塞罕壩落葉松人工純林土壤肥力研究

馬成武

(河北省塞罕壩機械林場總場第三鄉(xiāng)林場,河北 承德 068450)

塞罕壩落葉松人工純林土壤肥力研究

馬成武

(河北省塞罕壩機械林場總場第三鄉(xiāng)林場,河北 承德 068450)

落葉松屬寒溫帶及溫帶樹種，適宜生長于海拔300～1300m不同環(huán)境地帶，耐寒性極強，在零下五十攝氏度的條件下也能正常生長，因此其成為了我國東北、內蒙古、華北地區(qū)高山針葉林主要森林組成樹種，也是三北防護林栽植的主要樹種之一。盡管落葉松對生長環(huán)境的要求不是很高，但是土壤的肥力質量直接影響著落葉松的生長。而經研究表明，濕潤、排水良好、土地肥厚的土壤條件和通風的自然環(huán)境最適合落葉松生長。本文利用長期在河北省塞罕壩機械林場工作的經驗，廣泛查閱相關資料，總結了落葉松人工純林地的土壤變化、防治地力衰退的趨勢以及其對環(huán)境的影響。

落葉松 人工純林 土壤肥力 研究

1 落葉松人工純林地的土壤變化

對落葉松人工純林土壤分析先進行樣地選取，選取平地上均勻分布的落葉松純林景觀界面清晰的樣地，在樣地中選取一條25米長的邊界線，并設置5米長的等距線5條，標記為A、B、C、D、E，如圖1所示。然后在樣地內進行取樣，取樣的時候在樣地內隨機選取5個樣點，然后在5個樣點分別鉆取0-10cm、10-20cm、20-30cm深的土壤，共15份用于人工純林土地土壤的綜合測定。(如圖1)。

根據對不同樣地土壤的分析，得到以下結果：

1.1 土壤水分變化

對于林地而言，土壤的水分截留能力非常重要。通過試驗對照落葉松人工純林與自然環(huán)境的其他森林類型相比，由于植被層、枯落物層、土壤層生態(tài)結構單一，土壤的空隙較小從而導致土壤水分滲透時間短，土壤滲透能力較弱，水分截留能力也較低。落葉松純林的持水能力最低。

1.2 土壤有機物變化

除了土壤水分，有機物的變化也對土壤起到至關重要的作用，對土壤有機物進行檢測和分析得出，與荒地相比較落葉松人工純林土壤中N、P、K和有機物質的含量分別下降了25.3%、47.4%、20.2%和31.1%，表征土壤保肥能力的陽離子代換量下降了13.1%，代換性Ca離子下降了22.2%。與此同時，落葉松人工純林和其他類型的森林相比除了K之外，其他每一項落葉松純林含量都要低，所以說人工純林會導致土壤有機物下降，從而導致土壤的肥力下降。

1.3 土壤微生物的變化

對于土壤的研究微生物也是落葉松人工純林地的土壤研究中很重要的一部分，土壤中主要存在微生物和土壤所產生的土壤酶、微生物酶，在這幾者的共同作用下，土壤產生生物化學反應，從而生成對土壤和植物生長有益的無機物。根據對于采集土壤的分析可以得出：落葉松純林土壤中的過氧化氫酶、土壤轉化酶以及多酚氧化酶的活性相比荒地上三種酶的活性分別下降了35.4%、42.8%以及21.7%，而土壤中的放線菌數量、微生物和細菌總量也分別下降了65.5%、84.4%和90.3%。落葉松人工純林的土壤微生物和其它類型的林地中土壤微生物相比數量嚴重下降，酶的活性也降低很多，這說明落葉松人工純林土壤的肥力嚴重衰減，讓土壤中微生物嚴重減少，從而降低了酶的活性，也遏制了落葉松人工純林的進一步發(fā)展。

2 落葉松人工純林地土壤肥力與防治地力衰退的趨勢

落葉松由于其耐寒性好、生長周期短、木材質量高等原因，被大規(guī)模種植，但落葉松人工純林，在生態(tài)結構、土壤肥力、森林病蟲害等方面弊端不斷顯現(xiàn)，這種情況在筆者所在的河北省塞罕壩機械林場表現(xiàn)得極為突出。河北省塞罕壩機械林場1962年建場，屬三北防護林京津段。地處內蒙古高地與冀北山地的交接處，溫帶半濕潤季風氣候，海拔1500～1939.6米。以高原臺地為主要地貌，年均氣溫﹣1.2℃，極端最低氣溫﹣43.2℃，較適合落葉松的栽培。建場初衷是防風固沙、保持水土并為華北地區(qū)生產中小徑級木材。55年的經營培育了世界上面積最大的人工林，在營造林方面積累了豐富成熟的經驗。但隨著經營理念從注重生態(tài)保護向以贏利為主要目的的轉變，后期大量培育生長周期短、經濟收益高的速生經濟樹種，歷經數次造林樹種單一的人工重復更新，形成現(xiàn)在以落葉松人工純林為主的現(xiàn)狀；同時由于撫育過程中過度割灌及大量城市綠化大苗帶土移植、林地內松針腐殖層作為城市綠化肥料的銷售、甚至修枝和采伐下來的枝杈都被當作制造清潔燃料的原料出售，導致植被層不能形成、枯落物有機質層被破壞、變薄，土壤微生物種群數量下降，森林反哺林地的功能盡失。近年來塞罕壩林區(qū)森林病蟲害不斷，土壤肥力續(xù)航能力下降甚至出現(xiàn)了人工施肥的實驗和研究項目。根據我國著名地質生態(tài)學家曾世超教授調查研究發(fā)現(xiàn)，隨著人工林密度的增加、樹齡的增長都會導致土壤的物理化學性質變差，同時土壤對于水分的滲透能力和水分的截留能力也會嚴重下降，N、P、K等植物生長所必須的有機物含量也會急劇下降，生物酶的活性也會降低；根據東北農林大學的范仕琪教授調查研究表明，如果土壤表層的全P含量下降就會導致速效P更快地下降，最終導致土壤肥力下降、地力衰退。

2.1 土壤肥力與地力衰退的關系

對于林地而言土壤的肥力越強，微生物和植物生長必須無機物就會越多，同時微生物酶和土壤酶也會增多，那么土地能產出的木材數量也會更多，土壤的地力自然就會更強。地力衰退是指包括理化性質、生物特性在內的土地質量下降以及土壤退化導致土地的產出能力減退。對于落葉松人工純林來說，就是指落葉松人工純林的土壤肥力下降、土壤產出量降低。筆者調查取樣的林區(qū)落葉松人工純林的產量已經有發(fā)生明顯的降低，更驗證了落葉松人工純林的林地土壤肥力已嚴重下降，預計在不久的將來，落葉松人工純林的產量必將斷崖式下跌，所以在當前采取措施阻止土壤肥力進一步下降非常關鍵。通過對于河北省塞罕壩機械林場和北方其他經營現(xiàn)狀相似的林區(qū)的走訪和采樣數據的分析，得出以上結論，希望能在純林土壤追肥及維護工作方面提供依據。

2.2 防治地力衰退的措施

落葉松人工純林地的地力衰退已經成為了我國當前所面臨的一個巨大問題，防治地力衰退的措施也就成為了我們現(xiàn)在著力研究的方向。針對地力衰退可以從以下方面著手：

(1)合理造林 在當前國家大力提倡生態(tài)保護和恢復的新形勢下，要根據實際的地形條件建立合理的林地群落結構以及造林模型，本著實地適樹、兼顧生態(tài)保護與經濟效益的造林原則，大力推廣持水和增肥能力強的針闊混交林的栽植，合理控制樺樹、山楊、樟子松、紅松、油松、云杉、柞樹、楓樹、椴樹等樹種的比例；嘗試自然更新與人工更新相結合的森林更新方式。改變生態(tài)脆弱的純林占主導地位的現(xiàn)狀，減少純林的形成；

(2)科學營林 合理安排不同林齡森林的經營強度、經營方式和經營面積，實現(xiàn)良性循環(huán)，永續(xù)利用的目標。適時控制樹木的密度，讓樹木之間能夠有足夠的距離以增加樹林中的透光度以及讓樹木能夠獲得更多的營養(yǎng)。據研究調查分析，如果能讓每畝地的樹木保持在70～80棵的話，樹林中植被的覆蓋率將會超過80%，土壤中的各種植物生長必須的無機物和微生物等含量都會大大提升，這對于土地肥力的提高和地力衰退的防治會起到很大效果；

(3)加強林地植被層、枯落物層和土壤層的保護，在保持和維護原生態(tài)的前提下適度開發(fā)肥料和燃料項目，以獲取相應的經濟收益。同時達到防治山體滑坡、泥石流等自然災害和保持生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定的效果。

3 土壤肥力對環(huán)境的影響

3.1 土壤肥力對空氣的影響

土壤是樹木生長的根本所在，沒有了土壤樹木便失去了存活的空間，土壤的通氣性影響著土壤空氣和地表空間進行交換的能力，土壤的通氣性越好，植物就可以通過土壤吸收更多的二氧化碳等氣體，同時能夠排放出更多氧氣和水分。而土壤的肥力越高土壤的通氣性也就越好，在土地上生長的樹木也能夠發(fā)育得更好，生長很好的樹木會更多地吸收二氧化碳等廢氣和產出氧氣和水分。所以土壤肥力越高對于環(huán)境空氣來說也就越好，越容易凈化空氣。

3.2 土壤肥力對水源的影響

林地土壤肥力越高，土壤中的各種無機物含量就會越高，樹木和土壤所需的各種酶活性相應也會得到提升，土壤中的微生物也會更多，這些無機物、微生物的增加都對樹木的生長起到了巨大的幫助，同時樹木的生長又能產生枯枝落葉等作為肥料反饋土壤讓土壤的肥力進一步增加。樹木和森林對于水源會起到涵養(yǎng)的功效，由于樹木會產生枯枝落葉可以覆蓋在地表防治水土被沖刷，同時這些水在枯枝落葉表面能夠促進枯枝落葉的分解提升土壤肥力，增加土壤水分的滲透性和水分的截留能力。正因為枯枝落葉可以極大地吸收和儲存水分，森林就能夠起到非常重要的防治水土流失涵養(yǎng)水源的作用，而且即使在遇到旱災是森林樹木也可以利用儲存的水分生活。所以說森林土壤肥力越高，森林樹木生長越好，森林樹木對于水源的涵養(yǎng)作用也就越大。

3.3 生物多樣性

即森林微生物、植物、動物的多樣性，對森林土壤肥力形成和積累起至關重要的作用，這也是森林土壤肥力研究的重要課題。

4 結論

由于各種原因，我國北方出現(xiàn)了大面積單一種植落葉松的現(xiàn)狀，導致人工林的土壤肥力衰退，嚴重影響了我國森林儲備量。通過對落葉松人工純林土壤肥力的研究，一方面有助于種植人員針對性地種植林被，從而提高森林樹木的生長質量；另一方面有助于提高綠化成果。由于采集的樣本和調查環(huán)境存在偶然性以及測量數據存在誤差的客觀性，所以本文對落葉松人工純林的土壤肥力研究還存在著不足之處。希望廣大相關人員能夠繼續(xù)本文課題的研究，使其理論完善，從而促進我國林業(yè)發(fā)展。

[1]鄧嬌嬌,周永斌,楊立新,張淞著,李慧,魏亞偉,鄧繼峰,秦勝金,朱文旭.落葉松和水曲柳帶狀混交對土壤微生物群落功能多樣性的影響[J/OL].生態(tài)學雜志,2016,35(10):2684-2691.(2016-08-22).

[2]袁慧.水曲柳-落葉松人工混交林種間效應研究[D].東北林業(yè)大學,2015.

[3]馬亞娟,徐福利,王渭玲,陳欽程,趙海燕,趙亞芳.氮磷提高華北落葉松人工林地土壤養(yǎng)分和酶活性的作用[J/OL].植物營養(yǎng)與肥料學報,2015,21(03):664-674.(2015-02-13).

SoilFertilityResearchontheSaihanbaLarchArtificialPureForest

MaCheng-wu

(First-author′s address: the Third Township of the Main Farm of Saihanba Machinery Forest Farm in the Hebei Province, Chengde 068450, Hebei, China)

Larch is a cold temperate and temperate tree species, suitable for growing in 300 ～ 1300m above sea level in different environmental zones, extremely cold, at minus 50 degrees Celsius can also grow under normal conditions.Therefore, it has become the main tree species in the coniferous forests of northeastern China, Inner Mongolia and North China, and is also one of the major tree species planted in the Three North Shelterbelt.Although larch does not require a very high growth environment, the fertility quality of the soil directly affects the growth of the larch.The study shows that, moist, well drained, hypertrophy of soil conditions and the natural ventilation of the larch environment is best suited for growth.Based on the long-term experience in the work of Saihanba mechanical forest farm in Hebei province, this paper extensively refers to relevant information and summarizes the soil changes of Larch plantations, the trend of preventing and controlling the decline of soil fertility and its impact on the environment.

larch; artificial pure forest; soil fertility; research

2017-10-30

葛 君

校對崔文琦