煉山對閩北杉木人工林土壤理化性質的影響

陳杰

（福建省建陽范橋國有林場，福建建陽 354200）

杉木（Cuninghamia lanceolata）是中國南方特有的速生造林樹種，栽種面積大，具有生長迅速、材質優良等特點[1-2]。在福建閩北杉木林區，雨量充沛，采伐剩余物多，宜林地雜、灌、草叢生，給林地清理和幼林撫育帶來了較大困難，煉山作為一種經濟、方便的林地清理方式開始逐漸為人們所用。煉山主要是通過人為焚燒采伐跡地以清理林地。近些年，隨著科學技術的發展，專家學者對煉山這一傳統林地清理方式也出現了不同的看法。許多學者研究指出，煉山可以節約造林成本、減少病蟲害發生，但大面積、反復煉山會造成土壤養分流失和物理性質變差、加大水土流失風險，并嚴重污染空氣甚至誘發森林不良演替[3-5]，由此可見煉山對林地的影響難以下統一定論[6]。

煉山的后果受很多環境條件制約，尤其是土壤母質、降雨量和持續時間、坡度、煉山強度等等，都對煉山后林地產生重大影響[7]，造成在不同區域甚至同一區域的研究結果差異較大，加上福建閩北林區傳統的栽杉習慣和經濟等方面的原因，煉山至今仍在福建閩北林區廣泛使用[8]。文章通過對比研究2018 年杉木造林地采取煉山與不煉山兩種造林方式，分析傳統林地清理方式煉山對杉木林土壤物理化學性質的影響，以便科學評價煉山利弊為改變煉山方式提供科學的理論依據。

1 試驗地概況與研究方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于福建省南平葫蘆山國有林場峽陽管護站（045 林班51 大班2 小班），該區域屬于中亞熱帶季風氣候，年平均降雨量為1669 mm，年平均蒸發量為1413mm，年平均相對濕度為83%，年平均氣溫19.5℃。該地海拔高度200m，坡度24°，坡向為南。土壤為花崗巖發育的暗紅壤。試驗地于1992 年造林，樹種組成比例為杉：闊：馬（7：2：1），于2017 年主伐，砍伐時樹齡為26a，郁閉度0.8，平均胸徑19.1cm，平均樹高12.9m，蓄積量為212m3/hm2。

1.2 試驗設計

該小班于2017 年10 月清理林地，試驗設煉山（全面火燒林地剩余物）和不煉山（采用殘留物均勻覆蓋林地）2 個處理，每個處理重復3 次。于2018 年春季，選擇1 年生杉木苗造林，整地方式為穴狀整地（60cm×40cm×40cm），植穴株行距1.8m×1.8m，郁閉前進行常規5 次全鋤撫育。

1.3 數據調查與統計

1.3.1 土壤樣品采集

2018 年12 月，在煉山和不煉山林地上分別于煉山前和后按多點混合取樣原則，分別對林地0cm ＜～≤20cm、20cm ＜～≤40cm、40cm ＜～≤60cm分層土壤采集樣本，進行物理化學性質測定。

1.3.2 土壤樣品分析方法

土壤的水分、孔隙度、容重——物理性質測定采用環刀法；土壤pH 值測定采用1mol/L KCl 浸提，酸度計法；土壤的全氮測定采用硒粉——硫酸銅——硫酸鉀消化，半微量凱氏定氮法；土壤的有機質測定采用重鉻酸鉀氧化——外加熱法。

2 結果與分析

2.1 對土壤物理性質影響

2.1.1 對土壤的容重和孔隙度的影響

從表1 可以看出，土壤各土層容重均在1.0 g/cm3以上，0cm＜～≤20cm、20cm＜～≤40cm 土層的土壤總孔隙度均達到50%以上，說明該試驗地在土壤的通氣透水性能方面，0cm＜～≤40cm 土層表現良好。與煉山處理相比，不煉山處理的土壤容重較高，總孔隙度及毛管孔隙度2 種處理相近。而煉山處理中20cm＜～≤40cm 及40cm＜～≤60cm 土層非毛管孔隙度相較于不煉山處理增加了5.46%和3.31%。

表1 煉山與不煉山對土壤容重和孔隙度影響Tab.1 Effects of slash burning on soil bulk density and porosity

2.1.2 對土壤水分的影響

森林生態系統中各相關水分因子量的時空分配及轉化形成對整個水循環的調節作用與該系統的蓄水結構與功能有關。從結構來說，森林土壤的蓄水性能，主要受土壤孔隙度和物理結構的影響，另一個是死的或活的生物量。由表2 可知，相較于煉山處理，不煉山處理的最大持水量、毛管的持水量及最小持水量均明顯減少。由此可見，煉山后因碳粒聚積，使各土層的毛管持水量、最小持水量以及土壤貯水量均有上升，土壤蓄水保水的功能得到提高。

表2 煉山與不煉山對土壤水分—物理性質影響Tab.2 Effects of slash burning on soil water-physical properties

2.1.3 對土壤滲透性能的影響

土壤的滲透性能是土壤含水量重要物理性質之一，它同土壤的結構、濕度、溫度、孔隙度、質地及有機質含量等等相關。土壤的滲透性能良好，在一定量的降水強度下，水分可變為土壤內徑流或被土壤充分貯存起來，因此地表徑流不容易形成。土壤的滲透能力大小，一般以10℃時的土壤穩滲系數K10表示，同時也反映了水每分鐘在土壤中的下滲速度。從表3 可以看出，經過煉山后，林地的滲透性能大幅提高，特別在0cm＜～≤20cm 土層的土壤滲透性能有明顯提升，相較于不煉山處理滲透系數和滲透速度分別提高了176%和182%，即不煉山處理的土壤滲透性能相對較差。

表3 煉山與不煉山對土壤滲透性能影響Tab.3 Effects of slash burning on soil permeability

2.2 對土壤化學性質的影響

從表4 可以看出，煉山與不煉山處理的pH 值較為接近。與煉山處理相比，不煉山處理的表層土壤中含有更多的有機質、全氮及相對較少的水解氮和速效鉀，而在20cm＜～≤40cm 及40cm＜～≤60cm土層中，煉山處理的有機質及水解氮均明顯高于不煉山處理。煉山會導致土壤表層全氮含量和活性有機質的降低，這可能與跡地火燒的強度有關。煉山后土壤速效性養分的增加，其原因可能是剩余物燃燒后以灰分形式留存于土壤中以及土壤pH 值升高。

表4 煉山與不煉山對土壤化學性質影響Tab.4 Effects of slash burning on soil chemical properties

3 結論

（1）煉山對孔隙狀況和土壤容重有不同改變，經煉山處理的表層土壤容重雖有所降低，但其總孔隙度、毛管孔隙度及非毛管孔隙度均有提升。

（2）煉山后土壤最大持水量有明顯提升，但土壤的最大持水量、毛管持水量及最小持水量相較于不煉山明顯降低。

（3）煉山對土壤滲透性能明顯提高，特別是對表層土壤滲透性能較不煉山有大幅提升。

（4）煉山后的土壤表層pH 值提高，全氮和有機質含量降低。不煉山處理的表層土壤中含有更多的有機質、全氮及相對較少的水解氮和速效鉀，因此煉山具有短期激肥效應，能提高早期杉木林的生長量。