秃杉混交林与秃杉纯林生长及土壤肥力差异性研究

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摘 要：采用火力楠、柳杉分别与秃杉按1∶1混交，以秃杉纯林为对照，开展了秃杉混交林生长及土壤肥力的研究，对18a生的3种人工林中秃杉生长量、林分总蓄积量以及土壤理化性质进行了测定。结果表明，秃杉火力楠混交林中秃杉胸径、树高、单株材积、林分总蓄积量比秃杉纯林增加了11.35%、17.04%、42.02%和57.61%，比秃杉柳杉混交林中秃杉提高了15.73%、25.40%、62.90%和105.50%；土壤容重以秃杉火力楠混交林最小，其次是秃杉纯林，秃杉柳杉混交林最大；土壤孔隙度和通气度以秃杉火力楠混交林最大，秃杉柳杉混交林最小；土壤有机质、速效钾和水解性氮也以秃杉火力楠混交林最大，秃杉柳杉混交林最小。说明秃杉与火力楠混交可以提高秃杉生长量和林分总蓄积量，而且改善了土壤肥力状况。

关键词：秃杉；火力楠；柳杉；纯林；混交林；土壤肥力

中图分类号 S79 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2015）03-04-103-03

秃杉（Taiwania cryptomerioides）为杉科台湾杉属第三纪古老树种，属于世界级珍稀濒危植物。秃杉是常绿针叶大乔木，树形高大挺拔，主干通直度高，圆满度高，是理想的用材树种；其树形优美，也是理想的庭园观赏绿化树种；适应性广，对土壤要求不严，可耐-10℃的低温，是一种很有发展前途的高海拔山区造林树种[1-2]。生产上秃杉造林多采用纯林，林分结构较为简单，秃杉人工林生物多样性和生态系统稳定性较弱。理论和实践都证明，营造混交林有利于改善人工林结构和提高生态系统稳定性，而且对改良土壤肥力有一定的作用[3]。为此，笔者于1993年在德化洪田林场开展了秃杉分别与木荷（Michelia macclurel）、柳杉（Cryptomeria fortunei Hooibrenk）混交造林试验，旨在通过秃杉混交林与纯林的生长量及土壤肥力的比较分析，筛选适宜的秃杉人工林类型，为秃杉人工林科学经营提供借鉴。

1 试验点概况

试验点位于德化县洪田林场（北纬25°23′～25°57′，东经117°56′～118°33′），地处“闽中屋脊”的戴云山麓。属中亚热带季风气候区，年均气温18℃，年平均降雨量1 789mm，年均无霜期270d。试验地设在洪田林场3林班2大班5小班，海拔高650～730m，土壤为黄红壤，立地质量等级为Ⅱ级，土层深达80～130cm。主要植被是狗脊、芒草、杂灌等。

2 研究方法

2.1 试验设计 1993年春，在洪田林场3林班2大班5小班马尾松采伐迹地上，开展秃杉与木荷以及秃杉与柳杉混交造林试验，秃杉纯林为对照，秃杉与木荷、柳杉混交比例均为1∶1，试验小区沿上、中、下坡随机区组设计，每个坡位3块小区，每个小区面积约667m2（25.82m×25.82m）。造林株行距2m×2m，造林密度2 505株/hm2。

2.2 试验林管理和调查 造林后第1年全面劈草，第2年结合劈草施复混肥，第3年结合全面劈草用“白蚁诱杀包”防治虫害。造林后每年调查成活数量和生长量。2011年年底，对每个试验小区进行每木检尺，分树种测定小区内每株活力木的胸径和树高。同时进行土壤采样，按“S”路线在每个试验小区设置4个土壤剖面，每个剖面分0～20cm、20～40cm2个层次，每个层次环刀法取土做容重、孔隙组成等物理性质测定，同时每个土层取0.5kg土带回室内混合均匀后取适量用于测定有机质等土壤化学性质。土壤物理性质测定采用常规方法[4]，土壤化学分析按国际分析方法测定[5]。

3 结果与分析

3.1 秃杉混交林与秃杉纯林生长状况比较分析 前人研究发现，针叶树采取混交特别是和阔叶树混交，可以改善人工林的生态环境及促进生长。从秃杉柳杉混交林、秃杉火力楠混交林和秃杉纯林的生长状况调查看出（表1），混交林中秃杉和秃杉纯林的生长量存在一定差异。秃杉柳杉混交林中秃杉的平均胸径、树高、单株材积和林分总蓄积量与秃杉纯林相比，分别降低了3.78%、6.67%、12.81%和23.15%；秃杉火力楠混交林中秃杉的平均胸径、树高、单株材积和林分总蓄积量与秃杉纯林相比，分别增加了11.35%、17.04%、42.02%和57.61%。方差分析表明，不同林分结构中秃杉的平均胸径、树高、单株材积和林分总蓄积量的差异达到显著水平，可见秃杉与火力楠混交可以提高生长量，而秃杉与柳杉混交其生长量下降。其原因可能是在秃杉火力楠混交林中，火力楠凋落物易分解，养分返还快，而且秃杉与火力楠之间种间关系较为协调，所以秃杉生长较快。而秃杉柳杉混交林中，柳杉对土壤肥力要求较高，秃杉与柳杉存在争夺养分的竞争，而且柳杉的枯落物含有单宁、木素等难分解的物质，枝叶中养分回归土壤较慢，所以秃杉生长较为缓慢。

3.2 秃杉混交林与秃杉纯林土壤肥力状况分析

3.2.1 秃杉混交林与秃杉纯林土壤物理性质分析 土壤肥力优劣由土壤具体的各个物理性质和化学性质指标反映出来，土壤容重、毛管孔隙度及土壤通气状况构成土壤物理性质主要指标。从秃杉2种混交林和秃杉纯林土壤采样测定结果来看（表2），秃杉火力楠混交林土壤容重最小，秃杉纯林土壤容重次之，秃杉柳杉混交林土壤容重最大，容重反映土壤粘性的强弱，容重越大，粘性越强，说明秃杉柳杉混交林土壤质地较粘，而秃杉火力楠混交林土壤较为松散。土壤毛管孔隙度、非毛管孔隙度和总孔隙度大小表现为秃杉火力楠混交林>秃杉纯林>秃杉柳杉混交林，以0～20cm土层总孔隙度测定结果为例，秃杉火力楠混交林土壤总孔隙度比秃杉纯林提高了13.94%，比秃杉柳杉混交林提高了35.28%；3种不同结构的人工林的土壤通气度大小也表现为秃杉火力楠混交林>秃杉纯林>秃杉柳杉混交林。土壤孔隙度和通气度均是对土壤疏松程度的反映，孔隙度和通气度大，说明土壤通气透水，有较好土壤结构和持水性能。可见，在3种类型的林分中，土壤结构最好的是秃杉火力楠混交林，其次是秃杉纯林，最后才是秃杉柳杉混交林。这是因为火力楠为阔叶树种，落叶量较大且易分解，养分归回植物-土壤循环较快，且秃杉与火力楠根系分布在深度上有所差别，不同土层根系穿插作用有利于土壤团粒的形成，所以该混交林土壤疏松透气，有利于涵养水源。

3.2.2 秃杉混交林与秃杉纯林土壤化学性质分析 通过对秃杉柳杉混交林、秃杉火力楠混交林及秃杉纯林土壤化学性质指标的测定（表3），可知土壤有机质、水解性氮、速效钾等直接体现土壤肥力的化学指标以秃杉火力楠混交林最大，其次是秃杉纯林，秃杉柳杉混交林土壤这几个指标较小，如在0～20cm土层中，秃杉火力楠混交林土壤的有机质、水解性氮、速效钾与秃杉纯林比较提高了29.92%、22.54%和13.04%，比秃杉柳杉混交林提高了48.28%、34.41%和30.18%。可见，秃杉与火力楠混交能改善土壤肥力。这是因为火力楠枯枝落叶分解快，树体从土壤中吸收的营养物质有部分通过凋落物及时返回土壤，对土壤起到改良作用，而柳杉和秃杉由于其枝叶含有难分解的木素、单宁等物质，养分归还慢，土壤肥力状况就不如秃杉火力楠混交林的土壤。

4 结论与讨论

通过对18a生秃杉火力楠混交林、秃杉柳杉混交林、秃杉纯林3种类型人工林的秃杉生长量和林分总蓄积量对比发现，秃杉火力楠混交林中的秃杉生长最快，林分总蓄积量最大；其次是秃杉纯林，秃杉生长最慢的林分是秃杉柳杉混交林。3种人工林土壤中，秃杉火力楠混交林土壤结构较好、通透性能强、养分较高，其次是秃杉纯林的土壤，土壤结构较差、粘性强透气性差、肥力低的是秃杉柳杉混交林土壤。

人工林针叶化产生的生产力下降和地力衰退等现象早已引起林业决策者和工作者们的关注，通过树种结构调整，营造混交林尤其是针阔混交是改善人工林群落结构、提高林分产量、维护地力较为有效的途径。目前有关秃杉混交造林特别是秃杉与阔叶树种混交的研究报道还不多，适合混交的阔叶树还较少，随着研究的深入开展，需要进一步挖掘与秃杉伴生的阔叶树种，特别是通过试验筛选适合与之混交的本土珍贵乡土阔叶树种，以提高秃杉人工林的生产力和生态的稳定性。

参考文献

[1]连勇机.秃杉引种效果分析[J].福建林业科技，2013，40（3）：93-96.

[2]连勇机.不同海拔高度引种秃杉试验初报[J].福建林业科技，2013，36（4）：139-141，152.

[3]俞新妥.混交林营造原理与技术[M].北京：中国林业出版社，1989：5-18.

[4]中国科学院南京土壤研究所编.土壤理化性状[M].上海：上海科学技术出版社，1987.

[5]张万儒，等.森林土壤定位研究方法[M].北京：中国林业出版社，1986.

（责编：张宏民）