不同育林法對(duì)林地土壤肥力的影響

杉木保寬系指杉木林在主要采伐后的區(qū)域不經(jīng)山脈，而經(jīng)處理的殘留物被移除了，少的是稀釋的杉木，留下發(fā)芽的闊葉樹(shù)種和入侵樹(shù)種，并與人工和自然混合。作為一種育林方法,是針對(duì)杉木林區(qū)傳統(tǒng)的育林方法,即煉山、全面或帶狀整地、密植純林而提出的。其目的在于防止地力衰退,使杉木林地可持續(xù)發(fā)展。該法經(jīng)過(guò)10a的土壤定位取樣分析,已初步取得林地土壤有機(jī)質(zhì)、全氮量增加的試驗(yàn)結(jié)果。為進(jìn)一步了解林地土壤養(yǎng)分變化的機(jī)制,采用林地凋落物層形態(tài)調(diào)查和室內(nèi)堆腐實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法,觀察栽杉保闊林分中凋落物層性狀和分解速率,并與傳統(tǒng)育林法相比較。1試驗(yàn)面積的總結(jié)1.1生態(tài)氣候條件武功山林場(chǎng)地處東經(jīng)114°28′,北緯27°16′～27°34′。年平均氣溫17.7℃,年均降雨量1638.3mm。地形屬武功山系南麓低山區(qū),土壤為千枚巖上發(fā)育的山地黃壤。主伐前原林分為殘敗落葉與常綠闊葉樹(shù)混交,并夾雜少量多代萌生杉木的次生林。1.2杉木營(yíng)造林1985年皆伐后,于1986年春營(yíng)造杉木林146.6hm2,其中栽杉保闊法(A區(qū))造13.3hm2。傳統(tǒng)育林法(B區(qū))造林133.3hm2。A區(qū)——不煉山,采伐殘留物帶狀堆積腐爛,帶寬1m,帶高0.5m。在帶間小穴狀(0.8m×0.8m×0.4m)局部整地,穴間距離為2m×3m,稀植杉木苗,初植密度為1660株/hm2,幼林撫育時(shí),保留萌生和侵入樹(shù)種促成人工與天然混交。B區(qū)——全面煉山,帶狀整地,帶寬1m,帶距2m,植苗株行距為1.5m×2m,初植密度為3330株/hm2,幼林撫育時(shí)去除草灌和外來(lái)樹(shù)種,保持純林狀態(tài)。1995年林分調(diào)查時(shí),A區(qū)林分平均樹(shù)高9.8m(雜闊9.4m)、平均胸徑12.5cm(雜闊11cm),B區(qū)林分平均樹(shù)高9.6m,平均胸徑12.5cm。2學(xué)習(xí)方法2.1森林凋落物特性的研究參照文獻(xiàn)中所制定的方法調(diào)查、記錄。2.2回收室的灰燼實(shí)驗(yàn)2.2.1測(cè)定樣本方3分別在A區(qū)和B區(qū),隨機(jī)設(shè)立30cm×30cm小樣方30個(gè)。按未分解層(L層)、半分解層(F層)和全分解層(H層)分層收集樣方中全部凋落物。2.2.2不同溫度對(duì)堆腐的影響將野外取回的樣品,分別稱重,取樣烘干,測(cè)定含水率。在直徑為25cm的培養(yǎng)皿底部鋪放一層石英砂礫,在其上覆蓋一塊塑料網(wǎng)紗。然后,將已稱重的樣品,按野外自然層次,置于培養(yǎng)皿的網(wǎng)紗之上,進(jìn)行堆腐,并設(shè)空白對(duì)照培養(yǎng)皿,各重復(fù)三次。分別在室溫、25℃恒溫和30℃恒溫三種溫度條件下堆腐。每日用定量蒸餾水噴淋堆腐樣品,維持濕潤(rùn)狀態(tài)。每隔15天用蒸餾水對(duì)每一樣品反復(fù)淋洗3次,將淋洗液存于三角瓶中,備化學(xué)分析用。2.2.3ph值、酸度和總酸度采用過(guò)硫酸鹽氧化法測(cè)定全氮與全磷;原子吸收光譜法測(cè)定鉀、鈣、鎂;復(fù)合電極、電位法測(cè)定pH值;酸堿中和滴定法測(cè)定總酸度;重量法直接測(cè)定有機(jī)質(zhì)。3結(jié)果分析3.1凋落物層的厚度和重量由于“栽杉保闊”林分樹(shù)種組成發(fā)生了改變,增加了萌發(fā)闊葉樹(shù)和其他侵入樹(shù)種,則A區(qū)變?yōu)殚熑~-杉木混交林,B區(qū)仍為杉木純林,所以林分中凋落物結(jié)構(gòu)和性狀有一定的差異(表1)。從表1可以看出,A區(qū)和B區(qū)林分凋落物層都具有L、F和H三個(gè)明顯的層次,都屬于典型的山地凋落腐殖物類型。A區(qū)凋落物層總厚度為8.5cm,總重量為5.23t/hm2;B區(qū)凋落物層總厚度為12.0cm,重量為3.95t/hm2。A區(qū)L、F、H三個(gè)亞層在重量上的比例分別為35.30%,48.53%和16.17%;B區(qū)分別為49.89%,41.59%和8.52%。如果按三個(gè)亞層在厚度上的比例計(jì)算,則前者分別為47.06%,29.41%和23.52%;后者分別為58.33%,33.33%和8.33%,其差別十分明顯。A區(qū)林分中,凋落物層的F和H亞層占有較大比例,B區(qū)凋落物層中,則以L亞層為主,F亞層次之,H亞層僅占極小比例。兩種林分的凋落物層在三個(gè)亞層的層次過(guò)渡上,也存在著明顯差異,A區(qū)的H亞層與礦質(zhì)土層之間的過(guò)渡是逐漸的,故不明顯,而B(niǎo)區(qū)的H亞層則明顯可見(jiàn)。將兩種林分凋落物層性狀的定性和定量指標(biāo)代入“生態(tài)系統(tǒng)腐殖質(zhì)的分類”體系的檢索表中可以查出,前者的凋落物層屬于針闊混合的山地軟腐殖物,后者的凋落物層屬于高木質(zhì)含量的山地粗腐殖物。3.2林下凋落物分解速度快林地凋落物層既是森林生態(tài)系統(tǒng)中有效養(yǎng)分的儲(chǔ)存庫(kù),又是系統(tǒng)中腐屑食物鏈的鏈環(huán)。因此,林地凋落物分解的快慢,直接影響到森林生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)的速率,從而影響到林木的生長(zhǎng)。凋落物室內(nèi)堆腐的模擬實(shí)驗(yàn),表明兩種林分在有機(jī)質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)元素的礦化量及礦化速率等方面存在著差異。3.2.1堆腐對(duì)凋落物淋洗液酸度的影響在室溫、25℃恒溫、30℃恒溫三種條件下堆腐凋落物淋洗液的pH值和總酸度見(jiàn)表2。表2的數(shù)據(jù)反映出,兩類凋落物堆腐淋洗液pH和總酸度的絕對(duì)數(shù)值相差不大,但隨堆腐時(shí)間的延長(zhǎng),兩類凋落物淋洗液的酸堿度仍表現(xiàn)出不同的變化趨勢(shì)。A區(qū)凋落物的淋洗液,隨堆腐天數(shù)的增加,pH值呈上升趨勢(shì);總酸度在堆腐初期略有上升,然后下降。B區(qū)凋落物堆腐淋洗液pH值則先上升而后下降;總酸度隨時(shí)間推移一直在上升。表2還表明,不同溫度條件對(duì)凋落物淋洗液的酸堿度無(wú)大影響。這一試驗(yàn)結(jié)果似乎可以說(shuō)明,純針葉性的凋落物在分解過(guò)程中,可使林地凋落物層和林地土壤向酸性化的方向發(fā)展;而針葉凋落物加入闊葉成分后,在分解過(guò)程中則可以降低凋落物層和土壤的酸性。3.2.2不同溫度條件對(duì)凋落物營(yíng)養(yǎng)元素釋放的影響表3為在室溫、25℃、30℃三種溫度條件下堆腐凋落物的有機(jī)質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)元素的釋放量測(cè)定結(jié)果,可以看出,不論在何種溫度條件下,杉闊混合凋落物有機(jī)質(zhì)和主要營(yíng)養(yǎng)元素的釋放量明顯大于純杉木凋落物,且兩種性質(zhì)凋落物在主要營(yíng)養(yǎng)元素釋放量的大小順序上相同,均為鈣>氮>鉀>鎂>磷。堆腐凋落物中有機(jī)質(zhì)的釋放量與溫度成正比關(guān)系,不論何種性質(zhì)的凋落物,有機(jī)質(zhì)的釋放量都隨溫度的升高而增加。然而主要營(yíng)養(yǎng)元素的釋放量與不同的溫度條件之間都無(wú)明顯的相關(guān)。三種溫度條件相比,在25℃的條件下,凋落物營(yíng)養(yǎng)元素的釋放量最大。無(wú)論在何種溫度條件下,杉闊混合凋落物中有機(jī)質(zhì)和主要營(yíng)養(yǎng)元素的釋放速率大于純杉木凋落物(表4)。以室溫條件下的堆腐實(shí)驗(yàn)結(jié)果為例,A區(qū)與B區(qū)有