套種對杉木人工林土壤物理性質及生長的影響

摘要：? 以福建省南平市葫蘆山國有林場為例，調查研究了杉木與楠木套種下土壤物理性質的變化及套種對杉木生長的影響。結果表明，套種降低了土壤容重，并且使土壤非毛管孔隙度和土壤最大持水量分別增加了76.2%和13.3%，有效地改善了土壤的物理性質。此外，套種增加了杉木的胸徑并且使杉木的蓄積量增加了21.5%，對杉木生長有積極的影響。

關鍵詞：? 杉木;? 杉木人工林;? 楠木;? 土壤物理性質

中圖分類號：? ?S 791.27; S 718. 51 + 6? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：? ?A? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1001 - 9499（2021）03 - 0018 - 03

杉木（Cuninghamia lanceolata）是我國南方重要的速生優(yōu)良樹種，由于其生長迅速、材質優(yōu)良等特點被廣泛種植，其造林面積和林分蓄積均居我國人工林的首位，是我國重要的經濟樹種[ 1 - 2 ]。然而由于片面的追求豐產，在經營過程中短周期的輪作及不合理的純林經營模式等導致杉木人工林土壤肥力退化，杉木人工林生產力下降[ 3 - 6 ]，嚴重阻礙了杉木人工林可持續(xù)經營[ 7 ]。因此，解決杉木人工林土壤退化問題，維持林地可持續(xù)利用潛力是杉木人工林經營過程中不可忽視的環(huán)節(jié)。目前，輪作、套種、混交和近自然經營等不同的經營模式已經取得了一定的效果[ 8 - 11 ]，常用的與杉木混交的樹種為木荷、紅椎、楓香和楠木等[ 12 - 14 ]。杉木與闊葉樹種的套種可以形成多層次的林分結構，能夠加速凋落物的分解，加快土壤營養(yǎng)元素的循環(huán)，并改變土壤理化性質[ 3 ]。

為了研究杉木套種楠木后土壤物理性質和杉木生長的變化，本文對福建南平葫蘆山國有林場杉木純林以及杉木和楠木套種林土壤物理性質和杉木生長狀況進行了調查分析，以期為科學合理的套種經營方式提供參考，從而增加杉木人工林的收益和可持續(xù)經營潛力。

1 材料與方法

1. 1 樣地概況

試驗地位于福建省南平葫蘆山國有林場上瓦管護站。地處117°59'E、26°48'N，海拔80～330 m，土壤為花崗巖發(fā)育的暗紅壤。屬中亞熱帶季風氣候，年平均氣溫19.5 ℃，年平均降雨量1 669 mm，年平均蒸發(fā)量1 413 mm，年平均相對濕度為83%。

1. 2 套種設計

試驗地小班面積115畝，坡度15°，坡向為東南，1984年造林，樹種組成為10杉，初植密度240株/畝，通過多次間伐后保留密度67株/畝。2007年進行林下套種，套種面積約65畝，樹種為閩楠，套種密度為170株/畝。試驗共設置了3個套種林地和3個對照林地，每個樣地為400 m2（20 m×20 m），共6塊樣地。

1. 3 樣品采集與分析

2019年9月采用全林每木法對杉木進行胸徑和樹高的測量，并計算樣地杉木蓄積量。胸徑用圍徑尺測量;樹高采用紅外線測高測距儀測量;樣地杉木蓄積量計算方法采用福建省杉木二元立木材積計算公式V=0.000 058 061 860D1.955 335 1H0.894 033 04。

2020年1月對樣地土壤進行采樣，采用S形采樣方法，每塊樣地設置3個采樣點，每個樣點分別采集0～20 cm和20～40 cm土壤樣品，進行土壤物理性質的測定。采用環(huán)刀法采集和分析樣品，分析指標包括土壤容重、毛管孔隙度，非毛管孔隙度、總孔隙度、土壤含水量和最大持水量。

2 結果與分析

2. 1 套種對土壤容重的影響

由圖1可知，相比于對照處理，套種降低了林地0～20 cm和20～40 cm的土壤容重，其中0～20 cm的降低幅度大于20～40 cm的降低幅度，分別降低了9.7%和3.5%。因子分析表明，對照組與套種組土壤容重無顯著差異。

2. 2 套種對土壤孔隙度的影響

由圖2可知，套種對土壤毛管孔隙度和總孔隙度無顯著影響，但顯著增加了0～20 cm土壤非毛管孔隙度，增加幅度為76.2%。此外，套種降低了0～20 cm和20～40 cm土壤非毛管孔隙度，降幅分別為13.5%和12.2%。而土壤總孔隙度之間變化不明顯。

2. 3 套種對土壤含水量的影響

由圖3可知，套種對土壤含水量、最大持水量和毛管持水量無顯著影響。套種后0～20 cm土壤含水量略微降低，但最大持水量增加，增加幅度約為13.3%。此外，套種降低了20～40 cm土壤含水量、最大持水量和毛管持水量，分別降低了14.8%、2.5%和9.6%。

2. 4 套種對杉木生長的影響

由表1可知，套種增加了杉木蓄積量和杉木平均胸徑，其中杉木蓄積量顯著增加，增加了約21.5%，杉木平均胸徑增加了4.6%，而杉木平均樹高無明顯變化。

表1 套種對杉木生長的影響

注： 同一行不同的小寫字母表示顯著差異（p<0.05）

3 討 論

3. 1 土壤容重是土壤物理性質的關鍵指標，它影響著土壤透水性、持水能力以及抗侵蝕能力等[ 18 ]。本研究中土壤容重隨著土壤深度的增加而增加，這與其他研究結果一致[ 19 ]。此外，套種降低了土壤的容重（圖1），增加了土壤最大持水量（圖3b），這與王俊南的研究結果一致[ 20 ]，說明套種可以改變土壤物理性質，增加土壤通透性和持水能力，有利于杉木的生長，表現(xiàn)為杉木蓄積量的顯著增加（表1）。

3. 2 土壤的孔隙度表示土壤固體顆粒以外的空間，它影響著土壤的透水和通氣能力[ 21 ]，良好的土壤孔隙度有利于土壤養(yǎng)分供給和植物根系生長[ 22 ]。本研究中套種顯著增加了0～20 cm土壤非毛管孔隙度（圖2b），并增加了總孔隙度（圖2c），說明套種對0～20 cm土壤孔隙度有積極的影響，有利于改善土壤通透性。此外，套種下0～20 cm和20～40 cm土壤總孔隙度分別為54.24%和53.2%，高于其他研究[ 20 ， 23 ]，這可能與本研究中較低的套種密度有關，因此套種時應該科學合理控制套種密度。

4 結 論

套種降低了土壤容重，其中0～20 cm的降低幅度大于20～40 cm的降低幅度;套種略微增加了土壤總孔隙度，而顯著增加了土壤非毛管孔隙度，增加幅度為76.2%;套種增加了土壤最大持水量，增加幅度為13.3%。這些結果說明套種可以增加土壤持水能力和通透性，有利于土壤的物理性質的改善。套種增加了杉木的胸徑并且使杉木的蓄積量增加了21.5%，對杉木生長有積極的影響。

參考文獻

[1] 高雨秋，? 戴曉琴，? 王建雷，? 等.? 亞熱帶人工林下植被根際土壤酶化學計量特征[J].? 植物生態(tài)學報，? 2019，? 43（3）.

[2] 楊文高，? 字洪標，? 陳科宇，? 等.? 青海森林生態(tài)系統(tǒng)中灌木層和土壤生態(tài)化學計量特征[J].? 植物生態(tài)學報，? 2019，? 43（4）.

[3] 夏麗丹，? 于姣妲，? 鄧玲玲，? 等.? 杉木人工林地力衰退研究進展[J].? 世界林業(yè)研究，? 2018，? 31（2）：? 37 - 42.

[4] 孟紅旗.? 長期施肥農田的土壤酸化特征與機制研究[D].? 陜西：? 西北農林科技大學，? 2013.

[5] 張騰.? 馬尾松和杉木對植物的化感作用研究[D].? 杭州：? ?浙江大學，? 2016.

[6] 羅飛，? 謝書妮，? 張海燕，? 等 .? 酸雨區(qū)不同林齡杉木林土壤酶活性季節(jié)動態(tài)[J].? 福建林學院學報，? 2014（2）：? 131 - 137.

[7] LYNCH J P， JARAMILLO RE. Soil fertility decline in the tropics with case studies on plantations[J]. Field Crops Research，2006， 96（2/3）： 481 - 483.

[8] 葛樂，? 虞木奎，? 成向榮，? 等 .? 杉木林下套種不同樹種對土壤改良效應初探[J].? 土壤通報，? 2011，? 42（4）： 948 - 952.

[9] 徐金良，? 毛玉明，? 成向榮， 等.? 間伐對杉木人工林碳儲量的長期影響[J].? 應用生態(tài)學報，? 2014，? 25（07）：? 1 898 - 1 904.

[10] 楊起帆，? 孫敏，? 鄭瑩瑩，? 等 .? 杉木采伐跡地輪作馬尾松后的土壤肥力變化[J].? 黑龍江生態(tài)工程職業(yè)學院學報，? 2017，? 30 （ 1 ）： 10 - 13.

[11] TONGLONG L. Application effect research on intimate natural forestry management techniques for Cunninghamia lanceolata plantation[J]. Chinese Forestry Science and Technology， 2012（3）： 80 - 81.

[12] 黃鈺輝，? 張衛(wèi)強，? 甘先華，? 等.? ?南亞熱帶杉木林改造不同樹種配置模式的土壤質量評價[J].? 中國水土保持科學，2017， 15（3）： 123 - 130.

[13] 呂紅翠.? 袋控施肥對杉木幼林生長效應及土壤性質的影響研究[D].? 福州：? 福建農林大學，? 2016.

[14] 明安剛，? 劉世榮，? 莫慧華，? 等.? 南亞熱帶紅椎、? 杉木純林與混交林碳貯量比較[J].? 生態(tài)學報，? 2016，? 36（1）：? 244 - 251.

[15] 梁劍.? 四川洪雅幾種退耕還林模式土壤改良效果的研究[D].成都：? 四川農業(yè)大學，? 2005.

[16] 唐天云.? 華西雨屏區(qū)四種植被恢復模式水土保持效益分析[D].成都：? 四川農業(yè)大學，? 2008.

[17] 許冰，? 李寶福，? 鄭耀三，? 等.? 桉樹擇伐后套種 3 種闊葉樹的生長及土壤理化性狀效應分析[J].? 中南林業(yè)科技大學學報，? 2019（4）：? 47 - 51 + 71.

[18] 王小云.? 不同水土保持植物種類對土壤物理性質的影響[J].安徽農業(yè)科學，? 2018，? 46（26）： 113 - 115

[19] 楊士凱，? 周運超，? 黃磊，? 等.? 杉木成熟林土壤容重空間變異特征[J].? 森林與環(huán)境學報，? 2020，? 40（01）：? 30 - 38.

[20] 王俊男.? 林下套種楠木對杉木人工林生態(tài)系統(tǒng)的影響[D].福州：福建農林大學，? 2018.

[21] 薛立，? 梁麗麗，? 任向榮，? 等.? 華南典型人工林的土壤物理性質及其水源涵養(yǎng)功能[J].? 土壤通報，? 2008，? 39（5）：? 986 - 989.

[22] 孫艷紅，? 張洪江，? 杜士才，? 等.? 四面山不同林地類型土壤特性及其水源涵養(yǎng)功能[J].? 水土保持學報，? 2009（5）： 109 - 112.

[23] 季春杉.? 不同林下植被管理模式杉木大徑材人工林材種結構及土壤特性分析[D].? 福州：福建農林大學，? 2019.

第1作者簡介：? 陳杰（1975-），? 男，? 高級工程師，? 從事森林培育等方面工作。

收稿日期： 2020 - 11 -? 20

（責任編輯：? ?張亞楠）