戴 軍，周 剛，林佳貝，黎偉東，何 斌，黃振格，謝敏洋

（1.廣西壯族自治區(qū)國(guó)有維都林場(chǎng)，廣西來賓 546000；2.廣西大學(xué)林學(xué)院，廣西南寧 530004）

杉木（Cunninghamia lanceolata）是我國(guó)南方重要的商品用材林樹種之一，具有適應(yīng)性廣、生長(zhǎng)快、材質(zhì)優(yōu)良和經(jīng)濟(jì)價(jià)值高等特點(diǎn)[1]。廣西是我國(guó)杉木主產(chǎn)區(qū)之一,杉木蓄積量在全區(qū)人工林中位列第一，在廣西林業(yè)生產(chǎn)和木材戰(zhàn)略儲(chǔ)備基地建設(shè)中具有重要地位[2]。杉木連栽導(dǎo)致地力嚴(yán)重衰退和生態(tài)功能下降等問題日趨嚴(yán)重[3-6]，尋求維持其林地生產(chǎn)力的方法，成為當(dāng)前杉木栽培區(qū)亟需解決的問題。

禿杉（Taiwania flousiana）為杉科（Taxodiaceae）臺(tái)灣杉屬珍稀樹種，具有適應(yīng)性強(qiáng)、速生、生物生產(chǎn)力及出材率高和材質(zhì)優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)，已成為南方中、低山區(qū)杉木采伐跡地更新的優(yōu)良替代樹種[7-8]。目前，有關(guān)禿杉林土壤肥力的研究已有一些報(bào)道[9-13]，其中張伯聰[9]和黃承標(biāo)等[11]先后對(duì)10年生和8 ～14年生的禿杉林和連栽杉木林的土壤理化性質(zhì)進(jìn)行了比較分析，但受試驗(yàn)條件的限制，其所研究的禿杉林和連栽杉木林林齡均較小（僅相當(dāng)于杉木林的幼、中齡期），而且兩種林分的立地條件（海拔、坡向、坡度和微地形等）存在較大差異，因此研究結(jié)果存在一定的局限性。本研究以廣西南丹縣山口林場(chǎng)23年生禿杉人工林和連栽杉木林（2代杉木林）為研究對(duì)象，對(duì)杉木林采伐后兩種更新方式的土壤理化性質(zhì)和酶活性進(jìn)行對(duì)比分析，探討兩種林分土壤肥力的差異，為杉木采伐跡地更新和可持續(xù)經(jīng)營(yíng)提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于廣西南丹縣山口林場(chǎng)（107°54'E，24°98'N）。南丹縣位于廣西西北部，與天峨縣、東蘭縣、環(huán)江縣和河池市金城江區(qū)相鄰，具有高原山區(qū)的氣候特點(diǎn)和變化規(guī)律，年均氣溫16.9 ℃，年均降水量1 498.2 mm。海拔600 ～1 100 m。調(diào)查樣地設(shè)在山坡中部，海拔960 ～975 m,坡度27°～34°，東北坡向，土壤成土母質(zhì)（母巖），土壤類型為山地黃壤，土層平均厚度在80 cm以上。

禿杉人工林和連栽杉木林前茬林分均為1代杉木林，于1992年年底砍伐后，經(jīng)煉山和整地（穴規(guī)格0.4 m×0.4 m×0.3 m）后，次年3月分別用1年生禿杉實(shí)生苗營(yíng)造禿杉林，用1年生杉木實(shí)生苗營(yíng)造杉木林，株行距均為2 m×2 m（2 500株/hm2）。造林后，前3年的春季和秋季均進(jìn)行1次鏟草撫育，生長(zhǎng)期間沒有進(jìn)行人工施肥；第9和第14年進(jìn)行間伐。2016年5月調(diào)查禿杉人工林和連栽杉木林林分特征（表1）。

表1 禿杉人工林和連栽杉木林林分特征Tab.1 Stand features of T.flousiana plantation and successive rotation of C.lanceolata plantation

1.2 標(biāo)準(zhǔn)地設(shè)置與土壤樣品采集

在對(duì)現(xiàn)有禿杉人工林和連栽杉木林全面踏查的基礎(chǔ)上，于2016年5月分別在兩種林分中選擇鄰近分布、海拔、坡向、坡位和坡度等基本一致的地段，分別設(shè)置面積為400 m2（20 m ×20 m）的樣地各3塊，在每塊樣地內(nèi)按“S”形設(shè)置土壤采樣點(diǎn)各5個(gè)，分別采集表層（0 ～20 cm）土壤和下層（20 ～40 cm）土壤樣品，裝入塑料自封袋后帶回實(shí)驗(yàn)室，于室內(nèi)晾干后粉碎，過篩后裝入塑料自封袋保存，用于測(cè)定土壤化學(xué)性質(zhì)和酶活性。同時(shí)用100 cm3環(huán)刀采集各樣地表層和下層原狀土，帶回實(shí)驗(yàn)室后測(cè)定土壤物理性質(zhì)和持水性能。

1.3 土壤樣品分析與測(cè)定

土壤物理性質(zhì)和持水性能采用環(huán)刀法[14]測(cè)定。

土壤pH值、有機(jī)質(zhì)、全氮（N）、全磷（P）、全鉀（K）、水解氮、速效磷和速效鉀含量按文獻(xiàn)[14]方法測(cè)定。

土壤過氧化氫酶、蛋白酶、脲酶和酸性磷酸酶活性按文獻(xiàn)[15]方法測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2013 軟件進(jìn)行處理，用SPSS 22.0 軟件對(duì)土壤理化性質(zhì)和酶活性參數(shù)進(jìn)行差異性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 禿杉人工林與連栽杉木林土壤密度和孔隙狀況

禿杉人工林和連栽杉木林土壤容重均為下層土壤＞表層土壤，非毛管孔隙度和毛管孔隙度則表現(xiàn)為表層土壤＞下層土壤；在表層土壤中，禿杉人工林的土壤容重低于連栽杉木林，非毛管孔隙度和總孔隙度均高于連栽杉木林，其中非毛管孔隙度差異顯著（P＜0.05）；在下層土壤中，禿杉人工林的土壤容重低于連栽杉木林，非毛管孔隙度和總孔隙度則略高，差異均不顯著（表2）。

表2 禿杉人工林和連栽杉木林土壤容重和孔隙狀況Tab.2 Soil bulk density and porosity conditions of T.flousiana plantation and successive rotation of C.lanceolata plantation

2.2 禿杉人工林與連栽杉木林土壤水分狀況

土壤持水特性是土壤結(jié)構(gòu)和孔隙狀況的綜合反映。禿杉人工林表層土壤的毛管持水量、非毛管持水量和田間持水量分別比連栽杉木林高6.38%、36.61%和6.27%，非毛管持水量差異顯著（P＜0.05)；下層土壤有相同的表現(xiàn)，各指標(biāo)間差異均不顯著（表3）。禿杉林取代杉木林在一定程度上有利于改善土壤結(jié)構(gòu)和孔隙狀況，提高土壤的透水、蓄水和供水能力。

表3 禿杉人工林和連栽杉木林土壤水分含量狀況Tab.3 Soil moisture condition of T.f lousiana plantation and successive rotation of C.lanceolata plantation

2.3 禿杉人工林與連栽杉木林土壤化學(xué)性質(zhì)

林地土壤因林分類型的不同，其林分結(jié)構(gòu)、植被類型、蓋度、枯落物數(shù)量與性質(zhì)等也有所不同，使得土壤化學(xué)性質(zhì)尤其是土壤養(yǎng)分狀況存在差異，從而直接影響林木的生長(zhǎng)和發(fā)育。禿杉人工林和連栽杉木林土壤pH 值在垂直分布上均表現(xiàn)為隨深度增加而升高，不同林分相同土層間的pH 值差異不顯著，可能是土壤表面凋落物分解影響所致。在表層土壤中，禿杉人工林土壤有機(jī)質(zhì)、全P、水解N、速效P 和速效K 含量均比連載杉木林有不同程度提高，兩種林分土壤水解N 和速效P 含量差異顯著（P＜0.05）；下層土壤除速效K 外，其他養(yǎng)分含量與表層有相同的表現(xiàn)，差異均不顯著（表4）。

表4 禿杉人工林和連栽杉木林土壤化學(xué)性質(zhì)Tab.4 Soil chemical properties of T.flousiana plantation and successive rotation of C.lanceolata plantation

2.4 禿杉人工林與連栽杉木林土壤酶活性

土壤酶是土壤的重要組成部分，對(duì)土壤環(huán)境質(zhì)量的變化反應(yīng)迅速，反映土壤中養(yǎng)分轉(zhuǎn)化的過程及其動(dòng)態(tài)情況，是評(píng)價(jià)土壤肥力的重要指標(biāo)之一[16-17]。禿杉人工林和連栽杉木林土壤過氧化氫酶、蛋白酶、脲酶和酸性磷酸酶酶活性在土壤剖面分布上均與土壤主要養(yǎng)分含量有相同的表現(xiàn)，即表層土壤高于下層土壤；表層土壤中，禿杉人工林土壤的4種酶活性均高于連栽杉木林，過氧化氫酶和蛋白酶活性差異顯著（P＜0.05）；下層土壤中，除過氧化氫酶外，禿杉人工林其他3 種土壤酶活性均高于連栽杉木林，差異均不顯著（表5）。與連栽杉木林相比，禿杉人工林更有利于土壤酶活性的生物積累。

表5 禿杉人工林和連栽杉木林土壤酶活性Tab.5 Soil enzyme activities of T.flousiana plantation and successive rotation of C.lanceolata plantation

3 結(jié)論與討論

前人研究表明，杉木連栽會(huì)造成林地土壤孔隙狀況和持水性能變差，土壤主要養(yǎng)分含量和酶活性降低，林地地力下降，導(dǎo)致林分生物量和生產(chǎn)力呈逐代遞減的變化趨勢(shì)[2-6]。本研究中，與連栽杉木林相比，在杉木1 代林采伐跡地營(yíng)造禿杉林23年后，林地表層土壤和下層土壤孔隙度和持水性能均提高，土壤主要養(yǎng)分含量和酶活性也普遍較高，表明杉木采伐跡地營(yíng)建禿杉林比連栽杉木林更有利于土壤結(jié)構(gòu)和孔隙狀況的改善，可提高土壤對(duì)降雨的截持和貯存能力，促進(jìn)土壤主要養(yǎng)分和酶活性的生物積累。

土壤肥力因素是森林與土壤間相互作用和相影響的綜合反映。研究表明，受樹種生物學(xué)特性的影響，連栽杉木林枯枝落葉較少，又存在嚴(yán)重的凋落物宿存（即枯枝和部分針葉寄宿）現(xiàn)象[18-19]，而且因其含碳率較高，分解和腐殖化速率緩慢，不利于土壤有機(jī)質(zhì)和主要養(yǎng)分的生物積累，因而不利于林地土壤肥力的恢復(fù)和維持[19-20]。禿杉人工林枯枝落葉較豐富，凋落物中以養(yǎng)分含量豐富、含碳率較低且比較容易分解的樹葉及柔軟小枝為主[9]，凋落物宿存現(xiàn)象較弱，分解和腐殖化速率較快，有利于提高林地中碳、氮和磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的生物化學(xué)循環(huán)強(qiáng)度，促進(jìn)土壤有機(jī)質(zhì)和主要養(yǎng)分的生物積累及轉(zhuǎn)化；禿杉作為疏散型半深根樹種，根系發(fā)達(dá)，不同根系間連生且短根常與土壤中的真菌共生形成菌根，龐大的根系群體結(jié)構(gòu)和菌根具有較強(qiáng)的吸收營(yíng)養(yǎng)和水分的能力[18]，為林地土壤形成由大量腐根所產(chǎn)生的各種孔隙并改善土壤結(jié)構(gòu)等物理性狀提供了基礎(chǔ)條件。

與連栽杉木林相比，禿杉人工林不但具有較高的生物生產(chǎn)力水平[8]，其土壤結(jié)構(gòu)和孔隙狀況也有所改善，主要養(yǎng)分含量和土壤酶活性也有不同程度的提高，有利于林地地力維持和恢復(fù)。