全 文 ：f
第 l7卷 第2期
1 997年 3月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
．
Vo1．17，No．2
Mar．， 1997
不同林地清理方式对杉木人工林
生态系统的影响’
马祥庆 林开敏 刘爱琴 何智英
建林学髋。南 。驰 S 7 ．2 ．z
■鼻 在杉木中心产区 建尤攫建立径巍场，进行不伺林地情理方式对杉木人工林生态善境影响的6 a
定位研究鳍果表I，i 琼山情理迹地导致了#地严：It的承土巍失．琼山后6 a中林地的承、土、IV,汽失分崩
选 8767．32 mS／h~2、38．00 t／hm2、523．16 kg／hlz1分别是不琼山林地的 3．1O、19．70、6．10倍．两种情
理方式#地藏失■差异随时阃推移逐年缩小-至第 6年趋于一致-琼山具有短期蠢肥效应，经再季冲刷·
#地肥力急 下降．至蚰#郁闭．肥力趋于毽定-不琼山林地妊采找翻采橱分解．#地养分得到膏集．琼
山椎明量撬高杉木连林成栝率，短期内促盎杉木生长厦林下植被发育-琼山持续时间虽短，但其对杉木人
工林生毒幕麓的影响墨长擀的。
!
⋯ 山· 互 步 ，
EFFECT 0lF DⅡ FERENT GIl0UND CLEARANCE 0N
Cm NESE Fm PLANTATION EcoSYSTEMS
Ma Xiang~ing Yang Yusheng Lin Kaimin Liu Aiqin He Zhiylng
( 胁 风 哪 Colege， 删脚 ．， 胁 ．353oo cb啦)
Abstract Through the long—term runoff observation in Youxi county，Fujian Province，the
eff∞t of d{fferent ground clearance Of chiflese fir plantatlon ecosystems has been stod for s|x
years．The reaults are as folows：’Serious soil erosion from chinese fir plantation iS caused by
control burning．The loss曲 water，soil and nutrient in contml burning site during six years
are 8767．32 ／h ，38．00 t／hm and 523．16 kg／hm ，respectively，which&re 3．1，9．7
and 6．1 times of that of non—burmng sites，but the difference of soiI erosion between contxoI
burning and non—burning sites is getting srualler in after years；Control burnmg might have a
short-terra benefit for soil fertility．But after rainy period，if would be disappeared and then
the soiI fertility decreased rapidly untiI the stand closed l The nutrients of surface layer in non-
burning sites would be enriched，due to the decomposition of the slash，its soil fertility has
· 车研，a为国煮 七五 攻关课题‘杉木人工林集约栽培技术’组成部分-课题负责人为俞新妥-参加工作的还有何
宗I，i、戛擅攫、事摄问等．
收瞢日期：l995—0 01，修改祷收到日期 1996—01-25。
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l
马祥庆等：不同林地清理方式对杉木人工林生态系统的影响 177
been improved；Moreover control buming can enhance the survival rate 0{chinese fir seedlings
and their growth and developInent oi undergrowth during a short period．
Key words： ground clearance，chinese fir，control burning
在我国南方林区，采伐剩余物多，迹地清理困难，在长期的营林实践中，广大林农剖
造出了炼山(control burning)这一经济方便的林地清理方式，成为传统栽杉技术的重要环
节，在我国南方林业生产中起着重要作用0 ]。随着近年来杉木连栽地力衰退日趋严重t
炼山引起的生态问题更加引起人们的关注。虽然国内外学者对练山做过许多研究和评述，
但缺乏定量、系统、长期的研究；对炼山利弊众说纷云口 。鉴于此为比较不同林地清理方
式对杉木人工林生态系统的动态影响，正确评价炼山利弊，揭示杉木地力衰退机理，作者
从1986年起在杉木中心产区福建尤溪建立了不同林地清理方式的径流场，进行了不同林
地清理方式对林地水土流失、土壤水分性质、结构、孔隙状况、化学性质、土壤酶活性、微
生物数量、杉木生长及林下植被变化等进行了6 a的定位研究。
1 径流场概况
径流场设于福建尤溪县(东经 117．8。～1】8．6 ．北纬 25．8 ～26．4。)林业科学研究所后
山，属戴云山森林立地区闽中低山丘陵区，系侏罗系下统陆相沉积岩，为粉砂岩发育的山
地红壤，属中亚热带大陆性与海洋性兼并季风气候，年降雨量 1599．6 film，年蒸发量
1323．4mm，年均气温 18．9~C，历年最大 日降雨量131．7mm，3～6月为多雨季节，这 4个
月降雨量占全年降雨量的56 。
选取林地清理方式及坡度两个试验因素设计径流小区(表 1)。每个径流小区由长方形
小区、倒梯形集水槽、积流池和工作房组成。
衰 1 径漶小区设计衰
Table1 D却 。f m
*C：炼山Control hurniag·Nt不搏山 Noburtfing。
2 定位研究项且殛方法
2．1 降雨因子测定
在径流场中部设 自记雨量计，自动记录降雨过程。
2．2 水、土、肥流失测定
2．2．1 径流量及产流过程 每次降雨后记录池内水位，计算池内混水总量，过堰时加上
过堰量，过堰量按Q=1．4174H 计算(其中H为过堰水深)，由工作房内的自记水位计记
录产流过程。
2．2．2 泥沙量 在积水池内分别悬移质和推移质取样测定。
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生 态 学 报 17卷
2．2．3 养分流失量 测定每场降雨水样中养分，速效磷、速效钾、水解性N，pH值直接
用新鲜水样分析，有机质、全N、全P、全K均取一定水样浓缩后按常规方法分析 。’]。
2．3 土壤肥力监测
在炼山、不炼山径流场内于1987年炼山前、炼山后5 d，i个月、雨季后，1988~1990
年雨季前、雨季后及 1991~1992年雨季后取样。水分物理性质用环刀法 ]，团聚体组成用
机槭筛分法【 ，机械组成用吸管法 ]，化学性质、酶活性及微生物数量均按常规法测
定0 ]。
2．4 杉木生长及林下植被调查
每年定期调查各小区杉木生长及林下植被动态。
3 结果与讨论
玉l 不同林地清理方式对林地水土流失的影响
3．1．1 水土流失 不同林地清理方式通过不同方式分解采伐剩余物导致了林地水土流失
的明显差异(表 2)。在杉木炼山后 6 a中，炼山林地的水土流失分别为8767．32 m／hm和
38．00 t／hm ，其中第 1年的土壤侵蚀量已超过中度侵蚀标准“ ，其前两年的流失置占6 a
流失总量的59．07 和92．43 。随杉木幼林生长，流失量呈逐年递减趋势，至第6年已接
近土壤的自然侵蚀量 。可见炼山林地水土流失的危险期主要在炼山后前两年。不炼山林
地6 a的水土流失量仅为炼山林地曲 1 3和1／20，其流失量前3 a呈逐年递增趋势，第4年
后开始下降，这样随时问推移两种清理方式林地水土流失差异逐渐缩小，至第 6年趋于一
致 。
衰2 不同捧地清理方式对木土藏失的影响(】987~1992)
、 TaMe 2 Thelm 。f枷 lindw 珊 d_nⅡ。e
洼t表中数值为8‘、19’、24‘、32 、坡度小区的平均值．C，炼山，N，不炼山。
NoteI The虹glⅡ 船 ab。 aremean value dlfl~ t slopedegt~s plots(8‘，19 ，24。，32 ·
3．1．2 养分流失 水土流失的结果导致了林地养分的大量流失(表 3)，炼山后6 a林地的
有机质、全N、全 P、全 K流失量达 1055．527．"30．376、10．046、482．739 kg／hm。，分别是
不炼山林地的7．0、5．0、6．0、6．2倍，以有机质与K素的流失最为严重，目前我国每年杉
木造林达13万hm ，如此大面积炼山造成的养分流失是相当可观的。大量的养分输出杉木
幼林生态系统，必然引起林地养分贮置减少，进而导致了林地肥力下降，从这可看出杉木
连栽地力下降，炼山不能不是一个重要原因。
匹
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*C，炼山Comi．oi bIIr叫ng}Nt不炼山 No bIr ng
3．1．3 产流过程 自记水位计观测表明，炼山林地由于地表裸露，林地径流形成早，径流
洪峰出现快；而不炼山，林地有采伐剩余物覆盖，截留降雨，分散径流，降低流速，增加入
渗，其径流形成的时间在造林后前 3 a可比炼山林地推迟5～l5 rain，径流洪峰时间推迟 3
～l5 rma，其最大流量也仅是炼山林地的 ～ ，造林第4年后，由于不炼山林地采伐剩
余物分解及幼林郁闭，两种清理方式林地产流过程差异缩小。
32 不同林地清理方式对土壤肥力的影响
3．2．1 炼山对土壤肥力的影响 根据炼山林地肥力 6 a的定位测定(表 4，表 5)，炼山对
杉木人工林地力的影响可分为 3个时期(图 l，图2)。
激肥效应期(炼山～炼山后第 1个雨季前)，炼山骤然改变了林地生境，林地有机质、
全氮烧失6．64 和9．65 ，短期内容重下降，林地表层水分物理性质得到改善，速效养分
大量增加，土壤矿质化过程加强，微生物繁殖加快。炼山后5 d微生物总数增为炼山前的
2．54倍，林地水解酶及氧化还原酶活性均增强，林地肥力状况得到一定改善。炼山对肥力
的影响随土层加深而减弱，其中对 O～10 cm土层影响最大，2O～40 cm土层基本不受影
响。 ．
肥力下降期(炼山后第1个雨季～第4个雨季后)，炼山后林地裸露，经 4个雨季冲刷，
细小土粒堵塞土壤孔隙，影响水分下渗，地表形成结皮，容重增大，孔隙度变小，林地水分
物理性质恶化，土壤可蚀性增加，林地养分大量流失，养分贮量减少，炼山第4年雨季后，
林地有机质、全N分别比炼山前下降10．O6艋和29．56 。林地三大类微生物数量大大减
少，大部分水解酶及氧化还原酶活性呈下降趋势，营养物质转化过程变缓，使得炼山后略
有改善的肥力急剧下降。
肥力稳定期(炼山后 5～6 a)，此时期随杉木幼林郁闭，林地产生森林效应，其水土流
失大大减少，林地水分物理性质恶性化得到一定缓和，土壤各项养分变化较稳定，土壤微
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生物数量又趋于增加，其中放线菌、氮化细菌增加较明显，除淀粉酶外，林地水解酶及氧
化还原醵活性呈增加趋势．林地生物活性及物质转化过程又趋于加强，炼山后肥力下降趋
势得到缓和。
3．2．2 不炼山对土壤肥力的影响 不炼山对土壤肥力的影响可分为3个时期(图1、图
2)。
采伐物分解初期(杉木造林～造林后 1 a)，此时期林地大量的采伐剩余物刺激了微生
物的增殖，林地表层土壤各微生物类群数量呈递增趋势，土壤水解酶活性增强．其中淀粉
酶、转化酶活性增加较明显，氧化还原酶变化较平缓，降雨很大部分转为地下径流，林地
养分指标变化不大。
采伐物分解高峰期(杉木造林第2～第3年)，此时期林地降水淋溶强烈，土壤徽生物
大量增殖，真菌，放线苗在此时期增殖到6 a最大值，纤维素分解菌、氨化细菌分别增殖为
第 1年的 4．07和 9．70倍，林地水解酶及氧化还原酶活性大大增强，其中脲酶、蛋白酶活
性在此时期达到6 a最大值．采伐剩余物在此时达到分解高峰．表层土壤养分略有增加，土
壤团聚体分散系数下降，林地结构状况得到改善。
采伐物分解末期(杉木造林第4～第6年)，此时期初林地表层微生物数量呈下降趋势，
后期趋于稳定，林地水解酶活性下降，而氧化还原酶活性增强，第6年林地HzOz酶活性比
第3年增加13．O5 ，林地以腐殖质合成作用占优势，林地养分及物理性质指标趋于稳定，
林地采伐物分解过程基本结柬。
寰4 不同林地{I曩方式对±囊奠活性的影响
TlbIe 4 Efect·n郫■啊l旬硼 dl~m-mlt ⅦIldd脚 瞰 如
t Bcj壤山前Before cont．[bu tlg，CAF：琼山后5d five dsys ah ~mrol bur ，
CARI缘山雨季后conⅡd bum a|ter rdny a 蜘1，C1薄山Comrol burning．N：不练山 No bum ．
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2{Ilj 马祥庆等：不同林地清理方式对杉术人工林生态系统的影响 181
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从以上不同林地清理方式林地变化看出：炼山具有短期激肥效应，但经雨季冲刷，肥
力急剧下降，至杉木幼林郁闭，肥力趋于稳定。不炼山林地经采伐物分解释放养分，又参
与了林地生物循环，通过一个轮伐期养分又在地表富集，肥力得到维持。炼山持续时间虽
短，但其对林地肥力的影响是长期的，在同一林地上周期性炼山是杉木连栽地力下降的重
要原因。
时间 Time(B)
图 l 不同林地清理方式对#地化学性质的髟响
Fig．1 t∞ cl-em prope~iesin
difea~mt gIoLInd clearan~ 3h档
— — 练m Controlb啪
⋯ ⋯ 不炼山 No burning
BC 炼山前 Before c∞t bundn~．
职 雨事前 l~ore sesson
3．3 不同林地清理方式对杉木生长的影响
炼山林地杉木造林成活率达93．0 ，比不
炼山林地提高8．30 ，对成活率数据反正弦变
换后进行的方差分析结果表明；不同林地清理
方式造林成活率差异达到显著水平，这说明炼
一山清理迹地能明显提高杉木造林成活率。
在造林后 6 a中，炼山林地杉木地径及树
高均大于不炼山林地，其地径连年生长量在造
林后前2 a，树高连年生长量在前3 a均大于不
炼山林地，随后其连年生长量开始小于不炼山
林地，这样随时间推移，两种清理方式林地杉
木生长差异逐年缩小，至第6年不炼山林地杉
木生长已接近炼山林地(图 3)。经分析不同清
理方式林地树高生长差异仅在炼山后第1年达
到显著水平，可见炼山清理迹地短期内能促进
． 杉木地径及树高生长，但这种作用随时间推移逐年减弱 。
图 2 不同林地清理方式对林地物理性质的影响
Fig．2 Ef t∞ phys~al 掷 in
dlffereat ground~]~arance s~res
— — 炼山COntrOl bundn8
⋯ 一 不炼山 No burain~
Bc 炼山前 肿∞Ⅱtr0l bundn~
职 目季前 l~ore se
图 3 不同林地清理方式对杉木坩高生长的影响
F ．3 Ef~t onheight of ehin~efirin
dif rent ground clearance sites
l炼山生长量 Total growth of control bl|r pb
2不练山生长量 Total gr~cth of~o-burnln8 plot
a炼山连年生长量 Annual g~wth of∞Ⅱ1to1 burnin8
4不炼山连年生长量 Annual grow血of no-burning
3．4 不同林地清理方式对林下植被的影响
炼山清理迹地后林地出现的植被种类为53种，不炼山林地为42种，可见炼山有利于
L
萱^，矗v§；g芒 矗占 蜒辱忙 g ∞ 詈} 言 》删坤
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2期 马祥庆等：不同林地清理方式对杉术人工林生态系统的影响
杉木林下植被发育，其中以草本和阳性植物种类增加较为明显，同时炼山林地还出现了不
炼山林地没有的种如小构树 (Broussonetia papyrifera)、黄瑞木(Adinandra mileti)、盐肤
木(Rhus chinensis)、肖梵天花(Ure a lobata)，长叶冻绿(Rnamnus crenatus)、乌柏(Saplum
sebiferum) 连蕊茶(Camellia fraterna)，梅叶冬青 (1lex asprela)，虽两种清理方式林地均
出现小叶赤捕(Zyzygiam妇 m)，乌药(1andera strychnOeolia)、白被叶野桐(Malotus
apelta)，钔木(Loropetalum chinense)等木本植物根萌条．但炼山林地根萌条数量明显高于
不炼山林地，说明炼山还能促进木本植物根萌条的萌发。
4 结论 ．
4．1 烁山请理迹地导致了林地严重的水土流失，炼山后林地 6．a的水、土，肥流失量达
8767．32 m ／hm。，38．00 t／hm 、523．16 kg／hm2，分别是不炼山林地的 3．10、19．70、6．10
倍，其中炼山后前两年是林地水土流失防治的关键，随幼林郁闭，两种清理方式林地水土
流失差异逐年缩小，至第6年趋于一致
4．2 炼山具有短期激肥效应，经雨季冲刷，肥力急剧下降，至幼林郁闭．肥力趋于稳定，
其肥力变化可分为：激肥效应期，肥力下降期、肥力稳定期；不炼山林地肥力变化可分为
采伐物分解初期、分解高峰期、分解末期，其林地经采伐剩余物分解，养分在地表得到富
集。 ， ．
4．3 炼山能明显提高杉木造林成活率．短期内促进杉木生长，同时有利于林下植被发育．
其林下植被种类比不炼山林地增加 l1种。
4．4 炼山持续时间虽短，但其对杉木人工林生态系统的影响是长期的，在同一林地上周
期性炼山是杉木连栽地力衰退的重要原因。
参 考 文 献
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