不同混交模式對閩楠生長性狀及土壤養分的影響

冷春暉 伍艷芳 盛亞晶 李升星

江西省林業科學院，江西 南昌 330013

0 引言

閩楠［Phoebe bournei（Hemsl.）Yang］為樟科楠屬高大常綠闊葉喬木，是國家二級珍稀漸危種［1］，主要分布于江西省、浙江省、福建省、湖南省、湖北省、廣東省、廣西壯族自治區等地，是我國特有的珍貴用材樹種和優良觀賞樹種［2-3］。閩楠干型通直，材質結構細密，耐腐性強，削面光滑美觀，可加工成高檔家具、精致藝術品等［4］。閩楠天然林資源匱乏，并受到長期過度砍伐、人工林生長緩慢等影響，木材產量非常有限。但閩楠林相整齊，通常無病無害，發展前景廣闊，適合大力發展人工林。大力發展閩楠人工林，一方面可以彌補亂砍濫伐對閩楠資源造成的破壞，另一方面可以帶來較高的經濟效益［5］。近年來，我國學者加大了對閩楠苗木繁育、人造林經營模式、木材材性等方面的研究力度，但對于不同經營模式下土壤養分變化的研究甚少［6-7］。了解閩楠生長情況和土壤養分變化規律，對促進其生長、縮短輪伐期、解決資源短缺問題具有重要意義。

營造混交林是當前森林經營的主要手段之一。混交林對地力和光照的利用更加充分，可促進林木生長，增加土壤營養物質儲備，提高主栽樹種的產量和質量［8］。楠木混交杉木能明顯提高楠木胸徑、樹高、單株材積和林分蓄積量［9］；楨楠和浙江楠混交泡桐時，其樹高、胸徑、材積、冠幅、枝下高和分枝角均優于純林［10］。土壤養分是林木生長發育所必需的物質基礎，直接影響林木的長勢和品質［11］。有研究表明，不同的混交模式對土壤物理環境、土壤養分含量具有顯著的影響。例如，杉木混交楊樹時，其樹木生長、林地土壤結構和養分含量均優于純林［12］；油松、遼東櫟針闊混交能顯著增加土壤最大持水量、毛管持水量、土壤總孔隙度、毛管孔隙度和非毛管孔隙等［13］；華北落葉松混交白樺能明顯改善土壤理化性質，提高土壤中的水分、有機碳、全氮、全磷、有效磷、硝氮、氨氮等含量［14］。

此外，林木混交可以維持和提高林地生產力，較好地發揮林地的生態效益和社會效益。例如，油松、刺槐人工混交林對涵養水源、保持水土、改善生態環境以及建立穩定、高效、多功能的森林生態系統具有明顯的促進作用［15］。

紅豆杉是典型的陰性樹種，其生長需要陰濕溫暖的環境。光照過強會導致紅豆杉枝葉變為黃褐色；但光照嚴重不足時，也會抑制紅豆杉的生長。將紅豆杉與其他樹種混交不僅有助于減緩紅豆杉多代純林土壤肥力退化的趨勢，還能拓展紅豆杉的栽培范圍［16］。桂花實生苗有明顯的主根，根系發達，屬于較耐寒的樹種，且其綠化效果顯現較快，栽植當年就能發揮較好的綠化作用［17］。枸骨耐旱喜陽，也耐陰，適宜生長在陰濕的環境中，是優良的觀葉、觀果樹種［18］。因此，此次研究采用紅豆杉（針葉樹）、桂花（闊葉樹）、枸骨（灌木）分別與閩楠營造混交林，以閩楠純林為對照，綜合分析不同混交模式與純林之間閩楠林木生長情況、根際土壤養分含量的差異，揭示不同混交模式對閩楠生長性狀、根際土壤養分含量的影響，為閩楠人工林培育、樹種合理搭配提供依據。

1 試驗材料與方法

1.1 試驗地概況及試驗設計

試驗基地位于江西省宜春市奉新縣甘坊鎮甘坊村，地處北緯28°12′、東經114°84′，海拔190 m；光照充足，雨量充沛，屬于亞熱帶山地濕潤氣候區，年均降水量1 671.5 mm，無霜期平均260 d，年平均日照時間1 784.9 h。

2016年10月中下旬，筆者于自江西省宜春市奉新縣甘坊鎮采集閩楠種子，并于2017 年3 月播種育苗。2018年2月，閩楠平均苗高0.47 m、地徑0.68 cm。2018年3月，采用閩楠1年生苗營造試驗林，以閩楠純林為對照，3種混交林分別為閩楠+紅豆杉混交林、閩楠+桂花混交林、閩楠+枸骨混交林。閩楠為主栽樹種，紅豆杉（2年生）、桂花（3年生）、枸骨（2年生）為混交樹種。

1.2 生長性狀調查及土壤養分測定

2021年4月，對閩楠純林、閩楠+紅豆杉混交林、閩楠+桂花混交林、閩楠+枸骨混交林進行調查（調查林分詳細信息如表1 所示），每種林分隨機調查30 株，應用長直尺和游標卡尺測量苗高、地徑，利用卷尺分別測量樹木東西和南北兩個方向樹冠的垂直投影，并以東西和南北方向樹冠的平均值作為樹木的冠幅。在4種林分中各隨機選3個點采集土壤樣本，采樣時先除去地面凋落物，按0～20 cm、20～40 cm 土層分別采集，采用體積為100 cm3的環刀采集原狀土樣本，每層取3 個環刀。

表1 2021年4月調查林分信息

土壤樣本委托國家林業和草原局林產品質量檢驗檢測中心（南昌）進行測定，測定方法采用國家行業標準《森林土壤含水量的測定》（LY/T 1213－1999）、《森林土壤pH 值的測定》（LY/T 1239－1999）、《森林土壤氮的測定》（LY/T 1228－2015）、《森林土壤磷的測定》（LY/T 1232－2015）、《森林土壤鉀的測定》（LY/T 1234－2015）和《森林土壤有機質的測定及碳氮比的計算》（LY/T 1237－1999）。

1.3 數據處理與分析

試驗數據采用Excel、SPSS 等統計軟件進行處理與分析。

2 試驗結果和分析

2.1 不同混交模式對閩楠生長性狀的影響

由表2、圖1可知，閩楠純林的樹高、地徑和冠幅與閩楠+紅豆杉混交林、閩楠+桂花混交林和閩楠+枸骨混交林之間均存在極顯著差異，說明不同混交模式對閩楠的生長發育具有較大的影響。閩楠與紅豆杉、枸骨混交后，閩楠樹高分別比閩楠純林提高18.8%、5.8%；閩楠與桂花混交后，閩楠株高則比閩楠純林有所降低。閩楠與紅豆杉、桂花、枸骨混交后，閩楠地徑分別比閩楠純林顯著提高89.7%、88.8%、85.0%，冠幅分別比閩楠純林顯著提高90.6%、71.9%、71.9%。由此可見，這3 種混交模式對閩楠生長均具有顯著促進作用。其中，閩楠與紅豆杉混交模式下閩楠生長性狀表現最優，樹高、地徑均高于其他兩種混交模式。

表2 2021年4月不同混交模式下閩楠的生長性狀

圖1 不同混交模式下閩楠的生長狀況

2.2 不同混交模式對閩楠根際土壤養分含量的影響

由表3 可知，閩楠與紅豆杉、桂花、枸骨混交后，均不同程度地提高了閩楠根際土壤的養分含量。在閩楠+紅豆杉混交林土壤的7個檢測指標中，0～20 cm土層有4 個指標高于閩楠純林，分別為有效磷含量、速效鉀含量、全磷含量、全鉀含量，分別比純林提高了266.78%、66.30%、36.36%、56.09%；20～40 cm 土層有3 個指標高于閩楠純林，為堿解氮含量、全磷含量、有機質含量，分別比純林提高了14.17%、0.85%、2.73%。在閩楠+桂花混交林中，0～20 cm土層除全磷含量外，其他6個指標均高于純林，有效磷、速效鉀、堿解氮、全鉀、全氮、有機質等含量分別比純林提高了18.66%、5.77%、40.15%、1.24%、70.00%、13.36%；20～40 cm 土層有4個指標高于閩楠純林，分別為堿解氮含量、全磷含量、全氮含量、有機質含量，分別比純林提高了63.86%、4.27%、37.20%、26.08%。在閩楠+枸骨混交林中，0～20 cm 土層除堿解氮含量外，有效磷、速效鉀、全磷、全鉀、全氮、有機質等含量分別比純林提高了44.20%、64.01%、6.61%、51.48%、53.53%、12.83%；20～40 cm土層的全磷含量、全氮含量、有機質含量分別比純林提高了2.56%、14.06%、10.85%。

表3 不同混交模式下閩楠根際土壤養分含量

綜合比較閩楠純林、閩楠+紅豆杉混交林、閩楠+桂花混交林、閩楠+枸骨混交林中閩楠根際土壤養分含量發現，在0～20 cm 土層中，有效磷、速效鉀、全磷、全鉀等含量在閩楠+紅豆杉混交林土壤中表現最高，堿解氮、全氮、有機質等含量在閩楠+桂花混交林土壤中表現最高；在20～40 cm土層中，堿解氮、有機質等含量在閩楠+桂花混交林土壤中表現最高，有效磷、速效鉀、全鉀等含量在閩楠純林土壤中表現最高。這說明混交林土壤養分含量變化在0～20 cm土層更為活躍，提升效果優于20～40 cm土層。

2.3 不同混交模式對閩楠根際土壤含水量及pH值的影響

由表4 可知，閩楠+桂花混交林與閩楠+枸骨混交林的土壤含水量相差不大，且都高于閩楠純林，說明這兩種混交模式均能有效提高土壤含水量。除0～20 cm土層閩楠+枸骨混交模式的土壤pH 值低于閩楠純林外，3 種混交模式下的閩楠根際土壤pH 值均高于閩楠純林，其中閩楠+紅豆杉混交林的pH 值改變最大，說明營造混交林能明顯改變土壤的理化性質。在閩楠+紅豆杉混交林中，0～20 cm、20～40 cm土層的土壤pH值分別為4.97、4.86，比閩楠純林提高16.94%、10.45%，但其含水量均略低于純林。在閩楠+桂花樹混交林中，0～20 cm土層的土壤含水量、pH值分別比純林提高了12.42%、8.71%，20～40 cm土層的土壤含水量、pH值分別比純林提高10.88%、5.91%。閩楠+枸骨混交林在0～20 cm、20～40 cm 土層的土壤含水量分別比純林提高4.58%、12.93%，20～40 cm 土層的土壤pH 值比純林提高2.27%。

表4 不同混交模式下閩楠根際土壤含水量及pH值

3 結論與討論

林分生長主要受立地條件的影響，但合理的林分組合會促進各組分的生長，且能增加林分穩定性。在該試驗中，閩楠+紅豆杉、閩楠+桂花、閩楠+枸骨的混交模式對閩楠的生長均具有顯著的促進作用。相較閩楠純林，混交林中的閩楠地徑得到了顯著提升。閩楠+紅豆杉混交林、閩楠+枸骨混交林中的閩楠樹高得到了顯著提升，這與前人研究結果中不同混交模式對楠木生長量的影響均優于楠木純林結果一致［6，19］。通過對比福建柏［20］、泡桐［21］、杉木［22］等樹種混交造林結果，發現相比于純林，混交林可較充分地利用光能和地力，從而改善林地的立地條件，促進林木生長。在此次研究中，筆者還發現閩楠+桂花混交林中的閩楠樹高低于純林，這可能與樹種的生物學特性有關。閩楠初期生長緩慢，而桂花植株分枝多，在生長早期可能會阻礙閩楠的高生長。在與紅豆杉混交時，閩楠的樹高、地徑、冠幅表現最優，因此，就生長指標而言，紅豆杉是比桂花樹、枸骨更為理想的混交樹種。這可能與紅豆杉為針葉樹種，林地通風透光性更好有關。

混交林能有效改善土壤理化性狀，從而促進林木生長［23］。張鼎等［24］對油松、刺槐人工混交林和油松純林的林木生長狀況及不同土層土壤肥力進行了樣地調查，發現混交林0～20 cm、20～40 cm 土層中，除速效鉀含量外，有機質、堿解氮、有效磷等含量均優于純林。在此次研究中，3種混交模式均不同程度地提高了閩楠根際土壤養分及水分含量，且在0～20 cm、20～40 cm土層呈現出不同程度的變化。在0～20 cm 土層，混交林中閩楠根際土壤中有效磷、速效鉀、全鉀等含量均得到提升，這可能與混交林的凋落物更為豐富，土壤的微生物活動趨于旺盛，加速了枯落物的分解和轉化有關，使得混交林土壤中有機質含量增加，土壤的理化性質得到改善。其中，閩楠+紅豆杉混交林提高了閩楠根際土壤中全磷含量，閩楠+桂花混交林提高了閩楠根際土壤中堿解氮、全氮、有機質含量，閩楠+枸骨混交林提高了閩楠根際土壤中全磷、全氮、有機質含量。不同混交林土壤營養成分含量不同，其原因可能在于不同樹種根系對于營養元素的吸收利用具有互補作用，從而導致不同混交林土壤呈現不同的養分水平［25-26］。黃容［27］研究柏木純林及其混交林的土壤水肥效應，比較發現0～20 cm 土層混交林的持水量明顯高于純林。楊曾獎等［28］研究發現，在0～20 cm 土層，桉樹+相思混交林的土壤有機質、全氮、速效鉀含量均高于桉樹純林。余奕然等［29］研究發現，在0～20 cm 土層中，杉木+毛竹混交林的土壤有機質、全氮、全磷、全鉀含量均高于毛竹純林。以上研究結果均與筆者研究結果一致。此外，在此次研究中，混交林0～20 cm 土層的土壤養分提升效果相對較好，這可能與樹齡有關。樹木幼齡時期根系生長較淺，養分主要集中在淺土層。閩楠+桂花混交林和閩楠+枸骨混交林土壤含水量皆高于閩楠純林。閩楠+紅豆杉混交林下閩楠根際土壤pH 值最高，這與前面相互驗證：閩楠+紅豆杉混交林0～20 cm土層有效磷、速效鉀、全磷、全鉀含量是3 種混交模式中最高的，說明閩楠+紅豆杉混交林土壤微生物活動最為活躍，促進了凋落物分解，從而提高了土壤pH值。

綜上所述，以上3 種混交模式均能顯著促進閩楠生長，其中閩楠+紅豆杉混交林中閩楠樹高、地徑生長表現最優，說明在實際造林中，紅豆杉是楠木混交造林比較好的樹種選擇。在0～20 cm 土層，混交林中閩楠根際土壤養分含量有較大提升，在檢測的7 個指標中，閩楠+桂花混交林、閩楠+枸骨混交林均有6 個指標大于閩楠純林，閩楠+紅豆杉混交林有4個指標大于閩楠純林且表現最優。閩楠+紅豆杉混交林根際土壤pH值最高，閩楠+桂花混交林土壤儲水能力最強。這說明混交林具有較強的培肥土壤和涵養水源的作用，不但能促進林木生長發育，對緩解楠木多代連栽造成的地力衰退問題具有參考意義，也為閩楠混交林營造提供了技術支撐。