江晟

摘要：為篩選出適合稀土廢礦區(qū)馬尾松林分優(yōu)化改造的鄉(xiāng)土闊葉樹，通過配置不同鄉(xiāng)土闊葉樹林下套種模式，調查3年后馬尾松與闊葉樹的生長情況、植物物種多樣性、土壤改良效果，結果表明稀土礦區(qū)馬尾松林下套種不同鄉(xiāng)土闊葉樹與對照（不套種）在馬尾松生長量、植物物種多樣性以及土壤改良效果均達極顯著差異（P<0.01），其中在閩粵栲模式對促進馬尾松生長效果較好，平均胸徑生長量達9.00cm，平均樹高達8.69cm，Margalef、Simpson指數(shù)分別為0.56、0.36，土壤pH值提高6.38%，硫酸根離子下降50.94%，土壤有機質增加1.75倍。

關鍵詞：稀土礦區(qū);馬尾松;套種模式;闊葉樹

Abstract：In order to select native broadleaved trees suitable forPinus massoniana plantation in rare earth waste mining area，the pine trees growth，plant species diversity and soil improvement were investigated after 3 years by interplanting different local broadleaved trees under the pine plantation. The results showed that different pine growth，plant species diversity and soil improvement effect of extremely significant difference （P<0.01） between pro-planting broadleaved trees and contrast. Among 3 models ，planting Castanopsis fissarehd was the best selection，which had best effect to promote the growth of pine with average DBH growth up to 9.00 cm，the average tree as high as 8.69cm;and highest diversity with Margalef index and Simpson index were 0.56 and 0.36，respectively;and best improvement of soil chemical properties with pH value increased by 6.38%，sulfate ion decreased by 50.94%，and soil organic matter increased by 1.75 times.

Keywords：Rare earth mining area;Pineplantation;Intercropping mode;Broad-leaved tree

2000年以來，長汀開展了一系列稀土廢礦區(qū)水土流失治理植被恢復工作，形成了以馬尾松純林為主的林分，林下植被為芒萁骨，但恢復初期的馬尾松林多為低產低效林，俗稱“老頭松”，存在生長緩慢、林分質量差、植被單一、植物物種多樣性低、生態(tài)脆弱、林下水土流失嚴重，特別是目前存在松材線蟲防控與火災防控的雙重壓力等系列問題，導致局部廢礦區(qū)植被出現(xiàn)退化，長此以往前期治理成果將逐漸喪失。因此，如何進行稀土廢礦區(qū)馬尾松林森林質量精準提升工程成為當前長汀水土流失治理深入推進亟需解決的科學問題。已有研究表明，針闊混交林較針葉林具有更強的生態(tài)穩(wěn)定性、更高的物種多樣性等特點，鑒于此，本文選擇不同鄉(xiāng)土闊葉樹在長汀稀土廢礦區(qū)馬尾松針林下進行套種，調查3年后馬尾松與闊葉樹的生長情況、植物物種多樣性、土壤改良狀況，探索不同鄉(xiāng)土闊葉樹套種模式下稀土礦廢礦區(qū)馬尾松林的改造效果，旨在篩選出適宜稀土廢礦區(qū)馬尾松林分生態(tài)功能提升的闊葉樹，并集成一套優(yōu)化改造技術，為南方紅壤侵蝕區(qū)礦區(qū)廢棄地植被恢復后期林分優(yōu)化改造提供理論依據(jù)，為南方水土流失區(qū)森林質量精準提升提供參考與借鑒。

1 材料與方法

1.1試驗地概況

試驗地位于福建省龍巖市長汀縣三洲鎮(zhèn)三洲村和桐壩村結合部，屬于中亞熱帶季風性濕潤氣候，年均氣溫19.2℃，年最高氣溫39.8℃，年最低氣溫-4.6℃，全年無霜期達274d，≥10℃活動積溫5843.3℃，年均降雨量1628.2mm。土壤為粗晶花崗巖風化殼上發(fā)育的粗骨性紅壤，土壤含沙量高，pH值在4.5～6.5之間，立地條件差，現(xiàn)有植被主要以馬尾松低效林為主。試驗地選擇在山坡下部較平緩的丘陵山地。

1.2試驗設計

2018年3月，在稀土廢礦區(qū)馬尾松低效林下采用完全隨機區(qū)組設計，分別套種閩粵栲（A1）、紅葉石楠（A2）和山杜英（A3），以不套種為對照，設立標準地，每個標準地面積20×20m。本試驗造林用閩粵栲、紅葉石楠和山杜英2年生帶土球苗。三個樹種選擇地徑均為0.9cm、高135cm的壯苗，采用塊狀整地，挖明穴的方式，套種密度90株/畝、株行距2.5m×3.0m，穴規(guī)格60cm×50cm×40cm，種植時基肥每穴施放硫酸鉀型復合肥0.25kg，栽植完成后要對幼林連續(xù)進行三年撫育和管護。造林當年5月苗木定根后對新植喬木追肥1次，6月對新植喬木再追肥1次;造林第二年，在4-5月對新植喬木擴穴松土1次，同時再次進行追肥，6月對新植喬木再追肥1次;造林第三年5月對新植喬木追肥1次，6月對新植喬木再追肥1次。

1.3群落調查與多樣性分析

2018年3月造林，2020年12月調查不同試驗處理的林分生長情況，包括胸徑、樹高、冠幅、郁閉度、林下灌木和草本種類數(shù)量等指標。在20m×20m的樣方內布設5個5m×5m的樣方，調查草灌的株數(shù)（叢生草以叢數(shù)代替）。采用Margalef、Simpson指數(shù)分析群落多樣性，具體如下：

（1）Margalef豐富度指數(shù);

（2）Simpson指數(shù)pi2 ;

式中，S是物種數(shù)，Pi為第i種在群落中所占比例，ni為第i個物種的個體數(shù)量，N為所有物種的個體總和。

1.4 土壤取樣與測定方法

在每一標準地內按梅花型挖取3個土壤剖面，分別在每個土壤剖面采集0-5cm的樣品1kg，同一標準地的土樣按四分法混合均勻后取1kg帶回實驗室，經(jīng)風干研磨后過2mm尼龍篩，用于土壤化學性質分析，每個樣品重復3次。土壤有機質采用重鉻酸鉀-外加熱法，pH值采用電位法，硫酸根離子采用重量法。

1.5數(shù)據(jù)統(tǒng)計方法

數(shù)據(jù)統(tǒng)計使用EXCEL、SPSS10.0軟件分析，采用單因素方差分析，多重比較采用LSD法。

2 結果與分析

2.1不同套種模式對馬尾松生長的影響

從表1可以看出，三種套種模式下馬尾松的樹高、胸徑均大于對照處理，且差異達極顯著水平（P<0.01），說明林下套種鄉(xiāng)土闊葉樹可以促進馬尾松的生長，這可能是由于闊葉樹具有較強的保水保肥能力，顯著改善了林分的生長環(huán)境所引起的。此外，不同套種模式下馬尾松的樹高、胸徑亦存在極顯著差異（P<0.01），從多重比較結果可以發(fā)現(xiàn)林下套種山杜英對促進馬尾松林分生長較好。

2.2不同套種模式下植物物種多樣性分析

通過林下套種鄉(xiāng)土闊葉樹，提高了稀土廢礦區(qū)馬尾松林分的地表覆蓋度，改善了林地土壤的水熱條件，促進了先鋒植物的入侵，提高了林分的植物物種多樣性（見表2）多重比較結果表明不同套種模式下Margalef指數(shù)與Simpson指數(shù)大小均表現(xiàn)為A1> A3> A2> CK。但是，三種套種模式下物種豐富（Margalef指數(shù)）總體不高，原因可能是稀土廢礦區(qū)土壤經(jīng)過浸提后，養(yǎng)分流失嚴重，砂礫含量進一步提高，在短期植被恢復過程中土壤肥力恢復有限。

2.3不同套種模式對土壤改良效果分析

稀土廢礦區(qū)土壤在不同闊葉林下套種后pH值、有機質、硫酸根離子濃度與對照處理間存在極顯著差異（P<0.01），不同套種處理間pH值差異達顯著水平（P<0.05），但未達極顯著水平;不同套種處理間土壤有機質、硫酸根離子濃度差異均達極顯著水平（P<0.01）。A2處理（套種閩粵栲）在土壤酸化改善、有機質含量提高、土壤硫酸根離子濃度下降三個方面皆表現(xiàn)較佳，其中土壤pH值提高6.38%，土壤有機質1.75倍，土壤硫酸根離子濃度下降50.94%。

3 小結與討論

大量研究結果表明，針葉林采用林下套種鄉(xiāng)土闊葉樹進行優(yōu)化改造后，林分生態(tài)功能得到顯著改善，本研究結果發(fā)現(xiàn)，稀土廢礦區(qū)馬尾松低效林分在套種鄉(xiāng)土闊葉樹對馬尾松生長的達極顯著水平（P<0.01 ），這與劉春華的研究結果相類似;林分植物物種豐富度與多樣性得到極顯著增加，王巧珍也發(fā)現(xiàn)相同的結論;土壤有機質得到極顯著提高，這與劉淑萍的研究結果一致;土壤pH值顯著上升，這與何友均等研究結果相反，但與王友生等的研究結果相同，這可能是稀土浸提后造成土壤酸化，套種闊葉樹后，林分物種多樣性增加，植物根系在酸脅迫下分泌出生物酶等物質改善了土壤酸化的狀況;土壤硫酸根離子極顯著下降，這可能是套種鄉(xiāng)土闊葉樹后地表覆蓋度增加，植物多樣性提高，特別是灌草植物對硫酸根的吸收造成的。多重比較結果發(fā)現(xiàn)三種鄉(xiāng)土闊葉樹中在促進馬尾松生長、提高植物物種多樣性、土壤改良三個方面閩粵栲表現(xiàn)較佳，這可能是閩粵栲生落葉量大、土壤改良效果較好引起的。

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