基于幾種人工林土壤磷含量的南方林地經(jīng)營(yíng)管理改進(jìn)措施

黃建輝

(福建三明林業(yè)學(xué)校，福建 三明 365001)

1 研究方法

1.1 土壤取樣及前處理

供試土壤采自福建省三明市莘口鎮(zhèn)小湖工區(qū)內(nèi)的福建柏、木荷和楠木人工林，3種人工林均由與之毗鄰的天然林轉(zhuǎn)換而來(lái)。采用土鉆法分別對(duì)3種人工林表層5 cm進(jìn)行S型多點(diǎn)隨機(jī)采樣。樣品采回后至于室內(nèi)自然風(fēng)干，風(fēng)干后挑出肉眼可見(jiàn)的石粒和根系，過(guò)100目篩。

1.2 土壤磷測(cè)定

三種人工林土壤總磷含量采用鉬藍(lán)比色法測(cè)定，有效磷含量采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法測(cè)定。同區(qū)域天然林總磷含量和有效磷含量則引用文獻(xiàn)[1]和[2]的數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果

2.1 3種人工林土壤總磷含量

福建柏、木荷和楠木3種人工林土壤總磷含量介于133～191 mg/kg之間，極顯著低于同一區(qū)域天然林土壤總磷含量(480 mg/kg)，僅為天然林的28%～40%。該地區(qū)原生植被均為常綠闊葉天然林，人工林皆在天然林砍伐后而建植起來(lái)。圖1的結(jié)果表明人工林經(jīng)營(yíng)過(guò)程中土壤總磷含量大幅下降。

2.2 3種人工林土壤有效磷含量

土壤有效磷是植物和土壤微生物可利用的活性磷庫(kù)，土壤有效磷的含量反映了土壤對(duì)植物磷素的供應(yīng)能力。如圖2所示，福建柏、木荷和楠木3種人工林土壤有效磷含量分別為2.1 mg/kg，1.6 mg/kg，2.0 mg/kg和，而與這3種人工林毗鄰的天然林有效磷含量卻高達(dá)6.8 mg/kg。天然林砍伐，轉(zhuǎn)而種植和經(jīng)營(yíng)人工林后土壤有效磷濃度下降了69%～76%，表明人工林經(jīng)營(yíng)過(guò)程中極大削弱了土壤磷的供應(yīng)能力。

圖1 3種人工林和天然林土壤總磷含量

圖2 3種人工林和天然林土壤有效磷含量

3 維持土壤磷含量的幾點(diǎn)建議

3.1 避免煉山清理采伐跡地

用火燒煉山是熱帶和亞熱帶地區(qū)森林采伐后一種普遍的跡地清理方式，因其操作簡(jiǎn)單、投入成本低而受到廣大林農(nóng)的長(zhǎng)期青睞，至今已沿用了上千年。然而采用煉山進(jìn)行采伐跡地清理將導(dǎo)致土壤中磷含量迅速下降，其原因主要包含3個(gè)方面。

(1)土壤中的磷在溫度達(dá)到300～500 ℃將被大量氧化，煉山時(shí)的火燒溫度通常在700 ℃以上，因而煉山后表層土壤中大量磷將被直接灼燒損失；

(2)亞熱帶森林土壤磷主要來(lái)源于植物體，采伐剩余物和地表凋落物是土壤磷的一個(gè)巨大供應(yīng)庫(kù)，而火燒直接帶走了這部分磷庫(kù)，使得幼林地土壤磷的供應(yīng)迅速減少；

(3)南方地區(qū)山高坡陡、降雨量大，煉山后幼林地水土流失嚴(yán)重。據(jù)同區(qū)域研究報(bào)道，煉山后幼林地表土層每年的侵蝕量高達(dá)25 t/畝[3]。土壤侵蝕是一個(gè)選擇性遷移過(guò)程，被徑流剝蝕和搬運(yùn)的土壤往往養(yǎng)分含量較高，煉山第一年幼林地土壤磷素因水土流失而損失的量達(dá)7 kg/畝[3]。

在今后林業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中不提倡使用火燒來(lái)清理采伐跡地，建議將采伐剩余物進(jìn)行帶狀堆積，可根際實(shí)地情況推廣扒帶方式進(jìn)行造林。扒帶造林一方面減少了灼燒和水土流失引起的土壤磷損失，另一方面帶狀堆積的采伐剩余物可為土壤提供磷養(yǎng)分。

3.2 合理整地

造林前跡地整理方式的選擇亦會(huì)影響土壤養(yǎng)分和肥力水平。根據(jù)整地時(shí)對(duì)土壤的干擾程度可將整地方式分成全墾、撩壕、水平帶墾、穴墾四種。其中全墾對(duì)跡地的干擾面積最廣、強(qiáng)度最大，而穴墾最小。全墾導(dǎo)致的土壤肥力流失也最嚴(yán)重，湖南株洲朱亭林區(qū)采用全墾整地方式營(yíng)造杉木幼林地前5年的土壤沖刷量高達(dá)15.72 t/ha，而采用穴墾整地的杉木幼林前5年的土壤沖刷量?jī)H為0.1 t/ha，全墾整地后的幼林地水土流失嚴(yán)重，使得肥力(包含土壤磷含量)大幅下降[4]。因此，為了維持幼林地土壤磷肥含量，應(yīng)盡量采用干擾面積小、干擾強(qiáng)度低的整地方式。

3.3 合理管理幼林地雜灌

人工林林下灌木和草本是整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)垂直空間結(jié)構(gòu)的重要一層，對(duì)于整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)磷的循環(huán)有較大影響。首先，灌草層是森林生態(tài)系統(tǒng)磷庫(kù)的一個(gè)重要分庫(kù)，一年生草本植物的枯萎和死亡是向土壤歸還磷養(yǎng)分的一個(gè)重要途徑；其次，林下灌木和草本與林木之間形成一種對(duì)土壤磷的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，而且往往以灌草在對(duì)土壤養(yǎng)分競(jìng)爭(zhēng)中占優(yōu)勢(shì)，灌草過(guò)多和快速的生長(zhǎng)將不利于林木的生長(zhǎng)；再者，林下灌草有著良好的保水固肥(磷)作用，一定的林下灌草可減少磷肥的流失。傳統(tǒng)的林業(yè)生產(chǎn)為了解除林下灌草對(duì)土壤磷等養(yǎng)分的競(jìng)爭(zhēng)，往往會(huì)對(duì)幼林地進(jìn)行頻繁的撫育管理，然而不當(dāng)?shù)膿嵊芾泶胧┯謱a(chǎn)生大量的水、土、肥(包含磷)的流失。因而維持人工幼林地土壤磷含量需要對(duì)幼林地進(jìn)行科學(xué)、權(quán)衡地管理，具體需要遵循以下幾點(diǎn)原則：第一，采用干擾較小的方式清理灌草，依幼林地實(shí)際情況可采用刀撫劈灌、化學(xué)鋤草等方式，對(duì)于林下小灌木較多的幼林地采用全面刀撫，而對(duì)于五節(jié)芒、黑莎草較多的幼林地則可使用針對(duì)性的化學(xué)除草劑，避免使用鋤草松土的方式，否則容易引發(fā)土壤磷肥流失；第二，對(duì)灌草進(jìn)行撫育管理時(shí)要避開(kāi)暴雨季節(jié)。

3.4 科學(xué)選育樹(shù)種

土壤中磷的供應(yīng)主要依賴(lài)于植被凋落物的歸還，因而植物體本身的生理養(yǎng)分特性對(duì)土壤磷的調(diào)控有很重要的影響，科學(xué)的選育造林樹(shù)種是維持人工林土壤磷含量的關(guān)鍵一步。首先，樹(shù)種本身特性的差異導(dǎo)致葉片磷含量的不同，從而影響歸還到土壤中磷的總量。豆科樹(shù)種葉片磷含量通常高于非豆科樹(shù)種。杉科、松科等針葉樹(shù)種，因其針葉內(nèi)木質(zhì)素含量較高，不利于土壤微生物的分解，因而不利于磷肥的歸還。其次，由于樹(shù)種本身生物學(xué)差異，導(dǎo)致不同樹(shù)種的凋落物歸還量不同，使得磷的輸入量也存在很大差異。例如杉木幼林地前6～8年幾乎不產(chǎn)生凋落物，因而杉木幼林時(shí)期地上部分歸還到土壤中磷的量非常低。到了杉木成林時(shí)期，即使有杉木葉衰老死亡，但枯死的杉木葉可掛在樹(shù)干上長(zhǎng)達(dá)1～2年而不凋落。綜合上述分析，為了維持人工林土壤較高的磷含量，在選育樹(shù)種時(shí)應(yīng)盡量選擇鄉(xiāng)土的固氮或闊葉樹(shù)種。