趙博文

(遼寧省林業(yè)發(fā)展服務(wù)中心，遼寧 沈陽 110031)

人工林是森林資源的重要組成部分，在涵養(yǎng)水源、水土保持、防治風(fēng)沙等方面發(fā)揮著重要作用，有效的增加了我國(guó)森林碳匯、提供了豐富的木材產(chǎn)品、改善了生態(tài)環(huán)境[1]。統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，我國(guó)人工林面積居世界首位，總蓄積量達(dá)到2.48×109m3，占森林蓄積量的17%，現(xiàn)存面積為6.9×107hm2，約占全國(guó)森林面積的36%。油松(Pinustabulaeformis)是我國(guó)主要的造林樹種之一，根系發(fā)達(dá)，耐干旱、耐貧瘠土壤，具有較強(qiáng)的適應(yīng)性和抗逆能力[2，3]。油松在山西省的分布集中，占山西省林地總面積的40.5%，對(duì)改善當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境和促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展都起到了推動(dòng)作用，但油松人工林多為油松純林，油松人工林生產(chǎn)力的優(yōu)勢(shì)尚未充分發(fā)揮?；旖涣质菍煞N及以上樹種按照林分結(jié)構(gòu)進(jìn)行混合種植，從而提高各種樹種對(duì)光能、養(yǎng)分和水分等資源的綜合利用和再分配，改善混交林土壤養(yǎng)分狀況，促進(jìn)林木對(duì)養(yǎng)分的吸收和循環(huán)[4-6]。大量研究表明，混交林能夠充分利用地上和地下的營(yíng)養(yǎng)空間，提高林分的生產(chǎn)力，及抗干擾、抗病蟲害能力強(qiáng)等特性。付剛等認(rèn)為混交林有利于提高微生物的量及代謝活性[7]。目前，混交林對(duì)土壤養(yǎng)分、土壤微生物等角度的闡述較多，但對(duì)混交林與純林間樹種幼林生長(zhǎng)、碳氮含量的影響研究較少[8]，因此，揭示不同混交模式對(duì)油松人工林林木生長(zhǎng)和生理，以及碳氮含量的影響，以期為臨汾地區(qū)油松人工林質(zhì)量提升提供科學(xué)參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于永和縣交口鄉(xiāng)進(jìn)行，該地區(qū)屬于大陸性季風(fēng)氣候，四季分明，雨熱同期。年均日照時(shí)長(zhǎng)為2541.7h，年均溫度為9.5℃，年均積溫3674℃，無霜期為183d，年均降雨量為554.3mm。南部山區(qū)最高海拔為1500m左右，土壤為褐土，植被以沙棘、黃薔薇、虎榛子等灌草叢為主，此外，尚有刺槐、榆、油松、山楂等林木。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)以油松純林作為對(duì)照(CK)處理，設(shè)置油松—刺槐混合林(T1)、油松—榆樹混交林(T2)、油松—落葉松混交林(T3)三個(gè)處理。采用完全隨機(jī)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，每個(gè)處理設(shè)置一個(gè)樣方(10m×10m)，重復(fù)3次?？紤]樹齡和后期撫育間伐工作，試驗(yàn)混交林和純林的種植密度統(tǒng)一設(shè)置為1m×1m，每個(gè)處理移植100株幼苗，混交林樹種各移植50株，混交比例為1∶1，混交方式為行狀混交，其它管理同當(dāng)?shù)赜退扇斯ち謸嵊芾怼?/p>

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

2019年3月10日，各處理均選擇2年生苗木進(jìn)行移植。移植后，每個(gè)處理選擇連續(xù)的10株油松幼苗，測(cè)定油松的樹高(樹干基部到生長(zhǎng)頂端的高度)、胸徑(樹干基部的直徑)、冠幅(南北、東西方向冠層最大值的平均值)和郁閉度等因子，并標(biāo)記。2020年9月10日，再次測(cè)定標(biāo)記油松的樹高和胸徑，并記錄。兩次測(cè)得的差值即為油松的生長(zhǎng)量。每個(gè)處理選擇5株油松幼苗，進(jìn)行樹干解析和挖根(取樣深度20cm)，分別測(cè)定樹干、樹枝、樹葉和樹根的鮮重。將油松幼木不同部位標(biāo)記，然后放入烘干箱內(nèi)105℃殺青30min，然后在65℃下烘干至恒重，采用硫酸—重鉻酸鉀氧化法測(cè)定有機(jī)碳(SOC)含量，采用硫酸—高氯酸消煮—定氮儀蒸餾滴定法測(cè)定全氮含量。

另取5株油松幼苗，每個(gè)處理取樹冠中部向陽的2個(gè)3級(jí)小枝，采集小枝上的針葉并混合均勻，用于測(cè)定葉片生理指標(biāo)[9]，考馬斯亮蘭G-250染色法測(cè)定可溶性蛋白的含量，蒽酮比色法測(cè)定可溶性糖的測(cè)定，采用硫代巴比妥酸測(cè)定丙二醛含量，采用磺基水楊酸法測(cè)定脯氨酸含量。然后清理這5株油松幼苗根系土壤，采用TTC法測(cè)定根系活力。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用Excel 2007進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與作圖，采用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)軟件Duncan檢驗(yàn)法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同混交林對(duì)油松人工林林木生長(zhǎng)的影響

由表1可知，不同混交林對(duì)油松林木生長(zhǎng)量的影響差異較大。油松胸徑生長(zhǎng)量表現(xiàn)為T2>T1>CK>T3。與CK處理相比，T2和T1處理的胸徑生長(zhǎng)量分別增加了3.13%、1.56%，T3處理的胸徑生長(zhǎng)量降低了1.56%，二者差異與對(duì)照相比均未達(dá)到顯著水平(P<0.05)。油松樹高生長(zhǎng)量表現(xiàn)為T2>T1>T3>CK。與CK處理相比，T2和T1處理的樹高生長(zhǎng)量分別增加了39.39%、31.82%，這兩個(gè)處理與CK相比差異均達(dá)到顯著水平(P<0.05)；而T3處理的樹高生長(zhǎng)量較CK雖增加了8.33%，但與CK相比差異未達(dá)到顯著水平(P<0.05)。油松的樹冠生長(zhǎng)量表現(xiàn)為T2>T3>T1>CK。與CK處理相比，T2處理的樹冠生長(zhǎng)量增加了9.35%，差異顯著(P<0.05)；T3和T1處理的油松樹冠生長(zhǎng)量較CK分別增加了5.61%、4.67%，與CK相比差異未達(dá)到顯著水平(P<0.05)。油松混交林的郁閉度表現(xiàn)為T2>T1>T3>CK，與CK處理相比，T2、T1、T3分別增加了34.62%、19.23%、13.46%，差異均達(dá)到顯著水平(P<0.05).

表1 不同混交林對(duì)油松人工林林木生長(zhǎng)的影響

由此可見，與油松純林相比，油松混交林能夠有效提高油松胸徑生長(zhǎng)量、株高生長(zhǎng)量和樹冠生長(zhǎng)量，增加人工林的郁閉度，并以T2處理效果最佳。

2.2 不同混交林對(duì)油松有機(jī)碳含量的影響

由表2可知，不同混交林對(duì)油松有機(jī)碳含量的影響較大。油松樹干、樹枝、樹葉和根系中有機(jī)碳含量均表現(xiàn)為T2>T1>T3>CK。與CK處理相比，T2處理樹干、樹枝、樹葉和根系的有機(jī)碳含量分別增加了5.31%、10.59%、11.19%、7.76%，差異均達(dá)到顯著水平(P<0.05)。T1處理油松樹干、樹枝、樹葉和根系的有機(jī)碳含量分別比CK處理增加5.21%、8.57%、8.24%、5.47%，差異均達(dá)到顯著水平(P<0.05)。T3處理油松樹干、樹枝和樹葉的有機(jī)碳含量分別比CK處理增加了3.56%、5.19%、5.21%，差異均達(dá)到顯著水平(P<0.05)。T3處理根系的有機(jī)碳含量比CK處理增加了2.08%，但差異未達(dá)到顯著水平(P<0.05)。

表2 不同混交林對(duì)油松有機(jī)碳含量的影響

由此可見，油松混交林樹干、樹枝、樹葉和根系的有機(jī)碳含量比油松純林明顯增加，且針闊混交林效果優(yōu)于針針混交林，試驗(yàn)條件下以T2處理效果最佳。

2.3 不同混交林對(duì)油松人工林氮含量的影響

由表3可以看出，不同混交林對(duì)油松樹體全氮含量的影響較大。不同處理油松樹干、樹枝和根系中氮含量表現(xiàn)為T2>T1>T3>CK，油松樹葉中氮含量表現(xiàn)為T1>T2>T3>CK。與CK處理相比，T2處理油松樹干、樹枝、樹葉和根系中氮含量分別增加了7.99%、4.31%、8.54%、11.01%，差異均達(dá)到顯著水平(P<0.05)。T1處理油松樹干、樹葉和根系的氮含量分別比CK處理增加了4.87%、8.86%、9.48差異均達(dá)到顯著水平(P<0.05)。T3處理油松樹干、樹枝、樹葉和根系中氮含量分別2.53%、0.92%、1.53%、3.06%，但差異均未達(dá)到顯著水平(P<0.05)。

表3 不同混交林對(duì)油松人工林全氮含量的影響

由此可見，混交林能夠提高油松樹干、樹枝、樹葉和根系中氮含量，但油松—馬尾松混交林與油松純林之間的差異不顯著，而油松與闊葉林混交對(duì)油松樹干、樹枝、樹葉和根系中氮含量的作用效果更明顯，試驗(yàn)條件下以T2處理效果最佳。

2.4 不同混交林對(duì)油松人工林碳氮比的影響

由表4可知，不同混交林對(duì)油松樹干、樹葉和根系碳氮比的影響較小，與CK處理相比，T1、T2和T3處理的樹干、樹葉和根系中碳氮比增減差異較小，均未達(dá)到顯著水平(P<0.05)。不同混交林油松樹枝中的碳氮比差異較大，表現(xiàn)為T1>T2>T3>CK，與CK處理相比，T1和T2處理分別增加了6.22%、6.14%，差異均達(dá)到顯著水平(P<0.05)。T3處理油松樹枝碳氮比雖比CK處理增加了4.27%，但差異未達(dá)到顯著水平(P<0.05)。

表4 不同混交林對(duì)油松人工林碳氮比的影響

由此可見，與油松純林相比，混交林對(duì)油松樹干、樹葉和根系碳氮比的提升效果不明顯，但可以顯著提高樹枝中的碳氮比，并以T1處理效果最佳。

2.5 不同混交林對(duì)油松生理指標(biāo)的影響

由表5可知，不同混交林對(duì)油松生理指標(biāo)的影響較大。油松根系活力表現(xiàn)為T2>T1>T3>CK，與CK處理相比，T2、T1和T3處理油松的根系活力分別增加了29.60%、21.08%、13.00%，差異均達(dá)到顯著水平(P<0.05)?？扇苄缘鞍缀勘憩F(xiàn)為T1>T2>T3>CK，與CK處理相比，T1、T2和T3處理油松的可溶性蛋白含量分別增加了19.28%、17.59%、15.91%，差異均達(dá)到顯著水平(P<0.05)?？扇苄蕴呛勘憩F(xiàn)為T2>T3>T1>CK，與CK處理相比，T2、T3和T1處理油松的可溶性糖含量分別增加了14.22%、11.84%、9.05%，差異均達(dá)到顯著水平(P<0.05)。油松脯氨酸和丙二醛含量均表現(xiàn)為T2>T1>T3>CK，與CK處理相比，T2處理的脯氨酸含量和丙二醛含量分別增加了9.04%、34.31%，差異均達(dá)到顯著水平(P<0.05)。T1處理的丙二醛含量比CK處理增加了29.14%，差異性顯著(P<0.05)。

表5 不同混交林對(duì)油松生理指標(biāo)的影響

由此可見，與油松純林相比，混交林能夠提高油松根系活力，增加葉片中可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸和丙二醛的含量，并以T2處理效果最佳。

3 結(jié)論與討論

營(yíng)造混交林是影響人工林生長(zhǎng)的重要撫育措施，可顯著改善人工林的通風(fēng)透光性，改善土壤理化性質(zhì)，增加土壤肥力，從而對(duì)林分內(nèi)林木的樹高、平均胸徑、胸高斷面積、林分結(jié)構(gòu)和蓄積量等產(chǎn)生影響[10，11]。本研究結(jié)果表明，混交林油松的胸徑生長(zhǎng)量、樹高生長(zhǎng)量、冠幅生長(zhǎng)量和郁閉度均較油松純林顯著增加，這與李寧[12]的研究結(jié)果相似，混交林顯著增加了林木生長(zhǎng)量。從根系活力、保護(hù)酶活性來看，3種混交林以油松—榆樹混交林效果最佳，其次是油松—刺槐混合林，油松—落葉松混交林相對(duì)較差，這是因?yàn)獒橀熁旖涣挚商岣吡址值纳a(chǎn)率和穩(wěn)定性，林木能充分利用光能和土壤中的水分和養(yǎng)分，生長(zhǎng)比較迅速。

全球氣候變暖已經(jīng)成了匯集了全世界的焦點(diǎn)，溫室氣體增加是氣候變暖的主導(dǎo)因素，森林可吸收空氣中一定量的二氧化碳，減少空氣中二氧化碳的含量，森林碳匯功能對(duì)抑制全球氣候變暖是一個(gè)經(jīng)濟(jì)安全的手段[13]，我國(guó)森林生態(tài)系統(tǒng)年凈固碳量大約是4.80×1011kg，主要森林生態(tài)系統(tǒng)總的碳儲(chǔ)存量2.81×1013kg。油松不同林分碳氮比的研究結(jié)果顯示：混交林能夠充分利用外界環(huán)境條件和樹種間相互促進(jìn)的有利作用，光合作用的效率高，可以在同一時(shí)間內(nèi)積累較多的有機(jī)物質(zhì)，因而總蓄積量和生物量比單純林高，這與唐學(xué)君等[14]的研究結(jié)果一致。本研究森林撫育后林木中碳氮含量分布以樹葉中最多，根系最少，這是因?yàn)闃淠镜纳L(zhǎng)是一個(gè)緩慢而又受自然環(huán)境、立地條件、氣候的等多方面影響的一個(gè)過程，撫育后短時(shí)間內(nèi)對(duì)樹干、葉、根的影響不明顯，但是由于森林撫育后增加了林分內(nèi)的光照和生長(zhǎng)空間，對(duì)碳氮含量具有顯著增加作用。

綜上所示，混交林能夠促進(jìn)油松的生長(zhǎng)、提高根系活力和保護(hù)酶活性，增加對(duì)碳氮的吸收，在營(yíng)林造林中發(fā)揮著越來越重要的作用，試驗(yàn)條件下以針闊混交林效果優(yōu)于針針混交林，并以油松—榆樹混交林效果最佳?；旖涣帜軌蝻@著促進(jìn)油松的生長(zhǎng)，但對(duì)油松根際環(huán)境的影響還待進(jìn)一步研究。