鄧文才

（廣西融安縣林業(yè)局，廣西 柳州 545400）

環(huán)境問(wèn)題是一個(gè)時(shí)期以來(lái)人們關(guān)注的焦點(diǎn)之一。環(huán)境問(wèn)題包括生態(tài)環(huán)境退化。杉木的經(jīng)濟(jì)效益研究報(bào)道較多。杉木生態(tài)系統(tǒng)中的生物系統(tǒng)發(fā)揮的生態(tài)功能及其效益報(bào)道較少。本文針對(duì)杉木生態(tài)系統(tǒng)中的生物系統(tǒng)，通過(guò)水文效應(yīng)、營(yíng)養(yǎng)元素生物循環(huán)，把營(yíng)養(yǎng)元素及其他有益元素歸還和注入杉木林生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行探討，力求保護(hù)杉木林生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)環(huán)境，提升環(huán)境質(zhì)量與活力。

1 截留降雨，涵養(yǎng)水源

杉木為主體的杉木林生態(tài)系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱杉木林生態(tài)系統(tǒng)）中的生物系統(tǒng)喬木層成林后，主伐前，下雨時(shí)產(chǎn)生明顯的水文效應(yīng)或水文作用。降雨落到杉木林冠層，就開(kāi)始了雨水的再分配過(guò)程。杉木枝葉濃密，葉面積指數(shù)大，杉木樹(shù)皮纖維厚實(shí)粗糙，降雨在杉木林內(nèi)的再分配就有著與常綠落葉闊葉混交林和常綠闊葉林不同的特點(diǎn)與分配規(guī)律，與無(wú)林草坡地有更大的差異。據(jù)測(cè)定資料，杉木喬木層林冠截留降雨量占當(dāng)?shù)亟涤炅?2.44%。其林冠截留率比同一研究區(qū)相同郁閉度的常綠落葉闊葉混交林（占11.1%）略大；更明顯大于常綠闊葉林（占9.9%）。顯示出針葉林截留率大于闊葉林。當(dāng)林外降雨量7.0mm，常綠闊葉林已開(kāi)始產(chǎn)生樹(shù)干徑流。而杉木林喬木層在林外降雨量為 13.8 mm，林內(nèi)才出現(xiàn)樹(shù)干徑流。表明杉木樹(shù)干樹(shù)皮有著較強(qiáng)的吸水能力。杉木喬木層對(duì)降雨的截留率隨著降雨時(shí)數(shù)增加而增加。杉木喬木層枝、葉、果凋落物在地面形成枯落物，分解速率緩慢，分解時(shí)間長(zhǎng)，與當(dāng)?shù)貧鉁?、空氣相?duì)濕度、土壤含水率等因素密切相關(guān)。杉木成林內(nèi)枝、葉、果等枯落物分解緩慢，現(xiàn)存積累量比草坡地枯落物現(xiàn)存量顯著較多。前者 （6.3t/ha）比后者（0.9t/ha）多7倍。前者在一次降雨過(guò)程持水量達(dá)20.85 t/ha，為后者持水量的6倍，杉木喬木層的枯枝落葉層對(duì)降水有較大吸蓄作用。杉木林生態(tài)系統(tǒng)水文效應(yīng)與水源涵養(yǎng)能力還體現(xiàn)在林地土壤這一層次。杉木林生態(tài)系統(tǒng)的土壤深厚、疏松、結(jié)構(gòu)良好，非毛管孔隙度大于草坡地土壤，杉木林生態(tài)系統(tǒng)土壤環(huán)境最大持水量達(dá)757.1mm，比草坡地土壤環(huán)境持水量（725.4 mm）多4.4%。毛管持水量與最小持水量也分別高于草坡地土壤環(huán)境持水量1.7%和0.6%。在山區(qū)，水氣豐富、云霧較多，林木，特別是針葉林使云霧凝結(jié)成水滴作用突出，林內(nèi)霧滴降水量可達(dá)當(dāng)?shù)亟涤炅康?0%～50%。促使有林地區(qū)降雨量增加20%～40%。除此之外，杉木林喬木層對(duì)固態(tài)降水也有明顯的吸附作用。杉木為主體的杉木林生態(tài)系統(tǒng)，林內(nèi)降雨量的再分配，產(chǎn)生的水文效應(yīng)，削減了到達(dá)林地的雨水?dāng)?shù)量和濺蝕力，減少地表徑流，增加雨水滲透量與土壤含水量，減少土壤與肥力的流失。

2 杉木林生物系統(tǒng)喬木層營(yíng)養(yǎng)元素的歸還

杉木林生態(tài)系統(tǒng)中的生物系統(tǒng)喬木層吸收太陽(yáng)輻射能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，合成有機(jī)物質(zhì)貯存在樹(shù)木體內(nèi)。同時(shí)將礦物元素貯存在樹(shù)木各個(gè)器官。10種以上營(yíng)養(yǎng)元素在杉木喬木層生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程發(fā)揮作用。N、P、K、Ca、Mg是其中重要元素。杉木有較強(qiáng)聚鈣能力，也喜好鈣元素，在富鈣、濕潤(rùn)、結(jié)構(gòu)良好的砂質(zhì)壤土，杉木生長(zhǎng)更迅速。林木活組織走向衰老和死亡是一個(gè)漸變過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中營(yíng)養(yǎng)元素會(huì)從衰老的組織向幼嫩組織轉(zhuǎn)移。結(jié)果是，杉木落葉、落枝和落花果，多數(shù)營(yíng)養(yǎng)元素含量均低于立木同器官的同類營(yíng)養(yǎng)元素含量。與此相反，比最大生物量的樹(shù)干高數(shù)倍。大多數(shù)營(yíng)養(yǎng)元素相對(duì)地比樹(shù)木根系也高出很多。據(jù)測(cè)定，通過(guò)凋落物歸還土壤的10種元素相當(dāng)于立木元素存留量的2.4，實(shí)際歸還林地土壤的10種元素總量達(dá)65.50kg/ha.a，顯示杉木成熟林通過(guò)凋落物歸還林地土壤的營(yíng)養(yǎng)元素含量達(dá)到比較高的水準(zhǔn)。森林凋落物是森林生產(chǎn)力組成部分，森林凋落物大多數(shù)來(lái)自杉木林喬木層，其主要組成是落葉、落枝和落花果，3種凋落物以龍勝里駱林區(qū)24-28年生杉木成熟林喬木層為例，凋落物平均產(chǎn)量計(jì)算為3.749t/ha.a，凋落物占杉木年總產(chǎn)量的44.7%。在凋落物組成中，落葉、落枝、落花果（含少量樹(shù)皮）分別占55.9%、23.1%和21.0%。凋落物在林地上形成枯落物，構(gòu)成林地有機(jī)質(zhì)主要、寶貴的物質(zhì)庫(kù)。夯實(shí)杉木林土壤肥力物質(zhì)基礎(chǔ)，成為杉木林生態(tài)環(huán)境中土壤環(huán)境結(jié)構(gòu)優(yōu)化、性狀良好的重要構(gòu)成因素。杉木林生態(tài)系統(tǒng)喬木層每年的凋落物數(shù)量、結(jié)構(gòu)組成、性狀，與樹(shù)種組成、林齡結(jié)構(gòu)、自然條件、坡位及經(jīng)營(yíng)管理有密切聯(lián)系。凋落物是該生態(tài)系統(tǒng)營(yíng)養(yǎng)元素生物循環(huán)中的一個(gè)階段的物質(zhì)形態(tài)表現(xiàn)形式，元素生物循環(huán)是生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部植物群落與土壤之間營(yíng)養(yǎng)元素的循環(huán)，循環(huán)過(guò)程通過(guò)營(yíng)養(yǎng)元素吸收、存留和歸還三個(gè)階段完成和維持平衡。據(jù)測(cè)定，杉木凋落物中5種營(yíng)養(yǎng)元素N、P、K、Ca、Mg歸還量為95.28kg/ha.a，略高于營(yíng)養(yǎng)元素存留量。凋落物把營(yíng)養(yǎng)元素歸還林地土壤還需要經(jīng)過(guò)分解過(guò)程，釋放的營(yíng)養(yǎng)元素才能進(jìn)入土壤。杉木凋落物的年分解速率為48.4%，意思是凋落物所含的營(yíng)養(yǎng)元素每年歸還林地土壤的只占48.4%。60年、56年、20年生不同林齡杉木喬木層N、P、K、Ca、Mg元素現(xiàn)存量不同，年吸收量、歸還量也不同，年歸還量占年吸收量的百分比分別為：12%～17%、19%～23%和11%～22%。從中看出，杉木林地養(yǎng)分生物循環(huán)，自20年生以后直至60年生，都處于供不應(yīng)求狀態(tài)。60年生杉木林分年歸還量不及年吸收量的25%。為了補(bǔ)充并提高土壤肥力，維持林地土壤養(yǎng)分生物循環(huán)平衡，提高林分生產(chǎn)力，追施肥料，加強(qiáng)撫育管理，營(yíng)造杉闊混交林，林農(nóng)復(fù)合經(jīng)營(yíng)模式等，都是有效措施。杉木林生態(tài)系統(tǒng)喬木層以凋落物形式每年歸還林地土壤的營(yíng)養(yǎng)元素為48.4%，是對(duì)土壤環(huán)境系統(tǒng)增強(qiáng)肥力與活力的主要途徑和措施。大氣降雨淋溶把杉木喬木層營(yíng)養(yǎng)元素歸還林地土壤也是一種有效途徑，不過(guò)這種途徑歸還林地土壤的營(yíng)養(yǎng)元素?cái)?shù)量不多。

3 杉農(nóng)復(fù)合經(jīng)營(yíng)對(duì)林地土壤產(chǎn)生的作用

杉木喜氣候溫暖、空氣濕度大、土壤水分充足的丘陵山地，土壤深厚、肥沃，有機(jī)質(zhì)豐富的環(huán)境。在融安山地丘陵區(qū)的集體林區(qū)，集體林權(quán)制度改革后，林木和林地經(jīng)營(yíng)權(quán)、產(chǎn)品處置權(quán)和轉(zhuǎn)讓權(quán)落實(shí)到戶，杉木林分戶經(jīng)營(yíng)。同一塊林地多年栽植杉木已是普遍現(xiàn)象。然而，據(jù)研究資料表明，同一林地二代連栽杉木，單產(chǎn)一般降低20%，三代連栽杉木單產(chǎn)比第一代降低40%～50%。以往習(xí)慣是煉山、全墾。這是林地土壤結(jié)構(gòu)、性狀破壞、營(yíng)養(yǎng)元素流失重要過(guò)程。林農(nóng)復(fù)合經(jīng)營(yíng)模式，以杉木為主體，建立杉農(nóng)結(jié)合生態(tài)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)或生產(chǎn)生態(tài)復(fù)合系統(tǒng)，運(yùn)用生態(tài)系統(tǒng)共生原理，建立多種生物、多層結(jié)構(gòu)、多功能的林農(nóng)復(fù)合生產(chǎn)生態(tài)系統(tǒng)；運(yùn)用生態(tài)位配置原理與生態(tài)位相適應(yīng)的生物物種，充分利用環(huán)境資源的異質(zhì)性，提高植物生產(chǎn)潛力。同時(shí)提高作為環(huán)境因素的土壤生產(chǎn)能力。杉木--籽西瓜套種是一種復(fù)合經(jīng)營(yíng)模式，實(shí)施立體設(shè)計(jì)與科學(xué)經(jīng)營(yíng)管理。籽西瓜為一年生草本植物，莖蔓生，密生細(xì)毛，葉濃綠，性喜炎熱、干燥和充足陽(yáng)光。采種子用的品種，果小味淡，子多而大，通稱“籽西瓜”。籽西瓜一般5月播種，7月成熟收獲，周期短、見(jiàn)效快。籽西瓜藤蔓在林地上滿地伸展覆蓋，構(gòu)成縱橫交錯(cuò)的“藤網(wǎng)”，成為林地表面保護(hù)層，避免或減少雨滴直接濺蝕林地和損壞杉木幼苗幼樹(shù)，發(fā)揮第一層保護(hù)作用?！疤倬W(wǎng)”減弱地表徑流的形成及徑流的流量、流速，增加地表水滲透率，減少林地土壤和養(yǎng)分的流失。有效保護(hù)杉木--籽西瓜復(fù)合生產(chǎn)生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境系統(tǒng)中的土壤環(huán)境及其持續(xù)利用功能。籽西瓜藤蔓鋪滿地面，白天（尤其是晴天）降低太陽(yáng)輻射帶來(lái)的日灼、高溫，減少地表水分蒸發(fā)，夜間減弱植物蒸騰作用。這些過(guò)程都減少林地土壤水分消耗而貯存于土壤中。杉木--籽西瓜復(fù)合經(jīng)營(yíng)屬于人工林林農(nóng)復(fù)合生產(chǎn)生態(tài)系統(tǒng)，籽西瓜為短周期經(jīng)營(yíng)品種，人們?cè)谙到y(tǒng)中除草、松土、施肥、防治病蟲(chóng)害等經(jīng)營(yíng)管理措施，投入很多物質(zhì)和活勞動(dòng)。籽西瓜的收獲是該復(fù)合生產(chǎn)生態(tài)系統(tǒng)中或經(jīng)營(yíng)對(duì)象中生物總產(chǎn)量的一小部分，約占生物總產(chǎn)量25%。剩余大部分綠色植物以有機(jī)質(zhì)歸還林地。杉木--籽西瓜復(fù)合生產(chǎn)生態(tài)系統(tǒng)，以耕代撫，以短養(yǎng)長(zhǎng)，長(zhǎng)短結(jié)合，為生產(chǎn)生態(tài)系統(tǒng)創(chuàng)造良好土壤環(huán)境條件，改善土壤環(huán)境養(yǎng)分、肥力因杉木需要逐年“供不應(yīng)求”狀況，維持土壤肥力性狀的平衡。溫遠(yuǎn)光等人在賀州市黃洞林場(chǎng)試驗(yàn)杉木--籽西瓜套種模式，累計(jì)套種面積1356ha。表土流失量比對(duì)照區(qū)減少92%；0～20cm土層土壤容重比對(duì)照區(qū)降低8.74%；非毛管孔隙度增加12.70%；自然含水率提高23.38%；有機(jī)質(zhì)含量提高17.1%。改變了像融安集體林區(qū)杉木林地肥力下降的現(xiàn)象。杉木--籽西瓜復(fù)合經(jīng)營(yíng)模式，使二代杉木連栽土地生產(chǎn)力不但不下降，而是比第一代林木材產(chǎn)量（7.85m/hm）凈增30%～50%，實(shí)現(xiàn)林地持續(xù)生產(chǎn)力提高和杉木幼林速生快長(zhǎng)。一物多用，一勞多得，提升了勞力、肥料利用率和生產(chǎn)生態(tài)系統(tǒng)經(jīng)營(yíng)的經(jīng)濟(jì)效果。更為重要的是維持了杉木林地可持續(xù)經(jīng)營(yíng)利用。

4 杉木個(gè)體、群體對(duì)景觀環(huán)境產(chǎn)生的作用

自景觀文化產(chǎn)生以來(lái)，景觀文化在人類生存和發(fā)展的環(huán)境中發(fā)揮了重要作用。景觀文化成為人類精神生活中重要組成部分，是構(gòu)成環(huán)境系統(tǒng)和陶冶人們情操、提高精神文化水準(zhǔn)重要內(nèi)容。在山區(qū)丘陵，杉木林生態(tài)系統(tǒng)喬木層主伐前，杉木發(fā)揮景觀作用。杉木個(gè)體、群體在不同具體位置、不同自然條件，發(fā)揮著不同的森林景觀功能，為人類創(chuàng)造社會(huì)服務(wù)效益和休閑、觀賞價(jià)值。杉木具有色、形、香獨(dú)特性狀，在景觀環(huán)境中獨(dú)樹(shù)一幟，引人注目。杉木常綠，葉面深綠色，微具白粉或白粉不明顯，下面淡綠色。深綠、淡綠都是綠色，給人們清涼、爽快、舒適的空間環(huán)境。杉木樹(shù)干高大，高達(dá)30m以上，挺拔軒昂，蒼勁肅穆，蔚為壯觀。杉木樹(shù)體散發(fā)一種清香氣味，令人身心舒暢，神情振奮。在寺廟宗祠、古塔書院、紀(jì)念重地、風(fēng)景名勝和旅游勝地，常常看到偌大滄桑的古松、古柏、古杉、古槐、古樟、古榕。這些古樹(shù)名木就是一幅獨(dú)具特色、富有中國(guó)民族文化色彩的中國(guó)畫。駐足或坐在杉木樹(shù)冠下，可以靜享“森”呼吸，令人愉悅和快樂(lè)。杉木作為園林綠化或森林景觀種植樹(shù)種，可以孤植、列植、行植或叢植。森林公園、地質(zhì)公園、其他綜合性公園視環(huán)境條件和樹(shù)種配置適地適樹(shù)建植。培育山區(qū)森林景觀或森林公園，可以片植，讓人們縱情欣賞和飽覽杉木林海綠色波濤，領(lǐng)會(huì)杉木塑造的景觀環(huán)境，為人類創(chuàng)造美好的景觀環(huán)境資源價(jià)值。

5 結(jié)語(yǔ)

（1）杉木林生態(tài)系統(tǒng)喬木層，主伐前杉木林冠層截留降雨量占當(dāng)?shù)亟涤炅?2.44%；比常綠落葉闊葉混交林（占林外降雨量11.1%）降雨截留率高1.34%；比常綠闊葉林（占林外降雨量9.9%）降雨截留率高2.54%.林外降雨量13.8mm時(shí)，杉木喬木層開(kāi)始產(chǎn)生樹(shù)干徑流，常綠闊葉林在林外降雨7.0mm就已經(jīng)產(chǎn)生樹(shù)干徑流。杉木林生態(tài)系統(tǒng)枯落物層現(xiàn)存量6.3t/ha，草坡地枯落物層0.9t/ha，前者在一次降雨過(guò)程持水量 20.85t/ha，為后者蓄水量6倍。杉木林地土壤最大持水量757.1mm，比草坡地土壤持水量（725.4mm）多4.4%。

（2）杉木林生態(tài)系統(tǒng)營(yíng)養(yǎng)元素歸還林地主要途徑是凋落物，落葉、落枝和落花果3個(gè)器官內(nèi)多數(shù)營(yíng)養(yǎng)元素含量低于立木同器官同類營(yíng)養(yǎng)元素，但仍比樹(shù)干高出數(shù)倍。凋落物內(nèi)含主要營(yíng)養(yǎng)元素是N、P、K、Ca、Mg，是森林生產(chǎn)力重要組成部分。歸還林地土壤10種營(yíng)養(yǎng)元素總量，在24～28年生杉木喬木層，達(dá) 65.500kg/ha.a，總濃度約杉木喬木層2.4倍。24～28年生杉木成熟林喬木層凋落物平均產(chǎn)量3.749t/ha.a，占杉木年總產(chǎn)量的44.7%。3個(gè)器官組分分別占凋落物總量的55.9%、23.1%和21%。凋落物經(jīng)枯落物分解釋放營(yíng)養(yǎng)元素才能進(jìn)入土壤。

（3）杉木—籽西瓜復(fù)合經(jīng)營(yíng)模式，籽西瓜藤蔓覆蓋林地表面，減少雨滴濺蝕林地及杉木幼苗，削弱地表徑流流量、流速，增加地表水滲透率，減少土壤和養(yǎng)分流失，保護(hù)了林木生長(zhǎng)的土壤環(huán)境。藤蔓覆蓋地表，降低太陽(yáng)輻射高溫及水分蒸發(fā)，保持林地土壤水分不致過(guò)多消耗。經(jīng)營(yíng)管理過(guò)程人力、物力投入，籽西瓜收入僅占經(jīng)營(yíng)范圍生物總量25%，大部分植物保留、歸還林地。供給杉木林地增施大量有機(jī)物質(zhì)，土壤環(huán)境因子補(bǔ)充和增加了大量營(yíng)養(yǎng)元素，提升土壤環(huán)境多項(xiàng)指標(biāo)及可持續(xù)利用能力。

（4）杉木林生態(tài)系統(tǒng)杉木喬木層在主伐前，森林景觀價(jià)值與功能日益顯得重要。在特殊環(huán)境條件、特定位置，例如：名勝古跡、旅游勝地、紀(jì)念重地、寺廟宗祠，滄桑古杉，有著獨(dú)特的景觀環(huán)境作用，營(yíng)造肅穆、崇敬環(huán)境氛圍。不同環(huán)境分別采用孤植、列植、行植、片植。