杉木與楠木、鵝掌楸混交林及其純林的生長差異

楊優其

(福建省武夷山市林業局,福建 南平354300)

我國中亞熱帶地區氣候條件優越,植物資源豐富,闊葉樹種類繁多,但長期以來,杉木(Cunninghamia lanceolata)、馬尾松(Pinus massoniana)一直是南方山地的主要造林樹種,由于多代連栽,導致地力衰退,生態系統的穩定性和抗逆性逐漸變差,嚴重影響了人工林的產業發展[1],因此,尋找既速生豐產又能維持地力,在一定范圍內替換杉木和馬尾松的樹種,已成為南方山地實現林地可持續經營的一大重要措施[2]。楠木(Phoebe zhennan)為中亞熱帶常綠喬木,樹形高大端莊,以其材質優良聞名中外,是建筑、家具和造船的優良材料,也是一種經濟價值較高的上等用材樹種;此外,楠木在涵養水源、培肥土壤等生態意義上也具有重要作用[1,3,4];鵝掌楸(Liriodendron chinense)是一種速生闊葉樹種,適應性較強,是我國特有的二級保護珍稀植物,其樹干通直,葉形奇特似馬褂,花色艷麗,可作為優良的造林綠化樹種,也可用作工業紙漿材和膠合板材[5,6]。為探討不同闊葉樹種與杉木混交造林后對林分生產力和經濟產出的影響,本文以杉木純林為對照,對同林齡楠木+杉木、鵝掌楸+杉木混交林的生長量和經濟效益進行了比較,以期為南方山地杉木低產、低效林的改造和森林生態系統的高效與可持續經營提供理論依據。

1　試驗地概況

試驗地位于武夷山市上梅鄉,27°43′14″N,118°07′03″E。境內地貌為武夷山山地丘陵區,屬中亞熱帶季風氣候,溫和濕潤,雨量充沛,平均氣溫15.1～16.5℃,年降雨量為2 031.1～2 259.2 mm。1月平均氣溫8.8℃,年絕對最低溫-2.8℃,平均無霜期247 d,7月平均氣溫21.6℃,3月多雨,7—8月常有雷陣雨,9—10月轉涼而干燥,11月至翌年2月少雨干燥。海拔500～800 m,土壤有紅壤、黃紅壤。

植被屬于亞熱帶常綠闊葉林帶,閩浙贛山地常綠木諸類,半常綠林類竹闊混交林區,植物資源豐富,植物茂盛,種類繁多[7,8],林下主要植被有鐵芒萁(Dicranopteris dichotoma)、杠板歸(Polygonum perfoliatum L.)、魚腥草(Houttuynia cordata)等,土壤有機碳24.74 g kg-1,全氮1.88 g kg-1,全鉀31.11 g kg-1,全磷0.52 g kg-1。

2　材料與方法

2.1　造林設計

2005年在武夷山上梅鄉相同坡位的杉木采伐跡地進行楠木、鵝掌楸與杉木混交造林(混交比為1∶1,行狀混交),造林面積各為3 hm2,楠木、鵝掌楸苗木為武夷山苗圃的1年生容器苗,杉木為1年生容器苗。整地方式為塊狀整地,造林方式為植苗造林,株行距4 m×3 m,挖穴規格60 cm×60 cm×50 cm,造林后3年內每穴下復合肥250 g,每年1次,每年2次全鋤、擴穴撫育。

2.2　樣地設置

2014年4月分別在楠木+杉木、鵝掌楸+杉木混交林中選擇立地條件均一的地段進行生長量調查,每個樹種各選擇5條樣帶,同時選擇同坡位的9年生杉木純林設置樣地作為對照。

2.3　調查方法

對樣帶內楠木、鵝掌楸、杉木的胸徑和樹高進行每木調查,調查結束后計算平均木,測算材積和蓄積量。

不同樹種的材積按照福建省地方標準伐區調查設計技術規程DB35/T88—1998中的材積模型來確定：

式中：V為材積,單位m3;D為胸徑,單位cm;H為樹高,單位m。

2.4　數據統計

試驗數據在Excel 2003中進行數據整理,在SPSS 13.0中進行單因素方差分析。在方差分析的基礎上采用Duncan法多重比較檢驗不同處理之間的差異性。

3　結果與分析

3.1　杉闊混交林中闊葉樹種的生長差異

由不同混交林中楠木與鵝掌楸生長數據的方差分析可見(表1),2種闊葉樹的平均胸徑、平均樹高和平均單株材積均達到了極顯著差異,F值分別為87.89、142.74、101.95,均大于F0.05(1,88)和F0.01(1,88)。鵝掌楸的胸徑、樹高和材積均大于楠木(表2),造林9年后,楠木的保存率為90%,鵝掌楸的保存率為85%。

表1　混交林中不同闊葉樹種的生長量方差分析

表2　混交林中不同闊葉樹種的生長差異

3.2　不同林分類型中杉木的生長差異

表3　不同林分類型中杉木的生長量方差分析

由不同林分類型中杉木的生長數據方差分析可見(表3),3種林分中杉木的胸徑和材積達到了極顯著差異,F值分別為16.42和7.3,均大于F0.05(2,36)和F0.01(2,36)。但3種杉木的樹高差異不顯著,F值為2.67,小于F0.05(2,36)和F0.01(2,36)。

表4　不同林分類型中杉木的生長差異

由不同林分類型中杉木的生長差異可見(表4),2種混交林中杉木的胸徑和材積均無顯著差異,而分別與純林中杉木的胸徑和材積差異顯著,不同林分中杉木的樹高均無顯著差異。造林9年后,3種林分中杉木的保存率分別為67%、62%和85%,混交林中杉木的保存率顯著小于純林。

3.3　不同林分類型的林分蓄積量與經濟產值

由不同林分類型的林分蓄積量和經濟產值可見(表5),鵝杉混交林中鵝掌楸的蓄積量大于楠杉混交林中楠木的蓄積量,根據市場價值法估算了不同林分類型的經濟產值,其中,楠杉混交林的總產值為87 320元hm-2,鵝杉混交林的總產值為92 835元hm-2,杉木純林的總產值為85 070元hm-2,3種林分以鵝杉混交林的總產值最高,但總體差異不大。

表5　不同林分類型的林分蓄積量與經濟產值

4　結論與討論

吳載璋等研究認為[4],楠木與杉木混交林對林木生長有促進作用,混交林中楠木與杉木的胸徑、樹高和單株材積均高于純林,而本研究中混交林中杉木的生長量顯著小于純林,可能與混交林造林地前身為杉木采伐跡地有關。大量研究表明,杉木連栽導致了林地生產力下降、土壤肥力減退、物理性狀變差及土壤微生物數量和酶活性降低[9-11],此外,多代連栽地中的尖孢鐮刀菌萎蔫專化型(Fusarium oxysporum f.sp.vasinfectum,SF2)及其分泌的毒素造成的土壤中毒[12]也可能是混交林中杉木長勢較差的主要原因。

本研究中,混交林的經濟產出均高于杉木純林,可見,在杉木多代林采伐跡地或杉木低產、低效林中營造杉木與楠木、鵝掌楸混交林,對提高林地產出,實現增收增效具有重要意義。此外,陳愛玲研究認為[13],杉木多代連栽地輪栽閩楠后凋落物質量得到顯著改善,汪國彬研究認為,杉木與鵝掌楸混交對土壤肥力有較大影響,隨著林分中鵝掌楸數量增加,林地土壤的有機質含量、全N、水溶性N、速效P等土壤肥力指標顯著提高[14]。可見,楠木與鵝掌楸作為闊葉樹種,與杉木混交后可有效培肥土壤,改善立地質量,對改善杉木連栽地力衰退的問題有重要意義。

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