全 文 ：林 业 科 学研 究 1 9 9 5 , 8 (5 ) : 5 1 4 一 5 1 9
F o r es t R e s e a ,
一
e h
杉木林下植被对 5 一 15 c m 土壤性质的改良 ’
杨承栋 焦如珍 屠星南 熊有强 陈仲庐
摘要 对江西大岗山山下林场杉木人 工林 5 ~ 15 。m 土 壤性质研究结果表明 :土壤中细菌 、放
线菌 、真菌数量 , 细菌中芽饱杆菌 、放线菌中灰色菌丝群 以及真菌中的曲霉和木霉数量 , 随林下植被
盖度的增大而提高 。土壤酶活性强度 、腐殖质各组分 C 的含量 , 在 16 和 18 地位指数级样地 , 随林下
植被盖度增大而提高 , 14 地位指数级相反 , 在 16 地位指数级土壤有机质 、速效 N 、交换性盐基总
量 , 以及 18 地位指数级土壤有机质 、全 N 、速效 N 、 P 、 K 、M g 抖和 C a 什 含量 , 均随林下植被盖度的增
大而提高 。
关键词 杉木林 、 林下植被 、 土壤性质 、 地力衰退
杉木是我国特有针叶树种 , 也是我国南方营造速生丰产 林重要树种 。 杉木人工林约占全
国人工林面积的 24 % , 然而 目前杉木人工林面临严重的问题是地力衰退 。 连栽杉木林生长量
一代不如一代 , 如何尽快地恢复和提高杉木人工林土壤生产力 , 已是林业生产急待解决的课
题 。 近 s a 来在江西大 岗山山下林场 , 通过对杉木林下植被覆盖度的研究 , 证实了间伐 、增加林
内透光度 、繁衍林下植物群落 , 不仅对 。~ 5 c m 土层肥力提高的效用是十分明显的〔’〕, 而且对
5 ~ 1 5 o m 土层的某些性质改良也有一定的效用 , 本文将重点论述这方面的问题 。
1 研 究地区的自然概况
研究工作在江西省分宜县大 岗山山下林场进行 。该林场位于大岗山的东北侧 , 地处我国中
亚热带 , 年平均气温 1 7 . S C , 年降水量 1 ” 7 . 3 m m , 且 5 0 % 集中在 4一 6 月份 , 无霜期 2 68 d 。
该林场地带性植被为常绿阔叶林 , 土壤类型为红壤 , 杉木 (C。: ;l n g ha m l’a la nc eol at a (La m b . )
H o o k
.
)林下主要植被有狗脊 (w o o d w a rd ia ja Po n ic a (h . f)s m . ) , 鳞毛蔗 (D 即oP te r is s p p . ) 、铁
芒其 (D iera n OP t eri s d ie ho t o m a (T h u n b . ) B e r n h 、乌蔗 (S te n o lo m a c h u sa n u m (L . )C h in g ) 、红淡
( A d in a n d ra s p p
.
)
、 拎 木 ( E u 卿a s p p . ) 、 鼠 刺 (Ite a c hin e , : 515 H o o k . e t A rn . ) 、 糙 木
(Lo
r OPe ta lu n , c h in e
n s is (R
.
B r
.
) ()liv e r )
、 映 LIJ 红 (R h o d o d e n d ro n m a r ie s ii H em s l. e t W ils ) 、金
星蔗 (尸a ra t人ely te r i: g la n 汀u zig e ra (K z e ) e h in g ) 、金鹤鳞毛蔗 (D ry op re r is s p . ) 、疏羽凸轴蔗
(M e t a t人e l夕Pte r is za x a Fr a n eh . e r s a v . ) C h in g 、华南鳞毛蔗 (D 卿oP ze r is s p . ) 、乌饭树 (V a c c in i-
u m bra e te a tu m T h u m b
.
)
、鸡血藤 (Milze tt ia re t ic u za ta B e n t h . ) 、海金沙 (勿g o d iu m s p . ) 、细枝
冬 青 (Ize x s p . ) 、 油 茶 (Ca m e llia o leife ra A b e l. ) 、斜 方复 叶耳 蔗 (A ra c h , : iod e s r h o m bo ld e a
(W a ll
.
)C h in g )
、 刺头复叶耳蔗 (八ra c h , : io d e s e x ilis (H a n e e ) C h in g ) 、土袂菩 (S m ila x s p . ) 、黄
19 9 4一 1 2一 16 收稿 。
杨承栋副研究员 , 焦如珍 , 屠星南(中国林业科学研究院林业研究所 北京 1 00 0 9 1 ) ;熊有强 、陈仲庐 (中国林业科学研
究院亚热带 实验中心 ) 。
, 该研究题 目是 19 8 9 ~ 1 9 9 3 年国家自然科学基金项 目 。 承蒙盛炜彤研究员审阅 , 不胜感谢 !
4 期 杨承栋等 :杉木林下植被对 5一 15 。m 土壤性质的改良
檀 (D a lbe馆ia h uP e a n a H a n e e ) 、蹄盖蔗 (A t勺r iu m s p . ) 、三花悬钩子 (R u bu s t r ia n t hu s Fo c k e ) 。
2 试验设计和研究方法
2. 1 试验设计
山下林场杉木林于 1 96 8 、 1 9 7 0 年营造 , 1 9 80 年弱度间伐 , 1 9 8 8 年 又作不同强度的间伐 ,
1 9 8 9 一 19 9 0 年开展本次试验 。 1 9 8 9 年设置标准地 5 块 , 其中 14 地位指数级样地 2 块 (林下植
被盖度大的和盖度小的样地各 1 块 ) ; 16 地位指数级样地 3 块 (林下植被盖度大的样地 2 块 、
盖度小的样地 1 块 ) ; 1 9 90 年设置 18 地位指数级标准地 2 块 (林下植被盖度大的和盖度小的
样地各 1 块 ) 。 在相同地位指数级内 , 林下植被盖度样地的地形和母岩等条件基本一致 。
2
.
2 研究项 目和方法
2
.
2
.
1 土攘分析 有机质 (重铬酸钾法 ) 、腐殖质组成 (焦磷酸钠提取 - 一 重铬酸钾法 ) 、 全 N
(凯氏定 N 法 ) 、水解 N (碱解扩散法 ) 、速效 P( 双酸法 ) 、交换性 C a “ 、M g 叹 E D T A 容量法 ) 、速
效钾 (火焰光度法 ) 、多酚氧化酶活性 (八 . 山 . 1’a只e ‘l’。H 法 ) 、 转化酶活性 (T . A . 川 e p o a K o B a 法 ) 、过
氧化氢酶活性 (J. L . Jo h s o n 与 K . L . T e m p le 法 ) 。
2
.
2
.
2 土攘微 生物分析〔’一 ‘1 采用稀释平板法 。
2
.
2
.
3 林下植被盖度测定 在每块样地里 , 设置 10 个 1 m x l m 小样方 , 按常规记载川 。
3 结果与分析
3
.
1 不同立地的间伐强度 、林分密度与林下植被生长
1 9 70 年营造的杉木人工林 , 生长郁闭之后 , 林下几乎无植被生长 , 10 年左右 , 开始间伐 , 经
过 2 一 3 次不同强度间伐之后 , 出现了不同密度 、不同郁闭度林分 , 并在林下发展了不同植物种
类和不同盖度的林下植被 。 如表 1 和表 2 。
地位指数级 林下植被盖度
(% )
表 l 间伐后林分密度 、林下植被盖度及林木生长
造林时问 初植密度 保留密度 间伐强度
(年度 ) ( 株 / hm 之) (株/ hm Z ) (% )
平均高
(n l )
平均胸径
(e n 一)
123.45135
:: ::
2 5 0 5
:: ::
5 0 5
5 0 5
:: :;
19 7 0
1 9 7 0
1 9 6 8
1 9 6 8
1 9 6 8
1 9 6 8
1 9 6 8
2 5 0 5
2 5 0 5
2 5 0 5
2 5 0 5
1 8 0 0 2 8
1 5 4 5 3 8
.
3
1 4 4 0 4 2
.
5
9 6 0 6 1
.
6 7
1 1 7 0 5 3
.
3 9
1 4 2 5 4 3
.
1 1
8 2 5 6 7
.
0 0 ;{
.
:
注 : 林下植被 盖度于 1 9 9 2一08 调查 ;树高 、胸 径测定时间 : 14 、 16 地 位指数杉木 林是 1 9 9 2一 1 1 , 18 地位指数杉木林是
1 9 9 4
一
0 8
表 1 结果表明 : 同一地位指数样地 , 随着间伐强度的增大 , 林下植被盖度也相应增大 。
植被样方调查表明 :提 高间伐强度 , 增加林 内透光度 , 不仅可以增加林下草本和灌木的种
类 , 而且也可相应地提高盖度 、高度和株数 。
5 1 6 林 业 科 学 研 究 8 卷
表 2 3 种不同地位指数样地林下植被生长 (单位 : 高度 c m , 盖度 % , 频度 % )
海金沙淡竹叶蹄盖蔗金星蔗土获等植黄血鸡藤蓬子莱叶耳蔗斜方复木桂叶耳蔗复方耳蔗叶刺头复毛蔗鹤金鳞子钩三花悬刺鼠拎木毛蔗华南鳞油茶乌韭细青枝冬红淡轴疏蔗羽凸铁芒狗 其脊生长状况写盖总度地位指数
14 19
.
5 高度 28 33 15 30 5 . 0 2 0
株数 5 . 5 一 2 . 0 2 . 0 2 . 0 3 . 0
盖度 12 . 1 21 . 7 30 5 . 0 5 . 0 5 . 0
频度 90 30 30 10 20 10
14 62 高度 75 . 7 13 30 35 20 30 33 20
株数 2 . 87 1 . 5 1 . 5 1 . 5 2 . 0 2 . 0 2 . 0 5 . 0
盖度 4 9 13 7 . 0 1. 0 5 . 0 5 . 0 13 . 0 10
颐度 30 30 20 20 10 10 30 10
八曰八“。uLn曰nu。OL16 53 27
20加
50 8 5
1
.
4 2
.
0
16 28
50 20
43
1
.
3
8
.
0
30
40 25
1
.
0 1
.
7
25 10
20 40
50 36 38 30
2
.
0 1
.
2 1
.
75 6
55 】7 10 15
10 50 40 10
15 11
.
{
4
.
0 1
.
0
5
.
0 5
,
0
10 30
30l
3030
,。乳J尸了
16 69 高度 32 . 7 20 25 一
2
.
0 1
.
3
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95
1
.
0
l5
20
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1
.
0
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20
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1
.
0
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.
5
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了‘
500-玉乐16 12
180 37
.
5 62
2
.
0 1
.
0 4
.
0 3
.
4
4
.
0 5
.
0 16 33
10 20 40 50
35 40
11 5
46
肠钊
583004L
。L5
.卜
巧080312L2z色6-
4”10241257叨732.6数度株盖额高频
18 85
盖度 29
55 80
1
.
75 1
.
6
18
.
7 15
40 20
20
株数 2 .
盖度盂 4 6 5 . 0 5 . 0 10 7 . 5 42. 5 25
颇度 100 20 20 20 4。 一0 20
注 : 在 l。个样方内出现一株种者 , 未统计在内 .
3
.
2
地位指数
不同盖度林分与土壤 3 大类微生物的分布
表 3 不同地位指数林下植被盖度与土壤微生物分布
林下植被 细 菌 放线菌 真 菌 芽抱杆菌 灰色菌丝群 青瘫占
盖度 0 0 3 / g 土 ) ( 10 3 / g 土 ) ( 10 , / g 土 ) 占细菌 占链霉菌属 真菌
(单位 : % )
曲霉占
真菌
木霉占
真菌
64.05
6
:
。8 3 9 0
4 2 1
.
5 ;;
.
: :;:
10
.
8 6
1 9
.
64 ;:
’
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.
:
6
.
0
2 5
.
0
14l
10 0
.
0
7 5
.
7
8 9
.
0
5
.
0
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.
5
6
.
8
0
.
0
1 0
.
8
3
.
4
八曰0⋯亡J八ULO9曰J.九j8 5 . 69 5 5 . 03 2 4 . 5 1 9 . 22 0 6 . 51 5 3 . 3 6 0 . 45 0 52 0 4 6 . 12‘: :OQ?一b‘h内卜h一b1IJ
03 9 0
.
8
5 1 5
.
8
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.
7
1 9 8
.
6
7 0 0
.
7
2 3 9
.
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.
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.
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.
:
1 1
.
0
2 0
。
0
7539l81
注 : 林下植被调查于 19 9 2一08 ; 样地 3 大类微生物数量 1 4 、 18 地位指数级于 1 9 9 2一04 . 16 地位指数级于 19 9 2一 05 。
实验结果 (表 3) 表 明 : 林下植被盖度大小与 3 大类微生物数量分布存在着相关性 。 在 14
4 期 杨承栋等 : 杉木林下植被对 5 ~ 15 。m 土壤性质的改良
地位指数级杉木林下 , 植被盖度 65 . 8 %样地 比盖度 20 %样地 , 细菌数量增长 8 . 0 % 、放线菌增
长 3 31 . 2 % 、真菌增长 18 . 75 写 ;在 16 地位指数级林下植被盖度 69 %的样地比盖度 20 %样地 ,
细菌增长 1 0 1 5 . 6 % 、放线菌增长 9 8 1 . 1 % 、真菌增长 7 41 . 6 % , 林下植被盖度 “写样地比盖度
2 0 %样地 , 细菌增长 2 78 . 9 % 、真菌增长 2 40 % 、放线菌增长 7 02 . 6 % ;在 18 地位指数杉木林
下 , 植被盖度 75 %样地 比盖度 39 %样地 , 细菌数量增长 31 . 9写、放线菌增长 61 6 . 9 % , 真菌数
量不仅没有增长 , 反而降低 。
林下植被盖度大小还与土壤微生物类群分布有关 :
(1) 芽抱杆菌在 18 和 14 地位指数林下植被盖度大的样地分布较多 。芽抱杆菌是土壤 中重
要氨化菌 , 积极参与有机质分解 , 较多的芽抱杆菌出现 , 说明了土壤中含 N 有机养分含量较
高 [s] 。 在 16 地位指数样地里 , 这种规律不明显 , 很可能与该地位指数样地本底差异有关 , 至少
也说明林下植被盖度对 5 一 15 。m 深度土壤性质影响明显减弱 。
(2 )放线菌在林下植被盖度不同样地里分布 , 绝大多数属于链霉菌属 , 主要类群有白色菌
丝群和灰色菌丝群 , 在 1 4 、 16 和 18 地位指数样地里 , 植被盖度大的分布着高 比例的灰色菌丝
群 , 说明土壤 中有机养分含量较高 。
(3) 真菌在 1 4 、 16 以及 18 地位指数样地里 , 植被盖度大的与小的相 比 , 青霉占比例较低 ,
曲霉和木霉出现的比例较高 。 曲霉和木霉较多的出现 , 指示了土壤中有机养分含量较高 。
3
.
3 林下植被盖度与土壤酶活性及腐殖质各组分含 C 量的关系 (见表 4)
表 4 林下植被盖度与土壤酶活性 、腐殖质含 C 量
地位指数 林下植被 多酚氧化酶 转化酶 过氧化氢酶盖度(% ) (红紫倍精 m g / g 土) (葡萄搪 m g / g 土 ) (KM n (). m [ /。土 )
腐殖质 C 含量 (肠)
:: ;:
’
5 0
.
0 8 4
0
.
0 2 1
16
.
29
15
.
5 6 : ::
总量
1
.
6 33
胡敏酸
0
.
20 5
0
.
18 7
富里酸
0
.
4 4 4
0
.
3 8 7
胡敏素
0
.
9 8 5
0
.
9 4 6
1n61nU,白二」亡J门hQ
l 6
1 6
1 6
12
.
5
6 9
5 3
.
5
2
.
4 5
3
.
9 1
4
.
6 9 2
.
0 23
0
.
1 9 4
0
.
2 3 4
0
.
24 6
0
.
6 5 2
0
.
6 2 3
0
.
3 9 8
0
.
7 80
1
.
0 9 4
1
.
3 7 9
0.0.
0
.
1 7
0
。
3 4
14
.
1 1
17
.
16 :
.
;;
1
.
69 7
1
.
9 2 2
0
.
22 6
0
.
2 3 3
0
.
6 0 3
0
.
7 0 7
0
.
8 68
0
.
9 82
J
.二曰六OX匕O曰1, .二
在 14 地位指数级 , 林下植被盖度大的样地里 , 无论是多酚氧化酶活性 , 还 是转化酶活性 、
过氧化氢酶活性 , 都明显地低于林下植被盖度小的样地 , 很可能与这两块样地本底差异有关 。
在 16 地位指数样地 , 多酚氧化酶活性 , 林下植被盖度大 的 比植被盖度小的增加 2 . 6 % ~
2 0 0 % ;转化酶活性增加 2 2 . 8 1 %一 2 3 . 4 0环 ;过氧化氢酶活性增加 5 9 . 5 9 % ~ 9 1 . 4 2 % 。在 1 8 地
位 指数级样地 , 以上 3 种酶 活性 , 均 是盖度 大的高于盖度 小的 , 其中多酚 氧化酶 活性 增加
1 0 0 %
、 转化酶活性增加 2 1 . 6 % 、过氧化氢酶活性增加 26 . 5 % 。
关于土壤腐殖质各组分含 C 量 , 在 14 地位指数样地 , 林下植被盖度大的低于盖度小的 样
地原因 , 很可能是这两块样地本底就存在差异 , 至少可以说明林下植被对 5 ~ 15 。m 深度腐殖
质 各组 分含 C 量 的影 响明显减弱 , 这与这两块样地土壤有机质含量的测定结果也是 一致
的 [, , , 〕。
林 业 科 学 研 究 8 卷
在 16 地 位指 数级 样地 里 , 林 下植 被盖 度大 的 与盖度 小的相 比 , 腐殖 质全 C 量提 高
1 9
.
8 4 % ~ 2 4
.
2 6%
, 其中胡敏酸含 C 量提高 2 0 . 94 写一 26 . 78 % ;胡敏素含 C 量提高 39 . 89 %
一 7 6 . 3 4 % , 唯有富里酸含 C 量 , 林下植被盖度大的反而低于林下植被盖度小的样地 。
在 18 地位指数样地 , 林下植被 盖度大的腐殖质 各组分含 C 量 , 明显地高于盖度小的样
地 , 腐殖质全 C 量提高 13 写 , 其中胡敏酸含 C 量提高 0 . 26 % 、富里酸含 C 量提高 1 7 . 2 % 、胡敏
素含 C 量提高 13 . 1 % 。
3
.
4 林下植被盖度与土壤的主要化学性质 (见表 5)
表 5 林下植被盖度与土壤化学性质
地位指数 林下植被 有机质 全N 水解N 速效P 速效K盖度(%) (%) (%) (m g ·k g一 ’) (m g ·kg 一 ’) (m g ·kg一 ’ ) (HZ ())
交换性盐纂总量 Ca +‘ Mg 卜
(m m o l
·
kg一 ’) (m m o l坯6 科 ·拉g 一 ’) (。。0 1兄Mg 什 · kg 一 ’)
:: ;:
’
;
.
::
0
.
0 7 4
0
.
0 6 4
6 0
.
3 2
5 4
.
0 3
0
.
7 6 9
0
.
8 6 8
5 5
.
4 0
6 1
.
2 6 :
.
4 0
.
1 ]
7 6
.
8 8 ;
.
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2
.
8 4
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.
2 8
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.
5 9
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.
0 7 3
0
.
0 7 2
0
.
0 6 4
6 0
.
1 3
7 2
.
2 4
6 9
.
7 3
1
.
0 2 3
0
.
5 1 2
0
.
6 6 3
6 5
.
4 5
7 1
.
6 7
6 9
.
3 3
6 6
.
3 7
4 5
.
2 5
5 0
.
4 7
1
.
9 7
4
.
1 8
8
.
3 5
0
.
9 2
1
.
4 5
1
.
3 6
12.6953
:
.
::
0
.
0 6 0
0
.
0 8 1
6 0
.
9 8
7 5
.
1 7
0
.
9 2
2
.
0 3 4
5 7
.
2 6
8 9
.
4 9
5 5
.
8 3
4 5
.
5 1 :
.
:: ::
月,乙d月60门口0QLJ1一11
在 14 地位指数杉木林下土壤中 , 除有机质和全 N 外 , 植被盖度大的比植被盖度小的样
地 , 速效 P 提高 1 2 . 8 % 、速效 K 20 5 . 7 % 、交换性盐基总量 9 2 . 2 % 、 C a “ 6 2 . 2 2% 、M g “ 1 7 . 1 7%
。在 16 地位指数杉木林下土壤中 , 除全 N 、速效 P 以及交换性盐基总量外 , 其它养分含量 , 植被
盖度大的样地 明显地高于盖度小的样地 , 土壤有机质提高为 15 . 53 % 一 26 . 45 % 、水解 N 1 5 .
3 6 % 一 2 0 . 1 3 % 、速效 K 5 . 9 % 一 9 . 5环 、Ca “ 1 1 2 . 1 8 乡石~ 3 2 3 . 8 5 % 、M g ‘斗 4 7 . 5 2% 一5 7 . 6 0 % 。 在
18 地位指数样地 , 林下植被盖度大的样地土壤养分 含量大多数提高 , 有机质提高 1 5 . 38 % 、全
N 3 5 %
、水解 N 2 3 . 2 6 % 、速效 P 1 2 1 . o s% 、速效 K 5 6 . 2 8 肠 、 C a ‘ 1 1 6 . 8 9 % 、 M g 3 1 . 4 8 % , 但交
换性盐基总量相反 , 植被盖度大的反而低于盖度小的样地 。
4 结 语
(l) 间伐后 , 林下植被的生长明显地影响到 5 ~ 15 c m 土层中 3 大类微生物数量增长 、微生
物区系组成 、细菌中蜡状芽饱杆菌 、放线菌链霉 属中灰色菌丝群 、真菌中曲霉和木霉数量增长 ,
均与林下植被盖度增大在数量上呈密切正相关 。
(2) 林下植被发育 , 对 16 和 18 地位指数样地 , 5 一 15 。m 土层水解酶类和氧化还原酶类活
性 , 随着林下植被盖度增大而提高 。
(3 )林下植被的发育 , 在 16 地位指数 5 ~ 15 c m 土层中 , 仅使有机质 、水解 N 、速效 K 、
C a +
‘ 、
M扩 含量有较 明显增加 , 在 18 地位指数 5 ~ 1 5 c m 土层中 , 可使土壤有机养分 、速效 N 、
速效 P 、速效 K 以及 Ca ‘干 、M g +寸含量 , 均有较 明显增加 。
4 期 杨承栋等 :杉木林下植被对 5 ~ 15 c m 土壤性质的改良 5 1 9
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