李裕和 李玲珍

(1.清遠(yuǎn)市英德林場(chǎng)，廣東 清遠(yuǎn) 511500；2.廣東生態(tài)工程職業(yè)學(xué)院，廣州 510000)

清遠(yuǎn)市英德林場(chǎng)原為廣東省屬林場(chǎng)，2000年進(jìn)行鎮(zhèn)場(chǎng)分開設(shè)置，開始實(shí)行自主經(jīng)營(yíng)、自負(fù)盈虧的管理，林場(chǎng)主要以木材經(jīng)營(yíng)為主。目前，全場(chǎng)林木蓄積量為8.2×105m3，其中杉木蓄積量最大為3.1×105m3,其次為馬尾松1.8×105 m3。相較闊葉樹，針葉樹蓄積量占全場(chǎng)總林木蓄積量的74.4%，樹種結(jié)構(gòu)嚴(yán)重不平衡。在“綠水青水就是金山銀山”的現(xiàn)代化森林經(jīng)營(yíng)理念下，必須以提高森林質(zhì)量，建立健康穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)高效的森林生態(tài)系統(tǒng)為目標(biāo),科學(xué)、合理的樹種結(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)高效的可持續(xù)森林經(jīng)營(yíng)的前提與保障。

森林枯落物和土壤共同調(diào)節(jié)著森林生態(tài)系統(tǒng)中養(yǎng)分和水分的循環(huán)情況。其中，枯落物具有良好的吸水能力，可有效地調(diào)節(jié)地表徑流和減少土壤侵蝕，同時(shí)通過分解進(jìn)行養(yǎng)分歸還[1]。土壤作為林木生長(zhǎng)過程中儲(chǔ)存水分和養(yǎng)分的載體，其持水能力和養(yǎng)分情況直接反映了森林的水土保持能力[2]。因此，該研究以林場(chǎng)分布最多的杉木林為參照，選擇了幾種較為常見且具有顯著生態(tài)、經(jīng)濟(jì)效益的闊葉樹種為研究對(duì)象，通過分析各林分生長(zhǎng)、枯落物儲(chǔ)量、持水性以及土壤養(yǎng)分方面的變化，旨在為今后樹種結(jié)構(gòu)調(diào)整方面的研究提供參考。

1 試驗(yàn)地及林分概況

1.1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)區(qū)位于廣東清遠(yuǎn)市英德林場(chǎng)，地理位置113°30′37″ E，24°7′42″ N，氣候?qū)倌蟻啛釒Ъ撅L(fēng)氣候，雨量充沛，年平均降雨量1 750～2 200 mm，年平均氣溫在21 ℃左右，最高氣溫35 ℃，最低氣溫0 ℃，年平均相對(duì)濕度為79%，林地為砂巖、頁(yè)巖、花崗巖發(fā)育而成的紅壤，土層厚度45～60 cm，腐殖質(zhì)層較薄。試驗(yàn)地位于東南面坡地，坡度約20～25°。

1.2 試驗(yàn)材料

以9年生杉木(Cunninghamialanceolata)林為參照，選取了5種較為常見且具有較高生態(tài)、經(jīng)濟(jì)價(jià)值的闊葉樹種楓香(Liquidambarformosana)、紅椎(Castanopsishystrix)、火力楠(Machilusmacclurei)、木荷(Schimasuperba)、樟樹(Cinnamomumcamphora)幼齡林(8～10 a)為研究對(duì)象，試驗(yàn)林株行距均為2 m×2 m，面積約100畝。每個(gè)樹種試驗(yàn)林內(nèi)分別設(shè)置20 m×20 m大小的3個(gè)固定樣地，按每木檢尺的方法，調(diào)查每株樹的樹高與胸徑。在每個(gè)樣地中沿對(duì)角線布置5個(gè)1 m×1 m小樣方，用于枯落物及土壤樣品采集。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 枯落物持水性分析

野外收集各小樣方中所有已分解和未分解枯落物后立刻用電子稱(精度：0.01 g)稱量，用于估算各林分單位面積枯落物儲(chǔ)量(L1)。取小樣方中部分枯落物稱重(L2)后帶回實(shí)驗(yàn)室，在80℃烘箱中烘至恒重(L3)，再采用網(wǎng)袋泡水24 h后測(cè)定枯落物重量(L4)，然后即可計(jì)算出枯落物最大持水率和最大持水量。公式如下：

枯落物最大持水率(%)=(L4-L3)/ L3×100

枯落物最大持水量(t/hm2)=(L4-L3) /L2×L1

1.3.2 土壤養(yǎng)分測(cè)定

在每個(gè)小樣方中用內(nèi)徑7 cm，高5.2 cm的不銹鋼環(huán)刀(容積：200 cm3)采集0～20 cm土層的土樣，稱重后(S1)帶回實(shí)驗(yàn)室烘干至恒重(S2)，即可算出單位面積土壤持水量，公式為：

土壤持水量(t/hm2)=(S1-S2) ×10

將烘干土樣去雜后用于土壤養(yǎng)分含量測(cè)定。其中，全氮含量采用凱氏定氮法測(cè)定，有效氮含量采用堿解擴(kuò)散法測(cè)定，全磷含量采用鉬銻抗比色法測(cè)定，有效磷含量采用鹽酸—氟化銨法測(cè)定，全鉀、有效鉀含量采用火焰光度法測(cè)定[3]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)處理用SPSS19.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析，不同類型林分間各指標(biāo)差異性采用Duncan’s多重比較進(jìn)行分析(p<0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 生長(zhǎng)差異分析

通過調(diào)查6種不同樹種林分生長(zhǎng)情況發(fā)現(xiàn)，胸徑生長(zhǎng)表現(xiàn)為：杉木林和楓香林最大，紅椎林次之，火力楠林、木荷林和樟樹林較小；從樹高生長(zhǎng)來看，杉木林最大，楓香林和紅椎林次之，樟樹林最小。調(diào)查結(jié)果表明，相較其他闊葉樹種，杉木樹高生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)極為顯著，但楓香與杉木胸徑生長(zhǎng)量相近，達(dá)到13 cm以上,見圖1。這說明，作為速生用材樹種，楓香具有很好的推廣栽培潛力。

圖1 不同類型林分生長(zhǎng)差異

2.2 枯落物儲(chǔ)量與持水性變化

枯落物儲(chǔ)量在森林系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)中起到至關(guān)重要的作用[4]。由圖2可以看出，根據(jù)8～10 a生的6種林分枯落物儲(chǔ)量差異分析結(jié)果，整體上，杉木林枯落物儲(chǔ)量顯著低于其他林分。其中，就供試5種闊葉樹林而言，楓香林、紅椎林、樟樹林較大，火力楠林、木荷林枯落物儲(chǔ)量小于楓香林，但與紅椎林、樟樹林無明顯差異。這說明，在供試6種林分中，由于杉木林凋落物儲(chǔ)量顯著低于其他闊葉樹林，導(dǎo)致其林分養(yǎng)分歸還潛力最小。相較闊葉樹林，長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行杉木純林經(jīng)營(yíng)，不利于地力維持與保護(hù)。

圖2 不同類型林分枯落物儲(chǔ)量及持水性

枯落物持水性與森林水源涵養(yǎng)能力密切相關(guān)，在森林生態(tài)保護(hù)中起到重要作用[5]。從供試所有林分的枯落物持水性來看，5種闊葉樹林的枯落持水性均大于杉木林。其中，楓香林、樟樹林最大持水率與最大持水量較大，分別為293.9～300.4%和21.4～22.1 t·hm-2，而杉木林的最大持水率和持水量最小，僅為203.4%和8.1 t·hm-2。其中，杉木林最大持水率、持水量?jī)H為楓香林的67.7%和36.7%，見圖2。

2.3 土壤持水量與養(yǎng)分含量變化

林地土壤水分與養(yǎng)分情況是評(píng)價(jià)森林生態(tài)效應(yīng)最客觀、直接的指標(biāo)[6,7]。由表1可知，6種林分土壤持水量大小為：杉木林<木荷林<楓香林≈紅椎林≈火力楠林≈樟樹林。根據(jù)土壤養(yǎng)分中氮、磷、鉀元素含量的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果，全量磷、全量鉀含量在6種林分間無明顯差異，而全量氮含量在不同林分間差異顯著，表現(xiàn)為：杉木林≈木荷林<楓香林≈紅椎林≈火力楠林≈樟樹林。從土壤中有效氮、磷、鉀含量的變化來看，整體上，木荷林、杉木林偏低，紅椎林偏高。這即是說，從生態(tài)功能中保水保肥角度，紅椎林表現(xiàn)最優(yōu)，杉木林和木荷林較差。

表1 不同類型林分土壤持水量及養(yǎng)分含量變化

3 結(jié)論與討論

林木生長(zhǎng)量是傳統(tǒng)森林經(jīng)營(yíng)中最重要的指標(biāo)[8]。杉木作為一種優(yōu)良的速生造林用材樹種，與楓香、紅椎、火力楠、木荷、樟樹相比，除楓香的胸徑接近杉木外，其余樹種的高徑生長(zhǎng)均顯著低于杉木，這反映了杉木具有極高的經(jīng)濟(jì)效益。針對(duì)英德林場(chǎng)各樹種營(yíng)林面積占比情況來看，盡管杉木偏高，其他樹種偏低，但建議以杉闊混葉的形式更能同時(shí)兼顧生態(tài)、經(jīng)濟(jì)效益，符合林場(chǎng)長(zhǎng)期可持續(xù)經(jīng)營(yíng)管理要求。

通過對(duì)森林枯落物及土壤水肥條件方面的評(píng)價(jià)，能直接、有效地反映林分的生態(tài)效應(yīng)[9-10]。與其他5個(gè)樹種相比，杉木枯落物儲(chǔ)量、最大持水量、最大持水率最低。在闊葉樹中，樹種不同枯落物儲(chǔ)量及持水性也不同。相較而言，楓香、樟樹的枯落物儲(chǔ)量及持水性最高，火力楠最低。因此，若立地質(zhì)量指數(shù)較小、土地貧瘠、水土流失情況較為嚴(yán)重的林地，建議以營(yíng)建楓香、樟樹為主，并盡量避免選擇火力楠。從土壤水肥條件變化來看，杉木仍顯著低于其他供試5個(gè)闊葉樹種，其中杉木土壤持水量?jī)H為448.3 t·hm-2，而5個(gè)闊葉樹的土壤持水量為511.2～553.2 t·hm-2。土壤持水量與土壤容重、孔隙度等理化性質(zhì)有關(guān)。本試驗(yàn)中試驗(yàn)林所在試驗(yàn)地的立地條件基本一致，說明受造林樹種影響，土壤理化性質(zhì)發(fā)生了改變。在5種闊葉樹林中，木苛林土壤持水量顯著低于其他4個(gè)闊葉樹林，這可能與木荷枯落物分解較慢有關(guān)，說明在生境條件改善中，木荷作用進(jìn)程較為緩慢，不利于作為荒山造林先鋒樹種。從土壤中氮磷鉀養(yǎng)分含量變化來看，全量磷和鉀為明顯差異，而全量氮除木荷外，杉木低于其他4個(gè)樹種。在有效氮、磷、鉀含量差異分析中，杉木與木荷接近，但顯著低于楓香等其他4個(gè)樹種。這表明，相較杉木，營(yíng)建闊葉樹(枯落物分解速率大于木荷)能大大提升土壤中有效氮、磷、鉀含量，增加土壤持水量，提高林地水土保持能力。

綜上所述，6種林分中杉木林生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)明顯，但枯落物儲(chǔ)量、持水能力及土壤養(yǎng)分含量等生態(tài)效應(yīng)評(píng)價(jià)方面的指標(biāo)顯著偏低。在供試5個(gè)闊葉樹中，紅椎、楓香胸徑、樹高生長(zhǎng)最快，楓香、樟樹枯落物儲(chǔ)量及持水能力最強(qiáng)，紅椎土壤水持水力、氮/磷/鉀養(yǎng)分含量最高。從森林生態(tài)系統(tǒng)健康穩(wěn)定角度，建議加大闊葉樹營(yíng)造面積，但具體選擇的造林樹種，宜根據(jù)樹種生長(zhǎng)生理特性與適地適樹原則進(jìn)行。