不同采伐剩余物處理對杉木生長及土壤理化性質的影響

吳友河

摘 要：該文分析了采伐剩余物帶狀清理、全部移除以及煉山等不同采伐剩余物處理方式對杉木林生長以及土壤理化性質的影響。研究結果表明，采伐剩余物帶狀清理方式在提高杉木林的生長量以及改良土壤理化性質的能力方面均優于煉山處理，而采伐剩余物全部移除方式改良土壤的能力最差。建議今后采伐跡地采伐剩余物采用帶狀清理方式，從而實現杉木林的可持續經營。

關鍵詞：杉木；采伐剩余物；清理方式；土壤理化性質

中圖分類號 S79 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2017）09-0105-03

Abstract：Chinese fir is one of the most important timber tree species in southern China. Clean-banded logging residue，remove logging residue and controlled burning cleaned logging residue were used to analyze the effect of different logging residue clearances on the growth and soil physical-chemical properties of Chinese fir forest in this paper. The results showed that：Clean-banded logging residue had the better effect on growth and soil physical-chemical properties of Chinese fir forest than that of the controlled burning cleaned logging residue，and remove logging residue was the worst；using clean-banded logging residue to clear logging residue was suggested，so as to realize the sustainable management of Chinese fir forest.

Key words：Chinese fir；Logging residue；Clearance；Soil physical-chemical properties

杉木（Cunninghamia lanceolata）是我國南方最重要的速生用材樹種，廣泛種植于我國南方17個省區。由于杉木具有生長快、干形通直、出材率高等特點，且近年來杉木木材價格一直處于較高價位，南方丘陵山區林農普遍喜歡種植杉木，杉木人工林的種植面積呈不斷擴大的趨勢[1-2]。在杉木造林過程中，采伐剩余物清理是必要的一個環節。傳統的杉木人工林采伐跡地采伐剩余物清理多數采用煉山的方式，諸多研究結果表明，煉山雖然在造林初期會改善土壤及的物理性質和表層土的化學性質，但也會造成生態系統灰分損失及水土流失，不利于杉木人工林的可持續經營[3-5]。鑒于此，本文通過在杉木人工林采伐跡地建立標準地，分析采伐剩余物帶狀清理、全部移除以及煉山等不同采伐剩余物處理方式對杉木林生長以及土壤理化性質的影響，研究結果為杉木人工林的科學造林以及地力長期維持奠定理論參考依據。

1 試驗地概況

試驗地位于福建省連城縣營上國有林場鮮坑壟工區，地理位置為116°52′20″E，25°47′30″N，屬戴云山中山帶長坡下部，典型的南方山地丘陵地貌。試驗地海拔460m，年平均氣溫13.9～19.7℃，其中最高溫度38.6℃，最低氣溫-4.7℃，年平均降雨量1740mm，年平均日照時數1778h，年平均相對濕度76%，全年無霜期296d。坡向為東南坡，坡度21°，土壤為花崗巖發育而成的山地紅壤。試驗地前身為杉木林采伐跡地，采伐時間為2011年8月。

2 試驗設計及樣品取樣

2.1 試驗設計 2011年12月，在杉木林采伐跡地上選取面積較大的一個地塊作為試驗地。為消除立地因子對研究結果的影響，試驗采用完全隨機區組試驗設計，因素分別為采伐剩余物全部移除、采伐剩余物帶狀清理及采伐剩余物煉山清理。在采伐剩余物帶狀清理中，帶與帶之間間隔為4m，帶寬為2m。在下坡位采伐跡地上建立9個20m×20m的標準地，按隨機數表分別在不同標準地內布置不同的采伐剩余物清理方式。2012年2月中旬挖暗穴造杉木人工林，造林密度為2 505株/hm2。造林當年6月中旬擴穴培兜、全面鋤草1次，造林第2年、第3年6月及9月分別劈草、培兜1次。

2.2 生長量調查及樣品取樣 2016年12月，在不同采伐剩余物清理方式的標準地中，每木調查杉木胸徑及樹高；按“S”形布設土壤取樣點5個，每個取樣點分0～20cm、20～40cm、40～60cm土層取樣。土樣帶回室內風干，揀去石礫、植物根系和碎屑等雜質。同一標準地內樣品按取樣層次同層混合，過2mm、0.149mm土壤篩后儲藏于塑料自封袋中，用于土壤化學性質測定。用環刀法取原狀土壤測定其物理性質。

2.3 測定方法 土壤物理性質的測定用環刀法[6]。土壤化學性質指標中，土壤有機質含量采用硫酸重鉻酸鉀氧化容量法測定，土壤全P采用氫氧化鈉堿熔-鉬銻抗比色法測定，土壤全N測定采用半微量凱氏消煮擴散法測定，土壤全K測定采用氫氧化鈉堿熔-火焰光度計法測定，土壤有效P采用HCL-H2SO4浸提法測定，速效K測定采用乙酸銨浸提-火焰光度計法測定[7]。

2.4 數據處理 本試驗數據經Excel軟件初步整理，并用DPS7.05版本軟件進行顯著性差異分析。

3 結果與分析

3.1 不同采伐剩余物清理方式對杉木林分生長的影響 從表1分析可知，3種采伐剩余物清理方式中，帶狀清理處理對杉木林的生長優于煉山及全部移走處理，其中帶狀清理處理的杉木胸徑、樹高及蓄積量與煉山處理的相比分別提高了6.35%、3.62%、16.49%，與全部移走處理相比則分別增加了11.92%、10.77%、36.39%。方差分析結果表明，采伐剩余物帶狀清理及煉山處理的杉木胸徑、樹高及蓄積量與全部移除處理的相比差異達極顯著水平，采伐剩余物帶狀清理處理的杉木胸徑、樹高及蓄積量與煉山處理的相比差異達顯著水平。

3.2 不同采伐剩余物清理方式對杉木林土壤物理性質的影響 從表2分析可知，不同采伐剩余物清理方式對杉木人工林土壤物理性質具有不同的影響。就同一采伐剩余物清理方式不同土層土壤物理性質差異而言，土壤容重、毛管孔隙總體表現為隨著土層深度的增加呈現出增大的趨勢，而非毛管孔隙表現為逐漸降低的趨勢；其中帶狀清理處理40～60cm土層容重與20～40cm及0～20cm相比分別增加了8.40%、20.34%，毛管孔隙則分別增加了0.14%、12.20%，而非毛管孔隙則分別降低了6.95%、31.85%；全部移除處理40～60cm土層容重與20～40cm及0～20cm相比分別增加了2.82%、14.06%，毛管孔隙則分別增加了1.74%、1.95%，而非毛管孔隙則分別降低了16.49%、22.22%。同一土層深度不同采伐剩余物清理方式差異而言，帶狀清理有利于降低土壤容重及非毛管孔隙，而毛管孔隙總體呈增加趨勢；帶狀清理改良土壤物理性質的能力強于煉山方式，而全部移除方式改良土壤物理性質的能力最差；全部移除方式0～20cm土層土壤容重與帶狀清理方式及煉山方式相比分別增加了8.47%、4.92%，非毛管孔隙分別增加了9.51%、1.85%，毛管孔隙分別增加了1.70%、2.86%。方差分析結果表明，帶狀清理40～60cm、全部移除清理20～40及40～60cm、煉山清理40～60cm土壤容重與其它清理方式的不同土層土壤容重相比差異達顯著水平，帶狀清理20～40及40～60cm、全部移除清理40～60cm、煉山清理40～60cm土壤非毛管孔隙與其它清理方式的不同土層相比差異達顯著水平，帶狀清理20～40及40～60cm土壤毛管孔隙與其它清理方式的不同土層相比差異達顯著水平。

3.3 不同采伐剩余物清理方式對杉木林土壤化學性質的影響 從表3可知，不同采伐剩余物清理方式對杉木人工林土壤物理性質具有不同的影響。就同一采伐剩余物清理方式不同土層土壤化學性質差異而言，所測試的土壤化學性質指標隨著土層深度的增加呈現出降低的趨勢；其中帶狀清理處理0～20cm土層有機質含量與20～40cm及40～60cm相比分別增加了79.11%、136.22%，全N含量分別增加了5.36%、22.92%，全P含量分別增加了7.84%、27.91%，全K含量分別增加了14.29%、29.70%，有效P含量分別增加了23.24%、28.89%，速效K含量分別增加了59.60%、73.91%。同一土層深度不同采伐剩余物清理方式差異而言，采伐剩余物帶狀清理對土壤化學性質的改良效果優于煉山及全部移除方式，其中帶狀清理0～20cm土層土壤有機質、全N、全P、全K、有效P及速效鉀與煉山清理相比分別增加了11.77%、11.32%、57.14%、16.66%、7.04%、12.21%，帶狀清理0～20cm土層土壤有機質、全N、全P、全K、有效P及速效鉀與全部移除清理相比分別增加了19.64%、25.53%、61.76%、36.07%、14.29%、25.96%。方差分析結果表明，帶狀清理、全部移除及煉山0～20cm土層土壤有機質含量與其它處理的土層相比差異達極顯著水平，帶狀清理0～20、20～40cm全P及速效鉀含量與其它處理的土層相比差異達極顯著水平，帶狀清理0～20及20～40cm全K含量、不同清理方式0～20cm速效K含量、與其它處理的土層相比差異達顯著水平。

4 結論

采伐剩余物是森林采伐跡地外源養分的最重要的來源之一。采伐剩余物在分解過程中，采伐剩余物通過向林地釋放養分，從而改良林地土壤的理化性質[8-10]。在傳統的林業經營過程中，由于考慮到造林的施工難度、當年生苗木的成活率以及造林成本，傳統采用煉山形式來清理采伐剩余物[11-12]。至目前為止，雖然我省國有林場的杉木林采伐跡地的采伐剩余物幾乎全部采用了帶狀清理的方式，但廣大集體林區的采伐剩余物清理多數還采用煉山這種方式。本文的研究結果表明，采伐剩余物帶狀清理方式在提高杉木林的生長量以及改良土壤的能力方面均大于煉山處理，而采伐剩余物全部移除方式改良土壤的能力最差。因此，在今后杉木林采伐剩余物清理應采用帶狀清理的方式，從而實現杉木林的地力維持及長期生產力的發揮。針對集體林區采伐剩余物清理多數還采用煉山這一不良現象，林業管理部分應積極宣傳采伐剩余物帶狀清理的優點，改變林農的生產觀念，從而真正實現南方林地青山常在、綠水長流。

參考文獻

[1]俞新妥.杉木栽培學[M].福州：福建科學技術出版社，1997.

[2]俞新妥.中國杉木研究[J].福建林學院學報，1988，8（3）：203-220.

[3]何智英，林開敏，俞新妥，等.煉山的杉木幼林地水土肥流失動態及預測模型[J].福建林學院學報，1994，14（3）：247-252.

[4]林開敏，何智英，俞新妥，等.煉山后杉木幼林地土壤肥力動態研究[J].福建林學院學報，1992，12（3）：290-295.

[5]馬祥慶，楊玉盛，林開敏，等.不同林地清理方式對杉木人工林生態系統的影響[J].生態學報，1997，17（2）：176-183.

[6]張希彪，上官周平.人為干擾對黃土高原子午嶺油松人工林土壤物理性質的影響[J].生態學報，2006，26（11）：3685-3695.

[7]鮑士旦.土壤農化分析[M].北京：中國農業出版社，1999.

[8]劉樂，王新杰，王廷蓉，等.皆伐與不同跡地清理方式對杉木林土壤物理性質的影響[J].中南林業科技大學學報，2016，36（7）：55-59.

[9]胡振宏，何宗明，范少輝，等.采伐剩余物管理措施對二代杉木人工林土壤全碳、全氮含量的長期效應[J].生態學報，2013，33（13）：4205-4212.

[10]王偉峰，魏曉華，段玉璽，等.采伐剩余物處理方式對杉木人工林固碳量的長期影響[J].水土保持研究，2016，23（6）：198-203.

[11]鄧長春，林曉慶，李建平，等.我國采伐剩余物的清理和利用現狀及對策[J].四川林業科技，2016，37（2）：107-110.

[12]雷蕾，肖文發.采伐對森林土壤碳庫影響的不確定性[J].林業科學研究，2015，28（6）：892-899. （責編：張長青）