森林土壤（通用10篇）
森林土壤 篇1
土壤是森林生态系统重要的组成部分。一方面, 森林土壤可为森林植被的存在和发展提供必要的物质基础;另一方面, 森林植被的出现及其演替反过来也将影响土壤的形成和发育[1]。森林土壤养分状况与林分树种组成、林分结构等因子有密切关系, 不同森林植被下的土壤具有不同的基本性质[2,3]。研究不同森林植被下土壤性质的差异对了解森林与土壤之间的关系具有重要意义[4]。该文通过对岭南林场不同森林类型的土壤理化性质进行研究, 揭示土壤性质与植物的关系, 为林场改善地力、营林造林等活动提供依据。
1 调查区概况
岭南国有林场位于安徽省南端, 位于东经119°10′~119°20′, 北纬29°23′~29°35′。其地形复杂, 海拔最高1 264m, 最低200 m, 相对高差较大。该林场地处中亚热带北缘, 属亚热带季风气候。年平均气温16.2℃, 降水量1 800~2 200 mm, 蒸发量1 400 mm, 相对湿度78%左右。日照时数为1 731~1 972 h, 无霜期220 d。属亚热带常绿阔叶与落叶阔叶混交林植被带。
2 研究方法
2.1 标准地设置与调查
选在林场黄土岭工区休婺公路两侧天然马尾松林、人工杉木林和天然常绿阔叶混交林。选择具有良好代表性的区域, 设置带状样地, 样地面积为60 m2 (1 m×60 m) , 其中长边与等高线垂直。通过样地调查, 了解各种类型群落的基本林分因子情况, 如表1所示。
2.2 土样采集及土壤理化性质的测定
在带状样地的底边10、30、50 m处分别挖取土壤剖面, 深度为1.0~1.2 m, 如果土壤发育较浅, 则挖至土壤母质层。按土壤发生层次, 分别采集土壤铝盒样品和环刀样品。由于马尾松林和常绿阔叶林坡面较小, 带状样地长边为40 m, 故只在距底边10、30 m处挖取土壤剖面并采集土样。
将采集的土壤样品送到黄山学院生命与环境科学学院进行自然含水率、容重以及有机质含量等指标的测定。
3 结果与分析
在不同森林群落类型中, 挖取剖面, 观察土壤发生层次, 并进行土壤容重和土壤有机质含量的测定, 结果如表2所示。
3.1 不同群落类型土壤容重变化规律分析
在3种类型的林分中按照上述方法分别测定土壤的平均容重, 结果为杉木林1.69 g/cm3, 马尾松林1.70 g/cm3, 混交林1.53 g/cm3 (图1) 。混交林的土壤容重明显比杉木林和马尾松林低。在调查中发现, 混交林的土层较薄, 但发育良好, 这主要是由于在20世纪70年代实施强制封山育林措施, 森林结构未遭到严重破坏, 保存有数量较多的马尾松母树。马尾松松针凋落腐烂以后, 形成土壤的微偏酸性条件, 有利于土壤微生物的活动。之后在其上更新的阔叶树种因具有较好的发育条件, 形成具有稳定结构的群落类型。
同一坡地, 上部和下部的土壤容重也存在较大的差异。在同一坡地, 上部与下部的土壤容重之差最大为0.25, 最小的也有0.1。这说明在土壤形成过程中, 上部已经风化的土壤在重力等外部动力的作用下, 向下运动, 堆积在下坡比较平坦的区域, 造成这些地方土层比较深厚、颗粒较小的特征。因此, 在护林过程中, 特别需要注意保护山体上部植被免遭破坏, 以形成良好的群落外观。
3.2 不同群落类型土壤有机质含量的变化规律分析
3种不同类型的群落土壤有机质含量如图2所示。混交林的平均有机质含量比杉木林和马尾松林的平均水平分别高出0.74~0.85个百分点, 达到2.37%。这充分说明混交林在改善土壤结构、提高立地肥力水平方面的重要作用。
有机质含量的多寡在不同群落类型中的变化与土壤容重大小的变化在不同群落中的表现具有相反的趋势:具有较小容重的群落其有机质含量多, 如混交林的容重最小, 为1.53 g/cm3, 其有机质含量最多, 为2.37%。同一坡地不同部位的有机质含量的变化趋势与此相同。
4 结论
土壤是林地生态系统重要的组成部分。土壤肥力对森林生产力具有决定性的影响, 持久地维持和提高土壤肥力是森林生态系统稳定和林业可持续发展的重要因素[5,6]。
经过调查分析得出, 不同树种组成下的土壤理化性质具有较大的差异, 土壤容重和土壤有机质含量的变化, 综合反映出森林土壤肥力的变化。土壤颗粒适中、有效孔隙多、土层深厚则土壤容重较小;矿物质含量较多, 微生物活动频繁, 能够进一步改善土壤的物理性质, 使土壤具有较好的通气透水性能, 则有机质的含量多。具有较小容重、较大有机质含量的土壤肥力较好, 其上生活的植被将具有较高的蓄积量和稳定的结构。
要获得较好的土壤地力, 需要致力于改造森林结构简单、树种组成单一的现状, 在土壤理化性质得到较好改善的基础上, 营造针阔混交林、阔叶混交林, 以提高森林生产力。
参考文献
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森林土壤 篇2
土壤重金属沿山地森林海拔梯度的分布特征
摘要：采用电感耦合等离子体发射光谱法与石墨炉原子吸收光谱法,研究了14种重金属(Fe,Al,Ti,Cu,Cr,Mn,V,Zn,Ni,Co,Pb,Se,Cd,As)沿山地森林海拔梯度的分布特征.结果表明海拔梯度对14种重金属中的6种重金属浓度(Fe,A1,Ti,V,Pb与As)有显著的`影响,对其他八种重金属浓度(Cu,Cr,Mn,Zn,Ni,Co,Se,Cd)没有显著的影响.由于研究区域为红壤,海拔梯度对红壤特征重金属Fe,Al与Ti浓度有显著影响,表明不同海拔高度红壤存在不同强度的脱硅风化过程与生物富集过程.此外,海拔梯度对其他重金属存在不同的影响,如Cr,Zn与Cd在较高海拔有较高浓度,Pb与As在较低海拔有较高浓度,表明不同海拔高度的森林土壤受重金属污染的主要类型不同. 作者： 万佳蓉[1] 聂明[1] 邹芹[2] 胡少昌[2] 陈家宽[1] Author： WAN Jia-rong[1] NIE Ming[1] ZOU Qin[2] HU Shao-chang[2] CHEN Jia-kuan[1] 作者单位： 南昌大学生命科学研究院鄱阳湖环境与资源利用教育部重点实验室,流域生态学研究所,江西南昌330031江西庐山自然保护区管理处,江西九江,332900 期 刊： 光谱学与光谱分析 ISTICEISCIPKU Journal： Spectroscopy and Spectral Analysis 年，卷(期)： , 31(12) 分类号： X53 关键词： 森林 海拔梯度 重金属 土壤 机标分类号： S71 S7 机标关键词： 土壤重金属 山地森林 海拔梯度 分布特征 Montane Forest Elevation Gradient 电感耦合等离子体发射光谱法 不同海拔高度 重金属浓度 石墨炉原子吸收光谱法 红壤 高浓度 重金属污染 主要类型 森林土壤 富集过程 风化过程 不同强度 高海拔 低海拔 基金项目： 国家重点基础研究发展计划(973计划)项目 土壤重金属沿山地森林海拔梯度的分布特征[期刊论文] 光谱学与光谱分析 --2011, 31(12)万佳蓉 聂明 邹芹 胡少昌 陈家宽采用电感耦合等离子体发射光谱法与石墨炉原子吸收光谱法,研究了14种重金属(Fe,Al,Ti,Cu,Cr,Mn,V,Zn,Ni,Co,Pb,Se,Cd,As)沿山地森林海拔梯度的分布特征.结果表明海拔梯度对14种重金属中的6种重金属浓度(Fe,A1,Ti,V,Pb与...森林土壤 篇3
【关键词】森林经营；用材林土壤；意义
0.引言
我国资源问题与环境的日益严峻，使得森林资源的重要性日益凸显，森林不但能够为市场提供源源不断的木材，还能够缓解生态问题，固土培源，提高土壤肥力，防治水土流失。从目前我国森林经营情况来看，在树木的种植和培育过程中，还存在一定问题，这些问题如果不能解决，将会对我国森林的建设和发展产生阶段阻碍作用。林业部门工作人员需要从实际情况与国家要求出发，科学进行树木的培育工作，提高土壤肥力，从而提高树木产量和质量。创造更多的经济效益与社会效益。
1.森林的作用以及用材林
森林是陆地生态系统的主体，其结构与功能十分复杂。森林一方面为人类提供了丰富的林产品，另一方面，在全球碳平衡的调节、保持生物多样性、预防自然灾害和保障农牧业生产等方面发挥了不可替代的作用，与此同时兼具历史和美学等多方面的价值。用材林以培育和提供木材或竹材为主要目的的森林，是林业中种类多，数量大，分布普遍，材质好。用途广的主要林种之一。可分为一般用材林和专用用材林两种。前者指培育大径通用材种（主要是锯材）为主的森林；后者指专门培育某一材种的用材林，包括坑木林、纤维造纸林、胶合板材林等。培育用材林总的目标是速生、丰产和优质。我国组成用材林的优势树种包括针叶树中的落叶松、云杉、冷杉、华山松、柏木和樟子松等，闊叶树中的樟木、楠木、水曲柳、胡桃楸和黄波罗等。
2.森林经营对用材林土壤影响的分析
2.1采伐作业对森林资源的影响
森林采伐作业是人类开发利用和保护森林资源的主要手段之一。人类对于森林采伐活动由来已久，并且还会继续持续下去，随着市场需求的增加，开采的规模会更大，时间也会更长，这个过程中，如果采伐的速度超过树木生长的速度，那么对于森林体系来说，就是一场巨大的灾难。这种灾难的危害性远远超过与自然灾害对森林的破坏程度。因此，在进行森林采伐的过程中，科学，合理的作业方式是对森林资源的一种保护，是森林资源实现可持续发展的关键。从目前森林资源的形势来看，由于人们掠夺式的砍伐和开采，导致其数量锐减，进而导致了大量的水土流失，泥石流，山体滑坡的等灾害频繁出现。我国水土流失面积已达170km，沙漠和沙漠化面积达150万km，现在每年仍有133万公顷土地沙化，盐碱化土地面积已达0.26亿公顷。也就是说，加强森林资源的保护力度，合理，科学经营和培育，恢复生态平衡，已经成为了我国一项重要的基本国策，也是迫切需要解决的问题。
2.2森林经营方式
森林经营方式通常指为获得林木和其他林产品或森林生态效益而进行的营林活动，包括更新造林、森林抚育、林分改造、护林防火、林木病虫害防治、伐区管理等。广义的森林经营则是指以森林为经营对象的全部管理工作，除营林活动外，还包括森林调查和规划设计、林地利用、木材采伐利用、林区动植物利用、林产品销售、林业资金运用、林区建设和劳动安排、林业企业经营管理以及森林生态效益评价等。科学的森林经营是一种包括行政、经济、法律、社会、技术以及科技等手段的行为，涉及天然林和人工林，它是有计划的人为干预，目的是保护和维持森林生态系统各种功能，同时通过发展具有社会、环境和经济价值的物种，来长期满足人类日益增长的物质和环境的需要。加强森林经营管理是各级林业主管部门的最重要的职责，搞好森林经营是森林经营主体的最本职工作。无论是从生态需要还是林产品需求，无论是生态公益林还是商品林，都必须加强森林科学经营，提高森林质量，增强森林多功能和多效益。
3.森林土壤对森林具有改良作用
（1）土壤为植物生长提供水分和营养元素，而植被对土壤产生生态效应。森林土壤是维持林木健康生长的基质，是林木生长发育的基础，其肥力特征影响并控制着林木的健康状态。通常林地土壤具有疏松多孔、结构良好、容重较小和孔隙度高等特点。树木依靠土壤支持躯体从而维持直立状态，同时通过根系从土壤中吸收生长所需的水分和养分。土壤条件适宜与否不仅决定着森林的生长发育情况，影响着森林生产率的高低，同时与森林分布、木材和其他林产品的生产等密切相关。土壤是森林的主要生态因子之一，其质量的高低对于整个森林生态群落的演变与发展起着至关重要的作用。通过改良土壤条件，可以提高植物发芽率，改善其生根条件，并启动生态系统的演替过程。森林退化与土壤肥力衰退有密切的联系。土壤具有净化污染物质的功能，当进入土壤环境污染物质的数量与速度超过它的净化能力或土壤环境容量时，土壤遭受污染的同时亦失去“净化器”的作用，并将要影响植物产品的质量与数量。因此，了解森林土壤理化性质的变化规律，可为改良森林土壤，进而合理健康的经营森林提供理论依据。
（2）在造林中的应用，在绿化造林和速生丰产林培育中，从树种和造林地选择（适地适树）、造林前整地方式、幼林抚育乃至成林后的施肥灌水，都需根据土壤的特性采取相应措施。立地类型是造林设计中落实技术措施的基本单元，无论山区或是平原都根据土壤某些属性，如土层厚度、腐殖质层厚度和土壤质地等择其要者作为立地类型划分的主要因子。在造林中树种选择是关键环节，本着适地适树的原则，选择生态特性与土壤条件相适应的树种，以获取最大效益。江南地区杉木是主要造林树种，但它在肥沃湿润的土壤上才会有达到高产。造林前整地可以改善土壤透水性与通气性，易于幼树根系扩展，有利于成活与生长，是一项重要的造林措施，但各地要因地制宜。
4.结束语
资源与环境问题已经成为世界范围内所广泛关注的问题，我国也是如此，虽然我国物产丰富，幅员辽阔，但是由于人口数量多，人均占有资源的数量非常少，再加之，人们从前对于环境资源保护问题的忽视，以及对于经济效益的过度追求，使得目前我国的森林资源的形势不容乐观，同时由于森林资源的不断匮乏，所引发的联锁反应，也日渐严重，生态失衡，针对植物以及动物的减少和消失，沙尘暴，泥石流，山体滑坡的出现，无一不是在为人类敲响警钟，在这样迫切的形势下，国家相关部分和各级林业部门，纷纷加大力度，对森林经营进行严格控制，采取合理，科学方法进行营林造林，退耕还林，从而逐渐恢复森林的生态功能。经济的发展固然重要，但是环境资源问题也不可忽视。
【参考文献】
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森林土壤是污染物质的蓄积库 篇4
1. 森林土壤一一颗粒物的蓄积库
颗粒污染物质从大气转移到森林土壤,可直接通过干沉积和降水清洗,或间接经由叶片和枝条降落。污染物质进入土壤后,便与土壤固相、液相、气相物质之间发生一系列物理、化学、物理化学和生物化学反应过程,在土壤中进行迁移、转化,其迁移和转化的强度和速度,决定于污染物质和土壤物质的组成和特征。
大量的活动证明,能产生细小的、高浓度含量金属的颗粒物,根据气候条件的不同,这些颗粒物能停留在空气中几天或几星期,并能转移到离发生源100～1000千米的地方,而森林土壤则是这些颗粒物的最终或暂时的贮藏库。这些颗粒物进入土壤中时,它可能会被吸附于土壤颗粒的交换点,
作为不溶性化合物而沉淀,淋洗到土壤的下层,散失入大气;被土壤中动物或微生物所代谢,被植物根系吸收。颗粒污染物中,铅较普遍。铅在自然状态下少量存在于土壤、岩石、地表水及大气中。由于其独特的性质,使它成为被人类广泛应用的一种元素。这种应用使得某些生态系统中的铅浓度大大升高。铅的主要来源是含有铅添加剂的汽油燃烧,煤的燃烧,垃圾和污染的焚烧。铅涂料表面的焚烧和磨损,以及某些工业过程。由于大多数大气中含铅颗粒小于0.5微米,所以它们能被传播到很广的地方。很明显的是汽车燃料,为含有烷基铅的汽油,每行驶1公里要释放约80毫克的铅,使公路旁边的环境受到铅的严重污染。但一般公路旁有树木,生长树木的土壤都是铅的重要蓄积库,一条交通繁忙公路旁土壤中铅的含量可为非污染土壤本底值浓度的30倍以上。除了铅以外,森林土壤还可以成为许多微量元素的蓄积库。
2. 森林土壤一一大气中气体的蓄积库
森林土壤 篇5
贵州省天然林保护区不同森林类型土壤持水性能的研究
贵州省天然林保护区包括乌江、赤水河、清水江3个流域内的.贵阳、六盘水、遵义、安顺、黔南、黔东南、铜仁、毕节等8个市(州、地)的70个县(市、区、特区)和8个贵州省林业厅直属单位9个监测县和2个自然保护区,总面积525.6万hm2.共有针叶林、针阔混交林、常绿阔叶林、常绿落叶阔叶林、落叶阔叶林、灌木林、杂竹林7个森林类型.就以上森林类型的土壤进行研究分析结果得出:土壤容重:灌木林>竹林>落叶阔叶林>针叶林>针阔混交林>常绿落叶阔叶林>常绿阔叶林;土壤孔隙度:常绿阔叶林>常绿落叶阔叶林>针阔混交林>针叶林>落叶阔叶林>竹林>灌木林;土壤持水性能:常绿阔叶林>常绿落叶阔叶林>针阔混交林>针叶林>落叶阔叶林>竹林>灌木林.各森林类型的土壤持水性能与土壤中有机质含量、土壤孔隙度呈正相关,与土壤容重则反之.
作 者：张贵云 王进 戴晓勇 作者单位：贵州省林业科学研究院,贵州贵阳,550005刊 名：农技服务英文刊名：SERVES OF AGRICULTURAL TECHNOLOGY年，卷(期)：26(10)分类号：S718.51关键词：天然林保护 森林类型 土壤持水性能
森林土壤及其在林业发展中的作用 篇6
森林土壤是发展林业生产的物质基础, 林木生物积累所需的水分、养分、光、热和空气除部分来自大气外, 水分、养分和一部分氧气都要依赖森林土壤的补给, 并依靠它的基础支撑, 使林木挺立于大地进行多种生命活动[1]。肥力是森林土壤的重要特性, 它是决定森林生产力的主要因素, 是土壤物理、化学和生物性质的综合反映。土壤肥力的高低取决于其中养分、水分、空气和温度, 即水、肥、气、热四者的协调状况。因此, 森林土壤肥力水平既受到成土条件的制约, 也可以通过人为管理措施加以调控。森林土壤作为一种自然资源, 不但是现有森林植物及其他物种的繁衍基地, 而且还使之有再生的功能。林木及森林中的多种资源, 在采集利用后, 及时采取更新恢复措施, 并保持良好的地力, 就能够继续保证森林植物的后续生长, 实现森林土壤的可持续利用。从这个意义理解, 它又是可以长期利用、具有再生能力的生产资料[2]。从发生学角度来讲, 森林土壤是气候、生物、母质、地形和时间等外在因素在森林生态系统中的重要组成, 并与该系统内其他生态因子, 如太阳辐射、降水、温度、森林植物、微生物、动物等进行着不间断地物质和能量交换, 促进森林生态系统的发展演变。正是由于森林土壤是几种成土因素综合作用的产物, 因此它的现状和某些特性又可为研究森林生态系统中其他生态因子提供借鉴[3,4]。
2 与林木生长密切相关的森林土壤属性
2.1 土壤质地
质地是由大小不同的土粒以各种比例组合而成。根据各种土粒级百分比, 土壤质地划分为砂土、砂壤土、壤土和黏土。质地在化验室用比重计法或吸管法测定, 在野外用手感法也能确定。森林土壤质地影响土壤有效水含量、养分含量和土壤保水保肥性能和通气性、透水性及温度变化, 因而质地与林木生长关系密切。南方低山丘陵林地土壤多黏土、壤土, 结持力紧密, 易于板结, 通透性差, 保肥力强, 但易导致地表水土流失, 这种性状不利于杉木生长, 对毛竹繁衍、生长尤为不利。在林业集约经营中应重视土壤质地的调查研究, 在速生丰产林培育中尽可能施加有机肥或间种绿肥, 并强化幼林阶段的土壤管理, 增加松土锄草次数。黄泛平原林地土壤多砂土或砂壤上, 通气透水性强, 适宜杨树、泡桐等生长, 但由于土壤水肥保蓄性能差, 加之降水较少, 土壤干旱缺水成为肥力发挥的主要障碍。这一地区林地砂土改良措施是掩埋落叶, 加施土杂肥, 增加土壤有机质, 有条件的地方还可采取客黏改沙措施以根本改善土壤质地。
2.2 土层厚度
土层厚度是指可供林木根系生长活动的土体厚度。它关系到土壤中水分、空气的容积及林木所需养分贮量, 也影响根系伸展及林木抗风倒性能。土层厚度在山区尤为重要, 由于山地森林土壤中石质多、土层薄, 因此土层厚度是宜林地选择的主要因素。在调查研究中土层厚度划分以A层、B层厚度总和为准, 30 cm以下为薄土层, 31~60 cm为中土层, 60cm以上为厚土层。山地土壤厚度与地形部位及母质类型有关, 一般坡下部堆积母质上形成的土壤厚度较大, 山脊山顶或坡上部残积母质上形成的土壤土层较浅薄, 由于具有这种分布规律, 在造林地选择或立地类型图绘制中可以地形部位作为土层厚度的参考依据, 并辅以实测为佐证。
2.3 腐殖层厚度
土壤腐殖质是有机质经过微生物深刻作用后形成具有多功能团的、含氮的、酸性的高分子有机化合物, 即胡敏酸、富里酸。通常用胡敏酸与富里酸比值 (HA/FA) 评价腐殖质质量。通常草甸上HA/FA比值大于1.0。阔叶林土壤HA/FA比值为0.5~1.0;针叶林土壤HA/FA比值小于0.5。腐殖质在森林土壤肥力上具有多功能, 它是林木营养物质的主要源泉, 土壤中大部分氮、磷、钾等养分存贮在腐殖质中, 通过逐渐释放而为森林植物吸收利用, 成为稳定的长效肥源。腐殖质分解过程中所产生的有机酸能够溶解难溶性磷, 提高磷的利用率。腐殖质带有正、负电荷, 可以同时吸附阴、阳离子形态的养分元素, 避免其流失, 同时具有对酸碱反应的缓冲性能。腐殖质具有胶体性能, 利于团粒结构的形成, 使土壤疏松多孔, 改善通气性和透水性。腐殖质是土壤中微生物活动的能源, 有助于土壤酶活性的加强, 改善土壤肥力。
由于腐殖质的多功能性, 在森林土壤调查中人们都非常重视腐殖质的调查研究, 通常以腐殖质含量和厚薄来确定土壤的利用途径。腐殖质质龄一般用腐殖质层 (A层) 及其亚层的厚度、颜色衡量, 颜色愈暗, 厚度愈大, 则腐殖质质量愈高。A层厚度在10 cm以下。灰褐色土壤为少腐殖质;A层厚10~20 cm, 暗灰褐色土壤为中腐殖质;A层厚度在20 cm以上, 黑褐色土壤为多腐殖质。
不同地区、不同森林土壤类型的腐殖质含量有很大差别, 北方森林土壤多于南方, 山地森林土壤多于平原、丘陵, 阴坡森林土壤多于阳坡。从森林土壤类型比较, 腐殖质含量依次为棕色针叶林>暗棕壤>棕壤>黄棕壤>红壤、黄壤>砖红壤。“七·五”期间国家攻关课题“用材林基地森林立地分类评价及适地适树研究”表明, 东北山地林区及南方林区的立地研究中将腐殖质层质量列为分类评价的主导因素。黄泛平原区杨树丰产林培育采取落叶归根的措施以增加土壤腐殖质, 改良林地土壤。这些实践都说明腐殖质在森林土壤培肥中具有重要作用。
2.4 土壤水分
土壤水分状况 (土壤湿度) 影响到物理、化学和生物过程, 对林木生长有显著制约作用。水分在土壤中受到各种作用力的影响, 分为重力水、毛管水、吸湿水和膜状水。重力水受重力作用影响极易渗漏或流失, 甚少为林木利用。吸湿水和膜状水受土壤颗粒的强烈吸附, 也难于为林木吸收。毛管水可长时间在土壤孔隙中滞留, 能为根系充分吸收, 是林木利用的主要水分类型。
土壤水分状况直接受气候 (降水、气温) 、地形、植被及土壤本身性状的影响。在一定气候区域内地形对水分再分配起着主导作用。通常高海拔地区降水量大、空气湿度高, 土壤湿度较低海拔湿度大。山坡上部有地表径流及土内侧渗, 水分随地形汇于山脚坡麓, 因此山坡上部土壤湿度明显低于下部。山地坡面分为凹形坡、直形坡及凸形坡等, 降水或土壤水受这些坡形影响, 其土壤湿度大小依次为:凹形坡>直形坡>凸形坡。阴、阳坡及坡度陡缓导致土壤水分状况差异更明显。土壤本身的质地、结构和孔隙状况也是制约土壤水分含量的主要因素。在相同地理条件下黏质土含水量高于砂质土。团粒结构土壤能渗入更多水分。孔隙度大的土壤容蓄水量也大。
在一定条件下土壤含水量与林木生长成直线相关。江南山地凹形坡杉木林、毛竹林生长量远大于凸形坡和直形坡的林木。大兴安岭地区坡麓草类落叶松林地位级为I~Ⅱ级, 山坡上的杜鹃落叶松林地位级为Ⅲ~Ⅳ级。黄泛平原林地土壤湿度常年偏低, 毛白杨人工林4—10月土壤含水量在20%~25%林木才能有较高生长量。这表明在林木培育中对土壤水分状况的管理是至关重要的。在人工林营造中主要通过立地类型划分和正确选地以尽可能适应林木生长要求。平原地区营造的速生丰产林已采用人工滩溉方式进行调控, 以满足林木速生丰产要求。
2.5 土壤养分
土壤养分是构成林木生物量的基本物质, 在林木生命活动中不可缺少的营养元素有20种左右。碳、氢、氧等元素自于空气和水中, 其他养分元素都依靠土壤补给。氮、磷、钾、钙、镁、铁等在林木器官中含量多, 土壤中含量也较丰富, 通称为常量元素。硫、锰、铜、锌、硼等在林木及上壤中含量均少, 通称为微量元素。林木各种器官含氮量为0.1%~0.3%, 缺氮量时其根、茎、叶生长均受到抑制。森林土壤表层全氮含量一般为0.1%~0.3%, 速效氮更少。林木组织含磷0.1%~0.2%, 缺磷时则生长停滞, 干形发育差。森林土壤磷含量多在0.02%~0.10%, 速效磷含量为0.5~50.0 mg/kg。林木组织中含钾0.3%~2.0%, 钾对树木生理有重要调节功能, 贫缺时会严重削弱树木抗逆性。森林土壤中全钾含量为2.5%~5.0%, 速效钾含量20~200 mg/kg, 有效钾含量20~200 mg/kg。微量元素是构成树木体内酶、维生素及生长激素的成分, 并直接参与代谢过程, 是树木正常生长发育不能缺少的。土壤中这些元素含量低, 但能满足林木需要。
上述这些营养元素在天然林中依靠森林生态系统内部的积累与循环, 进行自我调节供应林木需要, 未见天然林因某种养分不足而使生长受严重抑制的现象。但在人工林中, 特别是短轮伐期的速生丰产林, 生物量移出林地多, 轮伐期短, 养分积累与循环失调, 会导致林木养分不足, 生长减缓。北方平原杨树人工林、南方杉木、桉树人工林常见缺少氮、磷而生长受挫, 因此林地施肥成为速生丰产林培育的必要技术措施。
2.6 土壤酸碱性
土壤酸碱性由土壤溶液中氢离子与氢氧根离子二者相对数量决定的。一般用氢离子浓度来反映土壤酸碱性, 并用p H值表示。当p H值=7时为中性, p H值<7时为酸性, p H值>7时为碱性。土壤水溶液p H值一般为4~9, 但因土壤类型不同而异。山地土壤类型多为酸性, 平原土壤为中性或碱性, 森林土壤除少数类型外多为酸性。土壤酸碱性分级:p H值<4.5为强酸性;p H值=4.5~5.5为酸性;p H值=5.6~6.5为弱酸性;p H值=6.6~7.5为中性;p H值=7.6~8.5为弱碱性;p H值>8.5为强碱性不同林木对土壤酸碱性有不同适应性, 这在育苗、造林、特别是引种外来树种时更要注意它们对土壤的适应能力。土壤酸碱性对林木生长影响在许多情况下是通过土壤微生物和土壤养分有效性而间接影响于林木。土壤p H值还可通过微生物影响有机物的分解和固氮作用的强度。此外, 土壤酸碱度还会影响土壤营养元素的化学形态、溶解度及土壤保持养分的性能。
3 森林土壤在林业发展中的应用
森林土壤学是研究土壤特性及其管理的应用基础学科。林业要发展, 林地生产力要提高, 很重要一点就是以森林土壤学为指导, 根据土壤特性与林木生长关系, 在生产中采用适宜的技术。现就造林、森林经营及林区上应用土壤的实践作一简述。
3.1 在造林中的应用
在绿化造林和速生丰产林培育中, 从树种和造林地选择 (适地适树) 、造林前整地方式、幼林抚育乃至成林后的施肥灌水, 都需根据土壤的特性采取相应措施。立地类型是造林设计中落实技术措施的基本单元, 无论山区或是平原都根据土壤某些属性如土层厚度、腐殖质层厚度、土壤质地等择其要者作为立地类型划分的主要因子。在造林中树种选择是关键环节, 本着适地适树的原则, 选择生态特性与土壤条件相适应的树种, 以获取最大效益。江南地区杉木是主要造林树种, 但它在肥沃湿润的土壤上才会有达到高产。北方平原造林树种有杨树、刺槐, 但它们生态特性各异。杨树好水肥, 并能充分发挥其速生优势;刺槐抗逆性强。因此, 在水肥条件好的土壤上栽植杨树更为合适。造林前整地可以改善土壤透水性与通气性, 易于幼树根系扩展, 有利于成活与生长, 是一项重要的造林措施, 但各地要因地制宜。江南山地多为花岗岩风化物上形成的红黄壤, 其质地松散, 易于流失, 全垦整地会导致大量养分流失, 造林前整地以穴状为好, 避免全面整地。淮北平原林地有大面积砂姜黑土, 质地黏重, 板结紧实, 新植幼树根系难以伸展, 采用大穴整地效果明显。黄泛平原宜林地多沙质潮土, 肥力贫瘠, 同时造林苗木较大, 非常适于大穴或撩壕整地 (深宽约1m) , 这样可扩大幼树营养范围, 增强水分保蓄能力。各地营造速生丰产林养分耗用多, 林地又多贫瘠, 应根据土壤养分含量及树木生长需求, 适时施用化肥。
3.2 在森林经营中的应用
对有林地中幼林的抚育间伐, 成过熟林的采伐利用及天然次生林的改造, 都需根据土壤立地条件, 采取相应措施。大兴安岭林区兴安落叶松天然更新普遍良好, 幼树密度多达10万株/hm2以上, 相互挤压, 生长受到抑制, 亟需疏伐抚育, 但限于当前人力物力, 不可能全面实施, 只能选择土壤立地条件好的地段进行抚育疏伐。我国各林区分布有大面积天然次生林, 它们所在的土壤条件不同, 生长各异, 应根据土壤肥瘠分别采用隔带补植目的树种、去劣留优或封山育林的改造措施。成过熟林的采伐可导致采伐地土壤及小气候的剧变, 影响日后森林恢复, 因此不同林分采伐方式选择是很重要的。通常土壤肥力好的林分采用皆伐, 伐后人工造林;肥力差的采用渐伐方式, 伐后天然更新或人工促进更新;综合作用和影响下形成的历史自然体。
摘要：阐述了森林土壤的作用, 介绍了与林木生长密切相关的森林土壤属性, 并从造林、森林经营等方面总结了森林土壤在林业发展中的应用, 以供参考。
关键词：森林土壤,作用,土壤属性,林业发展,应用
参考文献
[1]李庆逵.我国土壤科学发展与展望[J].土壤学报, 1989, 26 (3) :207-216.
[2]赵其国.九十年代的土壤科学[J].土壤通报, 1992, 23 (1) :17-20.
[3]罗汝英.森林土壤学:问题和方法[M].北京:科学出版社, 1983:222-240.
森林土壤及其在林业发展中的作用 篇7
在林业开发以及发展过程中, 森林土壤是最根本的因素, 林业植物的生长中需要的养分、水分、光能、热量、空气等除了个别的是大气作用, 水分以及养分还有部分氧都是依靠森林泥土的供给, 同时依赖于泥土的撑持, 植物才能够进行成长。泥土中具有肥力特征, 是泥土为植被生长供应和协调养分、水分、空气和能量的能力, 是泥土物理化学以及生物属性的集中表现。它的形成和发展受限于水分、养分、通气以及温度状况, 简称水、肥、气、热这四个因素的综合。所以, 森林泥土肥力状况不仅是自然再生产过程的产物, 也能够经过人类生产活动进行调节。森林泥土是一种天然形成的产物, 不仅能够哺育现有植物的生长并且还有使之再生的能力。收集使用树木以及森林中的自然资源, 要立即对自然资源肥力进行补给恢复原状, 同时要维持良好的地质肥力状态, 确保森林中的植被后期顺利生长, 完成森林泥土的循环使用。从这个方面来说, 这是一种能够循环使用且长久使用的资源。从发生和发展角度来说, 森林泥土聚集了温度、生物母质、地形等自然因素产生的土壤肥力, 经过时间的变化进行变化, 是森林生态体系中关键的部分, 同时和体系中别的组成部分, 经过阳光照射、下雨、温度、植被、动物、微生物等之间的接触以及传递, 产生能量变换, 推动了生态体系的前进。
2 与林木生长密切相关的森林土壤属性
2.1 土壤质地
质地是由大小不同的土粒以各种比例组合而成。根据各种土粒级百分比, 土壤质地划分为砂土、砂壤土、壤土和黏土。质地在化验室用比重计法或吸管法测定, 在野外用手感法也能确定。森林土壤质地影响土壤有效水含量、养分含量和土壤保水保肥性能和通气性、透水性及温度变化, 因而质地与林木生长关系密切。南方低山丘陵林地土壤多黏土、壤土, 结持力紧密, 易于板结, 通透性差, 保肥力强, 但易导致地表水土流失, 这种性状不利于杉木生长, 对毛竹繁衍、生长尤为不利。在林业集约经营中应重视土壤质地的调查研究, 在速生丰产林培育中尽可能施加有机肥或间种绿肥, 并强化幼林阶段的土壤管理, 增加松土锄草次数。黄泛平原林地土壤多砂土或砂壤上, 通气透水性强, 适宜杨树、泡桐等生长, 但由于土壤水肥保蓄性能差, 加之降水较少, 土壤干旱缺水成为肥力发挥的主要障碍。
2.2 土层厚度
土层厚度就是在种植植被的地区内植被的根系活动范围。它直接影响到泥土中水、气的含量以及植被需要的养分含量, 同时也会对根系的成长以及树木抗风能力。在山区一定要特别注意土层的厚度情况, 因为在山区山地中森林泥土石块多、土层厚度不厚, 所以在山区造林一定要按照土层厚度选择种植区域。在勘测探索时土层的厚度要区分为两层, 两层厚度之和为准, 少于三十厘米是薄土层, 三十到六十厘米之间是中土层, 六十厘米以上是厚土层。山地土壤的厚度和地貌情况以及岩石破碎形成结构疏松的风化壳有关, 大多坡底因为岩石破碎形成的结构疏松风化壳较厚, 土层厚度也厚, 坡中以及坡上土层厚度就比较薄, 所以其分布是具有规律的, 在选择植林造林时或者策划图纸时可以根据地形位置当做土层厚度的参照, 同时进行勘测作为证明。
2.3 土壤水分
泥土的含水量对泥土中物理化学以及生物的成长产生作用, 在树木生长有着限制影响。泥土中的每种作用力都会对水分产生作用, 划分为重力水、吸着水、毛纲管水以及膜状水。重力水因为受到重力的作用都会渗流出土层中, 不会被树木所吸收。吸着水以及膜状水在泥土中受泥土颗粒的分子引力作用下, 仅仅的束缚在土粒表面, 接近固态水的性质, 也很难会被树木所吸收。毛纲管水受毛管压力作用而保持在土壤孔隙中的水分, 能够被树木根系吸收, 是树木吸收水分的主要来源。
当地环境气候、地质形状、植被种类以及泥土自身的特性都会对泥土湿度产生作用。在有的地区其地貌形状对水分起着关键的影响作用。一般海拔较高的地方下雨雨量大、空气中水分多, 泥土中水分少海拔水分多。山坡水分直接向下坡直流或者泥土内渗漏, 水分会随着地形就向坡底流去, 所以上坡上部水分明显比下坡的少。山地坡面有很多形状, 大致可以分为凹形坡、凸形坡以及直形坡, 坡形状态对土壤湿度也起着影响, 凹形坡含水量比直形坡大, 直形坡比凸形坡含水量大。阴阳坡以及坡度倾斜的角度对含水量影响更大。泥土自身的种类性质、构造以及空隙大小对含水量大小也起着很重要的影响。在一样的地质条件下, 粘质土就比沙质土的含水量大。团粒构造的泥土能够吸入更多的水分。泥土中颗粒之间缝隙大的吸水量更大。
3 森林土壤在林业发展中的应用
3.1 在造林中的应用
在绿化造林和速生丰产林培育中, 从树种和造林地选择 (适地适树) 、造林前整地方式、幼林抚育乃至成林后的施肥灌水, 都需根据土壤的特性采取相应措施。立地类型是造林设计中落实技术措施的基本单元, 无论山区或是平原都根据土壤某些属性如土层厚度、腐殖质层厚度、土壤质地等择其要者作为立地类型划分的主要因子。在造林中树种选择是关键环节, 本着适地适树的原则, 选择生态特性与土壤条件相适应的树种, 以获取最大效益。江南地区杉木是主要造林树种, 但它在肥沃湿润的土壤上才会有达到高产。北方平原造林树种有杨树、刺槐, 但它们生态特性各异。杨树好水肥, 并能充分发挥其速生优势;刺槐抗逆性强。所以, 在泥土肥力以及水分比较好的地区种植杨树最合适。在栽植树苗之前先对泥土进行整理, 能够促进泥土的透气性以及渗水性, 方便树苗根系的发展, 能够更好的促进树苗的成活, 这是必须要做的准备, 不过要根据立地实际情况进行。长江以南地区的山地大多是花岗岩风化之后形成的泥土, 其地质不密实, 比较容易出现水土流失的情况, 如果整地时是使用全垦的方式水分势必会流失, 所以最好使用穴伏的整地方式, 不要进行全垦。淮河以北的平原地区主要是砂姜黑土, 其密实性强, 泥土板结, 新种植的树苗根系很难深入, 所以最好使用大穴整地方式。由黄河冲击形成的平原地质比较潮湿, 土壤中肥力缺乏, 并且栽植的树苗比较大, 所以比较适合大穴或者沟带整地, 这样能够增加树苗根系吸收养分的面积, 加强水分储存情况。
3.2 在森林经营中的应用
树木郁闭度大于等于20%的天然、人工林地的培育以及采伐, 对成过熟林的砍伐以及天然森林被砍伐后再次自然生长繁衍所形成的森林的改革, 都要按照土壤的状况, 使用有关的办法。在黑龙江大兴安岭地区的天然森林内, 更新换代一直很好, 每公顷能够有十万棵树苗, 互相排挤, 相互制约, 成长比较慢, 急需砍伐一部分进行培养, 不过受限于现在的人力条件以及资金情况, 不能实现整体的治理, 只能选择泥土土质较好的地方开展砍伐培养。国内各个林区都有很多面积广阔的次生林, 所成长以及发展的地质情况不一样, 生长发展差别很大, 应该按照泥土土壤情况进行改进, 留住地质条件不错地区的树苗, 砍伐掉地质条件不好地区的树苗。对成过熟林的砍伐可能会影响当地的土壤条件以及小范围内环境产生影响, 对于后期森林的还原有不利影响, 所以不一样的森林状况要选择不一样的砍伐方式。一般对于泥土肥力条件好的全部伐除, 之后再人工进行造林;泥土肥力差的地方大多使用分次砍伐的方法, 砍伐之后人工或者自然更新;综合因素以及作用下产生的历史自然体。
参考文献
[1]李庆逵.我国土壤科学发展与展望[J].土壤学报, 1989, 26 (3) :207-216.
森林土壤 篇8
1 土壤DOM的概念与特征
DOM是水溶性有机质的简称, 指的是土壤与水体中由一系列结构、大小不同的分子组成, 且能够通过0.45μm滤膜的有机物的总称。同时, 土壤DOM是土壤溶解有机碳、溶解有机氮、溶解有机硫和溶解有机磷的总称, 是土壤有机质中最活跃的组分之一, 是研究土壤有机质时重要的量化指标。相关研究表示, 虽然土壤中DOM的含量仅仅占据土壤中总有机质的1%以下, 但其对有机污染物与重金属的迁移转化、土壤营养物质的活化有着极为重要的作用。
2 不同营林措施对森林土壤DOM的影响分析
2.1 森林皆伐与火烧的影响
多少报道指出森林皆伐后, 会增加土壤的DOM浓度, 其原因主要包括微生物活性增强、木质残体积累、皆伐后水流量增大、土壤干扰等。但林区土壤的不同, 其DOM质量浓度的增加也存在着差异性。研究表明, 土壤DOM的变化同皆伐后采伐迹地上的气候条件、土壤水文情况和植被恢复进程存在着联系, 皆伐木后, 河流中大量残余物的输入和径流量的增加, 形成了迅速上升的DOC (溶解有机碳) 输出量。而随着植被的恢复, 易淋溶DOC供应量和径流量减少, 从而逐渐恢复至皆伐前水平。同时, 火烧对于土壤养分动态和土壤碳影响的受重视程度越来越高, 试验表明, 在经皆伐与火烧后, 森林表层土壤的DOC质量分数出现不同程度的下降, 但因在野外环境, 人为因素和环境因素会对土壤DOM造成干扰, 故皆伐火烧的对于土壤DOM的影响仍需作进一步的研究探索。
2.2 整体的影响
造林前整地对于森林土壤DOM有着很大的影响, 会造成土壤DOM的损失, 究其原因, 主要包括以下几个方面:第一, 整地对土壤团聚体结构造成了破坏, 土壤中有机物质失去保护而分解;整地改善了土壤的水分、温度和透气性, 增强了微生物的呼吸作用, 加速了有机质矿化。且研究表明, 随着耕犁深度的增加, 土壤混合的有机质反而减小, 且土壤中DOM的质量浓度同表层5cm土壤中的有机质数量存在着明显的关联。虽然造林前整地会减少土壤中的DOM质量分数, 但如将林地剩余物埋入到土地当中, 则会显著提升土壤中DOM质量分数。
2.3 施肥的影响
施肥是典型的集约经营措施, 应用该措施不但能够促进植物生产力的增加, 且会对林地土壤的养分库和C库造成影响。研究表明, 施肥会在很大程度上影响土壤DOM, 其中使用有机肥可促进土壤DOM质量浓度的提高, 但维持的时间很短, 之后会有所下降。施肥对于土壤DOM的积累有着积极影响, 但施肥类型和水平的不同, 也会造成不一致的影响, 通常来讲, 有机肥能够增加土壤DOM, 而施无机N肥则可能造成DOM的降低、增加或不变。施肥对于森林土壤DOM的影响可能同土壤养分受限有关, 其具体原因仍需要深入地探讨。
2.4 施石灰的影响
施石灰对于土壤DOM的影响, 有着较为一致的结论, 很多情况下, 施石灰会增加表土层DOM质量浓度的增加, 究其原因, 是土壤p H值升高时, 微生物活性增强或DOM溶解性变大。相关研究表明, 施石灰不但会对土壤DOM质量浓度造成影响, 还会改变DOM的化学组成, 如施石灰后土壤相比于对照土壤, DOM的疏水性成分发生了改变。
2.5 灌溉与排水的影响
土壤中的水分对于DOM有着重要的影响, 灌溉与排水均是通过对土壤中有机质分布和水文情况的改变来对DOM动态进行影响的。其原因主要是土壤中水含量增高时, 会使得微生物数量和生物量周转提高, 且干湿交替下又会分散土壤中的团聚体, 从而以DOC的形式来将原先吸存的C释放。研究表明, 土壤排水量或灌溉量的大小会对DOM的释放造成影响, 且在受到严重水分限制的立地上, 灌溉对于森林土壤DOM的影响更大, 但是因水分同其它因素间的交互作用较为复杂, 水分对于DOM的影响仍需要作更为深入的研究。
摘要：文章对土壤DOM的概念与特征进行了概述, 并从森林皆伐与火烧、整地、施肥、施石灰、灌溉与排水等不同营林措施对森林土壤DOM的影响进行论述分析, 意在为我国森林物质循环的研究提供思路与支持。
关键词：营林措施,森林土壤DOM,影响
参考文献
[1] 王美丽.土壤溶解性有机质的研究进展[J].矿物岩石地球化学通报, 2010 (11)
[2] 周江敏.土壤中水溶性有机质的结构特征及环境意义[J].农业环境科学学报, 2008 (22)
森林土壤 篇9
森林是陆地生态系统的主体, 其结构与功能十分复杂。森林一方面为人类提供了丰富的林产品, 另一方面, 在全球碳平衡的调节、保持生物多样性、预防自然灾害和保障农牧业生产等方面发挥了不可替代的作用, 与此同时兼具历史和美学等多方面的价值。随着人类对森林资源需求的不断加大, 森林资源被高强度的开发与利用, 人为的滥砍滥伐和自然灾害等多方面原因, 加快了森林生态系统退化的速度。利用人为的经营方式帮助森林恢复生态系统功能已经不再是新鲜的话题。
用材林是指以培育和提供木材或竹材为主要目的森林, 是林业中种类多, 数量大, 分布普遍, 材质好、用途广的主要林种之一。用材林是森林采伐、森林加工工业发展的可靠保证, 也是重要的木材、竹材供应基地。其分布一般集中于中高山或深山区, 多为原始林或次生林。我国组成用材林的优势树种包括针叶树中的落叶松、云杉、冷杉、华山松、柏木和樟子松等, 阔叶树中的樟木、楠木、水曲柳、胡桃楸和黄波罗等。
森林采伐作业是人类开发利用和保护森林资源的主要手段之一。人类的采伐作业对森林的作用是长期的、大规模的和渐进的, 其影响程度远远大于任何一种突发性自然灾害。作业方式与手段是否合理, 对保护和利用森林资源、促进其可持续发展具有重要影响。人类对木材需求量的不断增加, 导致森林面积锐减, 进而造成严重的水土流失。目前全球地力减退和养分亏缺的土地达29.9亿公顷, 占陆地总面积的23%。就我国而言, 建国以来, 累计造林面积达1亿多公顷, 成林面积仅为0.21亿公顷, 占20%。我国水土流失面积已达170km2, 沙漠和沙漠化面积达150万km2, 现在每年仍有133万公顷土地沙化, 盐碱化土地面积已达0.26亿公顷。由此可见, 保护森林土壤资源, 改造退化林地, 合理地利用森林土壤资源, 建立良好的森林生态系统环境, 应当是我国未来林业发展中重视的方面。
2 森林经营方式
森林经营方式通常指为获得林木和其他林产品或森林生态效益而进行的营林活动, 包括更新造林、森林抚育、林分改造、护林防火、林木病虫害防治、伐区管理等。广义的森林经营则是指以森林为经营对象的全部管理工作, 除营林活动外, 还包括森林调查和规划设计、林地利用、木材采伐利用、林区动植物利用、林产品销售、林业资金运用、林区建设和劳动安排、林业企业经营管理以及森林生态效益评价等。
科学的森林经营是一种包括行政、经济、法律、社会、技术以及科技等手段的行为, 涉及天然林和人工林, 它是有计划的人为干预, 目的是保护和维持森林生态系统各种功能, 同时通过发展具有社会、环境和经济价值的物种, 来长期满足人类日益增长的物质和环境的需要。加强森林经营管理是各级林业主管部门的最重要的职责, 搞好森林经营是森林经营主体的最本职工作。无论是从生态需要还是林产品需求, 无论是生态公益林还是商品林, 都必须加强森林科学经营, 提高森林质量, 增强森林多功能和多效益。
3 森林土壤对森林具有改良作用
土壤为植物生长提供水分和营养元素, 而植被对土壤产生生态效应。森林土壤是维持林木健康生长的基质, 是林木生长发育的基础, 其肥力特征影响并控制着林木的健康状态。通常林地土壤具有疏松多孔、结构良好、容重较小和孔隙度高等特点。树木依靠土壤支持躯体从而维持直立状态, 同时通过根系从土壤中吸收生长所需的水分和养分。土壤条件适宜与否不仅决定着森林的生长发育情况, 影响着森林生产率的高低, 同时与森林分布、木材和其他林产品的生产等密切相关。土壤是森林的主要生态因子之一, 其质量的高低对于整个森林生态群落的演变与发展起着至关重要的作用。通过改良土壤条件, 可以提高植物发芽率, 改善其生根条件, 并启动生态系统的演替过程。森林退化与土壤肥力衰退有密切的联系。土壤具有净化污染物质的功能, 当进入土壤环境污染物质的数量与速度超过它的净化能力或土壤环境容量时, 土壤遭受污染的同时亦失去“净化器”的作用, 并将要影响植物产品的质量与数量。因此, 了解森林土壤理化性质的变化规律, 可为改良森林土壤, 进而合理健康的经营森林提供理论依据。
在造林中的应用, 在绿化造林和速生丰产林培育中, 从树种和造林地选择 (适地适树) 、造林前整地方式、幼林抚育乃至成林后的施肥灌水, 都需根据土壤的特性采取相应措施。立地类型是造林设计中落实技术措施的基本单元, 无论山区或是平原都根据土壤某些属性, 如土层厚度、腐殖质层厚度和土壤质地等择其要者作为立地类型划分的主要因子。在造林中树种选择是关键环节, 本着适地适树的原则, 选择生态特性与土壤条件相适应的树种, 以获取最大效益。江南地区杉木是主要造林树种, 但它在肥沃湿润的土壤上才会有达到高产。北方平原造林树种有杨树、刺槐, 但它们生态特性各异。杨树好水肥, 并能充分发挥其速生优势;刺槐抗逆性强。因此, 在水肥条件好的土壤上栽植杨树更为合适。造林前整地可以改善土壤透水性与通气性, 易于幼树根系扩展, 有利于成活与生长, 是一项重要的造林措施, 但各地要因地制宜。江南山地多为花岗岩风化物上形成的红黄壤, 其质地松散, 易于流失, 全垦整地会导致大量养分流失, 造林前整地以穴状为好, 避免全面整地。淮北平原林地有大面积砂姜黑土, 质地黏重, 板结紧实, 新植幼树根系难以伸展, 采用大穴整地效果明显。黄泛平原宜林地多沙质潮土, 肥力贫瘠, 同时造林苗木较大, 非常适于大穴或撩壕整地 (深宽约1m) , 这样可扩大幼树营养范围, 增强水分保蓄能力。各地营造速生丰产林养分耗用多, 林地又多贫瘠, 应根据土壤养分含量及树木生长需求, 适时施用化肥。
在森林经营中的应用, 对有林地中幼林的抚育间伐, 成过熟林的采伐利用及天然次生林的改造, 都需根据土壤立地条件, 采取相应措施。大兴安岭林区兴安落叶松天然更新普遍良好, 幼树密度多达10万株/公顷以上, 相互挤压, 生长受到抑制, 亟需疏伐抚育, 但限于当前人力物力, 不可能全面实施, 只能选择土壤立地条件好的地段进行抚育疏伐。我国各林区分布有大面积天然次生林, 它们所在的土壤条件不同, 生长各异, 应根据土壤肥瘠分别采用隔带补植目的树种、去劣留优或封山育林的改造措施。成过熟林的采伐可导致采伐地土壤及小气候的巨变, 影响日后森林恢复, 因此不同林分采伐方式选择是很重要的。通常土壤肥力好的林分采用皆伐, 伐后人工造林;肥力差的采用渐伐方式, 伐后天然更新或人工促进更新;综合作用和影响下形成的历史自然体。
参考文献
[1]侯红亚, 王立海.小兴安岭红松针阔混交林林分空间结构分析[J].森林工程, 2012, 28 (1) :1-5.
[2]胡海清, 张富山, 魏书精, 等.火干扰对土壤呼吸的影响及测定方法研究进展[J].森林工程, 2013, 29 (1) :1-8.
森林土壤 篇10
1 研究区概况及研究方法
1.1 研究区概况
研究区位于贵州茂兰喀斯特原始森林国家级自然保护区(107°52′-108°05′E,25°09′-25°20′N),处于贵州高原与桂东丘陵的过度地带,平均海拔758.8m,年均气温18.3℃,年均降水量1320.5mm,属亚热带季风性湿润气候。地貌属典型的喀斯特地貌,岩石以纯质石灰岩和白云岩为主,广泛分布着土面、石土面、石沟、石缝、石槽等多种复杂多样的小生境,土壤以黑色石灰土为主[3],且土层浅薄,不连续。植被类型为亚热带常绿落叶阔叶混交林,主要树种有云贵鹅耳枥(Carpinus pubescens),圆叶乌柏(Sapiumrotundifolium Hemsl),多脉榆(Ulmus castaneifolia),光叶榉(Zelkova serrata),香叶树(Lindem communis),翅荚香槐(Cladrastis platycarpa),黄梨木(Boniodendron minus),青冈(Quercus glauca),椤木石楠(Photinia davidsoniac)等。
1.2 样地设置
样地设在贵州茂兰喀斯特原始森林国家级自然保护区,选择有代表性的样地:Ⅰ.顶级恢复阶段(Top-level vegetation,TV),Ⅱ.乔木恢复阶段(Arbor,AR),Ⅲ.乔灌恢复阶段(Arbor and frutex,AF),Ⅳ.灌丛恢复阶段(Frutex,FX),Ⅴ.灌草恢复阶段(Meadow Thicket,MT),Ⅵ.草坡恢复阶段(Grassplot,GT)),对照样地Ⅶ.坡耕地(Comparison,CK)(表1)。
1.3 样品采集及分析
土壤样品于2007年8月采集。选择不同植被恢复阶段具有代表性的样地(样地面积为10m×10m),各恢复阶段设置3个样地。参考王世杰等土壤样品采集方法[4],采用梅花型三点混合取样法分不同小生境(石缝、土面、石沟和石土面)进行土壤样品采集,采集样品重约0.5kg。同时以坡耕地作为对照。其基本特征见表1。土壤样品带回实验室后分2份,1份土样风干过筛,按照常规方法测定土壤基本理化性质,另一份鲜样测定土壤酶活性。
根据中科院南京土壤研究所编制的土壤理化分析方法,土壤p H值采用电位测定法,全氮采用高氯酸-硫酸消化法,有机质用重铬酸钾法,碱解氮采用扩散吸收法,全磷采用高氯酸-硫酸酸溶-钼锑比色法,速效磷采用碳酸氢钠法[5]。参考关松萌等编制的土壤酶及其研究法,土壤蔗糖酶活性测定以p H5.5的磷酸缓冲液和甲苯做培养液,培养24h后用1g土壤中含有的葡萄糖毫克数表示;脲酶测定以尿素溶液和甲苯做培养液,用p H6.7的柠檬酸盐作缓冲液,培养24h后,用1g土壤中NH3-N毫克数表示;蛋白酶以p H7.4的0.2M磷酸盐缓冲液配置的酪素溶液,培养24h后,用1g土壤中氨基氮的毫克数表示[6]。
1.4 数据统计及分析
一般数据采用Excel处理,相关分析和方差分析采用SPSS 13.0软件分析。
2 结果与分析
2.1 不同植被恢复阶段土壤养分变化
土壤养分是植被生存与发展的重要物质基础。植被恢复过程中的养分变化,实际上是植被养分的消耗与累积的动态过程[7]。随着植被的演替,植物群落的生物量与枯落物发生变化,土壤养分也发生相应变化,并且在不同的养分间存在较大差异(表2)。
注:*表示差异达显著水平(P<0.05),**表示差异达极显著水平(P<0.01)
土壤p H值与土壤微生物的活动、土壤酶活性、土壤有机质的分解、土壤营养元素的释放与转化以及土壤发生过程中元素的迁移等有关,大多数土壤养分在p H值为6.5-7时有效性最高或接近最高[8]。从不同植被恢复阶段土壤养分性状属性可看出,六个恢复阶段土壤p H值都集中在6.5-7之间,由此可见土壤养分能够有效的释放和转化。对照样地的p H值为6.98,这是由于人为对坡耕地的干扰改变了土壤的酸碱性,才使其p H值维持在中性水平(表2)。
土壤全氮包括所有形式的有机和无机氮素,是标志土壤氮素总量和供应植物有效氮素的源和库,综合反映了土壤的氮素状况。方差分析表明,随着退化喀斯特森林植被的演替,土壤全氮含量呈波动增加趋势。由高级恢复阶段到低级恢复阶段土壤全氮含量分别为:1.16%、0.52%,1.22%,0.63%,0.18%和0.34%。对照坡耕地的全氮含量较高,主要是因为人为施用有机肥使得土壤中氮素含量增加。但其全氮含量还是没有高于顶级群落的全氮含量,说明人为因素只能在一定范围内改变土壤的性状。
不同植被恢复阶段对土壤p H值、全氮、有机质、碱解氮、全磷、速效磷和速效钾的影响极为显著(P<0.01),方差分析显示随着植被向高级群落演替,土壤有机质、碱解氮、全磷、速效磷和速效钾含量呈波动增加趋势。植被群落越高级,土壤有机质、碱解氮、全磷、速效磷和速效钾含量就越高。然而土壤全钾含量受植被恢复阶段的影响并不显著,仅随着植被的恢复平稳增加。
2.2 土壤酶活性与土壤养分的相关性
土壤养分影响林木的生长发育,酶类则参与土壤中复杂的生物化学反应和物质循环,其中包括土壤养分的转化[9]。相关分析结果显示,土壤酶与土壤养分显著相关(表3)。
注:*表示差异达显著水平(P<0.05)
土壤脲酶主要来源于植物和微生物,可将土壤中的尿素水解为氨态氮,使植物所需的养分转化为有效态,是决定土壤中氮转化的关键酶,其活性高低反映了各种生化过程的方向和程度[10]。相关分析表明(表3),脲酶与土壤全氮、碱解氮含量存在着显著负相关关系,相关系数分别为-0.6224和-0.7025。土壤中脲酶活性越强,土壤全氮和碱解氮的含量就越低。然而脲酶与土壤有机质含量呈显著正相关关系,这与焦晓光[11]等人的研究结果一致。土壤有机质含量越高,则土壤脲酶的活性就越强,从而有利于土壤氮的矿化,给植物提供更多的有效氮。
土壤蔗糖酶广泛存在于土壤中,直接参与土壤有机质的代谢过程。土壤蔗糖酶与土壤全磷、速效磷和速效钾含量存在显著正相关关系,而与土壤全氮、有机质、碱解氮和全钾的相关性较弱,其相关系数仅为0.3650、0.2222、0.3232和-0.2995(表3)。
土壤蛋白酶参与土壤中氨基酸、蛋白质以及其他含蛋白质的有机化合物转化。相关分析显示,土壤蛋白酶活性与土壤养分含量的相关性较弱,其中只与土壤全磷和速效磷含量呈显著正相关关系,相关系数分别为0.7550和0.7573。土壤中蛋白酶活性越强,土壤全磷和速效磷含量就越高,越有利于土壤中磷的转化。总的来说,土壤脲酶、蔗糖酶和蛋白酶活性与土壤养分含量相关性相对较强,可以作为土壤肥力的评价指标。
2.3 不同植被恢复阶段土壤酶活性
土壤酶活性可以代表土壤中物质代谢的旺盛程度,在一定程度上反映作物对氮素的吸收利用与生长发育状况,是土壤肥力的一个重要指标。不同植被恢复阶段土壤养分含量有较大的变化,并且土壤脲酶、蔗糖酶和蛋白酶活性与土壤养分含量相关性相对较强。显著性分析表明,不同植被恢复阶段的土壤脲酶、蔗糖酶和蛋白酶活性有极显著差异,它们的P值分别为:2.4×10-4、8.5×10-6和4.6×10-3。
2.3.1 脲酶
土壤脲酶对提高土壤氮素的利用率和促进土壤氮素循环具有重要意义[10]。图1为不同植被恢复阶段土壤脲酶活性动态变化,从图中可以看出对照坡耕地的土壤脲酶活性最大,这可能是因为使用化肥或农家肥等,使其土壤有效态明显高于其他恢复阶段。此外,脲酶的活性大小依次是灌草>灌木>乔木>乔灌>草坡>顶级。安韶山等研究认为大多数植被恢复模式可以提高土壤脲酶活性,促进氮素转化为可供植物利用的有效态养分,提高氮素利用效率和加速土壤氮素循环,土壤质量得到显著改善[12],不同恢复模式由于物种的管理方式不同,对脲酶改善作用也不同[13]。方差分析结果显示不同恢复阶段的土壤脲酶活性呈极显著差异(P<0.01)。其中灌草恢复阶段主要植被类型为野玫瑰,其生性耐瘠薄,在酸性土壤中生长旺盛,生根快,根系多。此外该恢复阶段还生长有大量的草本植物,土壤中根系较其他恢复阶段多,从而有利于改善土壤通气状况,提高土壤养分的利用率,使得灌草恢复阶段土壤微生物活动旺盛,酶活性较大,其酶活性大小为0.25mg/g。
2.3.2 蔗糖酶
土壤蔗糖酶与土壤有机质、氮、磷含量、微生物数量以及土壤呼吸强度有关[14]。一般情况下土壤肥力越高,蔗糖酶活性越强。蔗糖酶活性不仅能够表征土壤生物学活性强度,也可以作为评价土壤熟化程度和土壤肥力的评价指标[1]。方差分析表明,各植被恢复阶段土壤蔗糖酶活性呈极显著差异(P<0.01)。如图2所示,随着植被的恢复,土壤蔗糖酶活性显著增加。其大小依次为顶级>乔木>乔灌>灌木>灌草>草坡。草坡群落的土壤蔗糖酶活性最小,而灌木群落的土壤蔗糖酶活性明显比灌草群落大。土壤蔗糖酶活性从乔灌到顶级群落平稳增加,并且增幅很小。研究发现对照坡耕地的土壤蔗糖酶活性最大,主要由于人为施肥及人为耕作,使土壤蔗糖酶活性有较大变化,并超过植被最初的顶级群落的活性水平。说明经过人为活动,在一定范围、一定时间内对喀斯特地区恶化的生态环境具有改善作用。
2.3.3 蛋白酶
土壤蛋白酶水解蛋白质为短肽,短肽进一步水解为氨基酸,这些水解产物是植物的氮源之一,其活性高低在一定程度上反映土壤氮素营养状况。有研究认为土壤中蛋白酶活性与土壤中氮素营养的转化状况有重要的关系,蛋白酶活性高,表明土壤氮素水平高[15]。方差分析表明,不同植被恢复阶段下土壤蛋白酶活性差异显著(P<0.05)。活性大小依次为:坡耕地>顶级>灌草>乔灌>灌木>乔木>草坡(图3),对照坡耕地的土壤蛋白酶活性最大。
2.4 不同生境土壤酶活性
小生境是指小尺度的生境,按照朱守谦的小生境分类方法,将纯质灰岩发育的喀斯特小生境分为石土面、土面、石沟、石缝、石槽和石洞6种类型,土壤多集中在土面、石土面、石沟、石坑和石洞等小生境中,其中石土面为石面凹陷处,积累枯枝落叶,土壤厚度较小。在喀斯特地区生境作为群落生长的最低条件,在决定群落类别上起着重要作用[16]。
喀斯特生境具有高度的异质性,不同小生境有不同的生态有效性。本研究针对土面、石土面、石沟和石缝4种类型小生境探索其土壤酶活性。方差分析显示,对于土壤脲酶活性而言,石缝与土面、石缝和石土面之间存在着显著的差异,它们之间均值差等于0的显著性概率分别是0.12和0.54(显著水平a=0.05)。而小生境对于土壤蛋白酶和蔗糖酶活性都不存在显著差异。
灌木恢复阶段石缝土壤脲酶的活性最大为0.21mg/g,较顶级、乔木和乔灌恢复阶段的土壤脲酶活性分别大1.17倍、1.26倍和1.35倍。随着生态环境的恶化,土壤蛋白酶活性基本呈逐渐降低的趋势,其活性大小依次为:灌木>顶级>乔木>乔灌。顶级恢复阶段石缝中的土壤蔗糖酶活性最小,仅为14mg/g。此外,石缝土壤蔗糖酶活性依次为:乔木>灌木>乔灌>顶级(图4)。
随着植被的正向演替,土壤脲酶活性呈逐渐减小趋势,其中灌木恢复阶段土壤脲酶活性最大。土面蛋白酶活性变化趋势与石缝相似,其顶级恢复阶段脲酶活性最小,仅为0.2,土面蔗糖酶活性变化趋势也与石缝相似,顶级群落的蔗糖酶活性为15.87mg/g,分别是乔木、乔灌和灌木恢复阶段土壤蔗糖酶活性大小的1.08倍、1.32倍和1.1倍(图5)。
石沟中的土壤脲酶活性随着植被的恢复,其大小依次为0.24mg/g、0.19 mg/g,0.19 mg/g和0.22 mg/g(图6)。方差分析显示,植被恢复阶段对土壤蛋白酶具有显著的影响,不同恢复阶段石沟土壤蛋白酶活性的演变趋势为:乔灌>乔木>灌木>顶级。蔗糖酶活性随着植被的正向演替基本呈增加的趋势。
对于石土面而言,脲酶的变化趋势为乔木>乔灌>灌木>顶级。从图7看出,蛋白酶活性随着植被的演替,其活性大小变化平稳。蔗糖酶在不同植被恢复阶段石土面的活性依次为15.32mg/g、3.62mg/g、15.33mg/g和13.52mg/g。
从以上分析可以看出,同种生境不同植被恢复阶段土壤酶活性有较大差异,可见喀斯特地区小生境对土壤酶活性的变化起着相当重要的作用。生境是相互作用的物理因子和生物因子的综合体,为群落生长提供最低条件,在决定群落的类别上起着基本作用[17]。喀斯特地区的生态条件较常态地区复杂多样,并且具有高度异质性的小生境,导致该地区群落物种组成、生态类型的多样性。
3 结论与讨论
(1)不同植被恢复类型对土壤p H值、全氮、有机质、碱解氮、全磷、速效磷和速效钾含量影响显著。随着植被向高级阶段演替,土壤养分含量呈波动性增加趋势。其中对照坡耕地的土壤养分含量较高,主要是由于人为施用有机肥所致。但对照坡耕地土壤养分含量还是没有高于植被恢复的最高阶段(顶级群落)的养分含量,这说明人为因素只能在一定范围内改变土壤性状,并不能从根本上改善土壤养分现状。
(2)土壤酶活性和土壤养分含量相关分析显示,脲酶与土壤全氮、碱解氮含量呈显著负相关,而与有机质含量呈显著正相关。表明土壤有机质含量越高,土壤脲酶的活性就越强,从而促使土壤氮的矿化,利于植被的恢复演替。土壤蔗糖酶与全磷、速效磷和速效钾含量呈显著正相关,而与土壤全氮、有机质、碱解氮和全钾相关性较弱,这与前人的研究结果相似,土壤蔗糖酶与土壤有机质、氮、磷含量、微生物数量等有关,它的强弱反映了土壤的熟化程度和肥力水平。土壤蛋白酶与土壤养分含量的相关性较弱,其中只与土壤全磷和速效磷呈显著正相关。总的来说,土壤脲酶、蔗糖酶和蛋白酶活性与土壤养分含量相关性相对较强,可以作为土壤肥力的评价指标。
(3)显著性分析表明,不同植被恢复阶段的土壤脲酶、蔗糖酶和蛋白酶活性具有极显著差异,其P值分别为:2.4×10-4、8.5×10-6和4.6×10-3,植被类型对土壤脲酶、蔗糖酶和蛋白酶活性影响明显,不同植被类型下土壤酶活性显著不同。灌草恢复阶段主要植被类型为野玫瑰,其耐瘠薄,在酸性土壤上生长旺盛,生根快,根系多。且有大量的草本植物,土壤中根系较其他恢复阶段多,有利于改善土壤通气状况,提高土壤养分利用率,土壤微生物活动旺盛,土壤酶活性较大。