桂北地區桉樹采伐跡地土壤養分含量研究

宋西娟，賁柳玲，周運蘭，時德瑞，陳江平，文清嵐

（桂林市林業科學研究所，廣西 桂林 541004）

土壤與其滋養的作物相互間的影響而導致植物群落演替的發生。土壤是植物賴以生存的根本，生態系統中的能量轉化更是離不開土壤，因此，土壤的好壞直接關系到植物質量的高低，更是關乎不同植物種類的分布狀況［1］；與此同時，植物也可以通過根部排出無用物質，也可以改善土壤內部結構。研究者已經對植物演替過程中土壤結構及物質的變化做了相關研究［2］。在森林的經營中，采伐是最主要的方式，通過采伐可以有效調節森林生長過程，保證森林資源充足。但是，森林采伐后會使原有的一些生物變少甚至消失，這就使枯葉等的分解收到了阻礙，使得循環過程不那么高效，甚至影響土壤內部能量的分配和營養物質的改變。有關學者發現熱帶雨林采伐后的土壤中陽離子交換量（Cation Exchange Capacty，簡稱CEC）迅速減少，減少的速度比溫帶森林中的更加劇烈，這也成為熱帶雨林中的嚴峻問題［3］。研究表明，采伐3年后的森林中鉀、鈣、鎂等離子明顯增多，土壤中這些離子的變化也是演變的重要條件，判斷土壤肥力的關鍵就是看土壤養分的高低［4］。采伐后的森林土壤結構和外在環境都在變化，其內部的營養物質也在不斷變化［5］。由此可知，要想深入探討森林土壤中的肥力、營養物質的變化和不同物種演替的過程，都要深刻分析采伐前后的土壤結構和營養物質的分布情況［6］。

桂林靈川縣的植被一直被不斷砍伐，森林生態系統被嚴重破壞，水土流失加重，其土壤的結構和內在物質都在不斷發生變化。迄今為止，已經有很多學者針對這一情況進行了研究，由于采伐數量和方式不同，對土壤結構的影響也不同［7］，但是針對土壤演變前后和采伐情況鮮見報道。本研究對桂北地區桉樹采伐跡地內土壤的pH、養分元素和陽離子交換性能的變化，發現其中的演變規律，為以后的森林建設提供可靠的理論支撐和可行性建議。

1 研究地區與檢測機構

1.1 試驗地概況

靈川縣隸屬于廣西壯族自治區，其占地面積約為2 300 km2，由于其地理位置特點，使得其生態物種豐富，土壤多為紅壤土。部分平原地區有中小型山脈，其當地土壤呈現黃壤；少部分低山區域呈現黃紅壤與紅壤混合狀；中部地區呈現紅壤與積土交錯狀。調查顯示，靈川縣內維管束植物近200科，約為1 400 種［8］。

1.2 檢測機構

委托廣西力源寶科技有限公司對桂林市靈川縣潭下薛家大隊的土壤樣品進行檢測。采樣1.0 kg，主要檢測其內部有機物質、磷、鉀、銅的含量以及pH等。檢測依據有NY／T 1121.2－2006土壤檢測第2部分： 土壤 pH 的測定、NY／T 1121.6－2006 土壤有機質的測定、NY／T 1121.24－2012 土壤自動定氮儀測定法、NY／T 1121.7－2014 土壤有效磷的測定、NY／T 890－2004土壤鋅、錳、鐵、銅離子的測定；NY／T 1121.14－2006 土壤檢測第 14 部分：土壤有效硫的測定、NY／T 1121.8－2006 土壤有效硼的測定、NY／T 1121.13－2006 土壤交換性鈣和鎂的測定。

2 結果與分析

2.1 桉樹采伐跡地土壤有機質的含量

桂北地區桉樹采伐過后地區每千克土壤內含有機物質10.1 g，含量偏低。由于采伐原因，當地內部能量都對枯物以及桉樹采伐遺留物的分解有積極作用，并且可以礦化原有有機物質，加之枯物的落葉層對有機物質有淋洗作用，這就使得伐后初期土壤內部有機物質含量迅速升高。但是這些養分不能被當地植物良好地吸收，致使土壤內的營養物質開始降低甚至比原有成分還要稀缺。

2.2 桉樹采伐跡地土壤pH的變化

桉樹采伐后呈酸性土壤，其pH為4.8。這種情況的出現很大部分是由于桉樹采伐后的水、熱、光照等能量的改變，一些物質的分解比原來大大加速，這就會有酸性物質的生成，土壤內鹽基離子逐漸降低，從而使土壤的pH大大降低。

2.3 桉樹采伐跡地土壤養分元素N、P、K的變化

從表1中可知，桉樹被采伐后，每千克土壤內有效磷含量為1.4 mg，含量極低；而每千克土壤中全氮和速效鉀元素分別為1.095 g和65 mg，這二者的含量適中。

表1 桉樹采伐跡地土壤養分元素的含量

2.4 桉樹采伐跡地土壤陽離子交換性能分析

從表2中可以看出，桉樹采伐后土壤中的陽離子交換速度和數量均有所下降，這就表明此時的土壤保肥能力極低。

表2 桉樹采伐跡地土壤的陽離子交換性能分析（單位：mg/kg）

3 討論

土壤中不同群落的生長對土壤內營養物質的貯存有重要影響。在桉樹采伐后的初期，土壤收到光照時間較長，因而地表溫度提升，枯物和伐后遺留物的分解使得土壤內微生物種類和數量都迅速增多，這就使得土壤的物質循環加速，質量升高，土壤內的營養物質回歸，土壤養分增多和酸性增強。森林土壤內的鈣、鎂等離子的含量及交換也呈先增加后下降的趨勢，這與土壤內營養物質變化的規律基本一致，說明這種情況下土壤保肥能力升高，給植物提供營養物質的能力也達到頂峰狀態。

采伐后的土壤環境對桉樹的生長十分有利。雖然此時土壤養分充足，但是隨著不同群落的郁閉、淋溶及地表沖刷的影響使得這些營養物質開始慢慢減少，養分交換過程減慢，這一時間段內的其他物種形成遮蔽酸性條件，幼小桉樹可以充分利用外部所創造的良好條件，而一些闊葉樹種不適合這一條件，也就避免了其他物種對資源的分割，使得桉樹迅速生長。當桉樹逐漸長大需要更多的陽光時，闊葉樹開始變得稀少，一些闊葉樹種開始逐漸消失，桉樹便開始不斷形成群種。所以，群落對土壤內結構和物質不斷適應和改變并且還要同其他種群競爭營養物質的過程就可以成為群落的演替過程，由于土壤梯度的變化使得競爭關系發生改變，從而產生新的生態整合，使得物種的演替及群落進展都快速進行著，林冠層的稀疏使得土壤獲得了更多的營養物質，為適應環境的物種提供了良好的外在條件，也就使得生產力經久不衰。

土壤是森林生長及發展最根本的、最不可或缺的一部分，同時也是生態系統中不可再生的物理組成成分，土壤的結構和內在營養物質的組成直接關系著植物群落的生長和種群間的競爭，從而成為群落發展變化的根本。如果人類活動使土壤內部結構元素發生不可挽回的災害，那么森林生態系統將遭到毀滅性破壞。雖然伐后的森林土壤中營養物質會增多，土壤肥力增強，對當時幼小植物的生長極其有利，但是這種優勢隨著時間的累積會慢慢消退，一般情況下會通過人工植樹進行有目的地恢復，將營養物質重新鎖住，避免土壤中養分的散失，不然土壤內的養分將會急劇減少，保肥效果驟降。