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营林用火对2.5代杉木种子园土壤养分的影响研究

放大字体  缩小字体 发布日期:2015-06-15  浏览次数:248
  摘 要:通过对2.5代杉木种子园样地土壤表层的枯枝落叶进行营林用火处理,分析了营林用火对土壤养分(有机碳、全氮、全磷)的影响。结果表明:(1)营林用火后,土壤有机碳含量显著增加。对照、1M(用火1个月后)和3M(用火3个月后)有机碳含量分别为51.73g·kg-1、59.33g·kg-1、68.17g·kg-1。(2)营林用火后,土壤全N含量增加。对照、1M和3M的全N含量分别为4.06g·kg-1、4.39g·kg-1、4.66g·kg-1。(3)全P的变化情况与有机碳和全N的不一致。0~40cm土壤,全P含量最高的是用火后一个月(1M),最低的是对照。可见,营林用火后,土壤有机碳含量、全N含量和全P含量均有不同程度的增加。因此,合理营林用火,有利于提高土壤肥力,具有一定的经济效益和生态效益。
  关键词:杉木;2.5代种子园;营林用火;土壤养分
  中图分类号 S79 文献标识码 A 文章编号 1007-7731(2015)10-119-03
  Abstract:This paper studied on soil nutrients(organic carbon,total nitrogen,and total phosphorus)by controlling fire litter in the 2.5generation seed orchard sample area.The results show that,(1)The content of soil organic carbon increased significantly. ck,1 M and 3 M organic carbon content are 51.73g·kg-1,59.33g·kg-1,68.17g·kg-1.(2)The soil total N content increased. ck、1M and 3M total nitrogen is 4.06g·kg-1,4.39g·kg-1,4.66g·kg-1 respectively.(3)The changes of the total P are different with organic carbon,soil total P content is highest in the fire after a month(1M). After forest fire,soil organic carbon content,total N content and total P content have increased in varying degrees. Carrying on the reasonable use of fire,which is beneficial to improve soil fertility,has a certain economic benefits and ecological benefits.
  Key words:China fir;The 2.5 generation seed orchard;Use of fire in silviculture;Soil nutrient
  森林是自然界中最重要的能源库、资源库和生物库[1],也是重要的碳库,是巨大的碳源和碳汇。杉木是我国重要的商品用材树种,具有生长快、材质好、产量高和用途广的特点[2]。在我国南方杉木的种植方式多为人工造林,其产量约占全国用材量的20%[3],森林火灾是损害最大、影响范围最广、影响时间最长的灾害,是森林最为重要的干扰因素,对森林的资源、森林的生态环境及可持续发展都造成了严重的威胁。而营林用火与普通的森林火灾不同,它是一种森林经营的可控措施,指的是在人为控制下,对森林制定区域进行有计划、有目的地安全用火,以达到预期的经营目的和效果[4]。笔者对福建官庄林场的2.5代杉木种子园开展了营林用火的研究,分析了营林用火对土壤养分的影响,对于森林防火及森林的可持续发展有重要意义。
  1 研究地概况
  试验地设立于福建省沙县官庄林场池村工区3林班12大班3小班,位于东经117°43′39″,北纬26°32′15″,海拔220m。该区属中亚热带季风气候,年平均气温18.8~19.6℃,年平均降水量1 606~1 650mm,无霜期271d,土壤为山地红壤。试验地于1997年2月定砧,1999年3月嫁接。该试验地的林分密度为432株·hm-2,平均树高为11.9m,平均胸径为15.1cm。
  2 研究方法
  2.1 土壤样品采集及测定方法 2013年1月,根据杉木生长情况,在样地选择表层凋落物量一致的9块面积为100m2(10m×10m)的标准地。用火前对9块标准地土壤取样一次,即为对照(ck)。之后的1个月后和3个月后,选择当月阴凉的一天,对9块标准地进行火烧(四周需挖防火沟,以免跑火),即得到火烧后1个月(1M)、火烧后3个月(3M)的样本。每次火烧后的几个小时内对土壤进行取样,每个土壤剖面取0~10cm、10~20cm、20~40cm3个土层取鲜土,在进行实验前去除石砾和根系,自然风干后粉碎、研磨,过0.25mm筛用于养分元素的测定。有机碳(soil organic carbon,SOC)采用浓硫酸-重铬酸钾外加热法测定;全N(total nitrogen)使用全自动凯氏定氮仪测定;全P(total phosphorus)采用酸溶-铝锑抗比色法测定[5]。
  2.2 数据处理与分析 所有数据采用SPSS 17.0单因素方差分析(ANOVA)检验进行分析检验火烧前后的显著性,数据汇总和作图由Excel 2007软件完成。
  3 结果与分析
  3.1 营林用火对土壤有机碳的影响 有机碳是土壤的重要组成部分,它为植物生长提供所需的各种矿物元素,是衡量土壤肥力的重要指标之一。有机碳一般来源于动物、植物及微生物残体,在微生物的作用下达到一个平衡结果,因而研究火烧后土壤性质的变化首先要进行土壤有机碳的测定。从表1可以看出,营林用火后土壤有机碳含量随着时间间隔增加呈现增加的趋势,0~40cm土层,ck、1M和3M有机碳含量分别为:51.73g·kg-1、59.33g·kg-1、68.17g·kg-1,用火3个月后有机碳含量为对照的1.32倍;在对照、1M和3M下土层深度越深,土壤有机碳含量呈减少的趋势。其中,表层0~10cm土壤变化最为明显,其大小顺序为3M>1M>ck,3个月后土壤的有机碳含量增加了35.34%,1个月后土壤的有机碳含量增加了14.31%,对照和2个时间间隔下的土壤有机碳均有显著的差异(p<0.05),10~20cm土层,对照与其他2个时间间隔下的有机碳存在显著差异(p<0.05),而2个时间间隔之间差异不显著。20~40cm土层,对照与其他2个时间间隔下的有机碳差异不显著,这是因为同在一个林子里,土壤母质一致,这表明用火仅对土壤表层影响较大。
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  3.2 营林用火对土壤全N的影响 全N是土壤各种N元素的总和,它与有机碳含量变化是一致的,是衡量土壤供N能力的重要指标。从图1可以看出,全N变化呈现出以下2个趋势:(1)随着时间间隔的增加,全N含量呈现增加的趋势;(2)同一时间间隔里,全N含量随着土层深度的增加而递减。这2个趋势与有机碳含量的变化是一致的:0~40cm,对照、1M和3M的全N含量分别是4.06g·kg-1、4.39g·kg-1、4.66g·kg-1。表层0~10cm土壤,用火后1个月、3个月土壤全N含量分别是对照的1.05和1.15倍,表现为3M>1M>ck,这是因为土壤表层的枯枝落叶得到燃烧,一部分氮素进入土壤;但随着土层越深,三者之间的差距也越小,这是由于底层土壤受人为干扰影响小,原土壤母质一致而呈现差异小的原因。
  3.3 营林用火对土壤全P的影响 土壤全P是土壤中各种形态磷含量的总和,它是植物生长所需元素之一。大部分全P是以迟效性状态存在的,即当全P含量高时,磷的供应量不一定充足,而当全P低于某个平均水平时,表现为磷的供应量不足,因此掌握全P的变化对研究土壤养分性状有一定的价值。图2表明,全P的变化情况与有机碳和全N的不一致,0~40cm土壤中,全P含量最高是用火后一个月(1M),对照最低;0~10cm土层中,全P含量表现为1M>3M>ck;10~20cm表现为3M>1M>ck,20~40cm表现为1M>3M>ck。
  4 结论与讨论
  由本次试验研究可知:营林用火后,土壤有机碳含量和全N含量显著增加,用火后1个月、3个月有机碳含量增加了14.70%和31.79%,全N含量增加了8.09%和14.74%,这与大多数学者的研究是一致的[1];而全P的变化情况与有机碳和全N的不一致,用火后一个月(1M)的全P含量分别为对照和用火3个月的1.09、1、03倍,这可能是因为磷素在土壤中不稳定,土壤受到雨水的冲蚀,造成土壤中的磷部分流失,但因火烧后枯枝落叶中的磷转入进土壤中,因而1M和3M仍大于对照。营林用火与森林火灾不同,它为低强度火,只燃烧土壤表层的枯枝落叶等,对土壤根系破坏小,一方面不影响地表植物的再生长,另一方面为土壤带来肥料等。因此,合理的用火不仅无害,反而对森林结构和土壤养分状况产生有利的影响,可见,在日常林业工作中,采取正确的营林用火是一种可行的措施。
  参考文献
  [1]赵宁.营林用火对不同林型土壤理化性质影响的研究[D].南昌:江西农业大学,2011.
  [2]俞新妥.杉木栽培学[M].福州:福建科学技术出版社,1997.
  [3]周全发.浅谈杉木间伐材的利用[J].中国科技信息,2005(17):78-80.
  [4]胡海清.林火生态与管理[M].北京:中国林业出版社,2005.
  [5]中国土壤学会土壤农业化专业委员会编.土壤常规分析方法[M].北京:科学出版社,1974.
  (责编:张宏民)
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