全 文 ：第 v|卷 第 x期
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林 业 科 学
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杉木人工林的育林干扰对长期
立地生产力的影响
盛炜彤 范少辉
k中国林业科学研究院林业研究所 北京 tsss|tl
摘 要 } 系统研究并综合分析了炼山 !整地 !幼林抚育 !间伐及采伐等育林干扰对杉木人工林长期立地生产
力的影响 o研究了每一种干扰在生态系统生物量和养分迁移中的作用 o并分别板页岩 !花岗岩两类不同岩性发
育的红黄壤进行有机质和养分损耗的估算 ∀板页岩发育的黄红壤人工林生态系统有机质和养分主要损失于
炼山及皆伐作业 o而花岗岩发育的黄红壤人工林生态系统有机质和养分主要损失于炼山烧失 o水土流失和皆
伐作业 ∀母岩为板页岩的 t| ¤生杉木林 o从造林到皆伐共损耗养分 u vzt1|y ®ª#«°pu o损耗有机质 vw1sy
·#«°pu ~母岩为花岗岩的 uz ¤生杉木林 o共损耗养分 v uzy1s| ®ª#«°pu o损耗有机质 vx1sz·#«°pu ∀按传统的营
林作业 o干扰严重 o如不进行养分补充 o杉木人工林地力难于维护 ∀
关键词 } 杉木人工林 o育林干扰 o生物量迁移 o有机质与养分损耗
收稿日期 }ussu p ts p uu ∀
ΙΜΠΑΧΤ ΟΦ ΧΥΛΤΙς ΑΤΙΟΝ ΑΧΤΙςΙΤΙΕΣ ΟΝ ΤΗΕ ΛΟΝΓ2ΤΕΡ Μ
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Κεψ ωορδσ} ≤«¬±¨ ¶¨ ƒ¬µ³¯¤±·¤·¬²±oŒ°³¤¦·²©¦∏¯·¬√¤·¬²±¤¦·¬√¬·¬¨¶o…¬²°¤¶¶µ¨°²√¤¯ o• §¨∏¦·¬²± ²©¶²¬¯ ²µª¤±¬¦°¤·¨µ
¤±§°¬±¨ µ¤¯ ±∏·µ¬¨±·¶
杉木k Χυννινγηαµια λανχεολαταl人工林的培育在我国具有悠久的历史 o传统的杉木人工林经营 o要经
历劈山k砍倒各种树木和杂草l o炼山k用火烧清理造林地l !整地k全垦或局部l和栽植k挖穴l ~抚育kt ∗ x
¤o头 u ¤每年 u次 o进行全面松土除草l ~当人工林郁闭后 o在 { ∗ ts ¤左右 o进行第 t次间伐 o一般进行
u ∗ v次 o总的间伐强度k按株数计l在 vs h ∗ ws h ~采伐年龄通常在 ux ∗ vs¤o都实行皆伐 o并再次采用火
烧清理采伐剩余物的方法 o清理林场 o而后连栽杉木 ∀以上这个育林干扰过程 o对林地地力消耗很大 o在
历史上杉木常常连栽数代后k通常 v代l o土壤肥力严重下降时进行撂荒 o经过数十年 o待地力稍有恢复
再次进行利用 ∀杉木所采用的皆伐方式 o火烧清理山场 o对林地干扰比国外的全树利用还要严重 ∀有关
各种营林措施对立地长期生产力的影响已有许多研究 o但缺乏系统的归纳综合 o而对皆伐火烧清理山场
的作业对林地养分损耗方面尚少专门报道 ∀本文结合本课题研究 o收集相关资料 o进行系统分析研究 o
以期能够比较确切地了解杉木人工林上述育林干扰过程对人工林立地生产力带来的影响 ∀
t 炼山对林地肥力的影响
炼山使林地大量有机物质k采伐剩余物 o枯枝落叶及林下植被l烧毁 o使大量营养元素以气态 o飞灰
等各种形式损失 ∀炼山后使林地暂时增加一些可溶性养分和土壤微生物数量与酶活性 o但土壤表层损
耗了土壤有机质和营养元素 o加剧水土流失 o从长远来看 o损害林地肥力 o也不利于林木生长 ∀
有机质是形成土壤肥力的基础 o炼山使土壤表面有机质含量明显降低 ∀叶镜中等kt||ul在江西武
功山林场进行了 v种不同处理的炼山试验 o结果表明 o堆高 tss¦° o堆积物重量为 ux ®ª#°pu及火烧时间
为 us ∗ uv °¬±o深度为 s ∗ u !u ∗ x !x ∗ ts !ts ∗ us ¦°的土层 o有机质分别减少 v|1s h ouz1y h ovs1s h o
uy1y h ∀堆高为 ys ¦°o堆积物重量为 tx ®ª#°pu o火烧时间 tx ∗ tz °¬±的 o有机质分别减少 ux1z h o
t{1v h ot|1z h oz1| h ∀堆高 vs¦°o堆积物重量为 ts ®ª#°pu o火烧时间 z ∗ tu °¬±的 o有机质含量分别减
少 tx1{ h oty1y h otz1{ h和 {1y h ∀土壤有机质及 ‘的损失多少与堆积物的重量与火烧时间等有关 ∀
上述 v种炼山试验是有一定代表性 ∀火烧炼山明显地减少土壤有机质 o在 s ∗ us ¦°土层内大体要减少
t{ h ∗ vs h ∀同样炼山后 s ∗ us¦°土层内全 ‘也是减少的 o其烧失率随堆高的增高而加大kts1zu h ∗
ty1xv h l o随土层的加深而减小kty1z h ∗ |1y h l ∀但炼山后速效 ‘!° !Ž都有增加 o这对幼林生长是有
利的 ∀在/八五0攻关中 o在福建龙溪进行炼山不炼山对比试验k试验包括了采伐剩余物的不同清理方
法 o按常规的方法 ys¦° ≅ ws¦° ≅ ws¦°的穴状整地及栽植与抚育l表明 o炼山后第 x天取样分析 o在 s ∗
ts¦°土层土壤有机质 !全 ‘比炼山前减少了 vy1yw h和 |1yx h o在 ts ∗ us¦°土层有机质也有所下降 o但
幅度小 ∀炼山后速效 ‘!° !Ž分别比炼山前增加了 zz1xw h o{t1|z h oxw1x| h o³‹值也增加 ∀炼山还增
加土壤的微生物数量和酶活性 ∀
根据在福建尤溪的研究 o经过 t ¤后 o炼山的土壤肥力有新的变化k福建林学院杉木研究所等 o
t||ul ∀土壤物理性质 o炼山后 x §os ∗ ts¦°土壤容重略有下降 o土壤孔隙得到改善 o但对 ts ∗ us ¦°土
层物理性质几乎没有影响 ~但炼山 t ¤后 o炼山处理的土壤物理性质变差 os ∗ ts ¦°容重增加 y1{x h o总
孔隙度及毛管孔隙度下降 us h和 tu h o非毛管孔隙下降 w{ h ∀大于 s1ux °°水稳性团聚体 o炼山后 x §
略有下降ku1y{ h l o但 t ¤后继续下降到 tw1v h ∀炼山 t ¤后的表土ks ∗ ts ¦°l土壤分散系数由 u{1u h
增加到 vs1vz h o土壤易受侵蚀 ∀炼山 t ¤后的土壤各项养分指数普遍下降 os ∗ ts ¦°土壤速效 ‘!° !Ž
分别下降了 w{1uy h oww1ty h ov{1|y h ∀炼山 v ¤后 o‘!° !Ž基本是下降趋势 o≤Π‘比有所上升 o特别是
有机质 ∀相反 o不炼山的各种养分指标呈上升趋势 o≤Π‘逐年下降 ∀炼山 t ¤后土壤微生物数量及酶活
性减少 o而不炼山 s ∗ ts¦°土层微生物总数增加 o氨化细菌 !固 ‘菌及纤维素分解菌比炼山的高 ∀炼山
后 u ∗ v ¤o酶活性低于不炼山的 ∀
以上说明 o炼山能暂时kt ¤内l增加土壤肥力 o但由于炼山损害了土壤的有机质和总的养分量 o最终
kt ¤以后l导致土壤肥力的下降 ∀
炼山导致水土流失 ∀由于炼山失去地表的保护层k死地被层及活地被层l o并由灰分堵塞土壤孔隙 o使
雨点直接打击地面产生径流和冲刷 ∀炼山与不炼山在砂岩发育的红壤上固体径流及液体径流变化见图 t !
u∀炼山的 v¤合计固体径流量为 vy1||{ y·#«°pu o不炼山的为 t1ss| z·#«°pu o差值达 vy倍 ∀液体径流 o炼
山的 v¤合计为 { txw1uts s °v#«°pu o不炼山为 t vtu1ssu s °v#«°pu o差值达 y倍多 ∀通过固体与液体径流
也损失了大量的土壤养分 ∀v ¤炼山的损失 o有机质 !全 ‘!全 ° !全 Ž分别为 |{|1vwx ouz1sxu s o|1szy { o
wyu1|s{ ®ª#«°pu ~损失速效的 ‘!° !Ž分别为 tu1ut{ x ou1x|x | ozu1wsv ®ª#«°pu o合计共损失养分 x{y1uy
{v 林 业 科 学 v|卷
®ª#«°pu o而不炼山的 v ¤损失有机质 |z1vy{ ®ª#«°pu o养分合计为 z{1yx ®ª#«°pu o两者差值达 z1x倍k福
建林学院杉木研究所等 ot||ul ∀但是关于炼山整地导致水土流失的试验 o由于具体条件不同而差别较
大 ∀在福建建瓯市采育场的花岗岩发育的红壤上试验 o共设炼山 n全垦 !炼山 n穴垦 !不炼山 n全垦及
不炼山加穴垦 w个处理 o每一处理两个重复 ∀同样 o炼山有提高土壤速效养分 o提高 ³‹ o增加微生物等
暂时现象 o但炼山引起水土流失是明显的 ∀炼山后 n 全垦 v ¤o液体径流和固体径流分别为
t xs{1s| °v#«°pu和 w1wv{·#«°pu o分别是不炼山加穴垦的 t1y|倍和 t1v{倍 ∀炼山 n全垦的全 ≤ !全 ‘
及全 Ž流失量为 uwx1sxu ouz1wvw及 wuz1wxv ®ª#«°pu分别是不炼山加穴垦的 t1{w ot1zx及 y1uy倍 ∀炼
山后第 t年的土内径流为 u yuz1zu °v#«°pu o炼山后第 t年的全 ≤ !全 ‘!全 ° !全 Ž的土内养分流失量分
别为 |s1vx o|1xz{ os1vty和 w1yyu ®ª#«°pu ∀
图 u v ¤炼山不炼山液体径流量变化
ƒ¬ªqu ≤²°³¤µ¬¶²± ²©µ∏±2²©©¥¨·º¨¨ ± ¶¬·¨¶º¬·«
¤±§º¬·«²∏·¶¯¤¶«¥∏µ±¬±ª
σ 不炼山 ‘²¥∏µ±¬±ª~τ 炼山 …∏µ±¬±ªq
图 t v ¤炼山不炼山固体径流变化图
ƒ¬ªqt ≤²°³¤µ¬¶²± ²©¶²¬¯ µ¨²¶¬²± ¥¨·º¨¨ ± ¶¬·¨¶º¬·«
¤±§º¬·«²∏·¶¯¤¶«¥∏µ±¬±ª
但是 o这种流失情况在板页岩风化的土壤上要轻得多 ∀
根据盛炜彤等kusssl研究 o在江西分宜板页岩风化物发育的
黄红壤 o有较强抗蚀能力 o通过不同时期 ow个地点 ow组不同
整地试验的径流场观测 o传统的炼山整地k包括炼山全垦 !穴
垦 !带垦等l o幼龄林阶段kts ¤l o总的侵蚀量为 t ssx1s ®ª#
«°pu o径流量为 xwy1ss °v#«°pu o养分损失量有机质为 xs1w|
®ª#«°pu o养分合计为 vt1xs{ ®ª#«°pu ∀上述两种土壤上对
炼山的反映有很大差别 o炼山对杉木人工林立地土壤肥力改
变的影响是因母岩而不同的 o在砂岩 !花岗岩上发育的土壤 o
抗蚀能力弱 o炼山是造成地力衰退的重要因素之一 ∀
u 采伐剩余物处理方式对林地肥力与杉木生长影
响
在福建南平市峡阳国有林场花岗岩发育的黄红壤上 o进
行了 x种不同处理方式的试验 }≠从小区中清除所有地上部
分未分解的物质 ~全树砍伐 o清理全部商业尺寸大小的树
木的地上部分 ~≈ 树木砍伐后只取走商业上可用的干材和
皮 o枝桠等留在原地 ~…加倍采伐剩余物 ~ 常规处理 o即皆
伐炼山 ∀经过 w ¤观测 o结果表明 o对杉木的生长和土壤肥
力维护最有利的试验处理均为采伐剩余物加倍处理 ~而最不
利于杉木生长的均为移去树的所有部分的处理 ∀最好处理
w ¤生时树高为 w1xy° o胸径为 ts1xw¦°o而最差处理则树高 !
胸径分别为 w1s{ °和 y1uv¦°∀采伐剩余物加倍处理降低土壤容重并增加 ³‹值的作用最大 o而全部清
除采伐剩余物的正好相反 ∀而且不同处理土壤养分的得失是很不同的 ~第 t个处理 o移走 vy1sx·#«°pu
地上部分生物量k枝桠 !凋落物及地被植物l和 xzt1us®ª#«°pu的养分 ~第 u处理移去 uy1tw·#«°pu采伐剩
余物生物量和 wxu1z{ ®ª#«°pu养分 ~第 v处理只移去干材和树皮 o未移走不该移走的生物量 ~第 w个处
理 o增加了 uy1tw·#«°pu采伐剩余物 o增加 wxu1z{ ®ª#«°pu养分 ~第 x个处理 o除了烧失生物量 vy1x·#
«°pu及 xzt1us·#«°pu中的大部分养分k据杨玉盛等测定 o炼山养分损失率 ‘为 |z1w h o其余 ° !Ž!≤¤!ª
损失率为 uu1t h ∗ v{1v h l o而且使 s ∗ us ¦°土层损失有机质 tu h ∗ tw h o损失 ‘| h ∗ tx h ∀从长远
的维护土壤肥力和生产力看 ot !u !x三个处理是不可取的 ∀
v 整地对土壤肥力的影响
整地和炼山一样 o对土壤肥力的影响与母岩有很密切的关系 ∀由花岗岩 !砂岩一类岩性发育的土
壤 o抗蚀能力弱 o一旦地被覆盖被破坏 o或者与之相联系的整地破土面大 o水土流失就十分严重 o但在板
|v 第 x期 盛炜彤等 }杉木人工林的育林干扰对长期立地生产力的影响
岩 !页岩一类岩性发育的土壤 o抗蚀能力较强 o受地被覆盖破坏及大的整地破土面的影响较小 ∀建国后
杉木人工造林常见的为 v种整地方式 o即全垦 !带垦与穴垦k穴垦中还有大穴和小穴l ∀v种方式比较 o
全垦水土流失最严重 o对土壤肥力影响最大 o因此 o在世行贷款造林中规定不允许采取全垦造林 ∀在福
建尤溪花岗岩发育的红壤上 o做了 v种整地方式k全垦 !带垦 !穴垦l试验k张顺恒等 ot||{lk坡度 vsβ o炼
山 o块状抚育l ∀v种整地方式因为均采用炼山 o故水土流失都比较严重 o但以全垦流失量最大 ∀造林后
水土流失主要发生在前 v ¤ov ¤后水土流失很轻微 o其土壤侵蚀量和养分损失见表 t ∀
表 1 尤溪花岗岩发育红壤不同整地方式土肥流失量
Ταβ . 1 Χοµ παρισον οφ σοιλ ανδ νυτριεντ λοσσ χαυσεδ βψ διφφερεντ σιτε πρεπαρατιον µεασυρεσ
ον ρεδ εαρτη δεριϖεδ φροµ γρανιτε
抚育类别
× ±¨§¬±ª
°¨ ¤¶∏µ¨
全 垦
’√¨ µ¤¯¯¶¬·¨ ³µ¨³¤µ¤·¬²±
土 壤
侵蚀量
≥²¬¯ µ¨²¶¬²±
Πk·#«°pul
有机质
’µª¤±¬¦
°¤·¨µ
Πk®ª#«°pul
养 分
‘∏·µ¬¨±·
Πk®ª#«°pul
带 垦
≥·µ¬³³µ¨³¤µ¤·¬²±
土 壤
侵蚀量
≥²¬¯ µ¨²¶¬²±
Πk·#«°pul
有机质
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°¤·¨µ
Πk®ª#«°pul
养 分
‘∏·µ¬¨±·
Πk®ª#«°pul
穴 垦
‹²¯¨³µ¨³¤µ¤·¬²±
土 壤
侵蚀量
≥²¬¯ µ¨²¶¬²±
Πk·#«°pul
有机质
’µª¤±¬¦
°¤·¨µ
Πk®ª#«°pul
养 分
‘∏·µ¬¨±·
Πk®ª#«°pul
流失量
²¶¶²©¶²¬¯
¤±§±∏·µ¬¨±·
vy1yzt t uvv1xz x{s1tsz uy1vyz |{u1vtu wyu1{zv ut1{yv zsv1yyz vtw1yyy
从表 t可以看出 o在花岗岩发育的土壤上进行整地 o水土流失甚为严重 o尤其是全垦 o前 v年土壤侵
蚀量分别为 uw1|w| o|1wu|及 t1z|{·#«°pu o年均达到 tu1sx|·#«°pu ∀而有机质损失年均达 uwy1zt ®ª#
«°pu o年均养分损失 tty1su ®ª#«°pu o其中 ‘的损失占总损失养分量的 {1sy h ∀
在江西分宜亚林中心板页岩风化物发育的黄红壤上做了 u种整地试验k张先仪等 ot||ul o观测 v1x
¤o全垦土壤侵蚀为 u1xx·#«°pu o穴垦的为 s1yt·#«°pu o全垦的侵蚀量是穴垦的 w1ux倍 ∀养分损失量 o全
垦 v1x ¤只损失有机质 tsz1yw ®ª#«°pu o损失养分 ww1zzt ®ª#«°pu o而穴垦损失有机质 wv1s{ ®ª#«°pu o损
失养分 tv1st ®ª#«°pu ∀在不同岩性发育土壤上 o不同整地方式 o均以全垦损害土壤最大 o但 u种岩性的
损害程度不同 o在花岗岩发育的土壤上进行全垦或破土面积较大的整地 o会导致土壤肥力下降 ∀
w 幼林抚育方法对土壤肥力影响
幼林抚育同整地方式对水土流失的影响不同 ∀整地造林只进行 t次 o而抚育要进行 x ∗ z次 o头几
年每年要进行 u ∗ v次 o每次抚育均带来大量的水土流失 o特别是全面抚育 o全面松土除草及扩穴连带的
松土除草 o更严重损害土壤肥力 ∀在福建尤溪花岗岩发育的红壤上 ov种抚育方式k块抚 o扩穴连带及不
抚育l水土流失及养分损耗见表 u ∀表 u表明 o在花岗岩发育土壤上 o幼林抚育对土壤肥力的损害是巨
大的 o块抚与扩穴带抚的 x ¤平均每年土壤流失量达 t{1xtz和 t|1zv|·#«°pu ~有机质平均每年损失
vv{1{z|·#«°pu和 vyx1{w|·#«°pu ~养分平均每年损失 uzz1utx·#«°pu ou|z1y||·#«°pu o分别是不抚育的
uv ∗ uz倍 ∀这个损失数值已远远大于炼山及整地对土壤肥力的影响 ∀在江西分宜亚林中心页岩发育
的黄壤上做了全面刀抚k只刈去灌草 o不松土l o全面刀抚加局部松土除草k在全面刈去灌草的基础上 o在
原整地穴范围内松土l o全面松土除草试验 o共抚育 y次 o观察 v¤k张先仪等 ot||wl ∀每个处理 v个重复 ∀
v种抚育方法 o以全面松土除草的水土流失最大 o合计为 t1ztw·#«°pu ~其次是全面刀抚加局部松土除
草 o合计为 t1twx·#«°pu o全面刀抚侵蚀量最小 o为 t1sz{·#«°pu ∀水土流失量大小与幼林地植被盖度密
切相关 ov ¤全面刀抚和全面刀抚加局部整地的植被覆盖度分别达 |x1z h和 |x1x h o而全面松土除草的
为 zu1y h ∀在页岩发育的黄壤上 v种抚育方法 o水土流失量虽有差别 o但侵蚀量均小 o并比较接近 ∀树
高与胸径生长差别未达显著水平 ∀
sw 林 业 科 学 v|卷
表 2 在花岗岩发育的红壤上不同幼林抚育方法水肥流失
Ταβ . 2 Χοµ παρισον οφ σοιλ ανδ νυτριεντ λοσσ χαυσεδ βψ διφφερεντ τενδινγ µεασυρεσ ον
ψουνγ πλαντατιον ον ρεδ εαρτη δεριϖεδ φροµ γρανιτε kx ¤l
抚育类别
× ±¨§¬±ª
°¨ ¤¶∏µ¨
块 抚
…¯²¦®·¨±§¬±ª
土 壤
流 失
≥²¬¯ µ¨²¶¬²±
Πk·#«°pul
有机质
’µª¤±¬¦
°¤·¨µ
Πk®ª#«°pul
养 分
‘∏·µ¬¨±·
Πk®ª#«°pul
扩穴带抚
∞¬³¤±§¬±ª«²¯¨·¨±§¬±ª
土 壤
流 失
≥²¬¯ µ¨²¶¬²±
Πk·#«°pul
有机质
’µª¤±¬¦
°¤·¨µ
Πk®ª#«°pul
养 分
‘∏·µ¬¨±·
Πk®ª#«°pul
不 抚
‘²·¨±§¬±ª
土 壤
流 失
≥²¬¯ µ¨²¶¬²±
Πk·#«°pul
有机质
’µª¤±¬¦
°¤·¨µ
Πk®ª#«°pul
养 分
‘∏·µ¬¨±·
Πk®ª#«°pul
流失量
²¶¶²©¶²¬¯
¤±§±∏·µ¬¨±·
|u qx{z t y|w qv|x t v{y qszx |{ qy|z t {u| quww t w{{ qw|z w qsyy y| qsyv xz quww
x 间伐对土壤肥力的影响
间伐对林分产生 v方面的影响 }一是因疏开林冠可能会产生水土流失 ~二是通过利用间伐木 o特别
是移走间伐木的生物量而带走养分 ~三是由于疏开林冠 o增加透光度 o促进林下植被发育 ∀从总的看 o适
当间伐 o不会产生水土流失 o而移走的养分也较少 o促进林下植被发育 o却可提高林地自肥能力 ∀适度间
伐对生态系统干扰较小 o且容易得到恢复 ∀
511 间伐对土肥流失影响
在江西分宜亚林中心 y块试验林进行不同密度k间伐强度l !不同坡度kutβ ∗ v|βl的间伐试验k张先
仪等 ot||yl o观测 { ¤k表 vl ∀从表 v看出 o年均径流量及侵蚀量均很小 o即使坡度达 v|βvsχ o郁闭度 s1z
的样地 o{ ¤的土壤侵蚀总量为 s1tsv y·#«°pu o密度最小的样地kt xwx株#«°pul o郁闭度 s1y| o坡度 utβ o
{ ¤总侵蚀量只有 s1sw{·#«°pu ∀y个样地中水土流失最大的 y号样地 o{¤每 «°u 只损失有机质 t1wy{®ª
和养分 v1uxv ®ª∀可见适当的间伐对林地土壤肥力的影响是很微小的 ∀
表 3 不同坡度不同保留密度对水肥流失的影响
Ταβ . 3 Ινφλυενχε οφ σλοπε δεγρεε ανδ ρεταινεδ στανδ δενσιτιεσ ον λοσσ οφ σοιλ ανδ νυτριεντσ kt|{{ ) t||xl
样地号
‘²q²©
¶¤°³¯¨
³¯²·¶
坡度
≥¯ ²³¨
§¨ªµ¨¨
保留密度
• ·¨¤¬±¨ §§¨±¶¬·¼
Πk·µ¨ #¨«°pul
观 测 项 目 Œ·¨°¶
平均径流量
• ∏±2²©©
Πk·#«°pu¤p tl
径流系数
• ∏±2²©©¦²¨©©¬¦¬¨±·
Πh
平均侵蚀量
∞µ²¶¬²± ¤°²∏±·²©¶²¬¯
Πk·#«°pu¤p tl
有机质
’µª¤±¬¦°¤·¨µ
Πk®ª#«°p ul
养 分
¬±¨ µ¤¯ ±∏·µ¬¨±·¶
Πk®ª#«°pul
t uzβ t v{w |1xws s1s|x s1stu s s1wsw s1vux
u uwβ t ||x u{1suw s1tyv s1stw z s1w|x s1zws
v utβvsχ t xwx tt1{t| s1sy| s1ssy s1utz s1vtx
w v|βwsχ u xxs vu1uuy s1t{z s1stv z s1{tu
x vyβvsχ t |us {y1|uv s1xwx s1st{ s1x|v t1|yx
y uzβvsχ u |xs tvx1yxz s1|{| s1sww t1wy{ v1uxv
但间伐对促进林下植被发育带来良好的影响 ∀上述 y个样地kt|{s年造林 ot|{z年间伐 ot|{{年开
始观测l o除 y号样地属对照的外 o到 t||x年k即 tt龄到 t{龄lx个间伐样地植被盖度均达到了 zv h ∗
tss h o而对照样地只 vs h ∀水土流失轻微与林下植被发育也有一定关系 o而发达的林下植被 o还能提
高林分维护地力的能力 ∀
512 间伐对林分养分迁移影响
在江西分宜亚林中心 o做了 tw !ty二种指数级不同年龄段的林分生长与生物量调查 o分别建立了林
分生物量 !蓄积量与年龄关系式 o以此估算蓄积量与生物量的关系 o并根据中龄林时林木各组成部分生
物量的构成比例k除去根的生物量l和养分含量 o按间伐林木的生物量和全树利用 o估算所带走的养分 ∀
tw 第 x期 盛炜彤等 }杉木人工林的育林干扰对长期立地生产力的影响
ty地位指数年龄与生物量关系式为 }¯± Ω € x1vtu w p |1w{| sΠΑoty地位指数年龄与蓄积量关系式
为 }¯±Μ€ y1wsy y p tv1wzy xΠΑ∀按此式计算大体在 | ∗ tx ¤生时 o蓄积量与生物量比为 tk°vl }s1wx ∗
s1xsk·l ∀按照江西分宜的间伐试验 o中等强度k间伐总株数的 ws h ∗ xs h o蓄积的 vs h ∗ ws h l o中龄林
时伐去蓄积为 ws ∗ xs °v#«°pu o以此估算 o相当于伐去生物量的 us ∗ ux·o每·有机物质中营养元素 o第 t
代杉木林为 |1|u ®ªo第 u代杉木林为 tw1z|®ªo平均为 tu1vy®ªo则在移去 us ∗ ux·k平均为 uu1x·l生物量
中 o含营养元素为 uz{1sv ®ªk已除去根生物量中养分元素l ∀也就是 o因中龄林间伐所移走的养分元素 ∀
y 采伐对林地土壤肥力的影响
杉木人工林一般采伐年龄为 us ∗ vs ¤o通常采用皆伐人工更新 ∀迹地清理一般采用炼山 o烧毁全部
采伐剩余物 o包括死地被物及活地被物层 o造成对林地产生严重水土流失 ∀皆伐炼山过程 o实际上是与
第 t代的炼山影响相类似的 o虽然暂时提高 ³‹值 o增加有效养分 !微生物数量和酶活性 o但从长远看 o损
失大量有机物质和养分 o降低土壤肥力 o从而影响林地的长期生产力 ∀
611 皆伐作业对林分生物量和养分迁移的影响
根据聂道平等kt||xl的研究 ot| ¤生林分 o山坡k相当地位指数 twl的生物量为 {y1vzv·#«°pu o枯落
物量 v {|s1wt ®ª#«°pu o养分积累量k包括林木 !枯落物及林下植被l为 |zy1uxw ®ª#«°pu ~山洼的生物量
tut1|wu·#«°pu o枯落物量为 v zvw1{z ®ª#«°pu o养分累积量为 t u|z1|xw ®ª#«°pu ∀如果皆伐炼山 o地上
部分养分被全部移走 o山坡为 |xy1uw{ ®ª#«°pu o山洼为 t uzt1|v| ®ª#«°pu ∀其中 ‘的比重为 vs1xv h ∀
根据陈楚莹等kusssl的研究 ouv ¤生杉木林地上部分生物量为 txy1|v ·#«°pu o养分积累量为
t {vt1v| ®ª#«°pu o传统的皆伐炼山 o这些生物量和养分均将被带走 ∀据在福建南平峡阳国有林场测定
ktw个重复样地lu|龄k相当于 ty地位指数l杉木进行皆伐炼山研究 o其地上部分总生物量平均为
usz1vx·#«°pu o损失营养元素为 t tu|1vz ®ª#«°pu ∀
612 皆伐炼山对土壤肥力的影响
炼山整地的效果同第 t代造林的炼山整地效果是相似的 o只是皆伐炼山又增加 t次对林地严重干
扰 o尽管炼山同样带来一些短期效果 o如增加一些有效养分 o但由于损失大量有机质和养分最终使林地
土壤进一步衰退 ∀
表 4 皆伐后炼山采伐剩余物生物量与营养元素损失 ≠
Ταβ . 4 Λοσσ οφ βιοµ ασσ ανδ νυτριεντσ οφ ρεσιδυαλσφροµ
χυτ2οϖερ σιτε ωιτη σλαση βυρνινγ
分析项目
Œ·¨°¶
采伐剩余物
…¬²°¤¶¶µ¨¶¬§∏¤¯
Πk·#«°pul
营养元素
‘∏·µ¬¨±·¨ ¯¨ ° ±¨·Πk®ª#«°pul
‘ ° Ž ≤¤ ª
损失状况
²¶¶¤°²∏±· vy1sx t|y1ut uu1vy uys1wx uux1zz y|1yt
≠采伐剩余物包括叶 !枝 !凋落物及林下植被 …¬²°¤¶¶²©µ¨¶¬§∏¤¯¶¤©·¨µ«¤µ√ ¶¨·
¬±¦¯∏§¬±ª¯¨ ¤√¨ ¶!¥µ¤±¦«¨¶!¯¬·¨µ¶¤±§∏±§¨µªµ²º·«¨¶
炼山使森林生态系统长期积累起的
有机物质k采伐剩余物 o活地被物及死地
被物l遭到彻底损失 o使土壤失去覆被而
裸露 ∀据杨玉盛研究kt||{l o福建南平
u| ¤杉木纯林 o采伐剩余物损失率达
|y1t h o营养元素损失率以 ‘为最大 o达
|z1w h o其次 ≤¤可达 ww1wu h o° !Ž!ª
损失 uu1t h ∗ v{1v h k表 wl ∀
炼山对表土层养分含量也有一定影
响 o在 s ∗ us¦°土层内养分含量有不同
程度的下降 o表土层 有机质 下降
tw1vu h o‘下降 |1vs h ∀但火烧后水解 ‘o速效 ° !Ž盐基总量 o阳离子交换量及 ³‹值均有不同增加 o微
生物数量及酶活性提高 o上述某些土壤性质的改善是暂时性的 ot ∗ u ¤后逐渐消失 ∀
z 传统育林的措施对森林生态系统养分损耗的影响
传统杉木人工林育林措施 o使杉木人工林生态系统损失大量有机质和养分 o促使土壤养分的过分消
耗 o是造成地力衰退的最重要因素之一 ∀有机物质与养分损耗状况见表 x ∀
uw 林 业 科 学 v|卷
表 5 传统杉木人工林经营有机物质与养分的损耗
Ταβ . 5 Λοσσ οφ οργανιχ µ αττερ ανδ µινεραλ νυτριεντσφροµ Χηινεσε Φιρ φορεστ χαυσεδ
βψ χυλτιϖατιον ανδ ηαρϖεστ τραδιτιοναλ ωαψσ
养分损
失因素
ƒ¤¦·²µ¶
板页岩发育的黄红壤
• §¨ ¤¨µ·«§¨µ¬√ §¨©µ²° ¶¯¤·¨
生物量
…¬²°¤¶¶
Πk·#«°pul
有机质
’µª¤±¬¦°¤·¨µ
Πk®ª#«°pul
养 分
¬±¨ µ¤¯ ±∏·µ¬¨±·
Πk®ª#«°pul
花岗岩发育的黄红壤
• §¨ ¤¨µ·«§¨µ¬√ §¨©µ²° ªµ¤±¬·¨
生物量
…¬²°¤¶¶
Πk·#«°pul
有机质
’µª¤±¬¦
Πk®ª#«°pul
养 分
¬±¨ µ¤¯ ±∏·µ¬¨±·
Πk®ª#«°pul
炼 山 ≥¯¤¶«¥∏µ±¬±ª²± ³¯¤±·¨§¶¬·¨ tz sss vws qvu { sws uuv qus
水土流失 ≥²¬¯ µ¨²¶¬²± xy qxt ww qv{ uxw qyv wy| qww
间 伐 ׫¬±±¬±ª uu qx uz{ qsv uu qx uz{ qsv
皆 伐 ≤¯¨ ¤µ¦∏·¬±ª tut q|w t vy{ q|t ≠ usz qvx t tu| qvz 
火烧清林 ≥¯ ¤¶«¥∏µ±¬±ª²± ¦∏·2
²√¨ µ¤µ¨¤¶¬·¨ tz sss vws qvu { sws uuv qus
合 计 ײ·¤¯ tww1ww vw sxy1xt u vzt1|y uyt1t{ ty vvw1yv u vuv1uw
≠皆伐年龄为 t|年生 ׫¨ ¶·¤±§º¤¶¦¯ ¤¨µ¯¼ ¦∏·¤··«¨ ¤ª¨ ²©t| ¼¨ ¤µ¶~皆伐年龄为 uz年生 ׫¨ ¶·¤±§º¤¶¦¯ ¤¨µ¯¼ ¦∏·¤·uz2¼¨ ¤µ2²¯§q
表 x表明 o在花岗岩砂岩发育的红黄壤上 o影响生态系统养分损耗的最大因素是皆伐k并全部移走
生物量l o其次是炼山 o第 v是水土流失 ∀而板页岩上发育的红黄壤 o主要是皆伐和炼山 ∀由于炼山整地
抚育后 o前者水土流失比板页岩上发育的红黄壤要严重得多 o因此两者养分损耗差别较大 ∀至于间伐及
皆伐所迁移的生物量与养分多少 o主要取决于立地条件和林分的生长 o两者在相同立地与林分生长条件
下应该是相似的 ∀根据以往测定数据的推算k见表 xl o在板页岩发育的红黄壤上 o在杉木人工林一个轮
伐期中 o每 «°u 养分损耗为 u vzt1|y®ªo年均损耗 tuw1{w®ª~损失有机质 vw1sy·o年均损失 t1z|·o花岗岩
砂岩类发育的红黄壤整个轮伐期损失养分达 v uvy1s| ®ª#«°pu o平均每 «°u 年损耗 tt|1{x ®ª∀
{ 结论与讨论
杉木人工林传统的栽培方法是炼山整地 !抚育 !间伐 !全树利用与皆伐炼山 ∀这一系列措施 o使大量
多年积累的有机物质移出林外或烧毁 o从而使大量失去将成为土壤有机质和养分库的生物量 ∀同时 o炼
山整地又造成严重水土流失 o特别在花岗岩 !砂岩发育的土壤上 o幼林阶段k主要是前 v ¤l o流失量达到
vy·以上 o同样造成土壤有机质和养分的损失 ∀在传统杉木栽培中 o在板页岩发育的红黄壤上 ot|¤生的
杉木林k已接近轮伐期l损耗总养分量为 u vzt1|y ®ªo在花岗岩 !砂岩等发育的红黄壤上 ouz ¤生k成熟
期l杉木林收获时损耗养分量为 v uvy1s| ®ª#«°pu ∀对杉木人工林即使进行施肥措施 o也难于弥补培育
收获过程中养分的损耗 ∀而且损失的大量有机物质将使土壤物理性质恶化 o特别是板页岩发育的土壤
导致容重增加 o通气性减弱 o限制杉木根系伸展 ∀杉木人工林经营通常是不施肥的 o而且一代又一代连
作 o反复炼山皆伐 o传统的杉木育林方法造成土壤肥力衰退难于避免 ∀特别是抗蚀能力较弱的花岗岩 !
砂岩类发育的土壤 o衰退更严重 ∀今后必须改进育林与收获方法 o如不炼山 o局部抚育 o收获时枝叶还于
林地 o并进行及时较大强度的间伐发展林下植被等 o才有可能减免地力衰退 ∀
参 考 文 献
陈楚莹 o廖利平 o汪恩龙 q杉木人工林生态学 q北京 }科学出版社 ousss
福建林学院杉木研究所 o尤溪县林业技术推广中心 q炼山对杉木人工林生态系统影响的研究 qo见 ~盛炜彤主编 q人工林地力衰退研究 q北
京 }中国科学技术出版社 ot||u
蒋有绪 o徐德应 o聂道平 q江西大岗山森林生态系统结构与功能规律定位研究 q北京 }中国林业出版社 ot||x
盛炜彤 q杉木人工林水土流失及养分损耗研究 q林业科学研究 ousss otvkyl }x{| p x|z
杨玉盛 q杉木林可持续经营的研究 q北京 }中国林业出版社 ot||{
叶镜中 o邵锦锋 o王桂馨 q炼山对土壤理化性质的影响 q见 }盛炜彤主编 q人工林地力衰退研究 q北京 }中国科学技术出版社 ot||u }tvs p tvw
张顺恒 q营林措施对杉木幼林地水土流失的影响 q林业科学 ot||| ovx o¶³¯ }tv p t|
张先仪 o邓宗付 o李旭明 q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 q见 }盛炜彤主编 q人工林地力衰退研究 o北京 }
中国科学技术出版社 ot||u }tvx p tv|
张先仪 o盛炜彤 o邓宗付 q杉木幼林不同抚育方法效果的评价 q林业科学研究 ot||w }v|w p v|z
张先仪 o盛炜彤 q杉木人工林不同保留密度对林下植物发展和水土保持影响的研究 q见 }盛炜彤主编 q杉木建筑材优化栽培模式研究 o世
界林业研究 ot||y o第 |卷 o专集 }ty| p usy
vw 第 x期 盛炜彤等 }杉木人工林的育林干扰对长期立地生产力的影响