禿杉混交林與禿杉純林生長(zhǎng)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(duì)照，開(kāi)展了禿杉混交林生長(zhǎng)及土壤肥力的研究，對(duì)18a生的3種人工林中禿杉生長(zhǎng)量、林分總蓄積量以及土壤理化性質(zhì)進(jìn)行了測(cè)定。結(jié)果表明，禿杉火力楠混交林中禿杉胸徑、樹(shù)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(jī)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(shuō)明禿杉與火力楠混交可以提高禿杉生長(zhǎng)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(hào) S79 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731（2015）03-04-103-03

禿杉（Taiwania cryptomerioides）為杉科臺(tái)灣杉屬第三紀(jì)古老樹(shù)種，屬于世界級(jí)珍稀瀕危植物。禿杉是常綠針葉大喬木，樹(shù)形高大挺拔，主干通直度高，圓滿度高，是理想的用材樹(shù)種；其樹(shù)形優(yōu)美，也是理想的庭園觀賞綠化樹(shù)種；適應(yīng)性廣，對(duì)土壤要求不嚴(yán)，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(shù)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(jiǎn)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(shí)踐都證明，營(yíng)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(duì)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(chǎng)開(kāi)展了禿杉分別與木荷（Michelia macclurel）、柳杉（Cryptomeria fortunei Hooibrenk）混交造林試驗(yàn)，旨在通過(guò)禿杉混交林與純林的生長(zhǎng)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(yíng)提供借鑒。

1 試驗(yàn)點(diǎn)概況

試驗(yàn)點(diǎn)位于德化縣洪田林場(chǎng)（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(wú)霜期270d。試驗(yàn)地設(shè)在洪田林場(chǎng)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(jí)為Ⅱ級(jí)，土層深達(dá)80～130cm。主要植被是狗脊、芒草、雜灌等。

2 研究方法

2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 1993年春，在洪田林場(chǎng)3林班2大班5小班馬尾松采伐跡地上，開(kāi)展禿杉與木荷以及禿杉與柳杉混交造林試驗(yàn)，禿杉純林為對(duì)照，禿杉與木荷、柳杉混交比例均為1∶1，試驗(yàn)小區(qū)沿上、中、下坡隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，每個(gè)坡位3塊小區(qū)，每個(gè)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(yàn)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(zhǎng)量。2011年年底，對(duì)每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)進(jìn)行每木檢尺，分樹(shù)種測(cè)定小區(qū)內(nèi)每株活力木的胸徑和樹(shù)高。同時(shí)進(jìn)行土壤采樣，按“S”路線在每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)設(shè)置4個(gè)土壤剖面，每個(gè)剖面分0～20cm、20～40cm2個(gè)層次，每個(gè)層次環(huán)刀法取土做容重、孔隙組成等物理性質(zhì)測(cè)定，同時(shí)每個(gè)土層取0.5kg土帶回室內(nèi)混合均勻后取適量用于測(cè)定有機(jī)質(zhì)等土壤化學(xué)性質(zhì)。土壤物理性質(zhì)測(cè)定采用常規(guī)方法[4]，土壤化學(xué)分析按國(guó)際分析方法測(cè)定[5]。

3 結(jié)果與分析

3.1 禿杉混交林與禿杉純林生長(zhǎng)狀況比較分析 前人研究發(fā)現(xiàn)，針葉樹(shù)采取混交特別是和闊葉樹(shù)混交，可以改善人工林的生態(tài)環(huán)境及促進(jìn)生長(zhǎng)。從禿杉柳杉混交林、禿杉火力楠混交林和禿杉純林的生長(zhǎng)狀況調(diào)查看出（表1），混交林中禿杉和禿杉純林的生長(zhǎng)量存在一定差異。禿杉柳杉混交林中禿杉的平均胸徑、樹(shù)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(shù)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(shù)高、單株材積和林分總蓄積量的差異達(dá)到顯著水平，可見(jiàn)禿杉與火力楠混交可以提高生長(zhǎng)量，而禿杉與柳杉混交其生長(zhǎng)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(zhǎng)較快。而禿杉柳杉混交林中，柳杉對(duì)土壤肥力要求較高，禿杉與柳杉存在爭(zhēng)奪養(yǎng)分的競(jìng)爭(zhēng)，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(zhǎng)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(gè)物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)指標(biāo)反映出來(lái)，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(biāo)。從禿杉2種混交林和禿杉純林土壤采樣測(cè)定結(jié)果來(lái)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(qiáng)弱，容重越大，粘性越強(qiáng)，說(shuō)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(cè)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(duì)土壤疏松程度的反映，孔隙度和通氣度大，說(shuō)明土壤通氣透水，有較好土壤結(jié)構(gòu)和持水性能。可見(jiàn)，在3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?yàn)榛鹆﹂獮殚熑~樹(shù)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(tuán)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(guò)對(duì)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(biāo)的測(cè)定（表3），可知土壤有機(jī)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(biāo)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(gè)指標(biāo)較小，如在0～20cm土層中，禿杉火力楠混交林土壤的有機(jī)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%。可見(jiàn)，禿杉與火力楠混交能改善土壤肥力。這是因?yàn)榛鹆﹂葜β淙~分解快，樹(shù)體從土壤中吸收的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)有部分通過(guò)凋落物及時(shí)返回土壤，對(duì)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(guò)對(duì)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(zhǎng)量和林分總蓄積量對(duì)比發(fā)現(xiàn)，禿杉火力楠混交林中的禿杉生長(zhǎng)最快，林分總蓄積量最大；其次是禿杉純林，禿杉生長(zhǎng)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(qiáng)、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(qiáng)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(guò)樹(shù)種結(jié)構(gòu)調(diào)整，營(yíng)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(hù)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(shù)種混交的研究報(bào)道還不多，適合混交的闊葉樹(shù)還較少，隨著研究的深入開(kāi)展，需要進(jìn)一步挖掘與禿杉伴生的闊葉樹(shù)種，特別是通過(guò)試驗(yàn)篩選適合與之混交的本土珍貴鄉(xiāng)土闊葉樹(shù)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(xiàn)

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

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

（責(zé)編：張宏民）