煉山對巨桉林地土壤全磷和有效磷含量的影響

摘要：研究了四川省樂山市興福寺和棉花山等地煉山初期、煉山后一年生、煉山后五年生巨桉林地土壤磷含量。結果表明，煉山對巨桉林地土壤全磷和有效磷含量的影響十分顯著。煉山初期林地土壤全磷含量高于煉山后一年生和五年生巨桉林地土壤，而土壤有效磷含量則低于煉山后一年生和五年生巨桉林地土壤。煉山后一年生的巨桉林地土壤有效磷含量最高，而全磷含量則是煉山初期最高。說明煉山對巨桉林地土壤全磷和有效磷含量在短時間內有提高的作用，但隨著時間推移全磷和有效磷含量都會下降。

關鍵詞：煉山；巨桉人工林；全磷；有效磷

中圖分類號：Ｓ７１４．６文獻標識碼：Ａ文章編號：0439－８114（２０11）14－2838-03

Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ Ｂｕｒｎｉｎｇ ｏｎ Ｓｏｉｌ’s Ｔｏｔａｌ ａｎｄ Ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ Ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｉｎ ｔｈｅ

Ｅｕｃａｌｙｐｔｕｓ ｇｒａｎｄｉｓ Ｐｌａｎｔａｔｉｏｎ

ＬＩＵ Ｚｈｅｎｇ－gａｎｇ，ＹＩＮ Ｗｕ－ｊｕｎ

（Ｓｉｃｈｕａｎ Ｐｒｏｖｉｎｃｉａｌ Ｋｅｙ Ｌａｂ ｏｆ Ｆｏｒｅｓｔｒｙ Ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｓｉｃｈｕａｎ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｙａ’ａｎ６２５０１４， Ｓｉｃｈｕａｎ，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｓｏｉｌ ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ ｃｏｎｔｅｎｔ ｗａｓ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｅｕｃａｌｙｐｔ（Ｅｕｃａｌｙｐｔｕｓ ｇｒａｎｄｉｓ） ｐｌａｎｔａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｂｕｒｎｉｎｇ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｔｉｍｅ （１－ｍｏｎｔｈ， １－ｙｅａｒ ａｎｄ ５－ｙｅａｒ） ｉｎ Ｘｉｎｇｆｕ tｅｍｐｌｅ ａｎｄ Ｍｉａｎｈｕａｓｈａｎ ｉｎ Ｌｅｓｈａｎ cｉｔｙ ｏｆ Ｓｉｃｈｕａｎ pｒｏｖｉｎｃｅ． Ｂｕｒｎｉｎｇ ｈａｄ ｇｒｅａｔ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｎ ｓｏｉｌ ｔｏｔａｌ ａｎｄ ａｖａｉｌａｂｌｅ ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｉｎ ｔｈｅ ｅｕｃａｌｙｐｔ ｐｌａｎｔａｔｉｏｎ． Ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｓｏｉｌ ｔｏｔａｌ ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ ｉｎ ｅａｒｌｙ ｄａｙｓ ｏｆ ｂｕｒｎｉｎｇ ｗａｓ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ａｆｔｅｒ １ ａｎｄ ５ ｙｅａｒｓ ｏｆ ｂｕｒｎｉｎｇ． Ｂｕｔ ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｓｏｉｌ ａｖａｉｌａｂｌｅ ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ ｉｎ ｅａｒｌｙ ｄａｙｓ ｏｆ ｂｕｒｎｉｎｇ ｗａｓ ｌｏｗｅｒ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ａｆｔｅｒ １ ａｎｄ ５ ｙｅａｒｓ ｏｆ ｂｕｒｎｉｎｇ． Ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｓｏｉｌ ａｖａｉｌａｂｌｅ ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ ａｆｔｅｒ １ ｙｅａｒ ｏｆ ｂｕｒｎｉｎｇ ｗａｓ ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｓｔ， ｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｓｏｉｌ ｔｏｔａｌ ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ ｉｎ ｅａｒｌｙ ｄａｙｓ ｏｆ ｂｕｒｎｉｎｇ ｗａｓ ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｓｔ． Ｔｈｅｓｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｂｕｒｎｉｎｇ ｃｏｕｌｄ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｓｏｉｌ ｔｏｔａｌ ａｎｄ ａｖａｉｌａｂｌｅ ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ ｏｆ ｅｕｃａｌｙｐｔ ｐｌａｎｔａｔｉｏｎ ｉｎ ａ ｓｈｏｒｔ ｔｉｍｅ， ｂｕｔ ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｗｏｕｌｄ ｄｅｃｒｅａｓｅ ｉｎ ｍａｎｙ ｙｅａｒｓ ａｆｔｅｒ ｂｕｒｎｉｎｇ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｂｕｒｎｉｎｇ； Ｅｕｃａｌｙｐｔｕｓ ｇｒａｎｄｉｓ ｐｌａｎｔａｔｉｏｎ； total ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ； ａｖａｉｌａｂｌｅ ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ

桉樹是桃金娘科（Ｍｙｒｔａｅｅａｅ）桉樹屬（Ｅｕｃａｌｙｐｔｕｓ）的統稱。桉樹具有適應性強、速生豐產、輪伐期短、用途廣泛和經濟效益高等特點是我國南方發展速生豐產林的理想樹種，也是質量優良的短周期纖維材以及造紙、人造板等的原料樹種。隨著國內外人造板和紙漿生產量的日益擴大，對工業原料林的需求也不斷增加，桉樹作為優選樹種被大范圍推廣。但是，長期以來對桉樹的生態影響問題褒貶不一［１－３］，如認為桉樹對地下水位、土壤肥力以及林下植被多樣性等存在不良的影響，普遍預測桉樹人工純林可能造成比較嚴重的地力衰退問題。同時，在桉樹人工林的營造中，對造林地幾乎都采用煉山這種林地清理方式［４］。煉山是我國林區采伐跡地清理的一種常見方式之一，煉山時對林地土壤理化性質具有一定的影響，但一些文獻對其褒貶不一［５］。因此，以四川省樂山市巨桉人工林為研究對象，初步研究了煉山對巨桉林地土壤全磷和有效磷含量的影響，旨在為巨桉人工林的經營管理提供參考依據。

１材料與方法

１．１研究區概況

土壤樣品采集地處于樂山興福寺、棉花山等地區，位于東經１０３°３６′、北緯２９°３６′。屬中亞熱帶氣候帶，具有四季分明的特點，雨量充沛，年平均降水量絕大多數地區在１ ０００ ｍｍ以上，水熱同季，無霜期長，農業氣候條件優越。年平均氣溫為１６．５～１８．０ ℃，年平均無霜期長達３００ ｄ以上，水熱條件較好。樣品采集地海拔３８５．８~４１５．４ ｍ，土壤類型為老沖積黃壤，土層厚３０～８０ ｃｍ，石粒含量１０％。采集區植物種類以峨眉姜花、巨桉、杉木、海金沙、地果等為主。

１．２采樣方法和試驗方法

在煉山初期、煉山后一年生、煉山后五年生巨桉人工林中設置面積為２０ ｍ×２０ ｍ的標準地。在每個標準地內按典型方式挖取土壤剖面３個，每個剖面按Ⅰ層（０～２０ cm）和Ⅱ層（２０～４０ cm）分層采集土壤樣品，共計采樣６２個。

磷的測定采用鉬銻抗比色法［６］。利用Ｅｘｃｅｌ軟件對結果進行統計分析。

２結果與分析

２．１煉山對巨桉林地土壤全磷的影響

土壤全磷含量是衡量土壤磷元素供應狀況的重要指標，煉山后巨桉林地土壤中的全磷含量的變化直接關系著林木的生長情況［７］。從表１可以看出，煉山初期、煉山后一年生和五年生的巨桉林地土壤全磷含量差異較大，分別為４．８８３、２．２００和１．８１９ ｇ／ｋｇ。煉山初期巨桉林地土壤全磷含量明顯高于煉山后一年生和煉山后五年生的巨桉林地土壤。煉山后一年生巨桉林地土壤全磷含量比煉山初期降低５４．９％，煉山后五年生巨桉林地土壤全磷含量比煉山初期降低６２．７％，煉山后五年生巨桉林地土壤全磷含量比煉山后一年生巨桉林地土壤降低１７．３％。說明煉山一年內巨桉林地土壤磷損失較大，但隨著時間的延長，土壤磷損失速度減緩，這是因為煉山開始的一段時期使植被遭到燒毀，加劇了巨桉林地土壤侵蝕程度，地表徑流更易沖刷表層土壤，導致磷素等養分元素的流失。楊玉盛等［８］對煉山的杉木幼林地水土流失動態及預測模型的研究表明，煉山１～２年后林地水土流失最為嚴重，與研究結果基本一致。從表１還可以看出，煉山初期、煉山后一年生和煉山后五年生巨桉林地土壤全磷含量隨土層深度的增加而減小，煉山對表層土壤全磷含量影響較大。從煉山初期到煉山后的１～５年表層土壤的全磷含量都高于深層土。煉山后一年生的巨桉林地０～２０ ｃｍ土層土壤全磷含量較煉山初期降低了49．4％，煉山后五年生的巨桉林地土壤全磷含量較煉山初期降低了６1．7％，煉山后五年生的巨桉林地土壤全磷含量較一年生降低了２４．４％；煉山后一年生的巨桉林地２０～４０ ｃｍ土層土壤全磷含量較煉山初期降低了６１．１％，煉山后五年生的巨桉林地土壤全磷含量較煉山初期降低了６３．9％，煉山后五年生的巨桉林地土壤全磷含量較一年生降低了７．１％。說明煉山后期隨著土層深度的加深，土壤磷素的耗損逐漸減少，與其他研究結果基本一致［８，９］。

２．２煉山對巨桉人工林地土壤有效磷含量的影響

有效磷也稱為速效磷，是土壤中可被植物吸收的磷組分。土壤中有效磷含量與全磷含量之間雖不呈直線相關，但當土壤全磷含量低于０．３００ ｇ／ｋｇ時，土壤往往表現缺少有效磷。土壤有效磷是土壤磷素養分供應水平高低的指標，土壤磷素含量高低在一定程度上反映了土壤中磷素的儲量和供應能力。研究巨桉林地土壤有效磷含量對巨桉的種植有巨大的幫助，對于施肥有著直接的意義。從表２可以看出，煉山后不同時期巨桉林地土壤有效磷含量有較大的差異。煉山初期、煉山后一年生和五年生的巨桉林地土壤有效磷含量分別８．５９３ ７ ｍｇ／ｋｇ、３６．456 3 ｍｇ／ｋｇ和２３．９６４ ８ ｍｇ／ｋｇ。煉山后一年生林地土壤有效磷含量比煉山初期增加３２４．２％，煉山后五年生林地土壤有效磷含量比煉山初期增加１７８．９％。說明巨桉林地土壤有效磷含量會因為煉山而升高。這可能是剛經過高溫灼燒，植物灰分沒有來得及進入土壤，導致煉山初期土壤有效磷含量低［８］；隨著時間的延長，在雨水作用下植物灰分進入土壤，加之土壤ｐＨ值可能升高，減少氧化鋁和氧化鐵對土壤中磷的固定從而提高了林地土壤有效磷的含量［９］。同時，也表明煉山對巨桉林地土壤有效磷含量的提升只局限于較短的幾年時間，隨著時間的延長巨桉林地土壤有效磷的含量會迅速降低。從表２可以看出，不同土層有效磷含量表現為０～２０ ｃｍ土層有效磷含量明顯高于２０～４０ ｃｍ土層有效磷含量。各土層有效磷含量變化與整個土壤剖面相似。煉山后一年生的巨桉林地０～２０ ｃｍ土層土壤有效磷含量較煉山初期增加了２７２．１％，煉山后五年生的巨桉林地土壤有效磷含量較煉山初期增加了１７０．8％，煉山后五年生的巨桉林地土壤有效磷含量較一年生降低了２７．２％；煉山后一年生的巨桉林地２０～４０ ｃｍ土層土壤有效磷含量較煉山初期增加了４５１．6％，煉山后五年生的巨桉林地土壤有效磷含量較煉山初期增加了１９８．６％，煉山后五年生的巨桉林地土壤有效磷含量較一年生降低了４５．9％。

３討論

煉山是南方山區林農長期沿襲下的一種利用木材和清理采伐跡地的方法［５］。國家的建設需要木材，但問題是在維護這種需要的前提下，如何將森林生態系統養分元素的遷出量降至最小。煉山固然有許多好處，譬如活化土壤、增加土壤可利用養分、疏松土壤等［１０］。但南方山地坡度較大，雨量充沛，雨強較大，雨量集中，且高溫多雨同期，煉山后林地裸露造成的水土流失是相當嚴重的，煉山后所增加的速效養分伴隨著嚴重的水土流失移出森林生態系統外，火對土壤的有益作用持續時間較短，煉山后土壤肥力退化相當明顯。從前茬地、間伐前林地和間伐后３年林地理化性質指標的測定結果和變化趨勢來看，煉山處理會使林地土壤的物理結構有所惡化，進而影響到林地土壤的化學性質，降低土壤的肥力［４］。潘輝［４］就不同林地清理方式對巨尾桉林地生產力的影響研究表明，煉山處理后第六年，林地土壤的有機質及Ｎ、Ｐ、Ｋ含量分別比煉山前降低了１６．０％、２４．１％、４１．９％和和２２．７％；而不煉山處理六年生巨尾桉林地土壤有機質及Ｎ、Ｋ含量均比前茬地高；并進一步指出，在巨尾桉人工林經營過程中，采用煉山清雜的林地清理方式在一定程度上會影響林分的后期生長潛力，在短輪伐期的經營模式下極有可能造成桉樹連栽地力衰退問題。有關林地皆伐火燒后生物量和養分元素資源遷移的研究表明，在皆伐時采用去皮作業和保留粗枝于林地的方法并將采伐剩余物水平帶狀堆積而不煉山，就可使大量的養分元素保存于采伐剩余物和土壤中并隨著采伐剩余物的分解和土壤礦化過程緩慢釋放出供林木生長所需，與傳統的皆伐煉山相比，上述方法遷移出森林生態系統的Ｎ、Ｐ、Ｋ、Ｃａ、Ｍｇ將分別降至１９％、１８％、４２％、７４％、７０％左右，并且可以有效地防止幼林地的水土流失［9］；同時，不同林地清理方式的林下植被多樣性研究表明，不煉山處理的林下植被多樣性和豐富度都高于煉山處理的林分，煉山會破壞林地的生物多樣性，給整個人工林生態環境帶來負面影響［10］。薛立等［6］對杉木林采伐跡地及采伐后的煉山跡地的土壤物理性質、養分含量的研究表明，采伐跡地的非毛管孔隙比杉木林地增加２３％，自然含水量和毛管持水量則下降２５％；煉山跡地土壤容重比杉木林地增加１０％，非毛管孔隙、自然含水量和毛管持水量分別下降６１％、４８％和２６％；采伐跡地有機質、全Ｎ、全Ｐ和全Ｋ含量分別比杉木林地下降１４％、１４％、３５％和２２％，煉山跡地分別下降３７％、３７％、４７％和７％；采伐跡地堿解Ｎ和有效Ｋ含量分別比杉木林地增加２４％和３１％，有效Ｐ含量比杉木林地下降１５％；煉山跡地的堿解Ｎ、有效Ｐ和有效Ｋ含量分別比杉木林地下降２５％、４３％和４０％；并指出煉山１年后，土壤肥力急劇下降，微生物減少。研究結果表明，煉山初期巨桉林地土壤全磷含量高于煉山后一年生和五年生巨桉林地土壤，而土壤有效磷含量則低于煉山后一年生和五年生巨桉林地土壤；煉山后一年生的巨桉林地土壤有效磷含量最高，而全磷含量則是煉山初期最高。表明煉山對巨桉林地土壤全磷和有效磷含量在短時間內有提高的作用，但隨著時間推移全磷和有效磷含量都會下降。

綜上所述，巨桉林是優質的工業原料林，其生產發展應該是可持續的。所以選擇合適的巨桉林地清理方式是可持續發展巨桉林產業的關鍵。煉山會導致巨桉林地土壤肥力下降而不利于巨桉林的初期發展，所以應盡量避免采用煉山進行巨桉林采伐跡地清理。

參考文獻：

［１］ 白嘉雨，甘四明． 桉樹人工林的社會、經濟和生態問題［Ｊ］． 世界林業研究，１９９６（２）：６３－６８．

［２］ 余雪標，李維國，王尚明，等． 桉樹人工林若干生態問題的研究進展［Ａ］． 余雪標． 桉樹人工林長期生產力管理研究［Ｃ］． 北京：中國林業出版社，１９９９．１９－２６．

［３］ 陳秋波． 桉樹人工林生物多樣性研究進展［Ｊ］． 熱帶作物學報，２００１，２２（４）：８２－８５．

［４］ 潘輝． 不同林地清理方式對巨尾桉林地生產力的影響［Ｊ］． 福建林學院學報，２００３，２３（４）：２９３－２９６．

［５］ 林德喜，游水生． 煉山后不同更新方式土壤化學性質的變化研究［Ｊ］． 福建林學院學報， １９９８，１８（４）：３２７－３３０．

［６］ 薛立，何文靜．不同林地清理方式對杉木林土壤肥力的影響［Ｊ］． 應用生態學報，２００５，１６（８）：１４１７－１４２１．

［７］ 牛赟，敬文茂． 祁連山北坡主要植被下土壤異質性研究［Ｊ］． 水土保持研究，２００８，１５（４）：２５０－２６０．

［8］ 楊玉盛，俞新妥，何智英，等． Ⅱ煉山初期土壤肥力變化初步研究［Ｊ］． 福建林學院學報，１９８９，９（３）：２４８－２５５．

［9］ 張鼎華．皆伐煉山對林地養分元素資源遷移影響的研究［Ｊ］． 自然資源學報，１９９７，１２（４）：３４３－３４８．

［１０］ 林文龍． 煉山對物種多樣性和土壤肥力的影響［Ｊ］． 林業科技開發，２００２（增刊）：３７－３８．

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