全 文 ： 收稿日期: 2000-03-02
基金项目: 1997~ 2001年国家自然科学基金项目 杉木桉树人工林长期生产力保持机制的研究 ( 39630240)
作者简介: 盛炜彤( 1933-) ,男,江苏海门人,研究员.
文章编号: 1001-1498( 2000) 06-0589-09
杉木人工林水土流失及养分损耗研究
盛炜彤
(中国林业科学研究院林业研究所,北京 100091)
摘要: 1984~ 1996 年在江西分宜县中国林科院亚热带林业实验中心的 3 个林场, 分别对杉木人工
林幼龄林、中龄林及近熟林进行了 8组水土保持及养分循环方面多点的试验观测,对杉木人工林水
土流失及养分损耗作了研究。结果表明, 杉木人工林水土流失以幼林阶段为最大, 其次中龄林阶
段,最小是近熟林阶段。幼龄林地表迳流量为 546. 0 m3hm- 2, 土壤侵蚀总量为 1 005. 0 kghm- 2,
土壤侵蚀量尤为明显;中龄林地表迳流量为 506. 98 m3hm- 2, 土壤侵蚀总量为 180. 7 kghm- 2; 而
近熟林地表迳流量为 477. 25 m3hm- 2 ,土壤侵蚀量可略而不计。幼龄林流失有机质 50. 049 kg
hm- 2 ,养分为31. 508 kg hm- 2 ; 中龄林流失有机质为 6. 080 kg hm- 2 , 养分流失量为 2. 096 kg
hm- 2 ,而近熟林养分流失量为10. 784 kghm- 2, 无有机质流失。幼龄林阶段土壤侵蚀量以造林当
年为最大,以后逐年减少, 第 4 年及以后随着林分郁闭度加大,流失量很少,而地表迳流量与林龄关
系不密切。在板页岩发育的土壤条件下,土壤有较强的抗蚀能力,在杉木人工林经营的 25 a中, 水
土流失不严重,养分损耗很少。总的迳流量为 1 530. 23 m3hm- 2, 侵蚀量为 1 185. 7 kghm- 2 , 流
失有机质为 56. 28 kghm- 2 ,流失养分 44. 383 kghm- 2 ,其中以流失钾肥为最多。因此在杉木人工
林经营中,仅就地表迳流及侵蚀量而论,在板页岩发育的土壤上不会导致土壤退化。
关键词: 杉木人工林; 水土流失; 养分损耗
中图分类号: S715. 3 文献标识码: A
杉木[ Cunningham ia lanceolata ( Lamb. ) Hook. ]是我国南方最主要的造林树种, 面积广
大。杉木人工林主要分布于江河流域中上游的山地,山高坡陡, 它的水土保持能力, 不仅涉及
地力维护, 而且涉及江河、林区的生态环境保护, 因此研究其水土保持能力是有重大意义的。
过去对杉木人工林炼山整地的水土流失和人工林水文效应有过不少观测研究,但专门就其不
同林龄阶段水土保持能力方面系统研究却很少, 研究杉木在整个栽培过程中的水土流失量及
养分损耗量则更少。本文根据江西分宜县中国林科院亚热带林业实验中心的杉木造林整地、
间伐对水土保持影响及人工林养分循环等方面长期系统观测的研究材料, 就不同林龄阶段水
土流失及养分损耗进行系统整理分析, 以反映杉木人工林在板页岩风化发育的红黄壤土上的
水土保持能力, 同时研究其对土壤肥力的影响和营林干扰在地力退化中的作用。
1 自然概况及研究方法
1. 1 试验区自然概况
试验观测区位于江西省分宜县中国林业科学研究院亚热带林业实验中心的山下林场、上
林业科学研究 2000, 13( 6) : 589~ 597
For est Resear ch
村林场及年珠林场,地处 2730~ 2750 N, 1143 E, 属丘陵山地,海拔85~ 300 m。为中亚热
带湿润气候,年均温 17. 9 , 降水集中在4~ 6月, 9月至次年1月水量最小,年均降水量1 100
~ 1 700 mm。根据山下林场 1984~ 1989年的观测资料,以 4~ 7月水量最大,特别是 6月,最
大降水量达 50~ 60 mm, 产流大多集中于 5~ 6月。以雨强 0. 001~ 0. 039 mmmin- 1的频度
最大,达 60. 43% ,其次是 0. 040~ 0. 099 mmmin- 1, 为 24. 80%。能引起迳流的大于或等于
0. 1 mmmin- 1的雨强频度为 14. 7%。上半年各月的降水量均大于蒸发量, 下半年各月的降
水量均小于同月的蒸发量。观测区的原生植被以丝栗栲( Castanopsis f argessi Franch. )、苦槠
[ Castanop sis sclerophyl la ( L indl. ) Schot t . ]、木荷( Schima sup er ba Gardn. et Champ)为主成分
的常绿阔叶林,但大部分遭到破坏。现状植被以杉木、马尾松( Pinus massoniana Lamb. )、湿
地松 ( Pinus ell iott ii Engelm . )、火炬松 ( Pinus taeda Linn. )、毛竹 ( Phyl lostachys pubescens
Mazel ex H. de Lehaie)人工林为主。观测区的主要岩性, 以板岩页为主。土壤主要为黄红壤,
多数土层中-厚,腐殖层中,透水性良好。观测试验区杉木人工林地位指数多为 14~ 16。
1. 2 研究方法
在七五、八五期间,分别在杉木幼龄林、中龄林及近熟林中设置了如下试验地:不同整
地方式(全垦、带垦、穴垦、对照) 1组迳流场( 4个) ;带状整地 1组试验迳流场( 4个) ;穴垦整地
2组(各 3个)监测迳流场;杉木水文学试验观测包括 1个迳流场和 2个迳流堰,间伐试验地 1
组迳流场( 6个) , 共 8组试验及监测。各组观测年限 3~ 7 a。
迳流场设置:试验地 666 m 2, 内设 100 m2 ( 5 m 20 m )的迳流场。在近熟林内设置集水
区,面积分别为 1. 63 hm2 及 0. 63 hm2, 在集水区中设置 V 形溢流堰。设置水量筒观测降水
量,按常规方法测定迳流量与侵蚀量。并对水质及泥沙进行养分分析,包括 pH 值, 有机质含
量,全量 N、P、K 及速效 N、P、K。
2 结果与分析
2. 1 杉木人工林的水土流失
2. 1. 1 幼林阶段的水土流失[ 1] 鉴于多年多点观测的经验,用 1组迳流场反映 1个区域的某
一类森林群落的水土流失状况,代表性不足, 故需要多点多年的数据加以综合分析才可能有一
定代表性。在江西分宜县中国林科院亚林中心观测幼林阶段迳流场组,共有 5个组,这些组基
本观测方法相同,土壤类型相似,海拔为 70~ 300 m, 代表低山丘陵板页岩发育的黄红壤的迳
流及土壤侵蚀状况。观测都从造林当年开始(即幼林为 2 年生) , 观测年限长的达到 7 a, 短的
3 a。各组迳流状况见表 1。
从表 1中看出, 不同地点迳流量的差异较大, 这是因为土壤渗透性和地被物覆盖状况不同
所致。实际上亚林中心杉木人工林土壤物理性质有较大差异,如腐殖质层厚而疏松的土壤渗
透性强,迳流量小,而腐殖质层薄而板结的土壤渗透性差,迳流量就大。土壤较板结的林地,迳
流量最大,达到 13. 324 mm, 迳流系数为 0. 861%, 而土壤较松疏的林地, 迳流量只有 1. 470
mm,迳流系数为 0. 105%。多年多组的平均迳流量为 5. 461 mm,平均迳流系数为 0. 367。
关于侵蚀量,在亚林中心降水及土壤条件下, 也是很轻微的, 4 组迳流场都属轻微的土壤
流失, 最大值每年每公顷为 250 kg ,最小的为 5 kg ,平均值为 100 kg。通常在造林当年流失量
最大,可达 1 t以上, 第 2年以后逐年下降,通常多在 100 kg 以下, 3 a后只有微量流失,故多年
590 林 业 科 学 研 究 第 13 卷
平均值很低。也说明在板页岩风化物上发育的黄红壤有较强的抗蚀能力。
表 1 亚林中心 5 组迳流场多年迳流平均状况
地 点 观测年份 平均降水量/
mm
迳 流
场数/个
迳流量/
mm
迳流系数/
%
侵蚀量/
( thm- 2a- 1) 备 注
上村林场 1988~ 1994 1 715. 40 3 1. 830 0. 107 0. 102 3 3种整地方式
山下林场 1987~ 1989 1 548. 10 4 13. 324 0. 861 0. 251 0 带垦整地[ 2]
山下林场 1992~ 1996 1 441. 40 3 7. 818 0. 542 0. 043 6 带垦打穴整地
年珠林场 1991~ 1995 1 402. 94 3 1. 470 0. 105 0. 005 1 穴垦整地
山下林场 1984~ 1988 1 291. 75 1 2. 864 0. 222 皆伐迹地
平 均 1 479. 92 5. 461 0. 367 0. 100 5
2. 1. 2 中龄林阶段的水土流失 中龄林阶段的水土流失量是通常设置在上村林场同一地点
(海拔 300 m)、11年生的林分 6个不同强度(不同保留密度)间伐试验样地的迳流场进行观测
的,包括不同坡位、坡度( 21~ 39)和不同的土壤透水性( 4. 38~ 13. 38 mmmin- 1)及不同的
郁闭度( 0. 58~ 0. 88)的林分。样地基本情况见表 2[ 3]。
表 2 杉木中龄林间伐样地迳流场基本情况
样
地
号
项 目 间 伐前 后 强度/ %
地位
指数
坡
度
坡
位
0~ 15 cm 土壤容
重/ ( gcm- 3)
表层土壤透水
度/ ( cmmin- 1)
土层厚
度/ cm 间伐日期
6
对
照
密度/ (株hm- 2) 2 950 2 950
郁闭度 0. 88 0. 88
H / m 9. 8 9. 8
D / cm 11. 9 11. 8
不
间
伐
16 2730
坡
中
部
1. 06 4. 38 > 100
5
密度/ (株hm- 2) 2 685 1 920
郁闭度 0. 74 0. 61
H / m 9. 1 9. 2
D / cm 12. 0 12. 8
28. 5 16 3630
坡
中
部
0. 96 6. 28 > 100 1987年冬
3
密度/ (株hm- 2) 2 280 1 545
郁闭度 0. 87 0. 69
H / m 9. 1 9. 4
D / cm 11. 4 12. 2
32. 2 16 2130
坡
下
部
0. 91 13. 38
96~
100
1986年冬
2
密度/ (株hm- 2) 2 520 1 995
郁闭度 0. 84 0. 58
H / m 8. 3 8. 5
D / cm 10. 8 11. 3
20. 8 16 24
坡
下
部
1. 0 5. 23 > 100 1986年冬
4
(
对
照
)
密度/ (株hm- 2) 3 510 1 550
郁闭度 0. 87 0. 70
H / m 8. 4 8. 7
D / cm 9. 8 10. 4
27. 4 14 3940 坡中
部
0. 93 7. 57 100 1987年冬
1
密度/ (株hm- 2) 2 745 1 834
郁闭度 0. 84
H / m 8. 2 13. 2
D / cm 9. 5 11. 1
33. 2 14 27
坡
下
部
5. 89 > 100
1992年伐,
1987年
建样地
注: H :高; D :胸径;造林时间均为1978年春;土壤类型为黄壤。
591第 6 期 盛炜彤: 杉木人工林水土流失及养分损耗研究
该项试验于1988年建立样地并开始观测, 到 1995年结束,共 8 a。各样地 8 a 平均的迳流
量和土壤侵蚀量见表 3。从表 3可以看出,在年降水量平均 1 700 mm 的情况下,年迳流量每
公顷 9~ 86 m3, 个别的达到 135. 657 m3,平均50. 698 m3,年平均迳流量为5. 070 mm。迳流系
数通常为 0. 055% ~ 0. 505% ,最大的达 0. 788%, 平均为 0. 295%。平均迳流量不大, 迳流系
数不到 1%。但是迳流量在样地间差异比较明显,这与土壤渗透性及林下植被覆盖度大小有
密切关系。侵蚀量很轻微, 6个样地年均土壤侵蚀量只 0. 018 07 thm- 2。其中样地 6流失量
最大,为 0. 043 63 thm- 2,是因其地表迳流也最大,土壤渗透性差(为 4. 38 mmmin- 1) , 样地
3最少, 是因其迳流量小,土壤渗透性良好(为 13. 38 mmmin- 1)。因此表明间伐即使是较大
强度的间伐, 也不会产生大的土壤流失。这是因为土壤由板页岩发育而来的,抗蚀能力较强
(土壤腐殖层厚,容重低, 渗透性较强)。加以间伐后林下植被发展迅速,据观测,凡经间伐的样
地,林下植被盖度从第 4年开始达到了 34% ~ 84% , 第 5年达到了 53% ~ 99% , 第 8 年达到
73% ~ 100%。间伐强度愈大的样地,林下植被发展愈迅速,盖度愈大,有利于水土保持。
表 3 不同保留林分密度林地 1988~ 1995 年的迳流量和土壤侵蚀量
项 目 样地 1 样地 2 样地 3 样地 4 样地 5 样地 6 平 均
平均迳流/ ( m3hm- 2a- 1) 9. 540 28. 024 11. 819 32. 226 86. 923 135. 657 50. 698
迳流量/ mm 0. 954 2. 802 1. 182 3. 223 8. 692 13. 566 5. 070
年平均降水量/ mm 1 722. 6 1 722. 6 1 722. 6 1 722. 6 1 722. 6 1 722. 6 1 722. 6
迳流系数/ % 0. 055 0. 163 0. 069 0. 187 0. 505 0. 788 0. 295
平均侵蚀量/ ( thm- 2a- 1) 0. 012 02 0. 014 72 0. 006 44 0. 013 67 0. 017 91 0. 043 63 0. 018 07
土壤侵蚀模数( thm- 2a- 1) 1. 202 1. 472 0. 644 1. 367 1. 791 4. 363 1. 807 00
2. 1. 3 近熟林分的地表迳流 该项研究属林业部重点项目亚热带杉木人工林水源涵养、水
土保持效益研究的内容,由马雪华、杨茂瑞等同志进行观测研究[ 4, 5]。设置 2 个集水区, 大坝
为 1. 63 hm2,小坝为 0. 63 hm2;杉木人工林均为 18年生( 1984年) , 地位指数 16,郁闭度 0. 7,
平均高 10. 60~ 13. 45 m,平均胸径 11. 4~ 14. 8 cm ,每公顷 2100~ 2 300株; 林下植被盖度为
45%。共进行了 5 a的观测(到林龄 23 a) ,结果见表 4。
表 4 大坝和小坝集水区历年迳流量
观测日期
(年-月)
大 坝 小 坝
降水量/
mm
迳流量/
mm
迳流系数/
%
降水量/
mm
迳流量/
mm
迳流系数/
%
1984-04~ 12 1 157. 25 5. 586 1 0. 483 1 157. 25 50. 779 4 4. 388
1985-01~ 12 1 287. 10 2. 517 8 0. 196 1 287. 10 11. 098 4 0. 862
1986-01~ 12 1 375. 1 3. 025 4 0. 220 1 375. 1 41. 441 9 3. 014
1987-01~ 12 1 419. 75 27. 032 9 1. 412 - - -
平 均 1 309. 3 9. 540 5 0. 578 1 273. 15 34. 435 9 2. 705
注:迳流包括地表及土内迳流。
从表 4可以看出,在降水量 1 309. 3 mm 的情况下,大坝和小坝杉木人工林地的平均迳流
量 21. 99 mm。平均迳流系数为 1. 642%。但由于林冠及林下植被及枯落物的过滤,侵蚀量为
微量,故未测定。也就是杉木成林很少有侵蚀或微有泥沙流失, 可以忽略不计。近熟林的迳流
系数比中龄林的大, 这是因为近熟林中包括着土内迳流。
592 林 业 科 学 研 究 第 13 卷
2. 2 杉木人工林的养分损耗
2. 2. 1 幼林阶段养分损耗[ 1]
2. 2. 1. 1 迳流的水质分析 表 5表明,各个迳流场组迳流中养分含量不同, 因此采用平均值
表示地表迳流中养分含量。迳流养分含量以 K为最高,其次为 N,最少为 P。此外年珠林场穴
垦的养分含量高,是与那里土壤表土层较厚, 土壤较肥沃,加以观测年限较少有关。
表 5 不同地点杉木幼林地迳流的水质分析结果
地 点 养分含量/ ( mgL- 1)
N P K
备 注
山下林场(带垦) 3. 492 0 0. 113 0 28. 108 4个迳流场,各 5个样品的平均值
山下林场(带垦打穴) 0. 987 1 0. 061 1 8. 368 3个迳流场, 4 a每年各 1次分析的平均值
年珠林场(穴垦) 4. 806 7 0. 040 4 146. 358 3个迳流场 2 a每年 1次的平均值
平 均 3. 095 3 0. 071 5 60. 945
养分含量不同的原因十分复杂,但根据研究分析, 与整地方式关系不大。主要与土壤条件
和观察年限有关。如整地造林后的第 1年养分含量大,随后逐年下降,到林分郁闭后差别较小
呈正常状态。
从表 6看出,造林后第 1年地表迳流中的
养分含量最高, N、P、K 分别是第 2 年的
13. 87、1. 73、6. 51倍, N、P、K含量分别是第 4
年的 42. 07、9. 88、41. 93 倍。因此观察年数
少,养分含量的代表性差。第 1年的值最大是
因为炼山之后, 可溶性养分多, 特别是 N 和
K, 但第 2、3年后明显下降。
表 6 造林后地表迳流养分流失量的年变化
地点 观测年份 养分含量/ ( mgL- 1)
N P K
山下林场
1992 3. 517 0 0. 170 0 28. 343
(带垦打穴)
1993 0. 253 6 0. 098 1 4. 355
1994 0. 094 2 0. 019 0 0. 970
1995~ 1996 0. 083 6 0. 017 2 0. 676
平 均 0. 987 1 0. 061 1 8. 368
2. 2. 1. 2 侵蚀泥沙的养分损失 造林地土壤流失的养分,主要存在于侵蚀泥沙中, 各组迳流
泥沙中多年测定的养分含量见表 7。表 7表明,在侵蚀泥沙中有机质含量普遍较高, 达到 35.
92~ 57. 60 gkg- 1,平均为 49. 75 gkg- 1。其次是 K,全 K 含量达到 13. 20~ 24. 69 gkg- 1,平均
为19. 05 gkg- 1, 速效 K含量平均达 36. 142 mgkg-1。不同地点的全 N含量很接近,平均为1.
58 gkg- 1,速效 N含量有较大变幅, 少的只有 1. 434 mgkg-1, 多的达到 3. 083 mgkg-1。P 的
含量较低(只有个别高) , 但林木生长对 P 的反应最敏感,因红黄壤中普遍缺 P。
表 7 不同地点杉木幼林地侵蚀泥沙的养分损失量
地 点 有机质/
( gkg- 1)
全 N/
(gkg- 1)
全 P/
( gkg- 1)
全 K/
( gkg- 1)
速效 N/
( mgkg- 1)
速效 P/
( mgkg- 1)
速效K/
(mgkg- 1) 备 注
山下林场(带垦) 57. 6 1. 54 0. 30 24. 69 - - - 4个迳流场平均
上村林场(不同整地) 51. 35 1. 79 1. 46 13. 20 1. 702 0. 082 16. 047 3个迳流场平均
山下林场(带垦打穴) 54. 13 1. 54 0. 45 16. 36 1. 434 0. 071 90. 880 3个迳流场平均
年珠林场(穴垦) 35. 92 1. 46 7. 03 21. 93 3. 083 0. 023 1. 499 3个迳流场平均
平 均 49. 75 1. 58 2. 31 19. 05 2. 073 0. 059 36. 142
2. 2. 2 幼林阶段养分损失 关于整个幼龄阶段的地表迳流中养分损失估计, 由于缺乏连续
10 a的迳流场观测资料, 4个地点均为 3~ 5 a, 1个为 7 a。但从地表迳流养分含量年变化中可
以得知,造林后 4~ 5 a地表迳流中养分含量已接近于稳定状态,因此假定在造林后的第 6~ 10
593第 6 期 盛炜彤: 杉木人工林水土流失及养分损耗研究
年的地表迳流中元素含量与第 4~ 5年无明显
差异,这样将 6~ 10年生幼林地表迳流的养分
含量按 4~ 5年生幼林地表迳流的养分含量进
行推算,得出表 8的幼林阶段地表迳流养分含
量估计值。从多年观测看,地表迳流量似乎与
林龄关系不很密切, 因此采用观测年份的平均
迳流量加以估计,不会产生大的出入。
侵蚀泥沙中的养分损失见表 7。人工林
表 8 不同整地方式条件下幼龄阶段地表迳流
养分含量的平均值 mgL- 1
地点 整地方式 速效N 速效 P 速效 K
山下林场 带 垦 0. 442 0. 027 3. 808
山下林场 带垦打穴 0. 445 0. 041 3. 840
年珠林场 穴 垦 1. 135 0. 012 34. 342
平 均 0. 674 0. 027 13. 997
注:幼龄林阶段 1~ 10 a 平均值。
郁闭后很少产生侵蚀,根据上村林场不同整地方式 7 a的测定结果, 各种整地方式造林第 4年
后土壤侵蚀均为零, 其它 4组为微量,故认为 5 a以后土壤侵蚀量可以略而不计。
根据幼龄林年地表径流量、年土壤侵蚀量、地表迳流及泥沙中的养分含量估计出幼龄林( 1
~ 10年生)养分流失量。从表 8可知, 幼龄林阶段地表径流平均带走的 N、P、K 分别为0. 674、
0. 027、13. 997 mgL - 1。根据表 1, 幼龄林阶段平均地表径流量为 54. 6 m3hm- 2,即通过地表
径流带走的 N、P、K分别为 0. 036 8、0. 000 15、0. 764 23 kghm- 2a- 1。在表 7中列出了幼龄
林阶段侵蚀泥沙的养分含量平均值,每吨流失土壤带走有机质 49. 75 kg、N 1. 58 kg、P 2. 31 kg
和 K 19. 05 kg。根据表 9,幼龄林阶段年土壤侵蚀量为 100. 5 kghm- 2,即每年每公顷流失有
机质 5. 005 kg、N 0. 203 kg、P 0. 234 kg和 K 2. 714 kg。在杉木人工林幼龄阶段, 土壤侵蚀总
量为 1 005. 0 kghm- 2,地表径流总量为 546. 0 m3hm - 2。由土壤侵蚀及地表迳流引起的养
分流失总量为: 有机质 50. 049 kghm- 2, N 2. 029 kghm- 2, P 2. 338 kghm - 2, K 27. 142 kg
hm- 2。
表 9 杉木人工林幼龄林的水土流失及养分流失量
发育阶段 土壤侵蚀/
( kghm - 2)
地表迳流量/
( m3hm- 2)
养分损失量/ (kghm- 2)
N P K 合计
有机质/
( kghm- 2)
幼龄林( 10 a) 100. 5 10= 1 005. 0 54. 6 10= 546. 0 2. 029 0 2. 337 6 27. 141 7 31. 508 3 50. 049
2. 2. 3 中龄林阶段的养分流失量
2. 2. 3. 1 迳流与泥沙的养分含量 中龄林间伐林分迳流中水质与泥沙的养分含量是 6 块迳
流场的平均值(表 10)。从表 10看出,由于有林冠和地被物的保护, 中龄林地表迳流和泥沙的
养分含量均低于幼林地迳流的养分含量,有机质的流失量相当于幼龄林的 67%, 全 K 的含量
是幼龄林的 4%。
表 10 杉木中龄林间伐林分迳流泥沙养分流失量
地表迳流/ ( mgL- 1) 泥沙/ ( gkg- 1) 泥沙/ ( mgkg- 1)
N P K 有机质 全 N 全 P 全 K 速效 N 速效 P 速效 K
1. 249 8 0. 476 5 18. 444 4 33. 643 1. 365 0. 305 0. 990 12. 682 9 2. 738 9 13. 576 1
2. 2. 3. 2 中龄林养分损耗 根据表3中中龄林( 11~ 19 a)间伐样地6个迳流场8 a 的迳流及泥
沙侵蚀量的测定结果,可知平均迳流深为5. 698 mm, 即每年每公顷迳流量为50. 698 m3。根据
表10地表迳流的养分含量计算出每年每公顷迳流中流失的养分, N 为0. 063 4 kg, P 为
594 林 业 科 学 研 究 第 13 卷
0. 024 16 kg, K 为0. 935 1 kg, 合计为1. 022 7 kg。10 a 中每公顷迳流输出的养分总量为
10. 227 kg。
平均土壤侵蚀量每年为0. 018 07 thm- 2(即18. 07 kghm- 2) , 根据表11计算出泥沙中养
分流失总量为每年每公顷0. 209 6 kg,有机质0. 608 0 kg。10 a的养分流失总量为 2. 096 0 kg
hm- 2,有机质 6. 080 0 kghm- 2。这说明流失很轻微。
表 11 杉木中龄林侵蚀泥沙中养分流失量 kghm- 2
项 目 有机质 全 N 全 P 全 K 速效 N 速效 P 速效 K 养分总和
每年养分流失量 0. 608 0 0. 024 7 0. 005 5 0. 178 9 0. 000 23 0. 000 05 0. 000 25 0. 209 6
10 a养分流失量 6. 080 0 0. 247 0 0. 055 0 1. 789 0 0. 002 30 0. 000 50 0. 002 50 2. 096 0
2. 2. 4 近熟林阶段的养分流失量 以马雪华先生在亚林中心的 1 号迳流堰的观测数据作为
主要依据。历年平均迳流深为9. 540 5 mm(表 4) ,即年迳流量为95. 405 m3hm- 2。迳流水养
分含量如表 12( 9次的平均值)。从表 12可知,每年每公顷迳流带走的养分为 2. 156 81 kg,其
中 K最大为 1. 272 0 kg,其次是 N 为 0. 881 03 kg , P 的流失量较少。5 a 共流失养分 10. 784
kghm- 2。应该说明, 上述养分流失包括相当部分的土内迳流,不全是地表迳流带走的, 即使
如此,流失量也是轻微的。
表 12 杉木近熟林林地迳流养分流失量
项 目 N P K 养分流失总量
迳流中养分含量/ ( mgL- 1) 9. 274 1 0. 032 4 14. 394 0 23. 700 5
流失量/ ( kghm- 2a- 1) 0. 881 03 0. 003 78 1. 272 0 2. 156 81
注:平均迳流量为 95. 405 m 3hm - 2a- 1。
2. 3 杉木人工林 25 a中水土及养分流失量
25年生的杉木人工林水土流失量及养分损失量见表 13。从表 13看出, 25年生的杉木林
在整个经营过程中, 侵蚀量每公顷为 1 185. 7 kg,迳流量每公顷为 1 530. 23 m3,养分损失量为
35. 756 kg,有机质损失 56. 28 kg。而根据参考文献[ 1] ,在亚林中心山下林场的条件下, 降水
中的 N为 36. 945~ 60. 650 kghm- 2a- 1(多年多次测定结果表明,当地水中含 N 量较高) , P
为 0. 236 kghm- 2a- 1, K 为 10. 671 kghm- 2a- 1。无论是养分总量,还是 N、P、K 等养分,
水中带入的养分比水土流失中带走的养分要多。
表 13 25 年生杉木林林地的水土流失及养分损失量
发育阶段 侵蚀量/
( kghm- 2)
迳流量/
( m3hm- 2)
养分损失量/ ( kghm- 2)
N P K 合计 有机质
幼龄林 1 005. 0 546. 00 2. 029 2. 337 27. 142 31. 508 50. 49
中龄林 180. 7 506. 98 0. 247 0. 055 1. 789 2. 091 6. 08
近熟林 - 477. 25 4. 405 0. 019 6. 360 10. 784 -
合 计 1 185. 7 1 530. 23 6. 681 2. 411 35. 291 44. 383 56. 57
3 结 论
( 1)在杉木人工林经营的过程中,水土流失量以幼林阶段为最大,其次为中龄林阶段,最小
595第 6 期 盛炜彤: 杉木人工林水土流失及养分损耗研究
是近熟林阶段。幼林阶段地表迳流量为 546. 0 m3hm- 2,侵蚀量为 1 005. 0 kghm- 2,养分流
失量为 31. 508 kghm- 2,有机质流失量为 50. 490 kghm- 2;中龄林阶段地表迳流量为506. 98
m3hm- 2, 侵蚀量为 180. 7 kghm- 2, 养分流失量为 2. 091 kghm- 2, 有机质流失量为6. 08 kg
hm- 2;近熟林阶段迳流量为 477. 25 m3hm- 2(包括土内迳流) , 养分流失量10. 784 kghm - 2。
( 2)幼龄林阶段土壤侵蚀量以造林当年为最大, 以后逐年减少; 而地表迳流量大小年度间
无十分明显规律,迳流量大小主要取决于降水量的大小、雨的强度及地表覆盖状况。在同一降
水条件下不同迳流组之间地表迳流量及迳流系数有较大差别,这主要取决于土壤的结构与渗
透性和地表覆盖状况。
( 3)板页岩发育的土壤有较强的抗蚀性, 在整个杉木林经营与生长发育过程中, 水土流失
量很小,在 25 a中,总的迳流量为 1 530. 23 m3hm- 2,侵蚀量为1 185. 7 kghm- 2,流失有机质
56. 28 kghm- 2,养分流失量为 44. 383 kghm- 2, 其中主要为 K 肥( 30. 203 kghm- 2 )。养分
的输出小于降水中养分的输入。因此在杉木人工林经营中,仅就地表迳流及侵蚀量而论,在板
页岩发育的土壤上不会导致土壤退化。
参考文献:
[ 1] 盛炜彤.杉木幼林水土流失及养分损耗的研究[ J] .林业科学, 1999, 35( Sp. 1) : 84~ 90.
[ 2] 张先仪,邓宗付,李旭明.山区不同整地方式的水土保持效益和杉木幼林生长效果的研究 [ A] . 见:盛炜彤.人工林地力
衰退研究[ M } .北京:中国科学技术出版社, 1992. 135~ 139.
[ 3] 张先仪,盛炜彤.杉木人工林不同保留密度对林下植物发育和水土保持影响的研究[ A] .见:盛炜彤.杉木建筑材优化栽
培模式研究[ M ] .世界林业研究, 1996, 9(专集) : 168~ 206.
[ 4] 马雪华.降水在杉木和马尾松人工林养分循环中的作用[ J] .林业科学研究, 1988, 1( 2) : 123~ 130.
[ 5] 马雪华,杨茂瑞.杉木、马尾松人工林迳流特征的研究[ J ] .林业科学研究, 1992, 5( 3) : 284~ 289.
A Study on Soil Erosion and Nutrient Loss in Chinese Fir Plantation
SH EN G Wei-tong
( Research Inst itute of Forestry, CAF, Beijing 100091, China)
Abstract: A long- term study w as conducted on the soil and w ater conservat ion as w ell as the nu-
trient cycling in the juvenile, middle-aged and pre-matural Chinese f ir plantat ion located in three
forest farms attached to the Subtropical Forestry Experimental Center, Chinese Academy of
Forestry ( CAF) in Feny i County of Jiangx i Province from 1984 to 1996. T he results show ed that
the degree of soil erosion and nutrient loss occurred in Chinese f ir plantat ion decreased with the in-
crease of plantat ion age from juvenile to m iddle-aged and to pre-mature ones. For example, in the
juvenile plantation the surface runoff w as 546. 0 m3hm- 2, soil loss was 1 005. 0 kghm- 2,
w hile in the middle-aged plantation the surface runoff was 506. 98 m3hm- 2, the soil loss w as on-
ly 180. 7 kghm- 2 and in the pre-mature plantat ion the surface runoff w as 477. 25 m3hm- 2, the
soil loss was almost zero. For the nutrient loss, the loss of organic mater and the total loss of N,
596 林 业 科 学 研 究 第 13 卷
P, K were 50. 049 kghm- 2 and 31. 508 kghm- 2 in the juvenile plantat ion, 6. 080 kghm- 2
and 2. 096 kghm- 2 in the middle-aged plantat ion, and 10. 784 kghm- 2 in the pre-mature plan-
tat ion. In the juvenile plantation, the soil loss occurred in max imum amount during the f irst year
w hen the plantation w as established and decreased year by year and came to an ex tremely litt le
amount 4 years after the plantat ion establishment. For the surface runof f, it seemed no signiflcant
relat ion to the plantat ion age. In the plantat ion w ith soil derived from slate, it had stronger resis-
tance against soil erosion. How ever, during the whole rotat ion of Chinese fir plantat ion in 25
years, the total loss of soil or nutrient w as very litt le, w ith accumulated amount of 1 530. 23 m3
hm- 2 of surface runof f, 1 185. 7 kghm- 2 of soil loss, 56. 28 kghm- 2 of org anic mater and
44. 383 kghm- 2 of N, P, and K nutrients. K lost the most among all kind of nutrient elements.
It was concluded that there w ould be no soil degradation in the Chinese f ir plantat ion grow n and
managed at the site w ith soil derived from slate.
Key words: Chinese f ir plantat ion; soil erosion; nutrient loss
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态。内容主要为林木遗传育种、林木培育、森林经营、经济林、水土保持、园林绿化与设计、森林资源及其保护、
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597第 6 期 盛炜彤: 杉木人工林水土流失及养分损耗研究