桂北地区桉树采伐迹地土壤养分含量研究

宋西娟，贲柳玲，周运兰，时德瑞，陈江平，文清岚

（桂林市林业科学研究所，广西 桂林 541004）

土壤与其滋养的作物相互间的影响而导致植物群落演替的发生。土壤是植物赖以生存的根本，生态系统中的能量转化更是离不开土壤，因此，土壤的好坏直接关系到植物质量的高低，更是关乎不同植物种类的分布状况［1］；与此同时，植物也可以通过根部排出无用物质，也可以改善土壤内部结构。研究者已经对植物演替过程中土壤结构及物质的变化做了相关研究［2］。在森林的经营中，采伐是最主要的方式，通过采伐可以有效调节森林生长过程，保证森林资源充足。但是，森林采伐后会使原有的一些生物变少甚至消失，这就使枯叶等的分解收到了阻碍，使得循环过程不那么高效，甚至影响土壤内部能量的分配和营养物质的改变。有关学者发现热带雨林采伐后的土壤中阳离子交换量（Cation Exchange Capacty，简称CEC）迅速减少，减少的速度比温带森林中的更加剧烈，这也成为热带雨林中的严峻问题［3］。研究表明，采伐3年后的森林中钾、钙、镁等离子明显增多，土壤中这些离子的变化也是演变的重要条件，判断土壤肥力的关键就是看土壤养分的高低［4］。采伐后的森林土壤结构和外在环境都在变化，其内部的营养物质也在不断变化［5］。由此可知，要想深入探讨森林土壤中的肥力、营养物质的变化和不同物种演替的过程，都要深刻分析采伐前后的土壤结构和营养物质的分布情况［6］。

桂林灵川县的植被一直被不断砍伐，森林生态系统被严重破坏，水土流失加重，其土壤的结构和内在物质都在不断发生变化。迄今为止，已经有很多学者针对这一情况进行了研究，由于采伐数量和方式不同，对土壤结构的影响也不同［7］，但是针对土壤演变前后和采伐情况鲜见报道。本研究对桂北地区桉树采伐迹地内土壤的pH、养分元素和阳离子交换性能的变化，发现其中的演变规律，为以后的森林建设提供可靠的理论支撑和可行性建议。

1 研究地区与检测机构

1.1 试验地概况

灵川县隶属于广西壮族自治区，其占地面积约为2 300 km2，由于其地理位置特点，使得其生态物种丰富，土壤多为红壤土。部分平原地区有中小型山脉，其当地土壤呈现黄壤；少部分低山区域呈现黄红壤与红壤混合状；中部地区呈现红壤与积土交错状。调查显示，灵川县内维管束植物近200科，约为1 400 种［8］。

1.2 检测机构

委托广西力源宝科技有限公司对桂林市灵川县潭下薛家大队的土壤样品进行检测。采样1.0 kg，主要检测其内部有机物质、磷、钾、铜的含量以及pH等。检测依据有NY／T 1121.2－2006土壤检测第2部分： 土壤 pH 的测定、NY／T 1121.6－2006 土壤有机质的测定、NY／T 1121.24－2012 土壤自动定氮仪测定法、NY／T 1121.7－2014 土壤有效磷的测定、NY／T 890－2004土壤锌、锰、铁、铜离子的测定；NY／T 1121.14－2006 土壤检测第 14 部分：土壤有效硫的测定、NY／T 1121.8－2006 土壤有效硼的测定、NY／T 1121.13－2006 土壤交换性钙和镁的测定。

2 结果与分析

2.1 桉树采伐迹地土壤有机质的含量

桂北地区桉树采伐过后地区每千克土壤内含有机物质10.1 g，含量偏低。由于采伐原因，当地内部能量都对枯物以及桉树采伐遗留物的分解有积极作用，并且可以矿化原有有机物质，加之枯物的落叶层对有机物质有淋洗作用，这就使得伐后初期土壤内部有机物质含量迅速升高。但是这些养分不能被当地植物良好地吸收，致使土壤内的营养物质开始降低甚至比原有成分还要稀缺。

2.2 桉树采伐迹地土壤pH的变化

桉树采伐后呈酸性土壤，其pH为4.8。这种情况的出现很大部分是由于桉树采伐后的水、热、光照等能量的改变，一些物质的分解比原来大大加速，这就会有酸性物质的生成，土壤内盐基离子逐渐降低，从而使土壤的pH大大降低。

2.3 桉树采伐迹地土壤养分元素N、P、K的变化

从表1中可知，桉树被采伐后，每千克土壤内有效磷含量为1.4 mg，含量极低；而每千克土壤中全氮和速效钾元素分别为1.095 g和65 mg，这二者的含量适中。

表1 桉树采伐迹地土壤养分元素的含量

2.4 桉树采伐迹地土壤阳离子交换性能分析

从表2中可以看出，桉树采伐后土壤中的阳离子交换速度和数量均有所下降，这就表明此时的土壤保肥能力极低。

表2 桉树采伐迹地土壤的阳离子交换性能分析（单位：mg/kg）

3 讨论

土壤中不同群落的生长对土壤内营养物质的贮存有重要影响。在桉树采伐后的初期，土壤收到光照时间较长，因而地表温度提升，枯物和伐后遗留物的分解使得土壤内微生物种类和数量都迅速增多，这就使得土壤的物质循环加速，质量升高，土壤内的营养物质回归，土壤养分增多和酸性增强。森林土壤内的钙、镁等离子的含量及交换也呈先增加后下降的趋势，这与土壤内营养物质变化的规律基本一致，说明这种情况下土壤保肥能力升高，给植物提供营养物质的能力也达到顶峰状态。

采伐后的土壤环境对桉树的生长十分有利。虽然此时土壤养分充足，但是随着不同群落的郁闭、淋溶及地表冲刷的影响使得这些营养物质开始慢慢减少，养分交换过程减慢，这一时间段内的其他物种形成遮蔽酸性条件，幼小桉树可以充分利用外部所创造的良好条件，而一些阔叶树种不适合这一条件，也就避免了其他物种对资源的分割，使得桉树迅速生长。当桉树逐渐长大需要更多的阳光时，阔叶树开始变得稀少，一些阔叶树种开始逐渐消失，桉树便开始不断形成群种。所以，群落对土壤内结构和物质不断适应和改变并且还要同其他种群竞争营养物质的过程就可以成为群落的演替过程，由于土壤梯度的变化使得竞争关系发生改变，从而产生新的生态整合，使得物种的演替及群落进展都快速进行着，林冠层的稀疏使得土壤获得了更多的营养物质，为适应环境的物种提供了良好的外在条件，也就使得生产力经久不衰。

土壤是森林生长及发展最根本的、最不可或缺的一部分，同时也是生态系统中不可再生的物理组成成分，土壤的结构和内在营养物质的组成直接关系着植物群落的生长和种群间的竞争，从而成为群落发展变化的根本。如果人类活动使土壤内部结构元素发生不可挽回的灾害，那么森林生态系统将遭到毁灭性破坏。虽然伐后的森林土壤中营养物质会增多，土壤肥力增强，对当时幼小植物的生长极其有利，但是这种优势随着时间的累积会慢慢消退，一般情况下会通过人工植树进行有目的地恢复，将营养物质重新锁住，避免土壤中养分的散失，不然土壤内的养分将会急剧减少，保肥效果骤降。