金沙江干热河谷人工林不同林分结构对林地土壤肥力影响的初步研究

刘兵豹等

摘要：对干热河谷人工林不同林分结构下土壤营养进行了分析，结果表明：新银合欢、山毛豆纯林、新银合欢、山毛豆与赤桉的混交林分对提高林地土壤的肥力效果显著，赤桉纯林较差。但山毛豆在本区自然寿命短，无自然更新能力，不宜营造纯林，只能作为相思类乔木的混交树种，而赤桉则宜与新银合欢混交。

关键词：干热河谷；人工林；土壤肥力影响

中图分类号： F326.2

文献标识码： A 文章编号： 16749944（2015）06011303

1 引言

土壤肥力包括自然肥力、人工肥力和二者相结合形成的经济肥力。土壤的自然肥力是由土壤母质、气候、生物、地形等自然因素作用下形成的土壤肥力，自然肥力是自然再生产过程的产物，是土地生产力的基础。金沙江干热河谷区域由于日照时间长、热量丰富、降雨量小、蒸发量大、植被稀少，水土流失严重，在此种恶劣环境、气候条件下形成的土壤，不仅土层浅薄，且自然肥力低下，是我国西南造林最困难的地区。为解决该区造林难题，凉山州经多年试验研究，选择出了一些适宜于本区荒山绿化的造林树种，解决了造林技术难题。但由于各树种生态、生物学特性不同，在此种恶劣环境条件下各树种对土壤自然肥力的影响亦不相同，各树种组成的林分通过一定年限的生长，林分外观表现出明显的差异，故探索不同树种组成的林分下土壤自然肥力的变化情况，以预测这些树种在本区域发展的前景对于今后指导本区造林对树种的正确选择，确保造林的持续成效是十分必要的。

2 试验区自然概况

试验区位于凉山州宁南县葫芦口，海拔730～850m，年平均气温22.2℃，年极值最高温43℃，极值最低温5℃，≥10℃年活动积温7000℃以上，全年无霜；年降雨量850mm左右，年蒸发量2620mm以上，年降雨90%以上集中于6～11月，相对湿度57%，素有“火焰山”之称，属典型金沙江干热河谷气候类型。

试验区植被为干热河谷稀树灌丛，主要植物种类有余甘子Phyllanthus emblica、黄荆Vitex negundo、车桑子Dodonaea viscosa、扭黄茅Heteropogon contortus、拟金茅Eulaliopsis binata（Retz） G.E.Hubb等。

在此种气候、植被条件下发育之土壤主要为褐土，土层厚度40～50cm，石砾含量54.74%，土壤有机质含量0.48%，全氮0.12%，全磷0.002%，有效性氮6.39mg/100g土，速效磷0.443mg/100g土，速效钾0.87mg/100g土，土壤十分贫瘠。

3 材料与方法

3.1 试验材料

本次测试所选择的林分均为本区干热河谷造林树种选择及造林技术研究中营造的相同林龄的人工林。林分类型为已通过试验选择确定出的适于干热河谷造林的主要树种组成的林分，林分郁闭度0.6（正、负不大于0.05）。林分类型有新银合欢纯林、山毛豆纯林，大叶相思纯林、台湾相思纯林、赤桉纯林、赤桉与新银合欢混交林、赤桉与山毛豆混交林。其中山毛豆为灌木型树种，其余均为乔木树种。

3.2 试验研究内容及方法

3.2.1 试验研究内容

采集各不同林分类型的林下土壤、各树种的叶片，在实验室内对各林分林下土壤的主要养分（有机质、氮、磷、钾）含量进行分析，并测定各树种嫩叶、老叶、枯落叶中氮、磷、钾的含量情况。

3.2.2 研究方法

（1）分析土壤的采集：在相同的海拔段、相同坡向的原造林试验的各树种试验林分内随机区组设置3个采样样地，每块样地为20m（顺坡）×10m（横坡），在每块样地（顺坡）中心线上，从下至上，每隔2m确定一取样点，采用土壤取样器，取0～40m土层的土样，将每一样地各取样点所取土样混合放于室内避光通风处自然风干，将风干土壤研磨至分析土壤要求，采用四分法多次细分至每样品200g土样，编号送化验室检测土壤的主要养分。对化验室分析出的各养分采用数理统计进行比较分析。

（2）各树种分析叶片的采集：乔木树在同一海拔线、选择不同树种相同胸径的生长正常的标准样树3株，在第一轮侧枝上分别采集上部嫩叶、枝下部老叶，以及在样树下采集自然落叶，送化验室检测各树种不同叶片的氮、磷、钾含量。

4 结果与分析

4.1 不同林分结构下土壤养分含量检测结果分析

不同林分结构下土壤养分含量检测结果见表1。

经统计分析看出，不同林分结构下能反映土壤养分的主要指标中，除土壤中的全磷项差异不显著，速效磷差异呈显著水平（F>F0.05）外，土壤有机质、全氮、有效性氮、速效钾四项差异均处于极显著水平（F>F0.01）。

差异比较看出，不同树种组成的林分结构对土壤的有机质、速效钾的影响变化较大，对其它项影响相对较小。总体看，在所有结构的林分中，以新银合欢、山毛豆纯林和由新银合欢、山毛豆与其它树种混交的林分对土壤养分的改善效果较好，而未造林的宜林荒地的主要营养元素含量均处于最低水平，其次为赤桉纯林林地。

4.2 各树种不同叶片营养含量分析

通过对不同树种、不同林分结构下的各树种不叶时期叶养分元素含量的分析（表3），可以看出，不同树种养分元素含量是有差异的。在所测树种中，以新银合欢、山毛豆含量整体较好。同时亦可看出，赤桉经与新银合欢、山毛豆混交后，与不混交相比，其叶中的氮营养元素含量有明显提高。

5 结论与建议

（1）经试验测定结果表明，在金沙江干热河谷选择出的几种主要造林树种组成的林分中，不同的林分结构对提高土壤的主要营养物质的含量具有明显的差异，从总体看，通过造林，提高植被覆盖率和质量对本区的土壤营养的改善具有一定的作用。

（2）在参与测定的新银合欢、山毛豆、台湾相思、大叶相思、赤桉5个树种中，新银合欢、山毛豆、台湾相思、大叶相思四树种均属含羞草科植物（过去的分类为豆科），该科植物大多具有可固氮的根瘤菌。通过测定土壤营养元素及各树种叶片氮、磷、钾含量结果表明，新银合欢、山毛豆、台湾相思、大叶相思4树种以及由新银合欢、山毛豆与赤桉混交的林分其林地土壤营养均较未造林地和赤桉纯林林地有较大提高，而赤桉纯林地则相对较差，表明在干热河谷特殊立地环境条件下，宜林荒山营造纯林宜优先选择具有根瘤菌类的树种，如选择赤桉则应与具有根瘤菌类的树种进行混交，只有如此，才能保障林地的自然肥力能满足植物生长的需要，确保人工林分的稳定性。

（3）作为特例，山毛豆虽然具有较好的提高土壤自然肥力的能力，但因其属短寿命树种，自然寿命一般在8年左右，且在本区干热河谷虽能开花结实，但种子不能达到性成熟，无自然更新能力，林分不能长期稳定发展。因此，不宜用该树种营造纯林，只能选择作台湾相思、大叶相思的伴生树种，利用其特性改善土壤肥力。

（4）赤桉是本区选择出的适于造林的高大乔木树种，但该树种对土壤的水、肥要求较高，而自身改善土壤肥力能力差，且无天然更新能力，因此在本区荒山不宜营造赤桉纯林。营造赤桉应首选混交新银合欢，既可提高土壤肥力，满足赤桉生长对养分的持续需求，又可利用新银合欢天然更新能力强，确保所营造的林分的稳定性和持续发挥改善恶劣生态环境，发挥生态效能的目的。

参考文献：

[1]中国土壤学会，中国林学会森林土壤专业委员会.森林与土壤[M].北京：中国林业出版社，1985：75～83.

[2]周晓峰.森林生态功能与经营途径[M].北京：中国林业出版社，1999：97～100.

[3]刁阳光.金沙江干热河谷人工林生态经济功能研究[J].林业科技通讯，1994（8）：26～27.

[4]徐浴华.西南气候[M].北京：气象出版社，1991.