宋西娟，賁柳玲，周運(yùn)蘭，時德瑞，陳江平，文清嵐

（桂林市林業(yè)科學(xué)研究所，廣西 桂林 541004）

土壤與其滋養(yǎng)的作物相互間的影響而導(dǎo)致植物群落演替的發(fā)生。土壤是植物賴以生存的根本，生態(tài)系統(tǒng)中的能量轉(zhuǎn)化更是離不開土壤，因此，土壤的好壞直接關(guān)系到植物質(zhì)量的高低，更是關(guān)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(zhì)，也可以改善土壤內(nèi)部結(jié)構(gòu)。研究者已經(jīng)對植物演替過程中土壤結(jié)構(gòu)及物質(zhì)的變化做了相關(guān)研究［2］。在森林的經(jīng)營中，采伐是最主要的方式，通過采伐可以有效調(diào)節(jié)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(huán)過程不那么高效，甚至影響土壤內(nèi)部能量的分配和營養(yǎng)物質(zhì)的改變。有關(guān)學(xué)者發(fā)現(xiàn)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(yán)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(guān)鍵就是看土壤養(yǎng)分的高低［4］。采伐后的森林土壤結(jié)構(gòu)和外在環(huán)境都在變化，其內(nèi)部的營養(yǎng)物質(zhì)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(yǎng)物質(zhì)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(jié)構(gòu)和營養(yǎng)物質(zhì)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(tài)系統(tǒng)被嚴(yán)重破壞，水土流失加重，其土壤的結(jié)構(gòu)和內(nèi)在物質(zhì)都在不斷發(fā)生變化。迄今為止，已經(jīng)有很多學(xué)者針對這一情況進(jìn)行了研究，由于采伐數(shù)量和方式不同，對土壤結(jié)構(gòu)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(qū)桉樹采伐跡地內(nèi)土壤的pH、養(yǎng)分元素和陽離子交換性能的變化，發(fā)現(xiàn)其中的演變規(guī)律，為以后的森林建設(shè)提供可靠的理論支撐和可行性建議。

1 研究地區(qū)與檢測機(jī)構(gòu)

1.1 試驗地概況

靈川縣隸屬于廣西壯族自治區(qū)，其占地面積約為2 300 km2，由于其地理位置特點(diǎn)，使得其生態(tài)物種豐富，土壤多為紅壤土。部分平原地區(qū)有中小型山脈，其當(dāng)?shù)赝寥莱尸F(xiàn)黃壤；少部分低山區(qū)域呈現(xiàn)黃紅壤與紅壤混合狀；中部地區(qū)呈現(xiàn)紅壤與積土交錯狀。調(diào)查顯示，靈川縣內(nèi)維管束植物近200科，約為1 400 種［8］。

1.2 檢測機(jī)構(gòu)

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(jìn)行檢測。采樣1.0 kg，主要檢測其內(nèi)部有機(jī)物質(zhì)、磷、鉀、銅的含量以及pH等。檢測依據(jù)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(jī)質(zhì)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(jié)果與分析

2.1 桉樹采伐跡地土壤有機(jī)質(zhì)的含量

桂北地區(qū)桉樹采伐過后地區(qū)每千克土壤內(nèi)含有機(jī)物質(zhì)10.1 g，含量偏低。由于采伐原因，當(dāng)?shù)貎?nèi)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(jī)物質(zhì)，加之枯物的落葉層對有機(jī)物質(zhì)有淋洗作用，這就使得伐后初期土壤內(nèi)部有機(jī)物質(zhì)含量迅速升高。但是這些養(yǎng)分不能被當(dāng)?shù)刂参锪己玫匚眨率雇寥纼?nèi)的營養(yǎng)物質(zhì)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(xiàn)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(zhì)的分解比原來大大加速，這就會有酸性物質(zhì)的生成，土壤內(nèi)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(yǎng)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(nèi)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(yǎng)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(shù)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(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)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(nèi)微生物種類和數(shù)量都迅速增多，這就使得土壤的物質(zhì)循環(huán)加速，質(zhì)量升高，土壤內(nèi)的營養(yǎng)物質(zhì)回歸，土壤養(yǎng)分增多和酸性增強(qiáng)。森林土壤內(nèi)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(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)變化的規(guī)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(yǎng)物質(zhì)的能力也達(dá)到頂峰狀態(tài)。

采伐后的土壤環(huán)境對桉樹的生長十分有利。雖然此時土壤養(yǎng)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(yǎng)物質(zhì)開始慢慢減少，養(yǎng)分交換過程減慢，這一時間段內(nèi)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(chuàng)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(dāng)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(nèi)結(jié)構(gòu)和物質(zhì)不斷適應(yīng)和改變并且還要同其他種群競爭營養(yǎng)物質(zhì)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(guān)系發(fā)生改變，從而產(chǎn)生新的生態(tài)整合，使得物種的演替及群落進(jìn)展都快速進(jìn)行著，林冠層的稀疏使得土壤獲得了更多的營養(yǎng)物質(zhì)，為適應(yīng)環(huán)境的物種提供了良好的外在條件，也就使得生產(chǎn)力經(jīng)久不衰。

土壤是森林生長及發(fā)展最根本的、最不可或缺的一部分，同時也是生態(tài)系統(tǒng)中不可再生的物理組成成分，土壤的結(jié)構(gòu)和內(nèi)在營養(yǎng)物質(zhì)的組成直接關(guān)系著植物群落的生長和種群間的競爭，從而成為群落發(fā)展變化的根本。如果人類活動使土壤內(nèi)部結(jié)構(gòu)元素發(fā)生不可挽回的災(zāi)害，那么森林生態(tài)系統(tǒng)將遭到毀滅性破壞。雖然伐后的森林土壤中營養(yǎng)物質(zhì)會增多，土壤肥力增強(qiáng)，對當(dāng)時幼小植物的生長極其有利，但是這種優(yōu)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(jìn)行有目的地恢復(fù)，將營養(yǎng)物質(zhì)重新鎖住，避免土壤中養(yǎng)分的散失，不然土壤內(nèi)的養(yǎng)分將會急劇減少，保肥效果驟降。