森林土壤肥力研究.doc

森林土壤肥力研究森林土壤肥力研究摘要:阐述了森林与土壤的关系，不同森林类型土壤的肥力状况；分析了森林凋落物对森林土壤的影响;概述了维持和改善森林土壤肥力途径，对提高森林土壤肥力及其生态、经济效益具有重要的指导意义。关键词:森林土壤肥力；森林凋落物Research of Forest Soil Fertility Chen Changan,Chen Xuliang,Chen Yixiang,Bu YangyangAbstract: Expounds the relationship between forest and soil and different forest types of soil fertility status;This paper analyses the infulence of forest litter on the soil fertility and summarize the ways of maintaining and improving of forest soil fertility,which is of great significance to enhance forest soil fertility and economic as well as ecological benefit.Key words:Forest soil fertility;Forest litter土壤是发育于陆地表面具有生物活性和孔隙结构、进行物质循环和能量转换的疏松表层。土壤是由矿物质、有机质、水、空气和生物组成的生物与非生物的混合体，也是一个能从物质组成、形态结构和功能上剖析的自然体。土壤的基本属性和本质特征是具有肥力。土壤肥力是指土壤供应与协调植物正常生长发育所需的养分、水分、空气和热量的能力。森林土壤是指森林植被下发育的土壤，它泛指有生物尤其是有林木参与下的地球化学的地壳表层。森林相对是一个比较封闭的空间，受人为影响较小，土壤剖面保持比较完整，并具有森林凋落物等特征。森林土壤在发育演变过程中，自然因素，特别是生物因素起着明显的主导作用。因此，森林土壤肥力以其自然非肥力为主，人工施肥为辅。那么所谓森林土壤肥力，就是土壤为林木生长发育供应水分、养分、空气和热量的综合能力。而且，森林土壤肥力是生态环境的综合反映，如果土壤中常量和微量元素含量很高，但土壤粘重板结，就导致通气不良，林木根系在生长过程中所需要的氧气不能满足，林木仍然生长欠佳，生态、经济、社会效益自然低下。1 不同森林类型土壤肥力之间的差异据研究，不同类型的森林中土壤肥力也是不相同的，而且不同森林植被类型在不同基岩发育的土壤中肥力也不相同。下面以贵州天然林资源保护区为研究对象，其森林类型主要有常绿落叶阔叶林，常绿阔叶林，落叶阔叶林，针阔混交林，针叶林，针针混交林，灌木林，竹林等八种。在页岩发育的2种不同森林植被类型的森林土壤，常绿落叶阔叶林中的A层土壤含有机质、水解性氮、有效磷、速效钾的量比常绿阔叶林高，综合肥力常绿落叶阔叶林常绿阔叶林。在石灰岩上发育的8种不同森林植被类型的森林土壤中，有机质、水解性氮、有效磷、速效钾含量趋向正相关，其土壤综合肥力大小依次为常绿落叶阔叶林常绿阔叶林针叶林落叶阔叶林针阔混交林针针混交林灌木林竹林。在砂页岩上发育的6种不同森林植被类型的森林土壤，土壤中的有机质、水解性氮、有效磷、速效钾含量大小排序依次是常绿落叶阔叶林针阔混交林针针混交林针叶林灌木林落叶阔叶林。有效磷、速效钾含量略有变动，但总的还是有减少的趋势。在紫色砂页岩发育的5种不同森林植被类型的森林土壤中有机质、水解性氮、有效磷、速效钾含量依次减小，其土壤综合肥力大小排序依次是落叶阔叶林常绿阔叶林针阔混交林竹林针叶林。水解性氮、有效磷、速效钾含量稍有变动，但总体还是呈减少的趋势。在上面不同基岩发育的森林土壤分析中，土壤的有机质、水解性氮含量呈正相关关系，有效磷，速效钾稍有变动。有机质含量最高的是页岩的常绿落叶阔叶林，最低的是紫色砂页岩的针叶林；水解性氮含量最高的是页岩的常绿落叶阔叶林，最低的是紫色砂页岩的针叶林；有效磷含量最高的是紫色砂页岩的竹林，最低的是石灰岩的竹林；速效钾含量最高的是石灰岩的灌木林，最低的是石灰岩的竹林。据研究，在A层土壤中有机质、水解性氮、有效磷、速效钾等各指标的含量呈正相关趋势，B层土随不同基岩的变化而有所变化。说明不同森林植被类型对土壤综合肥力的影响大于基岩。不同森林植被类型的森林土壤综合肥力大小顺序为常绿落叶阔叶林常绿阔叶林针针混交林落叶阔叶林灌木林针阔混交林针叶林竹林，各项指标含量最高的森林类型是常绿落叶阔叶林，最低的是竹林。2 森林凋落物对土壤肥力的影响森林土壤肥力除了与不同基岩、地形地貌、坡度及人为活动情况有关外，不同森林林份的凋落物对森林土壤肥力同样有着极其密切的影响。森林凋落量、贮量、养分归还量及凋落物分解速率是森林生态系统养分循环的重要因子。森林凋落物影响着土壤的理化性质，森林凋落量的增加能够影响土壤含水量，提高土壤P和K的含量。凋落物贮量对土壤含水量、土壤有机质和N含量的影响较大，而对P和K的含量影响较小。凋落物的养分年归还量与土壤各理化指标均有较明显的相关关系，其中与土壤P含量相关性较大，与土壤有机质、N、K含量相关性小。凋落物质量损失率与土壤自然含水率、有机质含量存在正相关关系，壤密度呈负相关。凋落物还影响着土壤生物学性质。凋落物是微生物、小肢节动物的食物来源，凋落物的质量，数量，成分会影响它们的种类，数量和活性。同时，正因为它们的取食才使凋落物得以分解，分解的物质一部分直接进入土壤中，一部分成为小肢节动物和微生物的养分最终又回到土壤中去，从而完成生物循环。凋落物的性质同样影响着土壤酶的种类、数量及活性。反过来，酶的活性又会影响着凋落物的分解，促进养分循环。例如，阔叶林由于其凋落物分解迅速残留在土壤中的有机质含量丰富，而在针叶林中，凋落物的分解受到阻碍而形成粗腐殖质发生酸性下渗使土壤中矿物质分解，所以不同森林植被类型土壤中的有机质、水解性氮、有效磷、速效钾等土壤肥力指标含量不同。3森林与土壤的关系森林与土壤是森林中的主要物质。土壤通过水、肥、气等生态因子影响林木，林木则通过根系的吸收、穿透、菌根及地上部分的凋落物归还来影响土壤，即森林和土壤之间有着相互间物质和能量交换的关系，二者是一个有机统一体系，存在着相互依存、互为条件、相互选择和制约的复杂关系。3.1 森林对土壤养分的消耗。林木扎根生长在土壤中，只有不断地从土壤中吸取营养物质，才能维持林木的生长发育。林木每年要从土壤中吸收多少养分呢？据研究，形成1g干物质所消耗的水分和养料，森林树种为170340g，水稻则为600g。但森林产量比农作物高得多，平均每年每公顷形成的干物质重达13t，而农作物则只有6.5t。森林是一个高产低耗的生态系统，但这并不能说林木不需要养分，树木体内所含的养分元素，绝大部分是从土壤中吸收的，并加以累积。要获得高森林生态、经济效益给林地应补充至少10种营养元素；维持、恢复森林土壤自然肥力是使林木速生丰的关键技术措施；人工施肥是非常有限的营养外源补充。3.2 森林对土壤养分的归还。林木生长从土壤中吸取大量养分，又以凋落物的形式归还给土壤大量的有机物。据研究，凋落物分解是林地养分回归的最主要途径。如果森林归还林地的凋落物全部分解后进入土中，加上林下灌木、杂草的归还，森林土壤的自然肥力是可以维持的。这是恢复其肥力的重要途径。3.3 森林对土壤的改良。（1）改善土壤的理化性状。森林把大量的有机物归还林地，使其腐殖质含量比无林地高2%3%，成为土壤矿质元素的主要来源，此外，森林凋落物中含有较多的不易被分解的木质素、树脂和单宁等物质，因而可以在表层累积成层，累积在地表的有机物疏松通气，改善土壤通气状况。另外，林木还有庞大的根系，它对土壤肥力的发展起着重要作用，土壤中营养物质的积累和消耗，腐殖质的聚积，土壤结构的形成以及土壤微生物的的活动等，都与林木根系的活动有关。此外，林木下庞大的根系网是防止水土流失、减少泥石流的重要因素。（2）提高土壤的水源涵养能力。森林厚厚的枯枝落叶不仅能阻止地表径流，而且可以使大量水分渗入土中。另外，森林土壤疏松、孔隙多、可以促进降雨向土层渗透，提高森林土壤吸收降雨的能力。（3）林冠的淋溶对土壤养分的补充。森林游庞大的树冠层，它巨大的叶面积和分布在空间的树干，每时每刻都截留、吸附大气中漂浮的养分物质，当被雨和露滋润后，又会溶入一些分子态物质，这些物质一遇降雨就以林冠层淋溶和树干径流的方式输入到土壤中去。因此，森林林冠淋溶是林地养分输入的主要途径，对补充林地土壤养分起到了十分重要的作用。从森林对土壤理化性质的改良、水源的涵养、树冠层被淋溶带入土中的养分，以及凋落物归还林地的养分分析来看，森林土壤的自然肥力是可以通过科学的营林技术和管理措施来维持和恢复的，并产生很大的生态、经济效益。但是，森林对其土壤养分的补充、归还和积累，不能理解为土壤养分的“纯收入”，因在其循环过程中总要损失一些。另外，土壤自然肥力恢复时间较长，少则几年，多则几十年。至于林地光净、凋落物和采伐剩余物少的林地，土壤自然肥力较低，恢复时间更长。因此，这样的林地进行更新时，人工施肥是使其速生、丰产、缩短轮伐期、提高生态、经济效益的重要措施。4 维持和提高森林土壤肥力的途径4.1 充分利用森林凋落物据研究，森林每年从土壤中吸取的养分物质只有30%40%用于树干生长，而60%70%以枯枝落叶形式归还给土壤。因此充分利用森林的凋落物，实现森林的自肥作用，在森林土壤的培肥与管理上具有十分重要的意义。充分利用森林凋落物的首要问题，是保护森林凋落物，加强护林防火，制止森林火灾，确保森林凋落物的永续利用。其次是加速凋落物的分解，在有条件的地区，可以采取适当地或局部地将凋落物与表土掺混，以加强土壤生物的分解活动，促进凋落物转化，加速养分的释放，供林木吸取利用。 4.2 营造混交林森林地力的维护和提高，主要决定林木枯枝落叶的数量、质量及其分解速率。针叶树的落叶量一般较少，而且分解比较困难。阔叶树与针叶树混交，不仅能够使林分总的落叶量增加，养分回归量增大，而且还可以大大加快枯落物的分解速度，加快林分的养分积累和循环，提高土壤养分有效化，并能形成松软而易于分解的腐殖质，使林地土壤疏松，吸水能力、土壤肥力增强，这对林分维持持续生产力是有很大意义的。因此在营林造林中，应充分利用阔叶树种的优点，营造针阔混交林，为针叶树种生长创造有利条件。在针阔复层混交林中，由于针叶树落叶灰分少，难分解，阔叶树的落叶灰分丰富，腐烂分解容易，因此形成了松软而易于分解的腐殖质，使林地土壤疏松，吸水能力，土壤肥力增强。若混交树种选用落叶丰富的 阔叶树，对土壤肥力的恢复更有利。4.3 引进固氮树种固氮树种是指林木根部能结瘤固氮的树种，用固氮树种作为林间的伴生植物，与人工林林木间种、混交，便能获得人工林林木生长所需要的氮素养分。很多豆科植物的根部能结瘤固氮，如红豆树属、金合欢属等等，这些豆科植物与人工林混交，能为与混交的人工林林木提供很多氮肥。如斯里兰卡用豆科植物合欢与茶树间种，不仅为茶树遮阴，而且为茶树提供很多氮肥元素养分，不用施肥茶树叶能生长良好。另据新西兰研究，羽扇豆与松树混交能提供松树生长所需要氮量的大部分。4.4 进行人工施肥人工施肥是直接提高森林土壤肥力的有效途径。据中国林科院林科所研究，杉木人工林林地由于林木生长吸收土壤养分，土壤肥力明显下降，特别是杉木连栽，土壤肥力下降非常显著。因此人工林地，特别是人工林幼林，施用氮肥、磷肥或氮磷钾完全肥，直接提高土壤肥力，是保证人工林速生丰产的重要措施。桉树人工林地区，一般土壤较为贫瘠，造林前施基肥以及幼林期施肥，对促进幼林生长有良好作用。杉木人工林幼林期施肥，促进早期速生，提早郁闭具有明显效果，能为杉木人工林速生丰产奠定基础。在维持和提高森林土壤肥力中，森林和土壤本身可以维持，也需要人工辅助，这样能够更好的保持土壤的肥力和森林材木的更好应用。4.5 进行轮栽、间作 杉木采伐后迹地用马尾松来更新，或者针阔叶树种相互轮栽。也可在林下培育肥地植物，在森林主伐前培植耐荫植物和固氮植物，如广西杉，松林下的狗脊、东方乌毛蕨等灌草植物，土壤的自然肥力是不难恢复的。4.6 运用科学的造林和营林技术在适地适树的基础上，因地制宜选用整地和松土除草方式，尽量保持水土。幼林郁闭后适时、合理地进行抚育间伐，使林分密度合理化，林木个体形成比较合理的营养空间，促进林木营养生长。而且抚育后的林分，单位面积上立木株数减少，林冠郁闭度下降，林内光照强度，并且林内小气候改变，促进了土壤微生物活动，加速了死地被物分解，增加了土壤中有效营养元素含量，提高林地土壤肥力。值得注意的是，维护森林生产力的手段必须以生物的方式为主来达到培肥土壤的目的，也就是通过提高林地植被覆盖度和植物种类的多样性来诱发引起土壤生物活性的增强，生物循环速率的提高来达到。地域不同、森林土壤类型不同，维护森林生产力的措施就不同。因此，应因