不同林龄杉木人工林土壤理化性质变化

摘要：杉木作为我国主要的速生丰产树种，近年来面临着越来越多的营养缺乏、地力衰退等问题，本文主要对不同林龄的杉木人工林进行研究，分析其土壤的理化性质，揭示不同林龄的杉木人工林其土壤性质的变化特征，从而探索杉木人工林地力衰退的机理，为实现退化土壤生态系统恢复和人工林可持续经营提供理论依据。

关键词：杉木纯林；土壤理化性质；不同林龄

前言

1.1 研究背景

早在19世纪初，我国林学家就提出人工林地力衰退的相关问题，这种衰退现象在当时被称为“第二代效应”。在人工林经营培育过程中，成土过程方向和土壤熟化过程被改变，由此引起土壤性质恶化而无法满足林木生长需求，其表现为土壤理化性质退变、土壤微生物多样性减少、土壤肥力下降、林分生产力降低等^[1]。杉木（Cunninghamia lanceolata）作为我国特有的速生丰产树种，是中国南方环境相适应的重要速生树种，具有生长快、产量高、材质好的特点，深受林农的青睐^[2]。但在近几十年,由于集约化经营,伴随着某些不正确的经营措施,导致林地生产力下降,特别是纯化连栽,营养缺乏,导致地力衰退、微生物含量下降,香草醛类有毒物质积累,恶劣的土壤条件严重威胁着我国杉木的生产^[3]。

1.2研究目的与意义

杉木不仅是我国南方速生及优材树种，而且在森林固碳方面发挥着重要作用^[2]。长期的林业生产实践表明，由于杉木人工林自身的生物学特性以及杉木林结构单一、杉木全垦整地，炼山，纯林短期轮伐、多代栽植，生态系统结构简单，抵抗力较低导致土壤板结等经营措施的诸多因素的综合影响，导致杉木纯林地力衰退和生产力下降现象日益突出，养分含量急剧下降土壤质量严重退化。如何提高杉木林的林地质量成为当今众多科学家、生态学家所致力研究的问题。土壤理化性质是体现杉木人工林生长的重要因子，本文以多代连栽下不同林龄的杉木人工林为研究对象，测定其林下土壤的理化性质，分析各年龄阶段土壤养分的差异性和各土壤指标间的关系及其整体变化状况；有针对性的对不同阶段杉木人工林实施治理，以此来提高土壤肥力，林地生产力。从而探索各林龄阶段杉木人工林的养分特征，进一步探寻杉木人工林地力衰退机理，为实现退化土壤生态系统恢复和人工林可持续经营提供理论依据。

2 国内外研究进展

2.1杉木概述

杉木是一种速生商品材树种，具有喜光的特点。杉木的生长对气温、降水量和土壤条件都有要求，其适宜的生长条件为年平均气温在16到19℃，降水量分布均匀且年均降水量要达到1300到1800mm之间，土地不仅要足够肥沃和疏松，还要求有良好的排水性。另外，阴坡和连绵的山区更利于杉木生长。大多数林农和投资者在营造速生丰产林时都会以杉木作为首选树种，这是因为杉木的生长比较快，材质也较好，其经济效益也比较可观。选择气温、降雨量、湿度和土壤等条件适宜的地方对杉木生长十分重要，土质为红粘土的丘陵和岗地较适合杉木栽培，土质为黄壤、黄红壤和黄棕土壤的山地也比较适宜杉木的生长^[4]。

我国种植的杉木主要在长江流域以及秦岭南部地区。其具备的速生丰产性能够解决我国的木材短缺问题，并有效应用到各个行业。所以，对杉木的速生丰产技术与栽培技术进行研究十分重要。主要从生长环境分析、选种培育、造林、病虫害防治、抚育管理这几方面对杉木进行栽培种植^[5]。

2.2 杉木低效的影响因素

2.2.1栽植制度

由于多年来传统的杉木人工林集约经营模式，杉木人工林出现生态系统结构过于简单、水土流失、地力衰退、生物多样性下降、抵御自然灾害能力弱等各种严重的生态问题。杉木纯林连栽会导致土壤质量的下降，从而影响土地生产力的增长与持续^[6]。覃祚玉等研究得出，随着杉木栽植代数的增加，土壤通气度、非毛管孔隙度、0~40cm土层的涵养水源量等均呈降低趋势，而土壤容重、总孔隙度、毛管孔隙度、最大持水量及毛管持水量、排水能力、通气度等指标则呈一定的提高趋势^[7]。土壤酶参与土壤中各种生物化学过程，是土壤中重要的化学物质^[8]。杉木连栽后土壤酶活性降低，研究发现一代杉木林土壤酶活性显著高于二代杉木林^[9]，土壤蔗糖酶、脲酶与酸性磷酸酶活性呈现增加趋势，而土壤群落的生物多样性逐步降低^[10]。