论文部分内容阅读
杉木是中国南方地区最重要的速生用材树种之一,在林业中具有举足轻重的地位。中国南方地区杉木人工林连栽导致地力衰退已成共识,炼山等传统营林措施受到质疑,其弊端不断被报道,杉木产业的发展急需寻求有利于地力长久维持、生产力可持续发展的营林措施。采伐剩余物是林木更新的产物,对其的管理深刻影响下一代人工林地力发展,制定恰当的采伐剩余物管理措施对维持土壤肥力水平,促进人工林生产力长期发展具有重要意义。土壤速效养分能够直接被植物吸收利用,是指示土壤肥力水平的有效指标。采用随机区组试验设计,在福建省南平市峡阳国有防护林场设置5种采伐剩余物处理方式(收获所有有机质、全树收获、商业性收获、采伐剩余物加倍、炼山),对5种处理下第二代杉木人工林土壤速效养分进行长期的定位研究,分析不同采伐剩余物管理措施对3年生、6年生、9年生、12年生、15年生、19年生二代杉木人工林土壤速效养分的长期效应,深入探讨采伐剩余物管理方式对杉木人工林土壤速效养分的影响机制,研究结果表明:(1)各试验小区19年生二代杉木人工林树高范围为16.81～18.94 m,胸径范围为19.38～22.44 cm,平均树高为18.01 m,平均胸径为20.76 cm,生长状况优于同纬度其他杉木林。四个区组之间生长量差异极显著(P<0.01),5种采伐剩余物处理方式对19年生二代杉木人工林生长量的影响不显著(P>0.05)。5种处理下林分蓄积量大小排序为 BL1>SB>BL3>BL2>BL0,单株材积大小排序为BL2>BL1≈BL3>BL0>SB。(2)KCl浸提方式下土壤pH值的平均值低于H20浸提方式下的pH平均值,五种采伐剩余物管理措施对各个土层的pH值均无显著影响(P>0.05)。两种浸提方式下土壤pH值均随土层加深而减小。不同采伐剩余物管理方式对各个土层土壤容重均无显著影响(P>0.05),土壤容重均随土层的加深而明显增大。(3)土壤速效养分随取样年份的变化均不相同,多重比较方差分析表明,除有效磷外,其余速效养分元素在各取样年间含量均具有显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)差异。铵态氮、速效钾、交换性镁随林龄增长而下降,其中铵态氮在杉木林11年生时明显升高,推测可能是极端低温导致;6年生杉木林土壤速效钾含量显著低于3年生,推测可能与采伐剩余物分解速率有关。土壤硝态氮和交换性钙均随林龄呈现先下降后升高的趋势,至杉木近成熟期基本恢复到幼龄期水平。土壤有效磷含量在整个杉木生长过程中较为稳定。对土壤速效养分的垂直差异方差分析表明,土层间速效养分含量差异显著(P<0.05)或极显著(P<0.01),土壤铵态氮、有效磷、速效钾、交换性钙、交换性镁含量均随土层深度增加而减少,但硝态氮含量随土层深度增加而增加。(4)不同采伐剩余物管理方式对杉木林表层土壤速效钾、交换性钙、交换性镁含量具有极显著的影响(P<0.01),且影响随土层加深而减弱;对硝态氮含量影响不显著(P>0.05),对12年生杉木人工林土壤铵态氮影响显著(P<0.05),对6年生、12年生、15年生、19年生土壤有效磷含量影响显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)。对速效元素各取样年份平均值进行分析,各处理方式下土壤速效养分含量的多寡排序为:土壤铵态氮为BL3>BL0>BL2≈BL1>SB;土壤有效磷为 BL3>BL1>BL0>BL2>SB;土壤速效钾为 SB>BL1>BL3>BL2>BL0;土壤交换性钙为SB>BL3>BL2>BL1>BL0;土壤交换性镁为SB>BL2>BL3>BL1>BL0;各处理间土壤硝态氮含量差异不大。重复测量方差分析结果表明,造林19年期间,各土层土壤速效养分随取样年份极显著变化(P<0.01)(0-10 cm 土层有效磷除外);处理极显著影响0-10 cm 土层土壤有效磷、速效钾、交换性钙、交换性镁;处理和取样年份的交互作用对土壤铵态氮、速效钾、交换性钙、交换性镁具有极显著影响(P<0.01),交互作用随土层加深而减弱。(5)相关性分析结果表明,除硝态氮与其他速效养分之间、铵态氮和交换性钙外,土壤速效养分之间具有极显著的相关性(P<0.01),铵态氮、速效钾、交换性钙、交换性镁与pH值极显著正相关(P<0.01)。(6)主成分分析表明,5种处理方式对土壤速效养分效应的优劣排序为:SB>BL2>BL3>BL1>BL0,但炼山处理方式下土壤铵态氮、有效磷含量效果最差,加倍采伐剩余物处理下这两个元素效果最优,磷元素是本区域杉木人工林生产力发展的限制元素,从实际意义出发,炼山处理不适合该地区。综合实际因素考虑,加倍采伐剩余物处理方式对该地区二代杉木人工林土壤速效养分状况最有利,其次为商业性采伐。研究表明,采伐剩余物管理措施对19年生杉木生长无显著影响,土壤速效养分随杉木林龄具有显著差异,采伐剩余物管理措施对土壤速效钾、交换性钙和交换性镁有显著效应,对有效磷、铵态氮影响较小、对硝态氮无显著影响。加倍采伐剩余物处理方式、商业性采伐的处理方式对维持土壤养分状况较为有利。