塞罕坝落叶松人工纯林土壤肥力研究

马成武

(河北省塞罕坝机械林场总场第三乡林场,河北 承德 068450)

塞罕坝落叶松人工纯林土壤肥力研究

马成武

(河北省塞罕坝机械林场总场第三乡林场,河北 承德 068450)

落叶松属寒温带及温带树种，适宜生长于海拔300～1300m不同环境地带，耐寒性极强，在零下五十摄氏度的条件下也能正常生长，因此其成为了我国东北、内蒙古、华北地区高山针叶林主要森林组成树种，也是三北防护林栽植的主要树种之一。尽管落叶松对生长环境的要求不是很高，但是土壤的肥力质量直接影响着落叶松的生长。而经研究表明，湿润、排水良好、土地肥厚的土壤条件和通风的自然环境最适合落叶松生长。本文利用长期在河北省塞罕坝机械林场工作的经验，广泛查阅相关资料，总结了落叶松人工纯林地的土壤变化、防治地力衰退的趋势以及其对环境的影响。

落叶松 人工纯林 土壤肥力 研究

1 落叶松人工纯林地的土壤变化

对落叶松人工纯林土壤分析先进行样地选取，选取平地上均匀分布的落叶松纯林景观界面清晰的样地，在样地中选取一条25米长的边界线，并设置5米长的等距线5条，标记为A、B、C、D、E，如图1所示。然后在样地内进行取样，取样的时候在样地内随机选取5个样点，然后在5个样点分别钻取0-10cm、10-20cm、20-30cm深的土壤，共15份用于人工纯林土地土壤的综合测定。(如图1)。

根据对不同样地土壤的分析，得到以下结果：

1.1 土壤水分变化

对于林地而言，土壤的水分截留能力非常重要。通过试验对照落叶松人工纯林与自然环境的其他森林类型相比，由于植被层、枯落物层、土壤层生态结构单一，土壤的空隙较小从而导致土壤水分渗透时间短，土壤渗透能力较弱，水分截留能力也较低。落叶松纯林的持水能力最低。

1.2 土壤有机物变化

除了土壤水分，有机物的变化也对土壤起到至关重要的作用，对土壤有机物进行检测和分析得出，与荒地相比较落叶松人工纯林土壤中N、P、K和有机物质的含量分别下降了25.3%、47.4%、20.2%和31.1%，表征土壤保肥能力的阳离子代换量下降了13.1%，代换性Ca离子下降了22.2%。与此同时，落叶松人工纯林和其他类型的森林相比除了K之外，其他每一项落叶松纯林含量都要低，所以说人工纯林会导致土壤有机物下降，从而导致土壤的肥力下降。

1.3 土壤微生物的变化

对于土壤的研究微生物也是落叶松人工纯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产生的土壤酶、微生物酶，在这几者的共同作用下，土壤产生生物化学反应，从而生成对土壤和植物生长有益的无机物。根据对于采集土壤的分析可以得出：落叶松纯林土壤中的过氧化氢酶、土壤转化酶以及多酚氧化酶的活性相比荒地上三种酶的活性分别下降了35.4%、42.8%以及21.7%，而土壤中的放线菌数量、微生物和细菌总量也分别下降了65.5%、84.4%和90.3%。落叶松人工纯林的土壤微生物和其它类型的林地中土壤微生物相比数量严重下降，酶的活性也降低很多，这说明落叶松人工纯林土壤的肥力严重衰减，让土壤中微生物严重减少，从而降低了酶的活性，也遏制了落叶松人工纯林的进一步发展。

2 落叶松人工纯林地土壤肥力与防治地力衰退的趋势

落叶松由于其耐寒性好、生长周期短、木材质量高等原因，被大规模种植，但落叶松人工纯林，在生态结构、土壤肥力、森林病虫害等方面弊端不断显现，这种情况在笔者所在的河北省塞罕坝机械林场表现得极为突出。河北省塞罕坝机械林场1962年建场，属三北防护林京津段。地处内蒙古高地与冀北山地的交接处，温带半湿润季风气候，海拔1500～1939.6米。以高原台地为主要地貌，年均气温﹣1.2℃，极端最低气温﹣43.2℃，较适合落叶松的栽培。建场初衷是防风固沙、保持水土并为华北地区生产中小径级木材。55年的经营培育了世界上面积最大的人工林，在营造林方面积累了丰富成熟的经验。但随着经营理念从注重生态保护向以赢利为主要目的的转变，后期大量培育生长周期短、经济收益高的速生经济树种，历经数次造林树种单一的人工重复更新，形成现在以落叶松人工纯林为主的现状；同时由于抚育过程中过度割灌及大量城市绿化大苗带土移植、林地内松针腐殖层作为城市绿化肥料的销售、甚至修枝和采伐下来的枝杈都被当作制造清洁燃料的原料出售，导致植被层不能形成、枯落物有机质层被破坏、变薄，土壤微生物种群数量下降，森林反哺林地的功能尽失。近年来塞罕坝林区森林病虫害不断，土壤肥力续航能力下降甚至出现了人工施肥的实验和研究项目。根据我国著名地质生态学家曾世超教授调查研究发现，随着人工林密度的增加、树龄的增长都会导致土壤的物理化学性质变差，同时土壤对于水分的渗透能力和水分的截留能力也会严重下降，N、P、K等植物生长所必须的有机物含量也会急剧下降，生物酶的活性也会降低；根据东北农林大学的范仕琪教授调查研究表明，如果土壤表层的全P含量下降就会导致速效P更快地下降，最终导致土壤肥力下降、地力衰退。

2.1 土壤肥力与地力衰退的关系

对于林地而言土壤的肥力越强，微生物和植物生长必须无机物就会越多，同时微生物酶和土壤酶也会增多，那么土地能产出的木材数量也会更多，土壤的地力自然就会更强。地力衰退是指包括理化性质、生物特性在内的土地质量下降以及土壤退化导致土地的产出能力减退。对于落叶松人工纯林来说，就是指落叶松人工纯林的土壤肥力下降、土壤产出量降低。笔者调查取样的林区落叶松人工纯林的产量已经有发生明显的降低，更验证了落叶松人工纯林的林地土壤肥力已严重下降，预计在不久的将来，落叶松人工纯林的产量必将断崖式下跌，所以在当前采取措施阻止土壤肥力进一步下降非常关键。通过对于河北省塞罕坝机械林场和北方其他经营现状相似的林区的走访和采样数据的分析，得出以上结论，希望能在纯林土壤追肥及维护工作方面提供依据。

2.2 防治地力衰退的措施

落叶松人工纯林地的地力衰退已经成为了我国当前所面临的一个巨大问题，防治地力衰退的措施也就成为了我们现在着力研究的方向。针对地力衰退可以从以下方面着手：

(1)合理造林 在当前国家大力提倡生态保护和恢复的新形势下，要根据实际的地形条件建立合理的林地群落结构以及造林模型，本着实地适树、兼顾生态保护与经济效益的造林原则，大力推广持水和增肥能力强的针阔混交林的栽植，合理控制桦树、山杨、樟子松、红松、油松、云杉、柞树、枫树、椴树等树种的比例；尝试自然更新与人工更新相结合的森林更新方式。改变生态脆弱的纯林占主导地位的现状，减少纯林的形成；

(2)科学营林 合理安排不同林龄森林的经营强度、经营方式和经营面积，实现良性循环，永续利用的目标。适时控制树木的密度，让树木之间能够有足够的距离以增加树林中的透光度以及让树木能够获得更多的营养。据研究调查分析，如果能让每亩地的树木保持在70～80棵的话，树林中植被的覆盖率将会超过80%，土壤中的各种植物生长必须的无机物和微生物等含量都会大大提升，这对于土地肥力的提高和地力衰退的防治会起到很大效果；

(3)加强林地植被层、枯落物层和土壤层的保护，在保持和维护原生态的前提下适度开发肥料和燃料项目，以获取相应的经济收益。同时达到防治山体滑坡、泥石流等自然灾害和保持生态环境的稳定的效果。

3 土壤肥力对环境的影响

3.1 土壤肥力对空气的影响

土壤是树木生长的根本所在，没有了土壤树木便失去了存活的空间，土壤的通气性影响着土壤空气和地表空间进行交换的能力，土壤的通气性越好，植物就可以通过土壤吸收更多的二氧化碳等气体，同时能够排放出更多氧气和水分。而土壤的肥力越高土壤的通气性也就越好，在土地上生长的树木也能够发育得更好，生长很好的树木会更多地吸收二氧化碳等废气和产出氧气和水分。所以土壤肥力越高对于环境空气来说也就越好，越容易净化空气。

3.2 土壤肥力对水源的影响

林地土壤肥力越高，土壤中的各种无机物含量就会越高，树木和土壤所需的各种酶活性相应也会得到提升，土壤中的微生物也会更多，这些无机物、微生物的增加都对树木的生长起到了巨大的帮助，同时树木的生长又能产生枯枝落叶等作为肥料反馈土壤让土壤的肥力进一步增加。树木和森林对于水源会起到涵养的功效，由于树木会产生枯枝落叶可以覆盖在地表防治水土被冲刷，同时这些水在枯枝落叶表面能够促进枯枝落叶的分解提升土壤肥力，增加土壤水分的渗透性和水分的截留能力。正因为枯枝落叶可以极大地吸收和储存水分，森林就能够起到非常重要的防治水土流失涵养水源的作用，而且即使在遇到旱灾是森林树木也可以利用储存的水分生活。所以说森林土壤肥力越高，森林树木生长越好，森林树木对于水源的涵养作用也就越大。

3.3 生物多样性

即森林微生物、植物、动物的多样性，对森林土壤肥力形成和积累起至关重要的作用，这也是森林土壤肥力研究的重要课题。

4 结论

由于各种原因，我国北方出现了大面积单一种植落叶松的现状，导致人工林的土壤肥力衰退，严重影响了我国森林储备量。通过对落叶松人工纯林土壤肥力的研究，一方面有助于种植人员针对性地种植林被，从而提高森林树木的生长质量；另一方面有助于提高绿化成果。由于采集的样本和调查环境存在偶然性以及测量数据存在误差的客观性，所以本文对落叶松人工纯林的土壤肥力研究还存在着不足之处。希望广大相关人员能够继续本文课题的研究，使其理论完善，从而促进我国林业发展。

[1]邓娇娇,周永斌,杨立新,张淞著,李慧,魏亚伟,邓继峰,秦胜金,朱文旭.落叶松和水曲柳带状混交对土壤微生物群落功能多样性的影响[J/OL].生态学杂志,2016,35(10):2684-2691.(2016-08-22).

[2]袁慧.水曲柳-落叶松人工混交林种间效应研究[D].东北林业大学,2015.

[3]马亚娟,徐福利,王渭玲,陈钦程,赵海燕,赵亚芳.氮磷提高华北落叶松人工林地土壤养分和酶活性的作用[J/OL].植物营养与肥料学报,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

校对崔文琦