【摘要】：杉木是我國(guó)南方重要的速生用材樹(shù)種之一。由于杉木人工林的針葉化、純林化，經(jīng)營(yíng)集約化和多代連栽現(xiàn)象的加劇，杉木人工林生態(tài)系統(tǒng)固有的生態(tài)弱點(diǎn)日益顯現(xiàn)，造林地區(qū)出現(xiàn)嚴(yán)重的水土流失、生物多樣性下降、地力衰退、病蟲(chóng)害和火災(zāi)蔓延等各種嚴(yán)重生態(tài)后果，直接制約著杉木人工林的可持續(xù)發(fā)展。從目前的杉木人工林地力衰退研究來(lái)看，雖然對(duì)杉木人工林地力衰退的機(jī)理進(jìn)行了較多的研究，但是否存在地力衰退現(xiàn)象仍處于爭(zhēng)論之中，杉木人工林地力衰退機(jī)理也尚不清楚。同時(shí)雖然對(duì)杉木林地力衰退的防治技術(shù)提出一些對(duì)策和途徑，但是這些技術(shù)途徑僅僅只針對(duì)傳統(tǒng)的杉木栽培制度中的某一環(huán)節(jié)或者生態(tài)系統(tǒng)的某一局部加以變革或改良而已，并未從杉木林生態(tài)系統(tǒng)整體性角度出發(fā)來(lái)加以考慮和根本性變革。因此，如何建立一套能根本性地解決杉木人工林地力衰退等生態(tài)問(wèn)題的全新杉木栽培制度已成為杉木人工林可持續(xù)發(fā)展中一個(gè)重大課題。這些問(wèn)題都有待于進(jìn)一步的研究和探討。 有鑒于此，多年來(lái)課題組針對(duì)杉木人工林所存在的各種生態(tài)問(wèn)題，在重視消化吸收國(guó)內(nèi)外學(xué)者提出的人工林經(jīng)營(yíng)新理論和新方法的基礎(chǔ)上，對(duì)杉木人工林生態(tài)系統(tǒng)實(shí)施近自然化的改造和調(diào)控。同時(shí)在福建農(nóng)林大學(xué)南平西芹教學(xué)林場(chǎng)內(nèi)建立5個(gè)森林生態(tài)系統(tǒng)模式（包括天然常綠闊葉林模式、老齡杉木林模式、二代杉木萌芽天然更新林模式、93年二代杉木人工林模式（不煉山）和91年二代杉木人工林模式（煉山））作為杉木林生態(tài)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換模式的系列樣地，本研究試圖在已建立的5個(gè)森林生態(tài)系統(tǒng)模式內(nèi)采用實(shí)地定位研究方法，對(duì)不同杉木林生態(tài)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換模式的土壤物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、腐殖質(zhì)組成及形態(tài)、酶活性等方面進(jìn)行深入系統(tǒng)研究，為深入揭示杉木人工林地力衰退機(jī)制、退化的杉木林生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)和重建以及杉木栽培制度變革提供科學(xué)理論依據(jù)。主要研究結(jié)論如下： （1）各系統(tǒng)土壤機(jī)械組成各級(jí)顆粒所占比例之間不存在明顯差異，土壤微團(tuán)聚體各級(jí)顆粒含量存在著一定的差異；土壤0.001粒徑含量基本上呈現(xiàn)出91人工林和93人工林＞老齡林＞萌芽林＞天然林的趨勢(shì)；各系統(tǒng)0-20cm和20-40cm土壤中基本上呈現(xiàn)出1～0.25mm粒級(jí)和0.25～0.05mm粒級(jí)所占比例較高，0.001mm粒級(jí)所占比例較低的格局；各系統(tǒng)0－20cm和20－40cm土壤分散系數(shù)均大致呈現(xiàn)出91人工林93人工林老齡林萌芽林天然林的總趨勢(shì)，而結(jié)構(gòu)系數(shù)則均大致呈現(xiàn)出91人工林93人工林老齡林萌芽林天然林的趨勢(shì)。 （2）各系統(tǒng)土壤有機(jī)質(zhì)含量差異較明顯，均表現(xiàn)為93人工林較高，萌芽林、天然林和老齡林居中，91人工林較低的趨勢(shì)，且季節(jié)變化較明顯。 （3）各系統(tǒng)土壤pH值差異顯著，均表現(xiàn)為二代杉木林（萌芽林、91人工林和93人工林）pH值略高于老齡林和天然林。且季節(jié)變化較明顯，基本上呈現(xiàn)出1月＞4月＞10月＞7月的規(guī)律。 （4）各系統(tǒng)土壤全氮、全磷、全鉀含量差異顯著，各系統(tǒng)0-20cm和20-40cm土壤全氮、全磷、全鉀含量基本上呈現(xiàn)出萌芽林、91人工林、93人工林較高，天然林和老齡林較低的趨勢(shì)，且季節(jié)變化明顯。 （5）各系統(tǒng)土壤水解氮、速效磷、速效鉀含量差異不明顯，不同土層各系統(tǒng)變化規(guī)律略有差異，且季節(jié)變化明顯，水解氮和速效鉀均呈現(xiàn)1月和4月較高，7月和10月略低的規(guī)律，速效磷呈現(xiàn)出4月份較高，其他月份略低的規(guī)律。 （6）各系統(tǒng)土壤全鈣含量系統(tǒng)差異不明顯，且季節(jié)變化不明顯。各系統(tǒng)0-20cm和20-40cm土壤全鎂含量均呈現(xiàn)出二代杉木林（萌芽林、91人工林和93人工林）略低于老齡林和天然林的趨勢(shì)；各系統(tǒng)全鎂含量季節(jié)變化較明顯，呈現(xiàn)出4月略高，1、7、10月較低的規(guī)律。 （7）各系統(tǒng)土壤交換性鈣和交換性鎂含量差異較明顯，大致均呈現(xiàn)出老齡林、天然林和萌芽林較高，93人工林和91人工林較低的趨勢(shì)，且季節(jié)變化較明顯，均呈現(xiàn)出4月份較高，1、7、10月較低的規(guī)律。 （8）各系統(tǒng)土壤全鐵和全鉛含量差異和季節(jié)變化均不明顯，不同土層各系統(tǒng)的全鐵含量變化規(guī)律較復(fù)雜，各系統(tǒng)全鉛含量均呈現(xiàn)二代杉木林＞天然林和老齡林的趨勢(shì)；各系統(tǒng)土壤全錳和全銅含量差異顯著，季節(jié)變化也均較為明顯，各系統(tǒng)土壤全錳基本上呈現(xiàn)出萌芽林、天然林、91人工林＞93人工林和老齡林的趨勢(shì)。各系統(tǒng)全銅含量呈現(xiàn)出二代杉木林＞天然林和老齡林的趨勢(shì)。各系統(tǒng)土壤全鋅含量差異不明顯，大致呈現(xiàn)出萌芽林=93人工林=天然林＞91人工林＞老齡林的趨勢(shì)，，且季節(jié)變化較為明顯。 （9）各系統(tǒng)0-20cm和20-40土壤有效態(tài)鐵含量存在一定的差異，呈現(xiàn)出天然林較高，萌芽林和老齡林居中，91人工林和93人工林較低的規(guī)律，季節(jié)變化較明顯；各系統(tǒng)0-20cm和20-40cm土壤有效態(tài)錳含量存在一定差異，均呈現(xiàn)出萌芽林天然林93人工林老齡林91人工林的趨勢(shì)。各系統(tǒng)0-20cm和20-40cm土壤有效態(tài)錳季節(jié)變化較明顯，大致呈現(xiàn)1月和4月較高，7月和10月較低的規(guī)律；各系統(tǒng)0-20cm和20-40cm土壤有效態(tài)銅含量存在一定的差異，基本上呈現(xiàn)出天然林和萌芽林較高，93人工林、91人工林和老齡林較低的趨勢(shì)，季節(jié)變化較明顯；各系統(tǒng)0-20cm和20-40cm土壤有效態(tài)鋅的含量差異和季節(jié)變化均不明顯。各系統(tǒng)0-20cm和20-40cm土壤有效態(tài)鉛含量差異較顯著，基本上呈現(xiàn)萌芽林天然林93人工林91人工林老齡林的趨勢(shì)，且季節(jié)性不明顯。 （10）各系統(tǒng)0-20cm和20-40cm土壤中富里酸碳量含量差異較明顯，均呈現(xiàn)出93人工林較高，其它系統(tǒng)較低的規(guī)律。土壤中胡敏酸碳量系統(tǒng)間差異較明顯，均呈現(xiàn)出91人工林較低，其它系統(tǒng)較高的規(guī)律。各系統(tǒng)0-20cm土壤中胡敏素的含碳量差異較明顯，呈現(xiàn)出萌芽林老齡林天然林91人工林93人工林的趨勢(shì)，各系統(tǒng)20-40cm之間差異不明顯。 （11）從土壤腐殖化度來(lái)看，老齡林0-20cm和20-40cm土壤胡敏酸碳量所占比例最高，說(shuō)明老齡林土壤腐殖化程度較高，土壤腐殖質(zhì)質(zhì)量較好；其次是萌芽林、天然林和93人工林，最低為91人工林。 （12）從HA/FA比例來(lái)看，HA/FA老齡林較高，其次為萌芽林、天然林和93人工林，最低為91人工林。這說(shuō)明老齡林土壤腐殖質(zhì)的分子量大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而91人工林土壤腐殖質(zhì)結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，其腐殖質(zhì)質(zhì)量較差。 （13）腐殖質(zhì)各組分均呈現(xiàn)出富里酸碳量胡敏素碳量胡敏酸碳量的總趨勢(shì)。富里酸碳量所占的比例較高，胡敏素碳量所占的比例居中，胡敏酸碳量所占比例較低。 （14）各系統(tǒng)0-20cm和20-40土壤胡敏酸E4值呈現(xiàn)93人工林較高，老齡林、天然林和萌芽林居中，91人工林較低的規(guī)律，說(shuō)明各系統(tǒng)中93人工林表層土壤的分子量大，復(fù)雜程度高，芳香族原子團(tuán)增多，縮合度變強(qiáng)。 （15）各系統(tǒng)0-20cm和20-40土壤E4/E6呈現(xiàn)出天然林較高，萌芽林和91人工林居中，老齡林和93人工林較低的趨勢(shì)，說(shuō)明天然林系統(tǒng)土壤脂肪族結(jié)構(gòu)變小，活性也隨之變強(qiáng)，團(tuán)�；饔冒l(fā)揮，分解和裂解礦物的作用減弱，土壤腐殖質(zhì)質(zhì)量良好。 （16）土壤胡敏酸的光密度值隨著波長(zhǎng)的增加逐漸的降低，各土層均呈現(xiàn)出93人工林老齡林天然林萌芽林91人工林的趨勢(shì)。 （17）各系統(tǒng)土壤0-20cm和20-40的松結(jié)合態(tài)碳量存在較明顯差異，呈現(xiàn)91人工林和天然林較高，萌芽林、93人工林和老齡林較低的趨勢(shì)；穩(wěn)結(jié)合態(tài)碳量也存在較明顯差異，大致呈現(xiàn)天然林較高，91人工林、萌芽林、93人工林和老齡林較低的規(guī)律；緊結(jié)合態(tài)碳量差異也較明顯，呈現(xiàn)93人工林和萌芽林較高，天然林、老齡林和91人工林較低的趨勢(shì)。從松/緊比值來(lái)看，不同系統(tǒng)存在一定的差異，基本上呈現(xiàn)天然林和老齡林較高，萌芽林、91人工林和93人工林較低的趨勢(shì)。 （18）從三種結(jié)合態(tài)所占比例來(lái)看，各系統(tǒng)土壤緊結(jié)合態(tài)所占比例較高，在48.09～77.95%之間；其次為松結(jié)合態(tài)，在24.60～49.41%之間；穩(wěn)結(jié)合態(tài)最低，在14.48～22.69%之間。 （19）各系統(tǒng)0-20cm和20-40cm土壤過(guò)氧化氫酶活性存在著一定的差異，均呈現(xiàn)出天然林較高，萌芽林和93人工林居中，老齡林和91人工林較低的趨勢(shì)；土壤蔗糖酶活性含量差異較為明顯，呈現(xiàn)出老齡林較高，天然林、萌芽林、93人工林和91人工林較低的趨勢(shì)；各系統(tǒng)土壤脲酶活性的含量差異明顯，大致呈現(xiàn)出91人工林和93人工林較低，其它系統(tǒng)較高的趨勢(shì)；土壤酸性磷酸酶活性含量差異不顯著，呈現(xiàn)出老齡林和93人工林較高，91人工林較低的規(guī)律。各系統(tǒng)土壤過(guò)氧化氫酶、蔗糖酶、脲酶和酸性磷酸酶活性基本上呈現(xiàn)隨土層的加深而有所下降的規(guī)律。 （20）通過(guò)健康評(píng)價(jià)法和主成分分析法，運(yùn)用土壤物理性質(zhì)，化學(xué)性質(zhì)，生物化學(xué)性質(zhì)的各指標(biāo)對(duì)不同杉木林生態(tài)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換模式的土壤質(zhì)量進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)。從綜合評(píng)價(jià)的結(jié)果來(lái)看，萌芽林、93人工林（不煉山）和老齡林的土壤質(zhì)量均優(yōu)于91人工林（煉山）。這說(shuō)明這三種模式具有較好的土壤維護(hù)和恢復(fù)能力，都可作為今后杉木人工林地力衰退防治技術(shù)的有益參考和借鑒，尤其是萌芽林。萌芽林是以天然更新和杉木萌芽更新為主要造林技術(shù)而形成的杉木闊混交林，由于萌芽林采用系統(tǒng)的整體更新，未受到各種人為干擾，而且能形成具有較高物種多樣性和結(jié)構(gòu)多樣性的生態(tài)系統(tǒng)，因此，萌芽林系統(tǒng)自我調(diào)節(jié)和自我修復(fù)的能力較強(qiáng)，土壤質(zhì)量較高。
【圖文】：

圖 8 各系統(tǒng) 0-20cm 土壤胡敏酸的光密度情況Fig.8 0-20 cm Soil humic acid each system of the optical density圖 9 各系統(tǒng) 20-40cm 土壤胡敏酸的光密度情況Fig.9 20-40 cm Soil humic acid each system of the optical density 8 和圖 9 可以看出，土壤胡敏酸的光密度值隨著波長(zhǎng)的增加逐漸的降低，各土層均呈現(xiàn)出齡林＞天然林＞萌芽林＞91 人工林的趨勢(shì)。土壤腐殖質(zhì)結(jié)合形態(tài)

圖 9 各系統(tǒng) 20-40cm 土壤胡敏酸的光密度情況Fig.9 20-40 cm Soil humic acid each system of the optical density圖 8 和圖 9 可以看出，土壤胡敏酸的光密度值隨著波長(zhǎng)的增加逐漸的降低，各土層均呈現(xiàn)老齡林＞天然林＞萌芽林＞91 人工林的趨勢(shì)。2 土壤腐殖質(zhì)結(jié)合形態(tài)表 55 各系統(tǒng)土壤腐殖質(zhì)結(jié)合形態(tài)Table.55 Soil humus combined form each system三種結(jié)合態(tài)含 C 量（g.kg-1） 三種結(jié)合態(tài)含 C 比例（g.kg-1態(tài)）土層（cm）松結(jié)合態(tài) 穩(wěn)結(jié)合態(tài) 緊結(jié)合態(tài) 松結(jié)合態(tài) 穩(wěn)結(jié)合態(tài) 緊結(jié)合態(tài)松0－20 5.24 3.23 10.27 28.39 17.50 55.63 林20－40 5.03 2.31 6.12 49.41 22.69 60.12 0－20 3.97 2.43 9.83 24.60 15.06 60.90 林 20－40 4.11 2.01 6.16 32.08 15.69 48.09 0－20 5.08 3.19 11.07 24.32 15.27 52.99
【學(xué)位授予單位】：福建農(nóng)林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類(lèi)號(hào)】：S791.27;S714

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2668741