全 文 ：第 1 卷 第 1 期
1 9 8 8 年 2 月
林 业 科学研 究
FO R E S T R E S E A R Cll
V o l
。
1 , N o
.
1
Fe b
。 , 1 9 8 8
海南岛尖峰岭半落叶季雨林生态
效应的研究万一游耕农业的地力分析 *
卢 俊 培
(中国林业 科学研究院热带林业研究所 )
摘 要
本文根据在海南岛 尖峰岭林区半落叶季雨 林一褐 色砖红攘上所进行的游耕 农业
生态后果的实验研究 , 论证 了热带森林土攘资源退化的四个方面 : 凋 落物 层烬失 ,
使土攘养分补给 源和水 文功能减弱 ; 水土流失严重 , 水分的输 导 、 涵贮能 力降低 ;
土攘理化性状劣 变, 肥 力下降。 文章提 出 了废除游耕制 , 建立以 木本植物为主的林
一农制; 合理规划和经营热带林; 停止炼 山 全 垦法 , 推行生态造林技术等项 建议 ,
以培育和保持地 力 , 保护 热带森林土壤资源 。
关键词 海 南岛 ; 尖峰岭 ; 半落叶季雨 林 ; 游耕 农业 多 地力分析
海南岛的热带天然林 , 目前只有3 9 。 3万 h a , 覆被率不到1 % , 比 50 年代中期减少了5 4 . 4 % 。
造 成森林急剧消耗的原因之一是原始的游耕农业 。 据统计 , 其毁林面积近 14 万 h a , 约占总消
耗量 的 30 % ’)。 在游耕制泛行的地区 (多数是林区外缘的低山丘陵区 ) , 轮耕地所 占 面 积 估
计不少于有林地的30 一50 % , 不少原始的热带森林因此演变成旱性次生林 、 灌丛草坡 , 土地
资源也造成很大损失 。
所谓游耕农业 , 就是自由式的块状毁林 , 清除粗大木材 , 烧烬枝叶杂草 , 粗放旱作 , 连耕
2 一 4 年后弃耕撩荒 , 易地毁林烧垦 , 待地力稍有恢复 , 又重返烧垦 , 间隔期 3 、 5 年 , 7 、
8 年不等。
本文系尖峰岭半落叶季雨林模拟游耕试验研究内容之一 , 旨在正确认识游耕农业对地力
的影响 , 为合理利用森林与土地资源提供决策依据 。 有关试验区的自然概况及研究方法已有
报道 [’, 2 1 。 本文据 1 9 7 9一 1 9 8 5 年的试验观测及调查研究结果 , 仅就游耕农业对地力的影响作
一粗浅分析。
本文于 1 98 7年1 0月 20 日收 到。
本项研究为 中国科学院科学基金会资助项 目 之一 。 刘其汉 、 林 月娟 、 曾庆波、 李艳敏等同志参加 部分观浏 , 化学分
析 由热林所分析室完成 , 在此一并致谢。
1 ) 林业 部调查规划局等 , 1 9 81 , 海南岛林业资料汇编 ,
2 G 卜业 科 学 研 究 1 卷
一 、 凋落物层全部烬失 , 物质归还量减少
凋落物层是森林土壤特有的诊断层 , 它不仅是土壤营养成分和土壤微生物活动能量的补
给源 , 也是水土保持的重要功能层次 , 对森林土壤的发育和土壤肥力水平的高低具有重要的
作用 。
尖峰岭的热带林 , 每年平均以 7一 g t/ ha 的凋落物量 (干重 ) 归还土壤 , 其 中 氮 素 48 一
8 4 k g / h a
, 矿物元素 2 8 0一5 8 o k g / h a 和碳素 3一 4 t/ h a (表 1 、 2 ) 。 以半落叶季雨林计 , 可经常
保持 3一4 t/ h a 的贮量 , 形成约 l一Zc m 厚的林褥层 , 不断矿 化补充土壤养分和腐殖质 , 同时
还可以缓和降水对表土的冲击 , 截持地表逗流 , 生态效果是良好的 。
表 1 尖峰的热带林翔落物产蟹 (千盆 ) (kg /h a )
6 月 7 月 ⋯8 月 l。 月 全 年
:
几‘n JUt‘00六卜山地雨林 3 9 6 . 7
连G O . 后
8 6 8
·
5一10 3 3 · 3 1 0 2 7 · 2 , 8 7 0 . 8【 3 38 . 7
2 17一半落叶季
雨林
洲半落叶 季而林 A 。 2 58 9 幻
连2 1
5 6 7 2
0 12 03
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9
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7 6 0 4
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5 5 9 1 1
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* 年平均伙。
表 2 尖峰岭不同的化学归还置比较 (k g / h a · a )
别 K C吕 S i A l
5
.
4
1 6
.
8
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4 1
.
5
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.
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.
9
5 8 1
.
6
77 1 8
.
8
89 3 5
.
8
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4 卫. 3 2 8
4 6
.
8 6 7
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.
5
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.
3
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S.N屯
月峪O八L日地雨林
一半落叶季雨林
类凋物落
、卜落叶季雨 林 A 层
徐荒期灌草丛周 落物
耕垦 期早作物枯秆
艺3 . 0
3 1
.
8
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1
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.
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.
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.
9
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.
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.
9
1 3
.
6
1 4
.
9
3 7 6
.
8 3 8 8 9
.
1
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.
5
.
6 1 8 0
.
0 1 1 4
.
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.
5
1
.
3
5
.
2
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.
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1
.
1
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.
6
0
.
7
0
.
6
0
. 了 2 4 8 . 8 4 2 0 9 . 4
随着游耕或炼山种植 , 凋落物层消失 。 在秸秆全部还 田的情况下耕垦期 的 旱 作 物 , 最
高的年产量仅 4t/ ha , 而 半实上只有极少残余物能在付之一炬 中以灰分的形式归还土壤 , 大
多数被运走和流失 了 , 从而中断了土壤的天然肥源和保护层 , 这是森林土壤退化的开始 。 待
停耕撩荒后 , 初期恢复起来的草类灌木及萌生幼树群 落 , 多是层高 1一 Z m 的多年生植物 , 凋
落物归还最有限 (表 2 ) , 优越的是群落的覆盖作用和凋落物的分解归还 , 比耕垦期 有 所 好
转 , 但较之天然植被仍然有着质的差别 。
从物质 的化学成分来看(表 2 、 3 ) , 除个别元素 (钾 )是游耕期的秸秆含量多于撩荒期或林
地的凋落物和 A 。层的含量外 , 其它元素的贮量和含量 (% )都是游耕地明显少于其它类型 。
撩荒期的变化则完全不同 , 氮 和硅的含量显著升高 , 反映了以飞机草、 大沙叶 、 山黄麻为主
的更新群落的特点 。 半落叶季雨林凋落物及其 A 。层 , 硅 、 铁 、 铝有着一定程度的富 集 , 其
1 期 卢俊培 : 海南岛尖峰岭半落叶季雨林生态效应的研究 2 7
裹 3 半落叶季雨林游峨农业化学归还组成比较 (% )
一澳-一 ⋯、 卜分⋯c · ⋯M ! } K ⋯N · ⋯· ⋯5 1 1 , · { A‘摘 落 物
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6
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它元素则多被淋失和消耗 。
以上可见 , 保护凋落物层是保护热带森林土壤肥力的重要环节 。
二 、 水土流失严重
热带林刀耕火种后 , 失去了森林对降水的截留、 缓冲和地表截持作用 , 裸露的地面直接
承受暴雨的冲击 , 以片蚀为主的水土流失急剧发展。 表土层被蚀厚度 约 1一Zc m /a , 耕垦地
的泥沙流失量约为林地的5 90 倍 , 逗流水约为林地的26 倍 , 含沙率比林地豹多 23 倍 , 毁林后
连续三年耕种所造成的水土流失十分严重 (表 4 )。
在辽流的次数 、 逗流强度及泥沙挟持量等方面 , 垦地比林地都有显著的增加 (表 5 ) , 林
地的通流系数集中在0 . 01 以下 , 最大值不及 。. 1 , 而垦地则多在 0 . 01 一。。5 , 最大值 > 0 . 5 ,
通流次数也比林地约多 20 % 。
裹 4 游桥农业的地裹通流比较
年 降 水
时 期 地 类
(rn 皿
年 通 流
(皿口 )
平均通流
系 数
含 沙 爱
(kg / l)
年 流 失 量
水
(m 3 / h
a )
土
(t/ h
a )
拼 垦 期
(1 9 7 9一1 9 8 1年 )
1 2 2 0
。
7
1 61 5
.
2
1 0
。
5 0
2 8 1
。
1 0
0
.
0 0 86
0
。
1 7 4 2
.
00 05
.
0 1 1 4
1 0 8
.
0 3
2 81 0
.
9 9
0
.
0 5 4
3 2
.
0 7 6
地林垦
1 2 3 3
.
6
1 7 2 2
.
1
5
。
4 2
3 7
。
5 8
0
.
0 0 4 4
0
。
0 2 1 8
0
.
0 0 1 3
0
.
0 0 5 7
5 4
.
1 7
3 7 5
。
8 0
0 6 9
1 0 8
地林垦撩 荒 期
( 1 98 2一 1 9 8 3年 )
表 5 遥 流 分 析 表
夏期乡 目⋯丽{麓竿等岁伙一⋯毓岩釜粼粼 一! { ’ 一 ’一 }一 ’一 ’ 一 } 一 ’一 ’ 一 } 一 } 一 } 一 ’一 ’一 } 恤, , { 性g/n a ,
{ 林 ! 次 ! 1 0 1 { : { 。 } 。 { ; 。‘ } { {耕 一 } _ } _ _ _ } _ _ { _ } _ } _ _ _ } 0 . 0 8 8 } 11 . 3 3 { 4 7 . 7 9
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2 8 林 业 科 学 研 究 1 卷
根据地方林业部门统计 , 截至 19 8 0年 , 海南岛游耕农业所造成的毁林面积近 14 万 h a ,
按前述观测结果 , 再以50 %的保险系数估算 , 则每年将因热带林 的破坏性消耗 (特另1是游耕 )
而多损失近 2 亿 m ,水和23 0万 t 土 , 土壤资源 的无益耗损和退化非常突出 。
表列资料也说明 , 经过 2 年停耕 , 草被恢复后 , 水土流失情况随之有所好转 , 撩荒后的
垦地与林地进行同期比较 , 净流失 比例明显缩小 , 通流水量减为林地的6 。 9倍 , 固体流 失 量
3 0
.
6倍 , 谷沙量 4 . 4倍 。 逞流强度减弱还反映在近97 %的逸流系数都在0 . 1 以下 , 最大值不及
0
.
1 1 , 产生通流的次数仍 比林地约多 15 % , 可见密集的草被对于缓和雨势 、 截持逗流 、 减少
冲刷等方而 , 具有一定的作用 , 但仍不如热带森林。 同时还应充分估计到 , 反复 轮耕 后 更
替的植物群落的组成 、 结构和生态功能 , 都呈退化趋势 , 因此 , 第一轮撩荒期的某些生态恢
复 , 不可能是稳定的内 。
三 、 涵水能力减弱
森林土壤对水分的涵贮能力 , 是地力水平和生态环境背景值的重要内容 。 如 以一定土层
的渗透水量来衡量 , 则可清楚地看到 , 森林土壤对水分的输导涵贮 , 因游耕而受 到 较 大 阻
滞 。
尖峰岭的半落叶季雨林—褐色砖红壤 , 第一轮游耕中耕垦期的第三年 (前二年未观测 ) ,除表土 巧c m 土层 , 因耕锄松土的增渗作用而使渗水量高于林地外 , 其余土 层 的 渗 水 量都
随土层加深而明显递减 , 撩荒期有所回升 , 但趋势相似 。 渗透水量所占同期降水量比率 , 也
是林地大于垦地 (表 6 ) 。 这个事实 , 究其原因 , 除地表逗流 、 截留等对降水再分配的影响外 ,
土壤紧实度和容重的增大 、 土体中有机无机胶粒的机械淋溶淀积 , 使下渗水的滞性增加 , 也
是原因之一 。 从林地与垦地渗透水的颗粒浓度对比中可见 , 垦地各层的含量都有所增加 , 尤
以有机胶粒最规律 。 林地和垦地 15 、 30 、 looc m 土层渗透水中腐 殖 质 含 最 (g / L )依 次 为
0
.
0 2 0
、
0
.
0 3 4 ; 0
.
0 1 1
、
0
.
0 1 4 ; 0
.
0 17
、
0
.
0 3 3 , 烘干残 渣 的 含 量 依 次 为 0 . 4 1 9 、 0 . 2 6 9 ,
0
。
0 8 3
、
0
。
17 2 ; 0
.
1 9 0
、
0
.
0 8 0
。
由于地表覆被状况的巨大差异和水土流失及土壤物理性状的变化 , 土壤的水分状况也不
同 。 在旱季 , 2 0c m 土层内 , 垦地土壤含水率显著降低 2 一 4 % , 自然贮水量约少 3 . sm m 。
裹 6 土 层 渗 水 效 果 比 较 (m 皿/ 占降水 % )
. . . 曰. . . . . . . . . . . .
时 期 类 型 气m 二产 土 层 深 度 (c口 )1 5 ⋯ 3 。 , 。。
地林垦
耕 垦 期
(A )
( B )
1 31 3
.
2
17 4 9
.
4
A 一 B
A / B
⋯ 3 3‘· ”(, 5 · 5 ⋯3 3, · 5 ”/ 2 5 · 6 } 1 5。· 。5 / 1 2 . 1⋯ ‘, , · ‘3性z ‘ · 5 1 ’8‘ · ‘21. , 6 · ‘ } 6 6 · , ‘1 3 · 8】 一 ”8 · 2 4‘3 · 。 一 组9 · 4“ 9 · 2 一 ”2 · 1 2 / 8 · 3
{
”· 8 5 」 1 · 17 」 “· 4 0
狱 荒 期
林 地 (人 )
垦 地 ( B )
A 一 B
A / B
1 2 3 3
.
6
17 22
.
1
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.
5 8 / 2 1
.
8
4 35
.
6 8 / 2 5
.
3
一 16 7 . 1 / 一 3
.
5
0
.
6 2
4 8 6
.
8 2 / 3 9
.
5
2 2 2
.
9 1 / 12
.
9
2 5 5
.
5 6 / 1 6
.
6
2
.
1 5
32
.
4 / 2
.
6
2 8
.
7 3/ 1
.
7
3
.
6 7/ 0
.
9
1
。
1 3
1 期 卢俊培 : 海南岛尖峰岭半落叶季雨林生态效应的研究 ‘ 29
在雨季和旱季初 , 心土层以下 , 垦地和林地土壤水分的差异很少 , 甚至 因林木蒸腾增加了水
分消耗 , 在林木根系主要分布区的 6 0c m 土层内 , 整个旱季的土层贮水量林地少 于垦地 , 最
旱的 4 月份差值达 10 m m 以上 , 雨季相反 。 撩荒期的土壤水分差异则较小。 土壤贮 水 增 量
以 1 0 o c m 土层计 , 林地比垦地多 2 5 . 4 m m , 相当于降水的 2 . 6 % , 充分反映了土壤涵贮 水分
的能力随游耕而退化的特点 (表 7 )。
裹 7 土 坡 贮 水 能 力 比 较 (二二 , 10 0c 。土层 )
类 别 ⋯ 贮 水 量 } 相对田间持水 ’ 贮 水 增 盆 . 增量差值占降水 %二 垦 地 2 32 . 。 一{ 7 1 . 。 ⋯ 1 7 . 。 ⋯
, {
} { } 2
.
6
期 . 林 地 、 “17 · 4 1 “6 · 1 1 4 3
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目翻 . 曰自 . . . . . . . . . . .
四 、 肥力趋向退化
随游耕和炼山活动而来的是森林土壤肥力下降 , 土壤理化性状劣变。 直观的表现是 , 凋
落物层全部烬失 , 表土层变薄且沙化 , 机械组成变粗 , 地表粗砂成层 。 5 0c m 土 层 内 , 土壤
紧实度增加 , 孔隙度比垦前降低 2 一 3 % , 容重增大0 。 0 3一0 . 06 , 通透性能降低 , 养分贮量
减少 , 其退化的速度是很快的。
据测定 , 游耕地垦期始末三年 , 表土 Zo c m 中主要养分的减少量大 约 为 : 有 机 质 7 9 1 0
k g /h a
、 全氮 1 80 8 k g /h a 、 速效磷 18 . sk g / ha 、 速效钾 3 17 . 9 k g / ha 。 除了有限的旱作物吸
收和土层中的纵向淋洗外 , 此类养分损失 , 主要是随地表逞流而损耗 (表 8 )。
调查结果还说明 , 开垦时间愈长 , 轮耕次数愈多 , 土壤肥力减退愈明显 , 有机质减少尤
为显著 (表 9 )。
综上所述 , 游耕农业对热带林和热带森林土壤 , 都会带来严重的生态后果 , 保护热带森
林土壤资源 , 是合理开发利用热带山地丘陵的战略前提。
五 、 结语与建议
研究结果说明 , 海南岛尖峰岭半落叶季雨林游耕的生态后果之一是地力衰退 , 衰退的主
要表现是 : 养分的天然补给源和重要的森林—土滚水文功能随凋落物层的消失而降低 , 也就
3 0 林 业 科 学 研 究 1 卷
表 8 地衰通流的化 学流失 (k g / ha . a )
时 期 处 理 还 流 一全 N }全 P 连 效 K Ca 2 . M g , 卜 有 机 质 烘千残渣
3
,
2 1
0 0 2 3
0
.
0 4 5 1
.
2 1 5 0
.
3 0 9 3
.
6 03 4 9
.
8 8 9
林 地
拚 垦 期 0
.
0 0 0 2 0
.
0 0 4 0
.
0 00 5
2 5
.
2 8 2 7
.
6 0 8 1 9
.
6 6 2
1
.
1 7 0
0
4 5
.
2 40
.
0 02
1 1 2
.
7 1 1 ! 9 49
.
8 0 1 1 6 9 91
.
0 6 0
(1 0 7 9一 1 9 51 年 ) 垦 地
4 3
,
1 3
6 5
,
1 8
0
.
3 3 5
7
.
8 9 8
6
.
4 2 7 3
.
32 7 0
.
7 7 1
水砂
差 值 艺 2 4 . 8 7 5 9 . 79 7 9 46 . 9 6 8 1 6 9 41 . 1 7 1
.
1 2 8
.
1 6 8
3
.
8 2 0
4
.
2 7 0
1 0
.
2 3 6
八“”. 1 4 8
,
1 9
0
.
0 1 8
0
.
0 8 8
0
.
4 0 1
0
.
0 1 4
n八水砂林 地
旅 荒 期
390
一
564
”
0
( 1 , s卜 1 9 5 3年 ) 垦 地 2
.
0 9
1
.
7 6
0
_
2 8 0
.
2 4 0
.
2 5 0
.
3 2 0
.
5 7 0
0
.
0 4 8
0
.
05 3
0
.
4 9 0
0
.
2 90
0
.
6 5 9
3 8
.
3 3
41
.
3 9
5 6 8
.
5 4 0水砂
差 值 一 艺 3 5 1 2 1
。
⋯1 4
1
_
0 7 5 2
.
5 9 4 71
.
6 3 5 5 8
.
3 0 4
垦期 荒期差值 比 1 9 . 3 0 2 3 . 1 0 1 8 . 4 0 1 3 . 2 0 3 0 . 3 0
表 , 不同轮耕期福色砖红旅性状变化
0
.
1 8 8
0
.
1 8 2
0
.
1 4 8
0
.
1 4 2
0
.
0 8 1
0
.
1 0 5
2
.
2 5
2
.
1 8
2
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2
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3 7
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.
7 9
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0
.
7 4
0
.
9 6
是降低了土壤的生态和生产能力 ; 水土流失严重 , 在游耕情况下 , 褐色砖红壤的固休通流量
为游耕前天然林地的59 0倍 , 年平均通流系数 ( 0 . 17 4) 为林地的2 倍 , 土壤的水分涌贮能力降
低 , lo oc m 土层 的年渗透水量约 67 m m , 相当于林地的 42 % , 土壤年贮水增量比林 地 约 少
2 5
。
4m m ; 土壤理化性状劣变 , 肥力下降 , 表土层变薄且沙化 , 土壤紧实度 及客玉增大 , 孔
隙度降低 , 土壤养分年净流失量比林地的增值约 10 Ok g / h a , 有机质耗损近 I t 。 土壤资源退
化的速度和后果是严重的。
森林土壤资源的退化与森林的破坏及不合理的经营利 用密切相关 , 保护热带森林土壤资
源的关键在于保护热带森林 , 其措施为 :
1
。 废除游耕制 , 禁止 “刀耕火种” 、 乱砍滥伐和烧山狩猎 。 对 现有游耕地 , 实行退耕还
林 , 封山育林 , 规划出固定的农牧业区 , 发展以木本植物为主的热带作物和多种经营 , 集约
经营山麓谷地 , 提高群众经济收入和生活水平 。
2
。 合理规划和经营现有天然林 , 停止过量采伐和毁林造林 , 规定一定郁闭度 (如0 . 2 一0 . 3)
以上的林分 , 不得当作造林宜林地处理 , 对一些疏林和低质林分 , 采取保护性的改造措施 , 封
1 期 卢俊培 :海南岛尖峰岭半落叶季雨林生态效应的研究 3 1
山育林 , 以提高林地生产力和森林的生态效益及经济效益 ; 在居民点附近 , 规划一定面积的
地段或四旁地 , 作民用薪炭林经营 , 切实解决民用柴源 。 -
3
。 遵循生态学与经济学结合的指导思想 , 立足于保护土地资源 , 废除炼山全垦制 , 推行
生态造林技术 。 保护原状表土 , 环 山反坡穴状种植 ; 多层覆盖 , 多层利用 ; 绿肥压青 , 枝叶
还地 , 用地和养地相结合 , 保持地力不衰 。
参 考 文 献
〔月 卢俊培等 , 1 , 8 1 , 海南 岛 尖峰 岭半落叶季雨林 “刀 耕 火 种 , 生态后果的初步观测 , 植物生态学与地植物 学丛刊 ,
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〔3〕王德祯 , 1 98 7 , 海南岛尖 峰岭热带半落叶季雨林的群落学特征 , 热带林业科技 , ( 3 ): 1 9一3 10
以〕曾永泉等 , 1 98 6 , 诲南岛刃耕火种迹地的生 物地球化学特征和生态环境质量 的研究 , 中山大学学报 (自然科学 ) 论
丛 , ( 7 ), 55一6 70
〔5 〕林业部科技情报 中心 , 1 9 8 6 , 第九 届世界林业 大会论文选集 , 92 一 9 , 113 一 1 1 70
〔6〕M u m ek a , A . , 1, 3 6 , E ff。吐 o f d e fo r e蛛吐io n an d sub 幻st en c e a g ricu lt 毯r e o n r u n o ff o王 th e KA FU E
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