水稳性
团聚体存在 , 而混交林的表层和底层土壤中都有>5
~ 的水稳性团聚体
。 以上结果表明 . 混交林的土
壤结构得到改善 , 抗蚀性增强 , 这主要与混交林有
机质和腐殖质含量较高 ( 表 4 ) , 土壤胶结作用较强
有关 。
加豹950317n八óU-61今01,八曰1娜ō网混交林
纯林
从〕 1. 10 No .4 林瑞余等 :7 2年生杉木观光木混交木土壤肥力的初步探讨
表 3混交林的土壤团聚体组成
干筛( %)/ 湿筛( %)
林分类型 主层
Il l l C >m m s5 ` Zm m Z一l ml n 1~以5 111 11105 .一0 之5 1l l m >住5 2Il n n
破坏率
/ %
37
.
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.
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25 乡 6
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Où`、一门了.气ù96,以
服ō786一.20毗701侧5682349
57296034姗仍肠04姗15洲咧26
表 4 混交林的土壤养分组成
林分类型 土层 c/ m 有机质 全 N 全 K 水解 N 速效 P 速效 K p H值
, (g
·
k g
’ 吸
) l (
n l g
·
k g
一
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:23
739082
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4462
, ,、ùRēé片
927480642.310698óōó86215492混交林 0 一 2 0 2 6刀 4 1 . 18 0 0 2 5 22 0~ 40 15 7 2 0 7 4 7 0 . 2 3 8
4()
一 60 10
.
9 8 0
.
4 4 7 0
一
2 1 1
纯林 0一 20 2 3 2 7 1 . 0 3 0 0 . 1 95
2 0~ 40 12
.
2 4 0
.
5 8 0 0
.
17 0
40 一6 0 8
.
17 0 3 67 0
.
16 5
30 4 4
2 9
.
8 8
27
.
16
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,
5 3
2 9
.
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27
.
6 5
C /N 腐殖酸碳
/(g
·
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17
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.
5 9 5
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.
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14耳8 3石70
14
.
8 1 6 3 26
10
.
24 3 5 8 1
13
.
16 2 7 4 5
.3 4 混交林的土壤养分组成
林木的生长主要依靠于土壤的自然肥力 , 土壤
养分 (特别是速效性养分的 ) 供应容量和强度对林
木生长的影响很大 。 在无法进行林地大面积人工施
肥的情况下 , 林木在生长发育过程中通过凋落物 、
根系的分解和根系分泌物等形式向土壤输人的养
分对土壤的自我培肥显得特别重要 [ ’ “ 一 ’ 4 j。
从表 4 可以看出 . 混交林各土层有机质 、 全 N 、
全 P 、 速效养分 、 腐殖酸的含量与纯林的相比均有
不同幅度的提高 。 其中表层土的有机质 、 全 N 、 全
P
、 腐殖酸的含量分别比纯林高 3 . 47 9众 g 、 0 . 巧。
g崛 、 .0 04 1 9众g 、 .2 2 6 9 9 k/ g ; 水解 N 、 速效 P 、 速
效 K 分别是纯林的 1 . 24 、 1 . 10 、 1 . 13 倍 。 这主要与
混交林的凋落物和细根特性有关 {`2一 ’ 4」 〕
混交林每年的凋落物量为 5 . 942 曲m “ . 是纯林
的 1 . 0 5 倍 , 特别是混交林中凋落物的养分含量较
高 , 其 N 、 P 、 K 含量分别是纯林的 1 . 37 、 1 . 54 、 1 . 31
倍 ( 表 5 ) , 而且分解速度快 , 这不仅增加了土壤的
有机质 , 同时释放出大量的养分和能量 , 使表层土
壤肥力得到改善 。 另外 , 混交林凋落物的灰分含量
高于杉木的 , 尤其是观光木落叶的灰分含量为
.9 5 0%
, 是杉木落叶的灰分含量 ( 4 . 78 % ) 的 1 . 9
倍 , 使混交林表土的 p H 值比纯林提高了 .0 36 , 降
低了土壤盐基离子的淋失 , 保持了土壤的肥力 。
细根在森林自我培肥上也发挥着重要的作用 。
混交林细根的年死亡量比纯林的大 , 是纯林的 1 . 12
倍 (表 5) , 相当于各 自地上部分凋落物量的 31 . 4%
和 27 . 8% 。 细根枯死后不仅向土壤输人大量的养分
和能量 , 提高了土壤的有机质 , 为土粒之间相互团
聚成大的团粒结构提供了丰富的胶结物质 ( 腐殖
质 ) , 有利于土壤团聚体的形成 , 而且细根枯死后
留下许多孔道 , 造成土壤疏松多孔 , 体积质量减小 ,
表 5 混交林 、 纯林的凋落物和细根的数最及其养分含盆
凋 落 物
林分类型 数最 养分 /.(g k g 一 b
(/ t
.
h n l
一
2
·
a
’
J ) N P K
细 根
数量 养分 z(g · kg ` , ) 密度 z (g · m 一 3 )
(/ t
·
h m
一
2 )
0
一
20 e m 20
一
40 e m
死亡虽
40
一
60 。 m (/ t 打m ’勺
混交林
纯林
10刀5 0刀 19 7 2 45 1 6 1 2刀 9 15 7
7名 67 0 .4 6 8 5 5 11 6 3 5 1 0 . 4 12 3 2 4 6 1 2 60石 7 4 8乃 4 3 8刃
土壤与环境 从〕1. 10 N o井
土壤通气性 、 渗透性变好 。 此外 , 混交林的细根现
存量为 .7 903 曲m Z ( 表 5 ) , 是纯林的 1 . 24 倍 , 混交
林中根系互相交错 、 穿梭切割以及在吸收和释放水
分时引起土粒的缩涨作用比纯林更为强烈 , 也使土
壤孔隙尤其是非毛管孔隙增加 , 改良了土壤结构 。
可见 , 细根对土壤自我培肥起到重要的作用 。
4 小结
从 o一 20 c m 的土层来看 , 混交林土壤的体积质
量变小 , 总孔隙比纯林大 5 . 16 % , 非毛管孔隙增大
3
.
68 % ; 最大持水量 、 最小持水量和有效含水量分
别比纯林高出 8 . 5 6% 、 4 . 9 2%和 8 . 5 9 2% , 大于 0 . 2 5
~ 的水稳性团聚体含量比纯林增加了 .7 86 %
, 结
构体破坏率为 30 . 03 % , 比纯林的降低了 巧 . 69 % 。
土壤通透性较好 , 容蓄能力增强 , 抗蚀性提高 。
混交林 。一20 c m 的土层的有机质比纯林增加了
4
.
3 2 gk/ g
, 全 N 、 全 p 分别增加了 0 . 0 2 9kg/ 和 0 . 0 5 7叭g , 水解性 N 、 速效 P 、 速效 K 分别增加了 20 . 59
m g瓜 g · 2 · 4 0 m g /k g 、 10 . 34 m gk/ g
, 土壤供应养分的
容量和强度大 , 有利于林木 的生长 。
杉木观光木混交改善了土壤的物理性质 , 提高
了土壤的养分含量 , 主要是由于混交林凋落物 、 细
根的特性与纯林的不同造成的。 与纯林相比 , 混交
林凋落物数量大 、 养分含量高 、 分解快 , 细根密度
大 , 穿插切割土壤强烈 , 细根周转速度快 . 杉木观
光木混交有利于土壤结构的改良和肥力的提高 。 杉
木观光木混交林具有良好的培肥土壤功能 , 对改善
杉木多代连栽造成的地力衰退状况具有重要意义 。
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