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紫色土的特性改良措施及经济林栽培技术


经济林研究   2004 , 22 ( 4) :23227                                   Nonwood  Forest  Research 我国紫色土分布广 ,主要分布于四川 、 重庆以及云南 、 贵州 、 广西 、 广东 、 湖南 、 江西 、 江苏 、 浙江 、 福建 、 湖北 [1 ] 等省 、 、 。紫色土的潜在肥力较高 ,特别是钾

的含量丰富 ,母质容易风化 ,它是人们种植经济作物的一个 市 区 重要土类 。但是 ,紫色土母岩物理风化强烈 ,土壤固结性差 ,极易遭冲刷 ,如果利用不当 ,易导致水土流失 ,从而 使土壤肥力降低 、 土层变薄 ,岩石裸露 ,对环境造成极大的破坏 。为了合理开发利用紫色土 ,充分发挥紫色土的 生产潜力 ,科学地在紫色土上栽培经济林 ,在前人及笔者研究的基础上 ,对紫色土的特性 、 改良措施及经济林栽 培技术进行了阐述 ,以期为紫色土的开发及经济林栽培提供指导 。
Ξ

紫色土的特性 、 改良措施及经济林栽培技术
邓白罗
( 中南林学院期刊社 , 湖南 株洲 412006)

[ 摘   ] 为了合理开发利用紫色土 ,充分发挥紫色土的生产潜力 ,科学地在紫色土上栽培经济林 , 在前人及作者研究的基础上 , 对 要 [ 关键词 ] 紫色土 ; 经济林 ; 栽培技术 [ 中图分类号 ] S714. 7 ; S725 ; S156. 6

紫色土的特性 、 改良措施及经济林栽培技术进行了阐述 。

    [ 文献标识码 ]

A

    [ 文章编号 ]

1003 - 8981 (2004) 04 - 0023 - 05

Characteristics and Improving Measure of Purple Soil and Cultivation Techniques for Non wood Forest on It
DENG Bai2Luo

( The Periodical Publishing House of Central South Forestry University , Zhuzhou 412006 , Hunan , China )

est on it scientifically , the study was made on the characteristic and improving measure of purple soil , and cultivation techniques for nonwood forest. Key words : Purple soil ; nonwood forest ; cultivation techniques

1  紫色土的特性

1. 1   紫色土的理化性质

紫色土是紫色岩上发育的一种岩性土 。从剖面层次看 , 其剖面分化发育差 , 几乎看不出层次的发育和分 化 ,土体构型简单 ,多为 A - C 型或 A - AC - C ( R) 型 ,极薄的母质层以下即为石质接触面 [2 ] 。 土壤颜色为紫色 ,这种颜色并非像其他土壤那样是风化发育形成的 ,而是继承了母岩的颜色 。紫色土由于 颜色较深 ,因此吸热快 、 升温快 ,昼夜温差变化大 ,促进了紫砂岩的崩裂和破碎 [2 ] 。 紫色土虽然物理风化强烈 ,但化学风化微弱 ,土中砾石含量较高 ,表土层砾石含量可达 22. 5 % , 心土层砾 石含量为 15. 8 %[2 ] 。另据何毓蓉等 [3 ] 研究 , 紫色土中颗粒组成以粗粒较多 , > 0. 01 mm 的物理性沙粒占 气孔隙量比细孔隙量高 22. 2 %~66. 1 % ,而黄壤两类孔隙各占 1/ 2 。由于紫色土中碎屑物多 , > 0. 01 mm 的沙 粒含量高 , > 0. 01 mm 的孔隙量也多 ,因此 ,土壤松散 , 固结性差 , 土壤极易遭冲刷 , 土壤水内径流强度大 , 土壤 细分散物易悬移 ,水土流失严重 ,造成了土壤进一步骨化和侵蚀 。
Ξ

52. 00 %~69. 97 % ,尤其是 0. 10~0. 05 mm 的颗粒占 34. 40 %~41. 99 % 。从土壤孔隙状况看 , > 0. 01 mm 的通

Abstract : In order to put purple soil resources into rational use , to bring the potential of purple soil out , and to culture nonwood for 2 [ 收稿日期 ] 2004210222 [ 作者简介 ] 邓白罗 (1958 - ) ,男 ,湖南株洲人 ,副教授 ,大学 ,主要从事经济林栽培育种和科技期刊编辑学研究 。

                                                    22 卷   经 济 林 研 究 第 24

紫色土的 pH 值因母质不同而变化较大 , 但 pH 值最终决定于土壤中碳酸钙盐的淋失程度 。酸性紫色土 pH 值较低 ,一般在 5 左右 ,无游离 CaCO3 ; 中性紫色土 pH 值为 6. 5 左右 , 也无游离的 CaCO3 ; 石灰性紫色土 pH 值为 7. 4 左右 ,心土层 、 母质层 pH 值常可达 8. 0~8. 9 ,CaCO3 含量高 [2 ,4 ] 。 紫色土的交换性能和盐基饱和度也因母质不同而异 。对于酸性紫色土 ,交换性 H 和 Al 含量在 0~18 cm 土层分别为 0. 212 和 4. 220 mmol/ 100 g ,18~83 cm 分别为 0. 201 和 6. 039 mmol/ 100 g ,交换性 Al 占 95 %以上 ,盐 基饱和度中等 ,为 60 %~70 % ; 中性紫色土与酸性紫色土相比 ,交换性盐基含量有所增加 ,而交换性 H 和 Al 总 量降低 ,0~13 cm 和 13~15 cm 土层分别为 0. 32 和 0. 34 mmol/ 100 g ,盐基近饱和 ; 石灰性紫色土交换性盐基含 量高 ,有交换性 H 和 Al 的痕迹 ,盐基饱和 [4 ] 。 1. 2   紫色土的水分特征 1. 2. 1   紫色土的持水性状 土壤的持水性是由土壤孔隙的毛管引力和土壤颗粒的分子引力所引起的 。土壤类型不同 ,其持水性是不 同的 。根据魏朝富 [5 ] 的研究 ,吸湿水和最大吸湿水与土壤颗粒组成有密切关系 ,其中 ,小于 0. 01 mm 的土壤粘 粒与吸湿水和最大吸湿水呈正相关 。有机质吸湿性强 ,但粘粒相对于有机质来说处于绝对优势 ,在不同紫色土 之间无明显规律性 ,与吸湿水和最大吸湿水无明显的关系 。 有效持水量是衡量土壤抗旱性的重要指标 。紫色土有效持水量大多保持在 20 %以上 ,约占田间持水量的 60 %~70 % ,有机质对土壤有效持水量有显著影响 ,而 > 1. 0 mm 砾石的存在会明显降低土壤有效持水量 [5 ] 。 对四川紫色土持水特性的研究表明 [5 ] ,在 0~100 kPa 的低吸力段 ,土壤含水率与土壤吸力有关 ,随着土壤 吸力的增加 ,土壤含水率则减少 。紫色土种类不同 ,其持水量大小不同 ,其从大到小的顺序是 : 灰棕紫泥 、 棕紫 泥、 暗紫泥 、 红棕紫泥 、 红紫泥 、 黄红紫泥 。影响紫色土持水量的因素主要有土壤结构 、 、 质地 有机质等 。一般情 [7 ] 况下 ,土壤持水量以质地最细者为最高 ,随着质地变粗 ,持水量总体上减少 。作为土壤结构单位的土壤颗粒 , 因不同排列 ,构成了不同的孔隙几何特征 ,土壤孔隙的大小 、 数量 、 连续性以及分配等的不同 ,特别是在低吸力 段 ,土壤的持水性是不同的 [5 ] 。土壤有机质作为一种亲水胶体 ,对土壤持水能力有一定的影响 。一般情况下 , 有机质含量与持水量呈正相关 。但是 ,在低吸力段 ,土壤有机质含量高 ,其持水量不一定会高 [6 ] 。 1. 2. 2   紫色土的吸水性 土壤的吸水性主要与土壤毛管力的作用有关 。紫色土的吸水性受土壤质地 、 结构等的影响 。魏朝富对四 [5 ] 川盆地南部紫色土的研究表明 ,遂宁组泥岩发育的轻粘质地的黄泥土初吸水性最强 ,达 0. 669 mm/ min ,并在 60 min 内保持较高的吸水速率 ,石骨子土和走沙大土 ,尽管含有相当数量的砾石 ,但仍具有较高的吸水性 ,水分 在土壤中移动性强 ,土壤质地轻 ,土壤颗粒粗 ,孔隙大 ,细毛管孔隙相对较少 ,土壤吸水性则较弱 。 1. 2. 3   紫色土水分的渗透性 魏朝富报道 [5 ] ,紫色土水分的渗透系数相对较高 。不同的紫色土 ,其渗透系数是不同的 。红紫泥土属的黄 沙泥土水分渗透性弱 ,其渗透量只有 65. 85 mm/ h ,棕紫泥土 、 牛血土和灰棕泥土属的黄沙泥土的渗透系数保持 在 100~200 mm/ h ,渗透系数减少也缓慢 ,处于良好的渗透状况 ; 黄泥土具有较高的渗透系数 ( 201. 13 mm/ h) , 石骨子土初始渗透量最大 ,渗透系数下降也快 , 容易形成径流 。渗透系数最高的是斑鸩沙紫色土 ( 338. 9 mm/ h) ,且能保持高的渗透系数 。 1. 2. 4   紫色土水分的蒸发 魏朝富报道 [5 ] ,紫色土水分蒸发开始时 ,蒸发速度差异很大 。 > 1 mm 粒径砾石的土壤的水分蒸发速度最 大 ,失水快 ,蒸发速度随时间延长而剧烈下降 ,其次是粘质土壤 ,壤土水分蒸发速度相对较小 ,并且随时间延长 变化较为平缓 。蒸发失水 8 h 以后 ,各种紫色土蒸发失水差异变小 ,约保持在 0. 07~0. 09 mm/ h 。 土壤水分蒸发性能反映了土壤的抗旱能力 。蒸发历时越长 ,则土壤的抗旱能力越强 。土壤质地不同 ,则其 蒸发历时也不同 。蒸发历时按长短顺序排列是中壤 、 重壤 、 轻粘 、 砾质土 。有机质含量高的土壤 , 蒸发历时也 长。 1. 3   紫色土的养分状况 据张雪林报道 [2 ] , 紫色土的有效养分低 , 但潜在性基础养分高 。紫色土的有机质含量较低 , 一般在 1. 78 % ; 与有机质相关的全 N 含量也低 ; 紫色土缺 P 严重 ,全 P 仅 0. 028 % ,速效 P 仅 4 × - 6 ; 全 K 与速效 K 含量 10 - 6 较高 ,全 K 为 2. 09 % ,速效 K 约为 100 × 10 ,均高于同地的第四纪红壤 。紫色土的有效微量元素中 ,Fe 、 的 Mn 含量丰富 ,B 、 的含量很低 ,Mo 的含量也低 ,Cu 的含量为中等 。紫色土土体中原生矿物未遭风化破坏 , 随着 Zn 土壤风化作用的加强 ,土中长石 、 云母等原生矿物中的矿质营养元素将得以释放 ,因此 ,其潜在养分含量较高 。

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1. 4   紫色土的侵蚀

紫色土是水土流失最严重的土壤之一 ,其侵蚀面积之广和侵蚀强度之大 ,仅次于我国北方的黄土 [1 ] 。蒋顺 清等 [8 ] 、 刁承泰 [9 ] 、 刘正一等 [10 ] 对紫色土的侵蚀进行了研究 ,结果表明 ,紫色土的侵蚀具有如下一些特点 。 ① 紫色泥 ( 页) 岩风化迅速 ,崩解强烈 ,母质侵蚀突出 。紫色泥 ( 页) 岩为钙泥质 ( 或泥钙质) 胶结 ,固结性差 , 组织松软 ,抗压强度低 ,矿物组织复杂 ,受冷热干湿影响 ,胀缩剧烈 。近地表层网状风化裂隙发育 ,易于崩解剥 离 ,裸露岩石能迅速形成大量松散碎屑 ,为母质侵蚀提供大量物源 。 ② 风化与侵蚀交替进行 。紫色泥 ( 页) 岩物理风化迅速 , 风化崩解形成的岩屑成为径流夹带泥沙的来源 。 雨季初期降雨径流将春季风化的岩屑冲刷流走后 ,新风化的岩屑又为下一次降雨径流所冲走 ,如此风化一层 , 侵蚀一层 ,循环往复交替 ,使其紫色岩土的水土流失愈来愈严重 。 ③ 径流系数高 ,以坡耕地侵蚀为主 。紫色土土层大多浅薄 ,富含母质碎屑 ,有机质少 ,结构水稳性弱 ,易分 散悬浮 ,抗蚀力和抗冲力均弱 ,容蓄水量少 ,且渗透率低 ,下为透水性差的基岩 ,故径流系数高 。大多数丘陵为 砂岩和泥岩间层组合 ,抗风化侵蚀力不同而呈台阶状坡面 ,从坡麓至坡顶 ,坡长被自然台阶截短 。 另外 ,土壤侵蚀与泥沙输移外运不同步 ; 土壤侵蚀模数大 ,流失固相物质粗 ,输移比小也是紫色土侵蚀的显 著特点 。

2  紫色土的改良措施
紫色土土壤紧实 ,容重大 ,孔隙度低 ,微生物活动差 ,有机质含量低 ,持水力弱 ,土壤侵蚀严重 ,不利于作物 生长 。因此 ,必须对紫色土加以改良 。改良措施主要有增施肥料和土壤改良剂 、 改进耕作方法以及进行植树造 林。 2. 1   增施肥料和土壤改良剂 李纯华等 [11 ] 报道 ,给紫色土增施有机肥 , 对土壤容重及孔隙度有明显的改良作用 。施有机肥后比施肥前 土壤容重降低 0. 31~0. 36 g? - 3 , 孔隙度增加 11. 95 %~ 13. 59 % 。何才富等对紫色土分别施以 NP 肥 、 cm NPK 肥、 农家肥 、 农家肥 + NP 肥 、 农家肥 + NPK 肥等几种处理 ,结果表明 ,无论施哪种肥 ,对土壤的容重 、 总孔隙率 、 气相率 、 有机质等均有明显的改善 ,尤其是施农家肥和农家肥与 NP 或 NPK 混合肥 ,改善效果更加明显 。 陈萌等 [12 ] 为了研究高聚物对紫色土抗旱性能的影响 ,在紫色土中进行了增施人工合成高分子聚合物聚丙 烯酰胺和聚乙烯醇树脂的盆栽试验 。结果表明 ,聚乙烯醇树脂可降低土壤的相对蒸发强度 ,聚丙烯酰胺能有效 地抑制土壤水分的蒸发 ,且在质地偏砂性土壤上的效果更好 ,蒸发量减少率达到 34 %左右 。在相同吸力的情 况下 ,高聚物可提高土壤持水量 ,其中以聚乙烯醇树脂在质地偏粘性土壤上效果最好 。高聚物可提高土壤水的 有效性 ,在较高吸力情况下 ,聚乙烯醇树脂处理仍可释放出植物根系较易利用的水分 。因此 ,两种高聚物对提 高紫色旱地土壤抗旱性能的效果是明显的 。陈萌 、 曾觉廷 [13 ] 还研究了聚丙烯酰胺 、 聚乙烯醇树脂和腐殖酸钠 对紫色旱地土壤结构性等物理性状的影响 。结果表明 ,这三种聚合物均能促使分散土粒形成微团聚体 ,并进一 步团聚成大团聚体 ,提高了土壤中水稳性团聚体的数量和质量 ,致使土壤总孔隙度 、 传导孔隙度和有效水贮存 孔隙度大大增加 ,无效孔隙减少 。聚丙烯酰胺能较大幅度地增加土壤大团聚体数量和总孔度以及传导孔度和 偏砂性土壤大团聚体内部孔度 ,并能减少 < 0. 001 mm 微团粒和无效孔隙度 。聚乙烯醇树脂可明显地提高土壤 中 0. 25~0. 50 mm 团聚体数量 、 有效水贮存孔度和偏粘性土壤中大团聚体内部孔度 。 2. 2   改进耕作方法 马志勤等 [14 ] 对紫色土采用聚土免耕耕作法试验 ,结果表明 : ① 该法改变了土壤一系列的物理特性 ,扩大了 土壤库容 ,有利于降水的渗入 ,有增水抗旱效果 ; ② 增厚了活土层 ,降低了土壤容重 ; ③ 提高了垄土肥力 ,熟化并 培肥了沟土 ; ④ 活化了微量元素 ,使 Fe 、 由有效性低的氧化物态和残余态向有效性高的交换态和有机态转 Mn 化 ,提高了其有效性 ,垄沟微量元素有效铁 、 锰分别比对照提高了 2. 7 %~16. 8 %和 11. 4 %~14. 40 % ; ⑤ 提高了 土壤酶的活性 ,15~35 cm 土层脲酶 、 碱性磷酸酶和转化酶聚土比对照分别高 59. 5 % 、 2 %和 83. 4 % ,而 35~ 23. 50 cm 土层则分别高 3 倍 、 5 倍和 5 倍 。 1. [15 ] 朱波等 在四川省盆地北部对旱地自然免耕技术对紫色土土壤肥力的影响进行了研究 。在免耕基础上 , 设计平作 、 平作秸秆覆盖 、 、 垄作 垄作秸秆覆盖 4 个处理 。结果表明 : 垄作明显降低了土壤容重 ,与平作相比 ,0 ~15 cm 土层土壤容重下降了 3. 5 %~24. 0 % ,15~30 cm 土层下降了 2 %~16 % ; 垄作总孔度较高 ,为 47. 5 %~

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54. 9 % ,平作为 40. 0 %~46. 4 % ; 垄作有利于排渍 ,还可使土壤中层毛管孔隙度较平作提高 32. 8 % 。连续自然

免耕 ,垄作出现稳定的好气和嫌气兼存条件 ,在相同施肥条件下 ,土壤中有机质 、 氮素均高于平作 ,表层有机质 、 氮素 、 磷均呈稳定上升趋势 ,垄作还使土壤中层养分含量升高 。 覆盖对紫色土的改良作用也很明显 。覆盖能提高田间持水量 ,有利于保持土壤水分 ,覆盖还能通过抑制蒸 发保持土壤水分 。 2. 3   植树造林 张新华等 [16 ] 在紫色土上种植桤木林后 , 该土壤的理化性质和贮水能力均得到了明显改善 。与对照相比 , 桤木林地土壤呈多孔状微结构 ,气泡状孔隙较多 ; 土壤容重为 1. 26 ,总孔隙度为 52. 8 % ,孔隙比为 1. 12 ,比对照 的 0. 75 大 49. 3 % ; 非毛管孔隙占总孔隙度的 30. 5 % ,比对照地的 18. 9 %多 11. 6 % 。 黄丽等 [17 ] 研究表明 ,在紫色土上种植绿篱植物银合欢 、 黄荆等 ,5 年后 ,土壤中有机质含量与对照相比明显 增加 ,且土壤中腐殖质酸的分子量和芳构化度提高 ,品质明显改善 。 杨玉盛 [18 ] 研究表明 ,在紫色土上种植马尾松 、 黑荆等树种 ,6 年后 ,植被 盖被为 0. 6~0. 9 ,土壤有机质含量 和 < 0. 001 mm 粘粒均有大幅度提高 ,土壤团聚度 、 土壤水稳性团粒含量均有一定程度的增加 , 土壤容重减小 , 总孔隙度 、 非毛管孔隙度均得到了大幅度的改善 。

3  紫色土经济林栽培技术
笔者于 1990 年~2000 年以湖南省资兴市黄草镇紫色土为试验地 ,进行了紫色土经济林栽培技术研究 。试 验地母岩为紫色砂页岩 , 土壤厚度为 60 ~90 cm ;pH 值为 6. 4 ; 有机质含量为 0. 58 %~1. 21 % ; 坡度 15° 20° ~ 。 造林前自然植被较丰富 ,盖度约为 0. 7 。试验表明 ,在紫色土上栽培经济林 ,主要应注意树种选择 、 整地方法及 [19~21 ] 抚育管理等环节 。 3. 1   树种选择

3. 2   整地方法

紫色土整地方法的不同 ,一方面影响土壤侵蚀 ,另一方面影响经济林木的生长发育 。为了探讨不同整地方 法对紫色土土壤侵蚀的影响 ,测定了立地条件基本一致的坡面的不同整地方法的土壤侵蚀量 ,结果表明 ,不同 整地方法的土壤侵蚀量按从大到小的顺序是 : 全垦 、 带垦 、 水平梯土 、 水平梯土撩壕 、 鱼鳞坑 、 对照 ( 不整地 , 下 同) 。为了探讨不同整地方法对经济林木生长发育的影响 ,选择立地条件基本一致的地段 ,将板栗 、 水蜜桃 、 杨 梅、 、 枇杷 枣树分别栽培在全垦 、 、 带垦 鱼鳞坑 、 水平梯土 、 水平梯土撩壕整地及对照等不同整地方法的土壤中 , 经调查发现 ,栽培在水平梯土撩壕整地土壤中的各经济林木的生长发育最好 ,其次是水平梯土 ,再依次分别是 全垦 、 、 带垦 鱼鳞坑 、 。综合来看 ,在坡度为 15° 20° 对照 ~ 的地段栽培经济林 ,若既要土壤侵蚀量小 ,又要经济林 木生长发育好 ,首选整地方法应是水平梯土撩壕 ,其次是水平梯土 ,全垦 、 、 带垦 鱼鳞坑和对照均不宜采用 。 3. 3   抚育管理 对种植在紫色土上的经济林木 ,应根据紫色土和经济林木的特性制定抚育管理措施 。其措施应是既能使 土壤侵蚀量最小 ,又能促进经济林木的生长发育 。

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3. 3. 1   松土

松土增加了土壤的通透性 ,不仅可以促进经济林木的生长发育 ,而且由于增加了入渗 ,起到了蓄水保土的 作用 。对板栗的垦复试验表明 ,进行垦复管理的 ,8 年生板栗平均树高为 4. 6 cm ,平均地径 17. 8 cm ,产量 3 317 kg/ hm2 ,未垦复的 ,平均树高为 3. 7 cm ,平均地径为 13. 9 cm ,产量 2 435 kg/ hm2 。 3. 3. 2   灌溉 紫色土保水保肥能力差 ,灌溉可显著提高经济林木的生长量和产量 。经试验 ,每年旱季 ( 7 、 月份) 进行灌 8 溉的 8 年生板栗 、 、 萘李 水蜜桃 、 无核蜜柑的平均树高分别比不灌溉的高 1. 01 、 81 、 67 、 48 m , 其平均产量 0. 0. 0. 分别高 1 623 、 260 、 728 、 665 kg/ hm2 。另外 ,增厚土层 ,增施有机肥可以提高土壤的贮水保水能力 ,从而改善 4 3 3 土壤的水分状况 。 3. 3. 3   施肥 紫色土普遍有效养分含量低 ,对经济林木的生长有较大的负面影响 ,因此 ,要使经济林高产稳产 ,必须因地 制宜地增施各种肥料 。( 1) 增施氮素营养 。给紫色土增施氮素营养的途径有 : ① 生物固氮 ,可间种豆科植物和 其它含有根瘤菌的植物 ; ② 增施有机肥 ,这不仅可以给紫色土增加氮素营养 ,而且起到保墒的作用 ; ③ 增施化学 氮肥 。( 2) 增加磷素营养 。其途径是 : ① 增施有机肥 ,有机肥的增加 ,可以提高磷的有效性 ; ② 施化学磷肥 。( 3) 提高钾的有效性 。紫色土中钾的含量虽然较高 ,但其有效性往往较低 ,钾的有效性与土壤 pH 值和质地有关 , pH 值较低 、 质地较轻者 ,速效钾的释放就容易 。( 4) 根据经济林木的生长发育状况和紫色土微量元素的丰缺情 况 ,合理增施微量元素 。试验表明 ,给无核蜜柑增施猪厩肥 15 000 kg/ hm2 ,过磷酸钙 1 200 kg/ hm2 ,其产量比照 提高 7 500 kg/ hm2 。 3. 3. 4   覆盖 地表覆盖可以防止雨滴对土壤表面的浅击和冲刷 ,防止土壤板结 ,使降水容易入渗 ,因此 ,覆盖可大幅度地 降低地表径流和土壤侵蚀 。覆盖还可降低土温 ,减缓土壤水分蒸发 ,因此 ,覆盖可起保持土壤水分的作用 。试 验表明 ,对水平撩壕整地梯面土壤进行覆盖 ,土壤侵蚀量可降低约 18 × 3 kg/ ( hm2 ?) 。由于覆盖改善了土壤 10 a 条件 ,因而更有利于经济林木的生长发育 。 除上述抚育管理措施之外 ,还应注意整形修剪和防治病虫害 。
[参       ] 考 文 献
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