劉 濤，左秋玉，楊 梅

(1.廣西國(guó)有高峰林場(chǎng)，廣西 南寧 530001；2.廣西大學(xué)林學(xué)院，廣西 南寧 530004)

杉木(Cunninghamialanceolata(Lamb.)Hook.)是我國(guó)南方重要的用材樹(shù)種和造林樹(shù)種，具有生長(zhǎng)迅速、木材結(jié)構(gòu)細(xì)、紋理通直、耐腐能力強(qiáng)、成林迅速的特點(diǎn)[1-2].杉木在林業(yè)產(chǎn)業(yè)中擁有不可替代的地位，但單一化種植、連栽及全樹(shù)利用等經(jīng)營(yíng)方式導(dǎo)致一系列生態(tài)問(wèn)題.比如，杉木連栽會(huì)引起人工林地土壤持水能力、滲透能力、保肥能力、pH、主要養(yǎng)分含量及林分生物量顯著下降，土壤質(zhì)量惡化、生產(chǎn)力下降等問(wèn)題凸顯，嚴(yán)重制約了杉木人工林的可持續(xù)發(fā)展[3-5].針對(duì)杉木純林和連栽帶來(lái)的弊端，可以通過(guò)混交和輪栽等經(jīng)營(yíng)模式緩解土壤質(zhì)量退化問(wèn)題，達(dá)到恢復(fù)土壤肥力，提高杉木人工林可持續(xù)生產(chǎn)力的目的.研究顯示，混交林相對(duì)于純林可以改善土壤營(yíng)養(yǎng)狀況，提升林地肥力，進(jìn)而促進(jìn)林木生長(zhǎng)，提高林地生產(chǎn)力.林地土壤養(yǎng)分與林分生長(zhǎng)關(guān)系密切，杉木混交林能夠提高土壤有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分含量；土壤pH 和有機(jī)質(zhì)含量對(duì)杉木的胸徑和樹(shù)高影響顯著，全氮含量對(duì)杉木樹(shù)高影響顯著[6-9].合理選擇混交樹(shù)種可以有效改善土壤肥力，促進(jìn)杉木生長(zhǎng)[10-11].

廣西南寧地區(qū)屬杉木分布的邊緣產(chǎn)區(qū)，高溫潮濕的氣候環(huán)境下杉木林的長(zhǎng)勢(shì)遠(yuǎn)不及杉木中心產(chǎn)區(qū)以及桂北地區(qū).為提高杉木純林的林分質(zhì)量和林地生產(chǎn)力，廣西國(guó)有高峰林場(chǎng)對(duì)1995年種植的杉木人工林采取了間伐措施，2014年在杉木林下套種紅豆杉、華蓋木、亮葉木蓮.本次研究以廣西國(guó)有高峰林場(chǎng)杉木純林及其與珍貴樹(shù)種的混交林為研究對(duì)象，分析混交3 a后杉木的生長(zhǎng)狀況以及土壤理化性質(zhì)，探討合理、科學(xué)的杉木造林模式，為杉木人工林經(jīng)營(yíng)管理與培育提供基礎(chǔ)材料和科學(xué)依據(jù).

1 材料與方法

1.1 林分概況

廣西國(guó)有高峰林場(chǎng)地理坐標(biāo)為北緯22°49′～23°15′，東經(jīng)108°08′～108°53′，位于南寧市盆地北緣，屬大明山山脈，赤紅壤.屬熱帶北緣氣候，雨量充足，年平均氣溫21 ℃左右，極端最低氣溫-2 ℃，極端最高氣溫40 ℃，年降雨量1 200～1 500 mm.

調(diào)查林分為1995年種植的杉木，初植密度為200株/hm2，造林后全鏟撫育3 a，2003年、2008年、2013年各間伐1次，杉木最終保留600株/hm2，2014年按照750株/hm2密度在杉木林下套種紅豆杉、華蓋木、亮葉木蓮，每年擴(kuò)坎施肥1～2次，全林分割灌撫育1～2次.

1.2 樣地設(shè)置及樣品采集

2017年7月，在觀測(cè)林分內(nèi)的林地坡頂、坡中、坡底設(shè)置3塊20 m×20 m樣地，每木檢尺，用VERTEX超聲波測(cè)高器測(cè)量樹(shù)高，用圍徑尺測(cè)量胸徑，計(jì)算樣地平均胸徑和平均樹(shù)高.在每塊樣地用對(duì)角線法按上、中、下位置設(shè)置3個(gè)樣點(diǎn)，采集0～20 cm、20～40 cm土層樣品，測(cè)定土壤養(yǎng)分.采用環(huán)刀法測(cè)定各土層物理性質(zhì).

1.3 測(cè)定方法

參照GB 7848～7858—78《森林土壤養(yǎng)分分析》處理土壤樣品.用全自動(dòng)間斷化學(xué)元素儀測(cè)定全氮、全磷，火焰光度計(jì)測(cè)定全鉀、速效鉀，鉬藍(lán)比色法測(cè)定速效磷，苯酚-次氯酸鹽比色法測(cè)定水解氮.土壤酶活性的測(cè)定參照關(guān)松蔭[13]的測(cè)定方法.用高錳酸鉀滴定法測(cè)定過(guò)氧化氫酶活性，擴(kuò)散法測(cè)定脲酶活性，對(duì)硝基苯磷酸鈉法測(cè)定酸性磷酸酶活性，比色法測(cè)定蔗糖酶活性.

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2010軟件統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，SPSS 20.0分析軟件進(jìn)行方差分析、LSD多重比較及相關(guān)性分析.

2 結(jié)果與分析

2.1 不同林分類(lèi)型杉木生長(zhǎng)情況

在杉木林引入不同珍貴樹(shù)種，杉木的平均樹(shù)高和平均胸徑都為杉木×華蓋木>杉木×亮葉木蓮>杉木×紅豆杉>杉木純林.由表1可知：3種混交林中杉木樹(shù)高均明顯高于杉木純林.其中，杉木×華蓋木混交林中的杉木樹(shù)高最高，顯著高于杉木純林與杉木×紅豆杉混交林，分別高出杉木純林15.49%，杉木×紅豆杉混交林10.88%；杉木×亮葉木蓮混交林中杉木樹(shù)高也顯著高于杉木純林與杉木×紅豆杉混交林，分別高出杉木純林7.43%，高出杉木×紅豆杉混交林2.37%.分析4種林分杉木胸徑數(shù)據(jù)可知，3種混交林下杉木胸徑均高于純林，且杉木×華蓋木混交林中杉木胸徑最大，為20.97 cm，大于杉木純林14.03%，大于杉木×紅豆杉中的杉木10.21%，并且兩者之間存在顯著差異；杉木胸徑在杉木×亮葉木蓮混交林中也大于杉木×紅豆杉混交林4.67%，大于杉木純林7.18%.綜上可知，在杉木×華蓋木混交林中杉木的生長(zhǎng)情況最佳.

表1 4種林分杉木生長(zhǎng)情況

2.2 不同林分類(lèi)型對(duì)土壤容重的影響

各林地土壤容重見(jiàn)圖1.由圖1可知：在杉木林中引入華蓋木、亮葉木蓮后，0～20 cm、20～40 cm土層容重均明顯下降，土壤變得較為疏松，物理性質(zhì)得到一定改善.與杉木純林相比，杉木×華蓋木混交林土壤容重下降幅度最大，0～20 cm、20～40 cm土層分別下降29.3%和27.7%；而杉木×紅豆杉混交林與杉木純林林地土壤容重差異不顯著，對(duì)土壤物理性質(zhì)的改良效果不明顯.

2.3 不同林分類(lèi)型對(duì)土壤養(yǎng)分的影響

土壤養(yǎng)分含量見(jiàn)表2.由表2可見(jiàn)：所有混交林各土層土壤全氮、全磷、全鉀含量及速效養(yǎng)分的變化規(guī)律相似，均比杉木純林地有所增加，其中，全氮及水解氮含量增加幅度最大.華蓋木×杉木混交林中的全氮、全磷及有效養(yǎng)分含量最高，與杉木純林相比，在0～20 cm土層，全氮、全磷分別增加了176.9%、94.6%，水解氮、有效磷分別增加了96.7%、59.6%；在20～40 cm土層，全氮、全磷分別增加了96.7%、59.6%，水解氮和速效磷分別增加了64.5.7%、102.3%.亮葉木蓮×杉木混交林土壤全鉀含量最高，0～20 cm、20～40 cm土層比杉木純林相同土層增加30.4%、15.3%，速效鉀則分別增加了40.2%、60.5%；而杉木×紅豆杉混交林土壤各元素全量及速效養(yǎng)分元素含量在3個(gè)混交林中均最低，且與杉木純林相差不大.由各林分土壤養(yǎng)分含量可知，2個(gè)木蘭科樹(shù)種可以提升林地土壤肥力，有較好的改良效果，而引入針葉樹(shù)紅豆杉對(duì)杉木純林土壤的影響較弱.

表2 4種林分土壤養(yǎng)分含量

2.4 不同林分類(lèi)型對(duì)土壤酶活性的影響

2.4.1 不同林分類(lèi)型對(duì)土壤酸性磷酸酶活性的影響

不同混交模式下的酸性磷酸酶活性見(jiàn)圖2.由圖2可知：4種林分0～20 cm與20～40 cm土層厚度土壤磷酸酶活性相差較大，杉木×亮葉木蓮混交林0～20 cm土壤中磷酸酶活性最大，為0.903 U/g，較杉木純林高61.25%，并與杉木純林間存在顯著差異；杉木×華蓋木混交林20～40 cm土層土壤磷酸酶活性最大為0.543 U/g，較杉木純林高34.21%，并與杉木純林之間存在顯著差異；4種林分的混交林林地0～20 cm土層均大于20～40 cm土層的土壤酸性磷酸酶活性.

2.4.2 不同林分類(lèi)型對(duì)土壤脲酶活性的影響

不同混交模式下的土壤脲酶活性見(jiàn)圖3.由圖3可知：4種林分0～20 cm與20～40 cm土層的土壤脲酶活性差異也較大，杉木×華蓋木混交林林地0～20 cm土層的土壤脲酶活性最大，為0.81 U/g，與杉木純林之間存在顯著差異，林間土壤20～40 cm土層的4種林分土壤脲酶活性之間不存在顯著差異，其中，杉木×華蓋木混交林林間土壤脲酶活性最高，為0.29 U/g.4種林分土壤脲酶活性均表現(xiàn)為0～20 cm土層大于20～40 cm土層.

2.4.3 不同林分類(lèi)型對(duì)土壤中過(guò)氧化氫酶活性的影響

不同混交模式下的過(guò)氧化氫酶活性見(jiàn)圖4.由圖4可知：土層深度為0～20 cm時(shí)，以杉木×紅豆杉混交林過(guò)氧化氫酶活性最大，但與杉木純林無(wú)顯著差異，均大于杉木×華蓋木、杉木×亮葉木蓮混交林；土層深度為20～40 cm時(shí)，過(guò)氧化氫酶活性依次為杉木純、杉木×紅豆杉、杉木×華蓋木、杉木×亮葉木蓮.可見(jiàn)，3個(gè)林分類(lèi)型的過(guò)氧化氫酶濃度與杉木純林相比沒(méi)有顯著差異，在杉木林中套種紅豆杉、華蓋木、亮葉木蓮并不能促使林地土壤中的過(guò)氧化氫酶活性增加.

2.4.4 不同林分類(lèi)型對(duì)土壤中蔗糖酶活性的影響

不同造林模式下的蔗糖酶活性見(jiàn)圖5.由圖5可知：土層深度為0～20 cm時(shí)，杉木×華蓋木、杉木×亮葉木蓮混交林的蔗糖酶活性顯著高于杉木純林，分別為35.78、35.12 U/g，其他林分類(lèi)型與杉木純林差別不大；土層深度為20～40 cm時(shí)，各混交林的蔗糖酶活性與杉木純林差異不顯著.

3 結(jié) 論

1)在杉木林下套種珍貴樹(shù)種后，杉木平均樹(shù)高和平均胸徑以杉木×華蓋木混交林為最高，其次為杉木×亮葉木蓮混交林、杉木×紅豆杉混交林，杉木純林的生長(zhǎng)量最低.由此表明：在杉木林中套種珍貴樹(shù)種對(duì)杉木胸徑、樹(shù)高的生長(zhǎng)發(fā)育有促進(jìn)作用，其中以木蘭科的兩個(gè)樹(shù)種促進(jìn)效果最好，而且華蓋木和亮葉木蓮在幼樹(shù)期喜蔭，在杉木林中混交有利于形成互相促進(jìn)的種間關(guān)系.

2)在杉木林中套種珍貴樹(shù)種3 a后，土壤物理性質(zhì)有所改善，土壤持水量、孔隙度和通氣性能均有所提升.土壤最大持水量、毛管持水量、非毛管孔隙度、總孔隙度均以杉木×紅豆杉混交林最高，并均與杉木×華蓋木、杉木×亮葉木蓮及杉木純林3種林分的差異達(dá)到顯著水平，這可能與混交樹(shù)種的根型、嗜肥性等因素有關(guān).

3)在杉木林中混種鄉(xiāng)土樹(shù)種，可以增加土壤養(yǎng)分含量.3種套種方式都能夠顯著提高土壤中的全氮、全磷、全鉀、水解氮和速效鉀含量.紅豆杉屬于針葉樹(shù)種，凋落葉分解慢，而木蘭科的華蓋木、亮葉木蓮葉片較大、易掉落、分解快，有利于養(yǎng)分回歸土壤.

4)土壤酶對(duì)土壤肥力起著重要作用，其活性可作為判斷土壤生物化學(xué)過(guò)程強(qiáng)度及評(píng)價(jià)土壤肥力的指標(biāo)之一.杉木×亮葉木蓮混交林能顯著提高土壤酸性磷酸酶和土壤蔗糖酶的活性，杉木×華蓋木混交林能顯著提高土壤脲酶和土壤蔗糖酶的活性.杉木與木蘭科樹(shù)種混交有利于改變林地的化學(xué)環(huán)境，易形成互利關(guān)系，從而促進(jìn)林木生長(zhǎng).