不同混交模式對杉木-紅錐混交林生長及土壤養分的影響分析

莫鐘柏 曾戍秀 楊連春

廣西壯族自治區國有高峰林場，廣西 南寧 530001

0 引言

森林是地球生態系統的重要組成部分之一，具有固碳、調節氣候、防風固沙等功能［1］。同時，森林是重要的木材和非木材產品供應源。為滿足人們對木材資源的需求，營造人工林是重要手段之一［2］。早期的營林工作以營造純林為主［3］。但隨著時間的推移，人工純林較低的生物多樣性、較弱的抗病蟲害能力等劣勢逐漸顯現。而營造混交林可為動物提供多樣化的棲息地和食物資源，有利于豐富生物多樣性，維護生態系統的穩定性；同時，不同樹種對病蟲害的抵抗能力不同，混交林可降低病蟲害在整個林區的蔓延速度，從而減少對單一樹種的破壞，增強林分整體病蟲害抵御能力［4］?；旖涣种胁煌瑯浞N的凋落物能夠為土壤提供更豐富的養分，改良土壤結構，并增加土壤肥力［5］。此外，不同樹種的生長周期和用途差異使得混交林的資源利用更加靈活，降低了經營風險。杉木-紅錐混交林是廣西壯族自治區（以下簡稱廣西）主要營林模式之一，其不同的混交模式對林分生長和土壤養分均有一定影響。為尋找廣西南寧市杉木-紅錐混交林適宜的混交模式，筆者以當地國有高峰林場為研究區域，分析不同混交模式對林木生長和土壤養分的影響，旨在為該地區的造林工作提供參考。

1 研究區概況

南寧市（東經107°45′～108°51′、北緯22°12′～23°06′）位于廣西西南部，地形復雜多樣，包括山地、丘陵、平原等多種地貌，最高海拔496 m［6］。南寧市屬亞熱帶季風氣候區，氣候溫和，四季常綠，年平均氣溫21.6 ℃，年均降水量1 304 mm，主要土壤類型包括赤紅壤、沖積土、紫色土等。研究區所在的廣西國有高峰林場位于南寧市西鄉塘區，始建于1953 年，森林資源豐富，經營面積達10萬hm2，森林蓄積量達700萬m3。

2 試驗材料與方法

2.1 試驗材料

試驗材料為廣西國有高峰林場2015 年營造的杉木-紅錐混交林。

2.2 試驗設計

2022 年秋季，在廣西國有高峰林場選擇林齡相近的5 種不同混交模式的杉木-紅錐混交林作為研究對象，在每個林分內設置1 塊100 m×100 m 的大樣地，共設置5個不同處理（見表1），然后沿每塊大樣地的對角線設置3塊20 m×20 m的調查樣地，即3個重復。

表1 試驗設計

2.3 林木生長量測定

在每塊調查樣地內進行每木檢尺，測定每棵樹的樹高和胸徑。然后在每塊調查樣地內的對角線處設置3塊1 m×1 m的采集樣方，采集樣方內的凋落物層和半分解層放入檔案袋內，并使用野外天平稱其質量。

2.4 土壤養分測定

在采集樣方內使用環刀按五點采樣法采集0～20 cm 土層的土樣，測定指標與方法如表2所示。

表2 土壤養分測定指標及方法

2.5 統計分析

使用Excel 軟件進行數據記錄和預處理；使用SPSS軟件進行單因素方差分析，采用最小顯著極差法（Least Significant Difference，LSD）進行多重比較，分析不同處理下林木生長情況和土壤養分的差異性。

3 試驗結果與分析

3.1 不同處理下林木樹高差異

由圖1 可知，隨著杉木混交比例的不斷降低，杉木樹高呈先升高后降低趨勢，而紅錐樹高則呈逐漸升高趨勢；不同處理間杉木樹高、紅錐樹高均存在顯著差異（P<0.05）。由圖1（a）可知，T3處理杉木樹高最高，平均樹高為（13.003±1.140）m，顯著高于其他4 個處理（P<0.05）；其次為T2處理，顯著高于其他3個處理（P<0.05）；T1和T4處理杉木樹高相對較小，平均樹高分別為（11.767±0.948）m和（12.034±0.758）m，二者之間不存在顯著差異，但均顯著高于T5處理。由圖1（b）可知，T5處理紅錐樹高最高，平均樹高為（10.226±0.572）m，顯著高于其他4 個處理（P<0.05）；其次為T4處理，顯著高于其他3 個處理（P<0.05）；T2和T3處理紅錐樹高相對較低，平均樹高分別為（8.074±0.583）m和（8.119±0.659）m，二者之間不存在顯著差異，但均顯著高于T1處理。

圖1 不同處理下杉木和紅錐樹高的多重比較

3.2 不同處理下林木胸徑差異

由圖2 可知，隨著杉木混交比例的不斷降低，杉木胸徑呈先增大后減小趨勢，而紅錐胸徑則呈逐漸減小趨勢；不同處理間杉木胸徑、紅錐胸徑均存在顯著差異（P<0.05）。由圖2（a）可知，不同處理下杉木胸徑表現為T3處理>T2處理>T4處理>T1處理>T5處理，其中T3處理杉木胸徑最大，為（17.851±1.531）cm；T5處理杉木胸徑最小，為（11.865±0.989）cm。由圖2（b）可知，紅錐胸徑表現為T1處理>T2處理>T3處理>T4處理>T5處理，其中T1處理胸徑最大，為（16.072±1.178）cm。

圖2 不同處理下杉木和紅錐胸徑的多重比較

3.3 不同處理下凋落物量差異

由圖3 可知，隨著杉木混交比例的不斷降低，不同處理下凋落物量呈逐漸增加趨勢，且各處理凋落物量存在顯著差異（P<0.05）。其中，T5處理林下凋落物量最多，為（5.452±2.013）t/hm2；T1處理林下凋落物量最少，為（2.783±0.846）t/hm2。

圖3 不同處理下凋落物量的多重比較

3.4 不同處理下土壤養分差異

3.4.1 不同處理下土壤氮素差異

由圖4 可知，隨著杉木混交比例的不斷降低，土壤全氮和有效氮質量分數均呈逐漸增加趨勢；不同處理間土壤全氮和有效氮質量分數存在顯著差異（P<0.05）。由圖4（a）可知，T5處理土壤全氮質量分數最高，為（2.197±0.122）g/kg，與T4處理差異不顯著，但顯著高于其他3 個處理（P<0.05）；其次是T4處理，土壤全氮質量分數為（1.986±0.153）g/kg，與T3處理差異不顯著，但高于T1、T2處理（P<0.05）。由圖4（b）可知，T5處理土壤有效氮質量分數最高，為（171.544±26.511）g/kg；T1處理土壤有效氮質量分數最低，為（79.113±13.117）g/kg。

圖4 不同處理下土壤全氮和有效氮質量分數的多重比較

3.4.2 不同處理下土壤磷素差異

由圖5 可知，隨著杉木混交比例的不斷降低，土壤全磷質量分數差異不顯著（P>0.05），但有效磷質量分數呈顯著增加趨勢（P<0.05）。由圖5（b）可知，各處理間土壤有效磷質量分數存在顯著差異（P<0.05），其中T5處理土壤有效磷質量分數最高，為（4.931±0.274）mg/kg，與T4處理差異不顯著（P>0.05）；其次為T4處理，有效磷質量分數為（4.521±0.348）mg/kg，顯著高于其他3個處理（P<0.05）；再次為T1和T3處理，分別為（3.253±0.181）mg/kg 和（3.143±0.196）mg/kg，二者之間不存在顯著差異，但顯著高于T2處理（P<0.05）。

圖5 不同處理下土壤全磷和有效磷質量分數的多重比較

3.4.3 不同處理下土壤鉀差異

由圖6 可知，隨著杉木混交比例的不斷降低，土壤全鉀質量分數變化不大，各處理差異不顯著（P>0.05）；有效鉀質量分數呈增加趨勢，各處理間存在顯著差異（P<0.05）。由圖6（b）可知，T5處理土壤有效鉀質量分數最高，與T3、T4處理差異不顯著（P<0.05），T2、T3和T4處理間差異不顯著，T1處理土壤有效鉀質量分數最低，為（28.400±2.367）mg/kg。

圖6 不同處理下土壤全鉀和有效鉀質量分數的多重比較

4 結論與討論

杉木-紅錐混交林是廣西主要營林模式之一，此次研究分析了南寧市不同混交模式對林木生長量和土壤養分的影響，并得出以下結論。

第一，隨著杉木混交比例的不斷降低，杉木樹高和胸徑均呈先升高后降低趨勢，而紅錐樹高則呈逐漸升高趨勢，胸徑則呈逐漸減小趨勢，其中T3處理杉木的樹高和胸徑最大，T5處理紅錐樹高最高，T1處理紅錐胸徑最大。

第二，隨著杉木混交比例的不斷降低，林下凋落物量呈逐漸增加趨勢，其中T5處理凋落物量最多。這可能與闊葉樹種比例的提高有關，一般而言，針闊混交林的森林群落生物量會明顯高于針葉純林［7-9］。

第三，隨著杉木混交比例的不斷降低，土壤全磷、全鉀質量分數變化不大；有效磷質量分數呈增加趨勢；有效鉀質量分數呈增加趨勢，但增加幅度不大。其中，T5處理土壤有效氮、有效磷質量分數最高；T3、T4和T5處理的土壤有效鉀質量分數最高。石昊楠等［10］也在研究中發現，杉木混交比例在50%～70%更有利于土壤養分的積累，與此次研究結論一致。

綜合來看，在杉木林內適當混交紅錐對杉木林生長具有促進作用，對紅錐樹高生長也有促進作用，但對其胸徑生長有一定的抑制作用。同時，由于紅錐為闊葉樹種，隨著其混交比例的提高，混交林林下凋落物量及土壤養分均有一定程度的增加。當杉木-紅錐混交比例超過7∶3 后，杉木樹高、胸徑生長量和紅錐胸徑生長量均有明顯降低。農輝林等［11］也在研究中發現，7杉、3 錐的混交比例，林分生長指標最好。因此，在生產實踐中推薦杉木與紅錐以7∶3的比例營造混交林。