雷州林业局桉树人工林多次改造对地力退化的影响及防治措施-职称

雷州林业局桉树人工林多次改造对地力退化的影响及防治措施
苏剑兴 苏剑才
摘要：通过对雷州林业局桉树人工林大面积土壤调查研究和多点田间试验，揭示了桉树人工林地力退化的成因，提出了可行的防治措施。其退化成因是桉树人工林生态系统本身的脆弱性、水土流失严重、人为因素对生物积累过程的干扰、桉树全树利用方式、耕垦的不适当以及林地养分收支严重失衡。其防治措施是增加桉树人工林生物多样性、回归林地调落于土壤、应用适当的采伐利用方式和采伐剩余物的处理方式。
关键词：雷州林业局；桉树人工林；地力退化；成因；防治措施
1 研究方法
1.1 土壤调查
应用全球卫星定位系统（GPS）技术和地理信息系统（GIS）技术，按土壤调查规范进行操作。
1.2 林分调查　
按林分调查规范，设置标准地进行调查和采样。
1.3 野外观测设施与调查
1.3.1 经流场
在桉树人工林下设置三个经流场，每个集雨投影面积25 m2。每次降雨记录降雨量，有径流产生时，等雨停后记录径流量，并取混合径流水样，测定泥沙量及有效性N、P、K、Ca、Mg含量。
1.3.2 侵蚀场
在桉树人工林下设置3个侵蚀场，每个面积667 m2，均匀分布9支用于观测侵蚀的木桩，年底测定侵蚀深度，取其平均值，同时取表土测定N、P、K、Ca、Mg含量。
1.4 田间试验
根据不同土壤类型，不同桉树品种，设置多点田间肥料试验。试验小区采用随机区组排列，3次重复。
1.5 分析方法
按国家标准局1987年发布的“森林土壤分析方法”（GB7848－7858－78）进行。
2 结果与分析
2.1 桉树人工林地力退化的成因
　　通过对雷州林业局桉树人工林大面积的调查和试验研究，我们认为桉树人工林地力退化的成因是多方面的。
2.1.1 桉树人工林生态系统的脆弱性
　　桉树人工林生态系统，与热带亚热带地区的自然生态系统（如热带雨林）有着显著的不同。
（1）在生物多样性和群落结构方面，自然生态系统中的初级生产者总是由多种植物构成，水平结构和空间层次结构很复杂，消费者（动物、微生物）种类丰富，营养层次多，食物链、食物网也十分复杂，而桉树人工林生态系统与此相差很大（见表1）。

表1 不同林型植物多样性与生物多样性比较
生物类别 鼎湖山季风
常绿阔叶林 混交林[5] 桉林①
植物乔木种类 47 11 2
兽类 38 － －
昆虫种类 430 300 100
鸟类 177 11 7
微生物数量/(107个g-1干土) 4.05 4.75 3.55
土壤动物优势种 28 7 3

表2 桉树人工林径流量及其流失的养分
试验地点 观测设施 降雨量
/(mma-1) 径流量
/(m3hm-2a-1) 径流系数 养分流失量/(kghm-2a-1)
NH4＋-N 速效磷 速效钾
雷林林科所 径流场 1687.8 4955.0 0.29 130.37 0.55 200.68

表3　桉树人工林土壤侵蚀量及其流失的养分
试验地点 观测设施 降雨量
/(mma-1) 侵蚀深度
/cm 侵蚀量
/(thm-2a-1) 养分流失量/(kghm-2a-1)
有机质 全氮 全磷 全钾 碱解N 速磷 速钾 代换性钙 代换性镁
迈进林场
仁仙林队 侵蚀场 1893.7 1.12 16.8 159.6 7.73 2.18 24.36 1.06 0.08 0.46 0.02 0.002

表4 桉树人工林土壤的体积质量　 (mg/m3)
土类 土层/cm
0~20 20~40 40~60 60~80 80~100
浅海沉积物砖红壤 1.62 1.46 1.40 1.38 1.36
玄武岩砖红壤 0.96 0.88 0.87 0.84 0.83
　　雷州林业局虽然地势平缓，但雨量大、暴雨多。一场暴雨过后，绝大部分雨水还未来得及渗人土壤，就从地表流失而造成冲刷。据雷州林业局最近10年的降雨资料统计，日降雨量50~99 mm/d，1年中有5次；日降雨量100 mm/d以上，1年中有4次。根据我们的实地观测，降雨强度在9.5 mm/h以上，便可产生径流。我们在雷州林业局按树人工林下设置的径流场和侵蚀场，观测结果列于表2~3。
表2~3结果说明，按树人工林浅海沉积物砖红壤的水土流失是十分严重的。年径流量达4955 m3/(hm2a)，随径流流失的速效养分，相当于尿素283.4 kg、过磷酸钙89 kg、氯化钾401.4 kg所含的养分总量；随径流流失的表土达16.8 t/(hm2a)；随养分总量；随径流流失的表土达16.8 t/(hm2a)；随表土流失的有机质和全量氮、磷、钾养分，相当于滤坭798 kg、尿素19.3 kg、过磷酸钙35.4 kg、氯化钾48.7 kg所含的养分总量。
2.1.2 人为因素对生物积累过程的干扰
国内外森林定位试验表4结果表明，林木从土壤中吸收的养分，有相当大的部分以凋落物的形式归还土壤。通过本身的物质循环，实现养分自给。桉树人工林在完全没有人类干扰的环境中，森林生态系统可以以凋落物的形式归还土壤的养分，也是相当可观的。尾叶桉凋落物量为7.353 t/(hm2a)，其中积蓄的养分N为64.48 kg，P为3.52 kg，K为7.26 kg，Ca为28.03 kg，Mg为22.05 kg。只是由于人类的干扰，全部或大部分凋落物养分不能回归土壤，破坏了系统的生物积累。
3 防治措施
3.1 增加桉树人工林生态系统生物多样性
主要措施是实行混交和间作，尤其是桉树与固氮树种混交或与豆科绿肥牧草间作。目前雷州林业局已实行桉树与粗果相思混交，桉树与山毛豆间作，取得良好效果。今后应扩大规模，以取得更大的效益。同时引进更多与桉树混交或间作的品种，从中选择更优良的品种，以求得更大的生态效益和经济效益。笔者认为，这是解决桉树人工林土壤退化问题最根本的一条措施。试验结果证明，桉树与粗果相思混交或与山毛豆间作以后，林地的枯枝落叶增加了，被农民扒走的问题也部分地解决了，水土流失受到了控制，林地土壤水分、土壤有机质、主要养分指标以及土壤团粒结构有所改善，初步表现出土壤肥力逐步提高的趋势（表5~10）。表5 粗果相思桉树混交与桉树纯林凋落物及其蓄积的养分比较（4年生林分）
地点 林分 凋落物厚度 凋落物干重 凋落物蓄积的养分/(kghm-2)
/cm /(kghm-2) N P K Ca Mg
纪家林场草律林队 粗果相思十尾叶桉 3.8 7227 53.16 2.99 14.34 46.19 38.07
尾叶桉纯林 2.0 7000 26.46 3.92 24.29 41.30 33.95

表6 粗果相思桉树混交与桉树纯林土壤养分含量比较（4年生林地）
地点 林分 层次厚度 有机质 全N 全P 全K 水解N 速效P 速效K
/cm /(gkg-1) /(mgkg-1)
纪家林场草律林队 粗果相思十尾叶桉 0~15 8.70 0.36 0.09 0.74 35.6 0.43 5.0
15~30 7.50 0.33 0.09 0.74 24.9 0.09 5.0
尾叶桉纯林 0~15 8.00 0.35 0.07 0.74 23.4 0.38 3.3
15~30 6.40 0.26 0.10 0.62 23.7 0.15 3.3

表7 粗果相思桉树混交与桉树纯林土壤有效贮水量和土壤孔隙性比较（4年生林分）
林分 层次厚度/cm 土壤有效贮水量 孔隙度/ (dm3m-3)
/(m3hm-2) mm 总孔隙 通气孔隙 毛管孔隙 田间持水孔隙
粗果相思十尾叶桉 0~15 18.90 2.9 461.9 224.4 308.9 237.5
15~30 21.31 2.1 457.3 238.6 278.6 218.7
尾叶桉 0~15 16.12 1.6 415.6 207.0 285.3 208.6
15~30 18.49 1.8 411.7 214.3 268.2 197.4
表8 粗果相思桉树混交与桉树纯林土壤水稳性团聚体比较（4年生林分）
林分 层次厚度
/cm 水稳性团聚体组成/(gkg-1) >0.25 mm
团聚体总量/(gkg-1) <0.25 mm
团聚体总量/(gkg-1)
>5
mm 5~2
mm 2~1
mm 1~0.5
mm 0.5~0.25
mm
粗果相思十尾叶桉 0~15 35.7 40.2 61.8 197.3 277.3 612.3 387.7
15~30 31.5 38.7 53.6 217.4 263.3 604.5 359.5
尾叶桉 0~15 21.3 18.0 45.6 185.4 304.8 575.1 424.9
15~30 17.9 24.6 41.6 201.4 306.6 591.5 408.5

3.2 林地凋落物回归土壤
国内外森林定位试验结果表明，森林从土壤中吸收的养分，有相当大部分以凋落物的形式归还土壤。在完全没有人类干扰的环境中，森林生态系统可以通过本身的物质循环，实现养分自给。由此可见，保存林地凋落物，并实现回归土壤，对于防止桉树人工林地力衰退是多么重要。
3.3 探讨采伐利用方式

表9 6年生刚果各部分的干质量组成
项目 干 枝 叶 皮 根 合计
t/hm26a 160.2 17.1 8.8 18.0 22.5 226.6
各部分占% 70.47 7.6 3.9 7.9 9.9 100.0
表10 6年生刚果桉各部分营养元素蓄积量 kg/(hm2a)
项目 N P K Ca Mg 合计 各部分比例/%
主干 35.2 2.1 66.5 15.8 3.3 122.8 44.68
枝 9.1 0.6 16.1 9.7 0.7 36.1 13.14
叶 18.5 0.6 13.9 4.7 1.8 39.5 14.36
皮 8.6 0.9 22.4 12.5 1.2 45.7 16.62
根 14.8 0.5 11.3 3.3 0.8 30.8 11.20
合计 86.2 4.75 130.2 46.0 7.8 274.9 100.00
我们调查分析了迈进林场红旗林队2037班一块6年生的刚果桉林地，其结果列于表9~10。表10结果表明，如果6年生刚果桉全树利用，采伐时带走的N、P、K、Ca、Mg营养元素共1649.4 kg/hm2。如果采伐时只利用主干，枝、叶、皮、根回归给土壤，则只带走营养元素736.9 kg/hm2。只占全部营养蓄积量的44.68%。其余55.32%的养分都回归土壤，这无疑对减缓土壤肥力退化大有好处。全树利用和只利用主干究竟哪种比较合算，应作深入地研究，在找到生态效益和经济效益的最佳平衡点后才能决定。
综上所述，防治桉树人工林地力衰退最根本的措施，是实行桉树与固氮阔叶树种混交，或在桉树行间间种豆科绿肥牧草，同时千方百计实现林地凋落物回归土壤。如果这两方面的措施能够得到真正落实，地力衰退便可基本解决。要落实好这两方面的措施，还有许多工作要做，包括试验研究和管理工作。至于采伐利用方式，采伐剩余物的处理方式，以及采伐期长短等影响地力的措施，也应积极研究，以寻找最好的解决办法。
参考文献：
[1] 卞有生．生态农业基础[M]．北京：中国环境科学出版社，1956.
[2] 沈季理．农业生态学[M]．北京：中国农业出版社，1996.
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[4] 张经炜．华南坡地研究[M]. 北京: 科学出版社，1994.
[5] 徐化成. 森林地力的动态特性和人工林地力下降问题[A]. 见: 盛炜彤主编. 人工林地力衰退研究[C]. 北京：中国科技出版社，1992.
[6] 欧阳育林. 两种桉树林分枯落物的调查研究[A]. 见：曾天勋主编. 雷州短轮伐期桉树人工林生态系统研究[C]. 北京：中国林业出版社, 1996.
[7] 福建林学院杉木所. 炼山对杉木人工林生态系统影响的研究[A]. 见: 盛炜彤主编. 人工林地力衰退[C]. 北京：中国科技出版社，1992.
 

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