禿杉混交林與禿杉純林生長及土壤肥力差異性研究

林讓育

摘 要：采用火力楠、柳杉分別與禿杉按1∶1混交，以禿杉純林為對照，開展了禿杉混交林生長及土壤肥力的研究，對18a生的3種人工林中禿杉生長量、林分總蓄積量以及土壤理化性質(zhì)進行了測定。結(jié)果表明，禿杉火力楠混交林中禿杉胸徑、樹高、單株材積、林分總蓄積量比禿杉純林增加了11.35%、17.04%、42.02%和57.61%，比禿杉柳杉混交林中禿杉提高了15.73%、25.40%、62.90%和105.50%；土壤容重以禿杉火力楠混交林最小，其次是禿杉純林，禿杉柳杉混交林最大；土壤孔隙度和通氣度以禿杉火力楠混交林最大，禿杉柳杉混交林最小；土壤有機質(zhì)、速效鉀和水解性氮也以禿杉火力楠混交林最大，禿杉柳杉混交林最小。說明禿杉與火力楠混交可以提高禿杉生長量和林分總蓄積量，而且改善了土壤肥力狀況。

關(guān)鍵詞：禿杉；火力楠；柳杉；純林；混交林；土壤肥力

中圖分類號 S79 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2015）03-04-103-03

禿杉（Taiwania cryptomerioides）為杉科臺灣杉屬第三紀古老樹種，屬于世界級珍稀瀕危植物。禿杉是常綠針葉大喬木，樹形高大挺拔，主干通直度高，圓滿度高，是理想的用材樹種；其樹形優(yōu)美，也是理想的庭園觀賞綠化樹種；適應(yīng)性廣，對土壤要求不嚴，可耐-10℃的低溫，是一種很有發(fā)展前途的高海拔山區(qū)造林樹種[1-2]。生產(chǎn)上禿杉造林多采用純林，林分結(jié)構(gòu)較為簡單，禿杉人工林生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性較弱。理論和實踐都證明，營造混交林有利于改善人工林結(jié)構(gòu)和提高生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性，而且對改良土壤肥力有一定的作用[3]。為此，筆者于1993年在德化洪田林場開展了禿杉分別與木荷（Michelia macclurel）、柳杉（Cryptomeria fortunei Hooibrenk）混交造林試驗，旨在通過禿杉混交林與純林的生長量及土壤肥力的比較分析，篩選適宜的禿杉人工林類型，為禿杉人工林科學(xué)經(jīng)營提供借鑒。

1 試驗點概況

試驗點位于德化縣洪田林場（北緯25°23′～25°57′，東經(jīng)117°56′～118°33′），地處“閩中屋脊”的戴云山麓。屬中亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，年均氣溫18℃，年平均降雨量1 789mm，年均無霜期270d。試驗地設(shè)在洪田林場3林班2大班5小班，海拔高650～730m，土壤為黃紅壤，立地質(zhì)量等級為Ⅱ級，土層深達80～130cm。主要植被是狗脊、芒草、雜灌等。

2 研究方法

2.1 試驗設(shè)計 1993年春，在洪田林場3林班2大班5小班馬尾松采伐跡地上，開展禿杉與木荷以及禿杉與柳杉混交造林試驗，禿杉純林為對照，禿杉與木荷、柳杉混交比例均為1∶1，試驗小區(qū)沿上、中、下坡隨機區(qū)組設(shè)計，每個坡位3塊小區(qū)，每個小區(qū)面積約667m2（25.82m×25.82m）。造林株行距2m×2m，造林密度2 505株/hm2。

2.2 試驗林管理和調(diào)查 造林后第1年全面劈草，第2年結(jié)合劈草施復(fù)混肥，第3年結(jié)合全面劈草用“白蟻誘殺包”防治蟲害。造林后每年調(diào)查成活數(shù)量和生長量。2011年年底，對每個試驗小區(qū)進行每木檢尺，分樹種測定小區(qū)內(nèi)每株活力木的胸徑和樹高。同時進行土壤采樣，按“S”路線在每個試驗小區(qū)設(shè)置4個土壤剖面，每個剖面分0～20cm、20～40cm2個層次，每個層次環(huán)刀法取土做容重、孔隙組成等物理性質(zhì)測定，同時每個土層取0.5kg土帶回室內(nèi)混合均勻后取適量用于測定有機質(zhì)等土壤化學(xué)性質(zhì)。土壤物理性質(zhì)測定采用常規(guī)方法[4]，土壤化學(xué)分析按國際分析方法測定[5]。

3 結(jié)果與分析

3.1 禿杉混交林與禿杉純林生長狀況比較分析 前人研究發(fā)現(xiàn)，針葉樹采取混交特別是和闊葉樹混交，可以改善人工林的生態(tài)環(huán)境及促進生長。從禿杉柳杉混交林、禿杉火力楠混交林和禿杉純林的生長狀況調(diào)查看出（表1），混交林中禿杉和禿杉純林的生長量存在一定差異。禿杉柳杉混交林中禿杉的平均胸徑、樹高、單株材積和林分總蓄積量與禿杉純林相比，分別降低了3.78%、6.67%、12.81%和23.15%；禿杉火力楠混交林中禿杉的平均胸徑、樹高、單株材積和林分總蓄積量與禿杉純林相比，分別增加了11.35%、17.04%、42.02%和57.61%。方差分析表明，不同林分結(jié)構(gòu)中禿杉的平均胸徑、樹高、單株材積和林分總蓄積量的差異達到顯著水平，可見禿杉與火力楠混交可以提高生長量，而禿杉與柳杉混交其生長量下降。其原因可能是在禿杉火力楠混交林中，火力楠凋落物易分解，養(yǎng)分返還快，而且禿杉與火力楠之間種間關(guān)系較為協(xié)調(diào)，所以禿杉生長較快。而禿杉柳杉混交林中，柳杉對土壤肥力要求較高，禿杉與柳杉存在爭奪養(yǎng)分的競爭，而且柳杉的枯落物含有單寧、木素等難分解的物質(zhì)，枝葉中養(yǎng)分回歸土壤較慢，所以禿杉生長較為緩慢。

3.2 禿杉混交林與禿杉純林土壤肥力狀況分析

3.2.1 禿杉混交林與禿杉純林土壤物理性質(zhì)分析 土壤肥力優(yōu)劣由土壤具體的各個物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)指標反映出來，土壤容重、毛管孔隙度及土壤通氣狀況構(gòu)成土壤物理性質(zhì)主要指標。從禿杉2種混交林和禿杉純林土壤采樣測定結(jié)果來看（表2），禿杉火力楠混交林土壤容重最小，禿杉純林土壤容重次之，禿杉柳杉混交林土壤容重最大，容重反映土壤粘性的強弱，容重越大，粘性越強，說明禿杉柳杉混交林土壤質(zhì)地較粘，而禿杉火力楠混交林土壤較為松散。土壤毛管孔隙度、非毛管孔隙度和總孔隙度大小表現(xiàn)為禿杉火力楠混交林>禿杉純林>禿杉柳杉混交林，以0～20cm土層總孔隙度測定結(jié)果為例，禿杉火力楠混交林土壤總孔隙度比禿杉純林提高了13.94%，比禿杉柳杉混交林提高了35.28%；3種不同結(jié)構(gòu)的人工林的土壤通氣度大小也表現(xiàn)為禿杉火力楠混交林>禿杉純林>禿杉柳杉混交林。土壤孔隙度和通氣度均是對土壤疏松程度的反映，孔隙度和通氣度大，說明土壤通氣透水，有較好土壤結(jié)構(gòu)和持水性能?？梢姡?種類型的林分中，土壤結(jié)構(gòu)最好的是禿杉火力楠混交林，其次是禿杉純林，最后才是禿杉柳杉混交林。這是因為火力楠為闊葉樹種，落葉量較大且易分解，養(yǎng)分歸回植物-土壤循環(huán)較快，且禿杉與火力楠根系分布在深度上有所差別，不同土層根系穿插作用有利于土壤團粒的形成，所以該混交林土壤疏松透氣，有利于涵養(yǎng)水源。

3.2.2 禿杉混交林與禿杉純林土壤化學(xué)性質(zhì)分析 通過對禿杉柳杉混交林、禿杉火力楠混交林及禿杉純林土壤化學(xué)性質(zhì)指標的測定（表3），可知土壤有機質(zhì)、水解性氮、速效鉀等直接體現(xiàn)土壤肥力的化學(xué)指標以禿杉火力楠混交林最大，其次是禿杉純林，禿杉柳杉混交林土壤這幾個指標較小，如在0～20cm土層中，禿杉火力楠混交林土壤的有機質(zhì)、水解性氮、速效鉀與禿杉純林比較提高了29.92%、22.54%和13.04%，比禿杉柳杉混交林提高了48.28%、34.41%和30.18%?？梢姡d杉與火力楠混交能改善土壤肥力。這是因為火力楠枯枝落葉分解快，樹體從土壤中吸收的營養(yǎng)物質(zhì)有部分通過凋落物及時返回土壤，對土壤起到改良作用，而柳杉和禿杉由于其枝葉含有難分解的木素、單寧等物質(zhì)，養(yǎng)分歸還慢，土壤肥力狀況就不如禿杉火力楠混交林的土壤。

4 結(jié)論與討論

通過對18a生禿杉火力楠混交林、禿杉柳杉混交林、禿杉純林3種類型人工林的禿杉生長量和林分總蓄積量對比發(fā)現(xiàn)，禿杉火力楠混交林中的禿杉生長最快，林分總蓄積量最大；其次是禿杉純林，禿杉生長最慢的林分是禿杉柳杉混交林。3種人工林土壤中，禿杉火力楠混交林土壤結(jié)構(gòu)較好、通透性能強、養(yǎng)分較高，其次是禿杉純林的土壤，土壤結(jié)構(gòu)較差、粘性強透氣性差、肥力低的是禿杉柳杉混交林土壤。

人工林針葉化產(chǎn)生的生產(chǎn)力下降和地力衰退等現(xiàn)象早已引起林業(yè)決策者和工作者們的關(guān)注，通過樹種結(jié)構(gòu)調(diào)整，營造混交林尤其是針闊混交是改善人工林群落結(jié)構(gòu)、提高林分產(chǎn)量、維護地力較為有效的途徑。目前有關(guān)禿杉混交造林特別是禿杉與闊葉樹種混交的研究報道還不多，適合混交的闊葉樹還較少，隨著研究的深入開展，需要進一步挖掘與禿杉伴生的闊葉樹種，特別是通過試驗篩選適合與之混交的本土珍貴鄉(xiāng)土闊葉樹種，以提高禿杉人工林的生產(chǎn)力和生態(tài)的穩(wěn)定性。

參考文獻

[1]連勇機.禿杉引種效果分析[J].福建林業(yè)科技，2013，40（3）：93-96.

[2]連勇機.不同海拔高度引種禿杉試驗初報[J].福建林業(yè)科技，2013，36（4）：139-141，152.

[3]俞新妥.混交林營造原理與技術(shù)[M].北京：中國林業(yè)出版社，1989：5-18.

[4]中國科學(xué)院南京土壤研究所編.土壤理化性狀[M].上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，1987.

[5]張萬儒，等.森林土壤定位研究方法[M].北京：中國林業(yè)出版社，1986.

（責(zé)編：張宏民）