劉龍耀

(福建省武平南坊國有林場，福建 武平 364300)

杉木(Cunninghamialanceolata)是南方集體林區(qū)重要的速生豐產(chǎn)用材樹種，其人工林面積約占我國人工林面積的25%。長期以杉木純林為主的經(jīng)營方式導(dǎo)致出現(xiàn)地力衰退、生產(chǎn)力下降、森林生態(tài)功能退化等一系列問題[1]。營造杉闊混交林被認(rèn)為是提高林地生產(chǎn)力的有效途徑之一[2]。楓香(Liquidambarformosana)具有適應(yīng)性強(qiáng)、耐火、耐干旱瘠薄、材質(zhì)好、生長潛力大等優(yōu)點(diǎn)，是福建省重要的鄉(xiāng)土闊葉樹種，也是亞熱帶地區(qū)的優(yōu)良速生落葉闊葉樹種，其豐富的凋落物有利于改良土壤肥力。楠木(Phoebebournei)具有耐寒、抗旱力強(qiáng)、耐腐蝕性強(qiáng)、樹干通直等優(yōu)點(diǎn)，是具有較高經(jīng)濟(jì)效益的珍貴闊葉用材樹種。利用鄉(xiāng)土闊葉樹種與杉木進(jìn)行混交改造，探索能夠充分發(fā)揮杉木人工林生產(chǎn)力、改善林地土壤肥力、提高人工林生物多樣性、加強(qiáng)生物群落穩(wěn)定性的方式具有重要意義[3]。因此，筆者對(duì)比分析了杉木楠木混交林和杉木楓香混交林的混交生長效應(yīng)，及其對(duì)林地土壤肥力的影響，為杉木人工林的結(jié)構(gòu)優(yōu)化和高效培育提供示范。

1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地選在福建省武平南坊國有林場黃金寨管護(hù)站，東經(jīng)115°55′、北緯25°10′，位于武夷山脈的最南端，屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，年平均氣溫17～19.6 ℃，海拔530～640 m，年均降雨量1 450～2 200 mm。實(shí)驗(yàn)區(qū)氣候溫和，雨量充沛，夏長冬短，冬無嚴(yán)寒，夏無酷暑，干濕季節(jié)分明。試驗(yàn)地土壤以黃紅壤為主，土層厚度>100 cm，腐殖質(zhì)層>15 cm，原生植被多為五節(jié)芒(Miscanthusfloridulus)、蕨類、茶科(Theaceae)、金縷梅科(Hamamelidaceae)等草本與雜灌。

2015年在前茬杉木林采伐后，進(jìn)行林地清雜晾曬，清理剩余物后挖穴整地。2016年3月在杉木純林采伐跡地上開展杉木與楠木、楓香混交造林，采用行狀混交方式，杉木與闊葉樹的混交比例均為6︰4，初植密度均為3 000株/hm2。楠木與楓香造林苗木選用生長狀況良好的2 a苗齡實(shí)生苗；杉木選用本地苗圃內(nèi)生長狀況良好、1 a苗齡的三代實(shí)生苗。

兩種混交林分及杉木純林在造林后連續(xù)撫育3a，每年撫育2次，分別于4—6月進(jìn)行塊狀松土除草，8—9月進(jìn)行全面松土除草，并在造林當(dāng)年9月份全面劈草一次。經(jīng)調(diào)查，造林5 a后林分基本郁閉。

2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)和調(diào)查方法

2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2016年3月在黃金寨管護(hù)站12大班120、140、200小班進(jìn)行造林試驗(yàn)，小班面積分別為11.18 hm2、6.77 hm2、2.3 hm2。定點(diǎn)挖穴，穴規(guī)格60 cm×50 cm×40 cm。試驗(yàn)采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，采取標(biāo)準(zhǔn)地調(diào)查法，考慮到試驗(yàn)林分長勢不均勻的現(xiàn)狀，在標(biāo)準(zhǔn)地選點(diǎn)時(shí)對(duì)上坡、中坡、下坡3種坡位均勻選點(diǎn)，3個(gè)坡位各重復(fù)3次。每塊試驗(yàn)樣地20 m×20 m，共調(diào)查9個(gè)樣地。

2.2 林木與土壤調(diào)查

造林后逐年進(jìn)行每木調(diào)查，調(diào)查因子有地徑、樹高、胸徑、冠幅、單株材積、蓄積量等；3 a后調(diào)查保存率。杉木立木材積采用福建省杉木二元立木材積公式V=0.000 058 061 860D1.955 335 1×H0.894 033 04計(jì)算；楠木、楓香立木材積采用福建省闊葉樹二元立木材積公式V=0.000 052 764 291 D1.882 161 1×H1.009 316 6計(jì)算；分別統(tǒng)計(jì)樣地內(nèi)楠木、楓香、杉木的立木蓄積量。

試驗(yàn)地隨機(jī)布設(shè)3個(gè)實(shí)驗(yàn)地開挖土壤剖面，每個(gè)剖面分0～20cm、20～40 cm兩個(gè)土層取土，每個(gè)土層取一個(gè)環(huán)刀，取約500g土樣放入自封袋中帶回實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行化學(xué)性質(zhì)的測定。土壤的化學(xué)性質(zhì)測定指標(biāo)包括：有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、全鉀、堿解氮、速效磷、速效鉀，相關(guān)測定方法參照文獻(xiàn)[4]。

2.3 數(shù)據(jù)處理及統(tǒng)計(jì)

利用SPSSAU數(shù)據(jù)分析平臺(tái)進(jìn)行方差分析和相關(guān)性分析檢驗(yàn)處理，用Microsoft Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及圖表繪制。

3 結(jié)果與分析

3.1 杉木混交林保存率的比較

杉楠混交、杉楓混交以及杉木純林栽植3 a后，3種林分的林木保存率存在一定差別。從樹種組成看，杉楠混交、杉楓混交、杉木純林的杉木平均保存率分別為90.8%、92.8%、94.1%，杉木純林略高。經(jīng)方差分析，三者的保存率存在顯著性差異(表1)。但是，雖然杉楠混交和杉楓混交的杉木保存率略低于杉木純林，但仍保持在90%以上的較高水平，表現(xiàn)出較強(qiáng)的適應(yīng)性，能達(dá)到預(yù)期培育目標(biāo)。

表1 不同林分杉木保存率及造林1～3 a生長情況

3.2 未成林混交林及純杉木林生長狀況分析

造林前3 a，不同樹種混交造林對(duì)杉木的樹高和地徑均有不同程度的影響。在造林后1～2 a，杉楠混交林中杉木樹高和地徑增長比較緩慢，滯后于杉木純林，造林3 a后開始逐漸加快，具有較強(qiáng)的后續(xù)生長潛力；而杉楓混交林中的杉木則較純林生長更旺盛(表1)。經(jīng)方差分析：三種林分中2 a、3 a林齡的杉木樹高間的差異達(dá)到顯著水平，說明杉木與闊葉樹混交，在經(jīng)歷1～2 a的適應(yīng)期后生長逐漸加速，表明合理比例的杉木闊葉樹混交有利于杉木的后續(xù)生長。

3.3 林分郁閉后杉木混交林生長比較

林分樹種結(jié)構(gòu)是制約林木群體后續(xù)生長發(fā)育過程的重要因素，尤其在林分郁閉后影響程度更大。造林5 a后林分均已郁閉，林木生長進(jìn)入旺盛期。杉楓混交對(duì)杉木的生長促進(jìn)作用較為顯著，與杉木純林相比，杉楓混交林中的杉木樹高增加23.8%，胸徑增加28.6%，平均冠幅增加12%，單株材積增加64.9%，單位面積蓄積增加4.1%，林分蓄積增加115%，達(dá)到極顯著性差異(表2)。與杉楠混交林中的杉木相比，杉楓混交林的杉木樹高增加13.0%，胸徑增加6.8%，平均冠幅略微降低，單株材積增加5.6%，每公頃蓄積量增加5.6%，差異未達(dá)顯著水平。三種造林類型的杉木平均單株材積差異達(dá)顯著水平，杉木楓香混交對(duì)促進(jìn)林分生長效果最為顯著。

表2 不同杉木混交林和純林的生長狀況比較

由此可見，兩種混交方式能有效促進(jìn)杉木的生長，還能促進(jìn)林分生物量的增加，有效提升林分潛在的生態(tài)價(jià)值。其中杉木楓香混交對(duì)杉木生長的促進(jìn)效果優(yōu)于杉木楠木混交，6 a林齡杉木楓香混交林內(nèi)，兩個(gè)樹種均能充分利用光照、水分和養(yǎng)分，而楓香具有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)力，且生長迅速，豐富的凋落物更有利于培肥地力，促進(jìn)林木的生長，因此對(duì)單位面積蓄積量增加的促進(jìn)效果更為明顯。

3.4 三種林分的土壤化學(xué)性質(zhì)分析

土壤化學(xué)性質(zhì)各項(xiàng)指標(biāo)的大小體現(xiàn)土壤肥力的高低，特別是有機(jī)質(zhì)和速效營養(yǎng)元素能比較直觀地反映土壤養(yǎng)分狀況。土壤酸堿度不僅影響土壤養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化、存在形態(tài)及有效性，還影響土壤微生物的生命活動(dòng)[5]，同時(shí)對(duì)指導(dǎo)林木合理施肥具有一定意義。與杉木純林相比，混交能夠顯著提高土壤肥力(表3)。林分土壤的PH值隨著土層深度的增加而呈上升趨勢，但均為弱酸性，這也是南方土壤的共性特點(diǎn)[6]?；旖涣謨?nèi)各土壤層的PH值略高于純林，說明營造混交林對(duì)于土壤酸化有改善作用。在0～20 cm土層和20～40 cm土層中，杉木楠木混交林內(nèi)土壤有機(jī)質(zhì)含量分別比杉木純林高出15.0%和2.7%，而杉木楓香混交林則比杉木純林分別高出53.9%和20.8%，可見與楓香混交能更有效地改善土壤肥力。全N、全P、全K、堿解N、速效K含量在各土層中，混交林都高于杉木純林，說明杉闊混交林林地土壤肥力高于杉木純林，地力得到充分利用。

表3 不同杉木混交林和純林對(duì)土壤肥力的影響

4 結(jié)論與討論

本試驗(yàn)中杉楠混交林、杉楓混交林與杉木純林相比，杉木的樹高、胸徑、冠幅、單株材積明顯增大，說明混交林能夠更充分利用林冠層空間，闊葉樹能有效提高土壤肥力、水分的利用效率[7]。三種試驗(yàn)林分中，杉木楓香混交林生長效果較好，杉木生長顯著優(yōu)于杉木純林。吳載璋等研究也認(rèn)為，楠木與杉木混交林對(duì)林木生長有促進(jìn)作用[8]。

土壤有機(jī)質(zhì)和N、P、K等大量元素的含量是衡量土壤肥力的重要標(biāo)志。本試驗(yàn)中混交明顯提高了土壤有機(jī)質(zhì)和土壤肥力，與王英生等、周秀英研究結(jié)果相似[9-10]。兩種混交方式均改善了土壤的酸堿度，隨著林木年齡增長，對(duì)改良土壤的效果會(huì)更加明顯，但兩種混交林分的全N、堿解N、速效P、速效K含量差異不顯著。

本試驗(yàn)以生產(chǎn)經(jīng)營為目的而開展，對(duì)環(huán)境因素的影響考慮不充分，尚缺少針對(duì)其他外部環(huán)境因素影響的相關(guān)分析，今后將開展多點(diǎn)試驗(yàn)，加強(qiáng)對(duì)不同外部環(huán)境杉木混交林生長狀況的調(diào)查研究，以期為可持續(xù)培育高質(zhì)量用材林分，提高森林生態(tài)防護(hù)效能提供參考。