巨尾桉與福建柏混交造林對林木生長及土壤養分的影響

黃秀蘭

（福建省安溪豐田國有林場，福建泉州 362400）

桉樹（Eucalyptussp.）又稱尤加利樹，是桃金娘科、桉屬植物的統稱。桉樹主要原產于澳洲大陸，少部分生長于鄰近的新幾內亞島、印度尼西亞以及菲律賓群島。19世紀引種至世界各地，閩南林區從20世紀90年代開始，重點發展桉樹人工純林，產生了顯著的經濟效益[1-2]。桉樹目前是我國南方重要的速生豐產林用材樹種，由于部分巨尾桉純林的長期經營林地管理不善，致使巨尾桉人工林出現病蟲害、立地衰退等問題。大面積種植桉樹人工林帶來的生態環境問題是生態環境效應的研究熱點[3]，在相關的研究報道中，營造混交林是解決桉樹速豐林種植中產生的生態問題的有效途徑之一[4-6]。福建省安溪豐田林場于2010 年在安溪林區開展營建巨尾桉與福建柏混交造林試驗，以期為閩南山區巨尾桉速豐林可持續經營提供參考。

1 試驗地概況

試驗地在下鎮工區15-3.4 小班，小班面積為7.3 hm2，立地質量等級Ⅲ類地，地理坐標位于117°29'40"E、25°19'38"N，海拔365～450 m，年平均降水量1 700～1 900 mm，年平均氣溫16～19 ℃，極端高溫39.6 ℃，極端低溫-3.0 ℃，屬亞熱帶季風氣候，年平均無霜期330 d，土壤為紅壤，土層厚度可達60 cm。造林地前茬為人工杉木林采伐跡地。

2 材料和方法

2.1 試驗設計和營林措施

試驗地在2009 年12 月對采伐跡地進行清雜煉山，采用塊狀整地，挖明穴，呈品字型，穴規格50 cm×40 cm×30 cm，每穴施鎂磷肥500 g 作基肥，為防白蟻危害，投放呋喃丹5 g/穴。混交林密度2 500 株/hm2，混交林混交比例采用巨尾桉和福建柏（2∶8），采用株間均勻混交。巨尾桉純林密度1 650 株/hm2。2010年3月造林，巨尾桉苗木來自漳州長泰巖溪國有林場培育的組培苗，DH32～29容器苗，巨尾桉苗高12～15 cm，福建柏苗木來自安溪豐田國有林場苗圃，采用福建柏1 年生大田苗，裸根苗，苗木為Ⅰ級，苗高35 cm 以上，地徑0.35 cm 以上。在山場同一坡面，設置巨尾桉與福建柏混交林和巨尾桉純林2 個造林類型，每個造林類型面積約3.65 hm2，在不同造林類型隨機設置樣地，在上、中、下3 個坡位各設立一個樣地，重復3 次，共設置樣地6個，每個樣地面積0.04 hm2。

巨尾桉與福建柏混交林撫育措施：第1年5—6月和9—10月分別進行全面鋤草1次，7—8月進行施追肥1次，巨尾桉施復合肥0.2 kg/株，福建柏施復合肥0.1 kg/株；第2年5—6月和9—10月分別進行全面鋤草1 次，7—8 月進行施追肥1 次，巨尾桉施復合肥0.25 kg/株，福建柏施復合肥0.1 kg/株；第3 年5—6月和9—10月分別進行全面鋤草和全面劈草各1 次。在林分第11 年，對巨尾桉與福建柏混交林進行1次透光伐，按照“三砍三留”原則作業，伐后樹種比例基本保持不變，保留密度1 575 株/hm2。

巨尾桉純林撫育措施：第1年5—6月和9—10月各進行全面鋤草1次，7—8月進行追肥1次，施復合肥0.2 kg/株；第2 年5—6 月和9—10 月各全面鋤草1 次，7—8 月進行施追肥1 次，施復合肥0.25 kg/株；第3年5—6月進行全面劈草1次。巨尾桉純林因造林密度較低，未撫育間伐作業。

2.2 試驗方法

2.2.1 調查方法2023 年3 月，對試驗地樣地的林木進行復位調查，具體調查各樣地內林木的樹高和胸徑數據，通過計算平均木，測算林分單位蓄積量。林下植被調查：采用在各樣地內設置一個10 m×10 m的調查樣方，對各樣方內的喬木幼樹、灌木、草本和藤本等進行調查，記錄各種植被的種類、數量和高度等。樣地土壤物理性質調查，采用“環刀法”收集0～20 cm 和20～40 cm處土壤，對各樣地土壤樣本的物理性狀進行測定。土壤化學性質性質調查，在各樣地內按照對角線隨機采集3 個點土層0～20 cm 和0～40 cm 土壤樣本各0.5 kg，進行養分化學分析，土壤物理性質按常規方法測定，土壤化學分析按國際分析方法測定[7]。

2.2.2 數據處理方法試驗數據采用EXCEL 2007 和SPSS 17.0 統計分析軟件進行分析。巨尾桉立木材積計算公式[4]：V=0.000 079 541 813×D1.4309350×H0.78965335；福建柏立木材積計算公式：V=0.000 056 85×D1.629896×H1.261954，公式中D為胸徑、H為樹高、V為材積。

物種多樣性指數Simpson 指數（D）=N（N－1）/∑Ni（Ni－1）；

式中：Ni表示某個種的個體數目；N表示所有種個體樹木總和；S為物種數目；Pi為屬于種i的個體在全部個體中的比例[8]。

3 結果與分析

3.1 巨尾桉與福建柏混交林和巨尾桉純林生長特征

巨尾桉與福建柏因樹種生態學特性不同，二者的生長速度差距較大，造林后，第3～4 年時已形成復層混交林，林冠分層明顯，巨尾桉樹冠較小，福建柏能充分利用林下空間，從而促進林分中各層次的林木生長[9]。從表1 可知，巨尾桉在混交林中胸徑、樹高和單株立木材積分別比純林提高了66.1%、17.0%和204.9%；福建柏在混交林中胸徑、樹高和單株立木材積分別為15.7 cm、11.7 m和0.114 1 m3，均達到福建柏速生豐產林標準；混交林林分單位蓄積量比純林增加了29.3%。

表1 巨尾桉與福建柏混交林和巨尾桉純林生長情況

經方差分析，巨尾桉在混交林中的平均胸徑、平均樹高和單株立木材積與巨尾桉純林相比存在極顯著差異，林分單位蓄積量與純林相也存在顯著差異（表2）。

表2 巨尾桉與福建柏混交林和巨尾桉純林生長情況方差分析

3.2 巨尾桉與福建柏混交林和巨尾桉純林的植被多樣性特征

生物多樣性是表征森林生態系統穩定性程度的重要指標[10]，由表3可知，巨尾桉與福建柏混交林林下共有26種植物，其中喬木層共有4種，分別為火力楠、木荷、拉氏栲和福建青岡；灌木層共有10 種，分別為山烏桕、黃瑞木、朱砂根、毛紫珠、黃梔子、硬葉冬青、小葉赤楠、山蒼子、山杜鵑和桃金娘；草本層共有12種，分別為五節芒、芒萁、黑莎草、馬鞭草、皺葉狗尾草、菝葜、大葉烏嶺莓、亮葉崖豆藤、山牡荊、烏毛蕨、鐵線蕨和牛尾菜。巨尾樹純林林下共有20種植物，其中喬木層共有3種，分別為火力楠、木荷和拉氏栲；灌木層共有9種，分別為山烏桕、朱砂根、毛紫珠、黃梔子、硬葉冬青、小葉赤楠、山蒼子、山杜鵑和桃金娘；草本層共有8種，分別為黑莎草、芒萁、菝葜、五節芒、亮葉崖豆藤、大葉烏嶺莓、鐵線蕨和皺葉狗尾草。

表3 巨尾桉與福建柏混交林和巨尾桉純林植被多樣性特征

混交復層林的林分植被豐富，多樣性豐富度指數較高；純林林分林下植被種類較少，多樣性豐富度指數較低，混交林植被豐富度是純林的136.8%，混交林的生物多樣性Simpson、Shannon-Wiener指數也比純林大。這說明14 年生的巨尾桉福建柏混交林具有良好的生態環境，對林下植物大量繁育起著促進作用，能夠促進林下植被的生長。

3.3 巨尾桉與福建柏混交林和巨尾桉純林的土壤物理性質特征

土壤容重越大，土壤結構就越結實，透水性、通氣性越差，從而不利于植物根系的生長，反之，則有利于植物根系的生長[11]。由表4 可知，混交林中巨尾桉的土壤容重明顯小于巨尾桉純林的土壤容重，且毛管孔隙、非毛管孔隙和持水量均大于巨尾桉純林，這與趙一鶴等[12]研究結果一致，桉樹純林土壤較為板結，通透性差，說明巨尾桉與福建柏混交復層林的土壤結構更好，土層更疏松透水，持水能力強[13-14]。

表4 巨尾桉與福建柏混交林與巨尾桉純林土壤物理性質

3.4 巨尾桉與福建柏混交林和巨尾桉純林土壤化學性質特征

通過對巨尾桉與福建柏混交林和巨尾桉純林的土壤化學性質進行測定，由表5可知，混交林土壤的各項養分元素均高于純林。在0～20 cm土層，混交林土壤中的速效鉀、水解性氮、全鉀、全氮、全磷和有機質與純林相比分別增加了13.7%、7.9%、16.2%、22.4%、18.9%和24.3%。在相同的營林措施下，桉樹純林對土壤養分的需要遠高于混交林，而混交林因福建柏數量較多，林分總體對養分的需求低于巨尾桉純林，由此可見，巨尾桉與福建柏混交相比巨尾桉純林更有利于保持和改善土壤肥力狀況。

表5 巨尾桉與福建柏混交林和巨尾桉純林土壤化學性質

4 結論與討論

巨尾桉與福建柏混交林與巨尾桉純林相比，巨尾桉單株立木材積增幅204.9%，混交林單位林分蓄積量比純林增加了29.3%，經方差分析混交林與純林相比在平均胸徑、平均樹高、單株立木材積和單位蓄積量等方面都存在顯著差異，且混交林中福建柏的生長量也達到速生豐產林的水平。這可能與二者樹種的生態學特征有關，巨尾桉為深根性樹種，生長快，樹冠位于林分上層，福建柏為淺根性樹種，樹冠位于林分下層，在低密度種植下，能使2個樹種都獲得相對充足的生長空間，提高林地利用率，從混交林中巨尾桉單株立木材積和單位蓄積量來看，該混交模式可取得較好的生長量，可培育巨尾桉大徑材，具有較高的經濟價值，且巨尾桉采伐后，福建柏可以繼續培育中大徑材，極大地提高了林地生產力。

巨尾桉混交林與巨尾桉純林相比，混交林林下植被比純林數量更多種類更豐富，混交林林下植被的Simpson指數為0.965，Shannon-Wiener指數為2.878，說明巨尾桉與福建柏混交復層林能提高林下植物多樣性。

對巨尾桉混交林和巨尾桉純林中土壤進行物理化學測定，結果表明巨尾桉混交林的土壤容重小于巨尾桉純林，且巨尾桉混交林的土壤孔隙度和持水量均大于巨尾桉純林，且混交林土壤中的速效鉀、水解性氮、全鉀、全氮、全磷和有機質與巨尾桉純林相比分別增加了13.7%、7.9%、16.2% 、22.4%、18.9%和24.3%。由此可見巨尾桉與福建柏混交林具有改善土壤結構、保持土壤肥力的作用，有利于提高土壤肥力狀況，更有利于持續經營。

本試驗模式在2023年時，混交林生長各項指標均優于純林，且生物多樣性和土壤物理化學性質也比純林好，且處于混交林下層的福建柏也達到速生豐產林的水平，說明這種混交模式和營林措施是合理的，整體取得了較好的階段性成果，可作為當地桉樹二代林更新的參考，但該混交模式單一，在桉樹速豐林營造和二代林更新上，選擇適合的混交樹種及混交比例上，還需開展進一步試驗和研究。