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收稿日期: 1999-04-13
基金项目: CAF/ IDRC/ CIFOR 国际合作项目REDFOL 专题
杉木人工林林地退化机制研究
内容之一;国家自然科学
基金重点项目( 39630240)
作者简介: 马祥庆 ( 1966-) ,男,福建建瓯人,副教授,博士.
* 福建林学院毕业生张永红、岳辉、吴健雄、曾力克、郑光明等同学参加外业调查,特此致谢!


文章编号: 1001-1498( 2000) 06-0577-06
不同栽植代数杉木人工林土壤
肥力的比较研究*
马祥庆1, 范少辉2, 刘爱琴1, 陈绍栓3, 林上杰3
( 1.福建林学院,福建南平
353001; 2.中国林业科学研究院 林业研究所,北京
100091;
3.福建省尤溪经营林场,福建尤溪
365100)
摘要: 在全国杉木中心产区选择不同栽植代数( 1、2、3 代)、不同发育阶段( 5、10、15、20 a)及不同立
地( 14、16、18 地位指数)的杉木人工林,进行不同栽植代数杉木人工林土壤肥力的比较研究。结果
表明:连栽导致了杉木林地土壤肥力的明显下降,随栽植代数增加 ,不同发育阶段杉木林林地水稳
性团聚体、非毛管孔隙、毛管孔隙、田间持水量、毛管持水量、最大持水量及土壤各项养分含量均呈
下降趋势,而土壤结构体破坏率和容重却呈增加趋势,林地肥力朝不利方向发展。
关键词: 杉木; 栽植代数; 土壤肥力; 地力衰退
中图分类号: S718. 4



文献标识码: A


杉木[ Cunningham ia lanceolata ( Lamb. ) Hook. ]是我国南方重要用材树种,近年来杉木
人工林连栽生产力下降问题日趋严重, 已严重影响了杉木人工林的持续经营[ 1~ 8]。针对这些
问题,我们拟用空间序列法和时间序列法相结合的方法,全面地探讨杉木人工林的地力衰退问
题[ 9]。
本研究采用空间序列法, 在全国杉木中心产区选择不同栽植代数( 1、2、3代)、不同年龄
( 5、10、15、20 a)及相似立地条件杉木人工林,进行不同栽植代数杉木人工林生长发育特点的
比较研究,为揭示不同栽植代数杉木人工林生长发育规律及其与杉木连栽生产力下降的关系,
制订合理的杉木营林对策,为有效防治杉木人工林地力衰退提供科学依据。其中关于不同栽
植代数杉木人工林生长发育特点的比较研究见参考文献[ 10] ,本文介绍不同栽植代数、不同发
育阶段杉木人工林土壤肥力的变化规律。
1
试验地自然概况


试验地位于全国杉木中心产区福建省尤溪县( 117
48
~ 118
36
E, 25
48
~ 26
24
N )经
营林场内,属戴云山森林立地区闽中低山丘陵区, 为中亚热带海洋性季风气候, 年均降水量
1 599. 6 mm, 年均蒸发量 1 323. 4 mm, 相对湿度 83% ,年均气温 18. 9
, 历年最大日降水量
131. 7 mm , 3~ 6月为多雨季节, 4个月降水占全年降水量的 56%。
林业科学研究
2000, 13( 6) : 577~ 582
For est Resear ch





2
试验设计与研究方法
2. 1
试验设计
详见参考文献[ 10]。
2. 2
林木生长调查
在每个样地内设 20 m
20 m 标准地 2块,进行每木检尺及树高测定, 根据林分年龄及优
势木平均高,查
杉木地位指数表
确定地位指数。
2. 3
土壤调查
在每个样地内按 S 形多点混合采样法, 分别 0~ 20、20~ 40 cm 土层采样,进行土壤化学性
质分析,取原状土测定土壤质地、水分物理性质、团聚体。
3
结果与分析
3. 1
不同栽植代数杉木人工林土壤结构状况比较


本次试验调查杉木样地土壤质地多为中壤, 少数为沙壤。土壤团聚体及其稳定性是影响
土壤通透性、抗蚀性及表征土壤结构的重要指标。栽植代数对杉木林地土壤团聚体组成有较
大影响(表 1) ,随栽植代数增加, 林地土壤> 0. 25 mm水稳性团聚体含量下降,表现为 1代> 2
代> 3代,其中 2、3代杉木林地土壤> 0. 25 mm水稳性团聚体平均含量分别可比 1代下降 7. 9%
表 1
不同栽植代数杉木林土壤水稳性团聚体组成( 0~ 20 cm)
栽植
代数 林龄/ a 质地
团聚体组成/ %
> 5 m 5~ 2 mm 2~ 1 mm 1~ 0. 5 mm 0. 5~ 0. 25 mm < 0. 25 mm
结构体破
坏率/ %
1 5 中壤 24. 42
27. 61
17. 92
18. 64
16. 32
19. 25
15. 97
17. 24
7. 04
8. 79
81. 67
91. 53
10. 77
2 6 中壤 23. 46
25. 02
18. 51
19. 67
17. 15
18. 74
10. 21
15. 03
6. 63
9. 06
75. 96
87. 52
13. 21
3 6 沙壤 24. 73
26. 12
18. 69
20. 22
16. 97
19. 27
9. 23
12. 05
4. 09
9. 23
73. 71
86. 89
15. 17
1 8 中壤 27. 51
29. 67
16. 84
20. 57
19. 23
20. 19
9. 38
10. 74
7. 75
9. 46
80. 71
90. 63
10. 95
2 9 沙壤 26. 48
30. 04
14. 97
16. 21
16. 87
18. 21
8. 72
13. 92
7. 19
8. 75
74. 23
87. 13
14. 81
3 9 沙壤 23. 67
27. 41
15. 82
18. 47
17. 25
19. 92
11. 21
13. 42
3. 74
6. 37
71. 69
85. 59
16. 24
1 15 重壤 22. 69
28. 62
17. 24
20. 91
19. 87
20. 15
12. 97
13. 47
8. 21
8. 36
80. 98
91. 78
11. 77
2 15 中壤 27. 43
30. 12
18. 53
20. 01
13. 12
15. 12
10. 43
12. 75
4. 41
8. 16
73. 92
86. 16
14. 21
3 16 中壤 26. 57
27. 53
18. 79
21. 62
10. 07
14. 52
10. 76
12. 52
3. 88
8. 49
70. 07
84. 68
17. 25
1 19 中壤 21. 03
26. 53
20. 15
21. 74
15. 21
18. 04
12. 66
14. 21
9. 64
9. 85
78. 69
90. 37
12. 92
2 19 沙壤 25. 59
27. 21
20. 14
20. 94
12. 41
16. 28
10. 27
13. 48
4. 06
9. 07
72. 47
86. 98
16. 68
3 22 中壤 25. 84
27. 87
21. 94
22. 41
10. 64
13. 25
8. 29
13. 37
3. 52
10. 58
70. 23
87. 48
19. 72
1 (平均) 23. 91
28. 11
18. 04
20. 47
17. 66
19. 41
12. 75
13. 98
8. 16
9. 12
80. 51
91. 08
11. 60
2 (平均) 25. 74
28. 10
18. 04
19. 21
14. 89
17. 09
9. 91
13. 80
5. 57
8. 76
74. 15
86. 95
14. 73
3 (平均) 25. 20
27. 23
18. 81
20. 68
13. 73
16. 74
9. 87
12. 84
3. 81
8. 67
71. 43
86. 16
17. 10


注:分子为湿筛,分母为干筛。
578 林 业 科 学 研 究













第 13 卷
和11. 28% ,而表征土壤团聚体稳定性的结构体破坏率则随栽植代数增加而呈明显增加趋势,
表现为 3代> 2代> 1代,其中 2、3代杉木林地土壤结构体破坏率分别可比 1代增加 26. 98%
和47. 40%。可见杉木多代连栽林地由于受多次营林措施(采伐、炼山、整地、抚育等)干扰,使
得林地土壤结构变差,不利于林地肥力的改善。
3. 2
不同栽植代数杉木人工林土壤孔隙状况

土壤的孔隙状况直接影响土壤的通气、透水及根系穿插,是表征土壤物理性质的重要指标
之一。不同栽植代数杉木林地土壤孔隙组成明显不同,随栽植代数增加,林地土壤容重略呈增
加趋势,非毛管孔隙、毛管孔隙及总孔隙呈逐代下降趋势, 其中 2、3 代杉木林地土壤容重分别
比 1代增大 11. 26%和 18. 25% , 而非毛管孔隙分别下降 13. 76%和 32. 30% ,总孔隙度下降
15. 81%和 26. 25% ,说明杉木多代连栽后林地土壤变得紧实,土壤透气性下降,不利于杉木生
长(表 2)。
表 2
不同栽植代数杉木林土壤孔隙状况( 0~ 20 cm)
栽植代数 林龄/ a 容重/ ( g
cm- 3) 毛管孔隙/ % 非毛管孔隙/ % 总孔隙/ % 通气度/ %
1 5 0. 983 33. 52 8. 95 42. 47 19. 72
2 6 1. 065 31. 56 7. 85 39. 41 17. 13
3 6 1. 179 28. 04 6. 05 34. 09 7. 63
1 8 1. 024 34. 21 8. 89 43. 10 16. 74
2 9 1. 108 31. 50 7. 62 39. 12 12. 58
3 9 1. 198 27. 97 6. 15 34. 12 9. 47
1 15 1. 021 34. 95 9. 07 44. 02 19. 87
2 15 1. 208 30. 47 7. 99 38. 46 13. 73
3 16 1. 247 27. 23 6. 05 33. 28 7. 85
1 19 1. 092 32. 45 9. 12 41. 57 18. 62
2 19 1. 201 29. 57 7. 62 37. 19 13. 51
3 22 1. 246 27. 47 6. 13 33. 60 10. 04
1 (平均) 1. 030 33. 78 9. 01 42. 79 18. 74
2 (平均) 1. 146 30. 78 7. 77 38. 55 14. 24
3 (平均) 1. 218 27. 68 6. 10 33. 77 8. 75
3. 3
不同栽植代数杉木人工林土壤水分状况
杉木的栽植代数也影响到林地的水分状
况。随栽植代数增加,林地表层土壤最大持水
量、田间持水量及毛管持水量均呈逐代下降趋
势, 2、3代杉木林地最大持水量分别比 1代下
降27. 54%和 40. 45% , 田间持水量分别下降
17. 79% 和 29. 43%, 毛管持水量分别下降
17. 92%和 30. 76%, 3 代杉木林地最大持水
量、田间持水量及毛管持水量分别可比 2代下
降 9. 03%、14. 16%和 15. 64% ,可见杉木多代
连栽后林地表层土壤的持水性能降低(表 3)。
3. 4
不同栽植代数杉木人工林土壤养分状况
栽植代数对杉木林地的养分状况有很大
影响(表 4)。随栽植代数的增加,杉木林地全
表 3
不同栽植代数杉木林土壤水分状况
( 0~ 20 cm)
栽植
代数 林龄/ a
自然含水
量/ %
最大含水
量/ %
田间持水
量/ %
毛管持水
量/ %
1 5 23. 14 43. 20 30. 10 34. 10
2 6 20. 92 37. 00 26. 76 29. 63
3 6 22. 44 28. 91 21. 93 23. 78
1 8 25. 74 42. 09 30. 74 33. 41
2 9 23. 95 35. 31 25. 09 28. 43
3 9 20. 58 28. 48 21. 69 23. 35
1 15 23. 65 43. 11 30. 45 34. 23
2 15 20. 47 31. 83 24. 09 25. 22
3 16 20. 39 26. 69 20. 07 21. 84
1 19 21. 02 38. 07 27. 92 29. 72
2 19 19. 72 30. 96 22. 07 24. 62
3 22 18. 91 26. 97 20. 43 22. 05
1 (平均) 23. 39 41. 62 29. 80 32. 87
2 (平均) 21. 27 33. 78 24. 50 26. 98
3 (平均) 20. 58 27. 76 21. 03 22. 76
579第 6 期






马祥庆等: 不同栽植代数杉木人工林土壤肥力的比较研究
量养分指标呈逐代下降趋势,与 1代杉木林地相比, 2、3代杉木林地表层土壤有机质分别下降
9. 18%和 22. 83% ,全 N 分别下降 13. 40%和 20. 86%, 全 P 分别下降 22. 81%和 36. 84% ,全
K分别下降4. 5%和 15. 10%; 3代杉木林地表层土壤有机质、全N、全 P、全 K分别比2代下降
15. 03%、8. 51%、18. 18%和 11. 09% ;同时林地 20~ 40 cm土层养分也表现出相同的规律,说
明林地土壤养分贮量极易受杉木造林的影响,多代连栽引起林地养分贮量减少。
同样随杉木栽植代数增加,林地土壤速效养分也呈逐代下降趋势。与 1代杉木林地相比,
2、3代杉木林地表层土壤水解性 N 分别下降 10. 76%和 25. 52% ,速效 P 分别下降 28. 76%和
38. 56%, 速效 K分别下降 11. 32%和 23. 69%; 3代杉木林地表层土壤水解性 N、速效 P、速效
K分别比 2代下降 17. 66%、13. 70%和 13. 95%。可见杉木连栽后不仅林地土壤全量养分下
降,而且林地速效养分也减少, 同时随栽植代数增加,杉木林地土壤 pH 值略有下降,土壤呈轻
度酸化趋势。
表 4
不同栽植代数杉木林土壤化学性质
栽植
代数 林龄/ a
土层/
cm
有机质/
%
全N/
%
全 P/
%
全 K/
%
水解性 N/
( mg
kg- 1)
速效 P/
( mg
kg- 1)
速效 K/
( mg
kg- 1) pH 值
1 5 0~ 20 3. 814 0. 174 0. 058 2. 463 166. 16 8. 85 126. 00 4. 51
5 20~ 40 1. 734 0. 105 0. 044 2. 011 107. 80 3. 41 101. 00 4. 47
2 6 0~ 20 3. 492 0. 156 0. 042 2. 374 153. 36 6. 50 103. 00 4. 59
6 20~ 40 1. 625 0. 103 0. 040 2. 005 100. 67 2. 04 91. 00 4. 61
3 6 0~ 20 2. 947 0. 138 0. 038 2. 125 129. 68 5. 92 97. 00 4. 50
6 20~ 40 1. 513 0. 095 0. 031 1. 976 94. 25 2. 41 82. 00 4. 46
1 8 0~ 20 3. 417 0. 149 0. 051 2. 435 154. 69 8. 69 113. 00 4. 61
8 20~ 40 1. 562 0. 096 0. 042 2. 021 109. 68 4. 21 102. 00 4. 57
2 9 0~ 20 3. 105 0. 139 0. 045 2. 348 132. 71 6. 97 107. 00 4. 58
9 20~ 40 1. 507 0. 091 0. 032 1. 989 99. 43 4. 09 99. 00 4. 52
3 9 0~ 20 2. 635 0. 131 0. 037 2. 106 119. 75 5. 92 86. 00 4. 37
9 20~ 40 1. 277 0. 082 0. 029 1. 981 98. 37 4. 55 81. 00 4. 41
1 15 0~ 20 3. 609 0. 171 0. 059 2. 471 147. 68 6. 82 117. 00 4. 52
15 20~ 40 1. 945 0. 125 0. 044 2. 074 102. 07 4. 94 83. 00 4. 56
2 15 0~ 20 3. 120 0. 133 0. 049 2. 341 132. 67 6. 31 104. 00 4. 50
15 20~ 40 1. 883 0. 104 0. 039 1. 971 89. 22 3. 42 81. 00 4. 57
3 16 0~ 20 2. 692 0. 124 0. 037 2. 047 97. 92 5. 21 82. 00 4. 68
16 20~ 40 1. 194 0. 079 0. 031 1. 974 81. 64 2. 45 79. 00 4. 58
1 19 0~ 20 3. 807 0. 156 0. 060 2. 485 177. 15 12. 36 121. 00 4. 71
19 20~ 40 1. 800 0. 106 0. 047 2. 108 91. 32 2. 64 91. 00 4. 59
2 19 0~ 20 3. 585 0. 134 0. 039 2. 347 157. 46 6. 39 109. 00 4. 63
19 20~ 40 1. 651 0. 088 0. 030 1. 986 83. 32 2. 40 86. 00 4. 57
3 22 0~ 20 3. 031 0. 122 0. 033 2. 089 127. 08 5. 49 99. 00 4. 55
22 20~ 40 1. 615 0. 085 0. 024 1. 987 75. 05 2. 24 83. 00 4. 50
1 (平均) 0~ 20 3. 662 0. 163 0. 057 2. 464 161. 42 9. 18 119. 25 4. 59
20~ 40 1. 760 0. 108 0. 044 2. 054 102. 72 3. 80 94. 25 4. 55
2 (平均) 0~ 20 3. 326 0. 141 0. 044 2. 353 144. 05 6. 54 105. 75 4. 58
20~ 40 1. 667 0. 097 0. 035 1. 988 93. 16 2. 99 89. 25 4. 57
3 (平均) 0~ 20 2. 826 0. 129 0. 036 2. 092 118. 61 5. 64 91. 00 4. 53
20~ 40 1. 400 0. 085 0. 029 1. 980 87. 33 2. 91 81. 25 4. 49
580 林 业 科 学 研 究













第 13 卷
4
小
结


( 1)随栽植代数增加, 水稳性团聚体含量下降, 2、3代杉木林地土壤> 0. 25 mm 水稳性团
聚体平均含量分别可比 1代下降 7. 9%和 11. 28%; 同时, 表征土壤团聚体稳定性的结构体破
坏率随栽植代数增加而呈明显增加趋势, 2、3代杉木林地土壤结构体破坏率分别可比 1代增
加26. 98%和 47. 40%。
( 2)随栽植代数增加,林地土壤容重略呈增加趋势,非毛管孔隙、毛管孔隙及总孔隙呈逐代
下降趋势。2、3代杉木林地土壤容重分别比 1代增大 11. 26%和 18. 25%, 而非毛管孔隙分别
下降 13. 76%和 32. 30% ,总孔隙度下降 15. 81%和 26. 25%。
( 3)随栽植代数增加,林地表层土壤最大持水量、田间持水量及毛管持水量均呈逐代下降
趋势。2、3代杉木林地最大持水量分别比 1代下降 27. 54%和 40. 45%, 田间持水量分别下降
17. 79%和 29. 43%,毛管持水量分别下降 17. 92%和 30. 76%。
( 4)随栽植代数的增加,杉木林地全量养分和土壤速效养分指标均呈逐代下降趋势。与 1
代杉木林地相比, 2、3代杉木林地全 N 分别下降 13. 40%和 20. 86% ,全 P 分别下降 22. 81%
和 36. 84%, 全 K分别下降 4. 5%和 15. 10% ,水解性 N 分别下降 10. 76%和 25. 52% ,速效 P
分别下降 28. 76%和 38. 56%
,速效 K分别下降 11. 32%和 23. 69%。
可见,多代连栽导致了杉木林地土壤肥力的明显下降, 林地肥力朝不利方向发展。
参考文献:
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徐化成.森林地力的动态特性和人工林地力下降问题[ 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. 3~ 10.
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范少辉,盛炜彤,俞新妥,等.人工林培育与地力衰退[ J ] .林业科学研究, 1996, 9(专刊) : 18~ 25.
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范少辉,林光耀,何宗明,等.不同立地管理措施对 2代杉木 1年生幼林生长影响的研究[ J] .林业科学, 1999, 35( 3 ) :
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范少辉,马祥庆,陈绍栓,等.多代杉木人工林生长发育效应的研究[ J] .林业科学, 2000, 36( 4) : 9~ 15.
581第 6 期






马祥庆等: 不同栽植代数杉木人工林土壤肥力的比较研究
A Comparison on Soil Fertilities of Chinese Fir Plantations
of Different Generations
MA Xiang-qing
1
, FAN Shao-hui
2
, LI U A i-qin
1
, CH EN Shao-chuan
3
, LIN shang-jie
3
( 1. Fujian Forestry College, Nanping
353001, Fujian ,Ch ina; 2. Research Inst itute of Forestry, CAF,
Beijing
100091, China; 3. Forest ry Farm of Youxi, Fujian Province, Youxi
365100, Fujian, China)
Abstract: The soil fert ilities of Chinese f ir ( Cunningham ia lanceolata) plantat ions w ith dif ferent
g enerat ions are studied through invest ig at ing the plantat ions w ith different generations, ages and
site condit ions. The results show ed that successive plant ing results in significant so il fertilit ies de-
cline of different aged plantat ion. As plant ing generat ion increases, soil aggregate, non-capillary
pore, capillary pore, moisture capacity, maximum moisture capacity and nutrients of different-aged
plantations decrease, w hereas the rate of st ructure f ragmentat ion and volume of soil increase. The
soil fertilities of Chinese fir plantat ions become degraded af ter successive plant ing.
Key words: Cunninghamia lanceolata; plant ing generat ion; soil fert ility; soil fertility deg rada-
t ion
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582 林 业 科 学 研 究













第 13 卷