马尾松低效林补植常绿落叶阔叶树种形成异龄混交林生长效果分析

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　　摘  要：通过开展低质低效马尾松纯林补植常绿阔叶树木荷、落叶阔叶树枫香形成3种异龄混交林，和未补植的马尾松纯林之间进行比较试验。结果表明：混交林生长效果优于纯林，其中木荷、枫香、马尾松的混交林表现最好。
　　关键词：针阔混交林;生长量;小气候;物种多样性;土壤理化性质
　　中图分类号 S79 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2019）（02-03）-0090-03
　　文川河是闽江上游的二级支流，文川河流域是连城县水土流失最为严重的区域，流域内林地面积2.7万hm2，现有水土流失总面积6956hm2，属于水力侵蚀类型，侵蚀模数3870t/km2·a。由于森林火灾、树种单一等原因，使林地土壤退化严重，形成了大量低质低效的马尾松纯林，该林分郁闭度0.3左右，平均树高1.2m左右。本文通过对4种林分（即木荷、枫香、马尾松混交林，木荷、马尾松混交林，枫香、马尾松混交林，对照马尾松纯林）的生长效果进行分析和总结，旨在为Ⅲ类地上马尾松低质低效林修复补植选择适合的阔叶树种，并为优化栽培模式，提高林分质量，充分发挥针阔混交林的多种效益提供参考。
　　1 材料与方法
　　1.1 试验地概况 试验地位于连城县林坊乡张坊村，地理坐标为北纬25°41′37″，东经116°43′42″。属中亚热带海洋性季风气候，年平均气温18.9℃，历史极端最低温度-7℃，极端最高温度40℃，全年无霜期299～330d，年平均降水量1633.4mm，相对湿度75%，较适宜林木的生长。原为21年低质低效马尾松人工纯林，在23林班04大班010、020小班，面积41.33hm2，密度2700株/hm2，生长状况基本相同，土壤肥力基本一致。海拔高度为625.2m，坡向东南，坡度6～19°，林地土壤为黄红壤，土层厚度大于0.8m，属Ⅲ类地。2006年，将该山场区划为4块，其中3块通过疏伐，采取砍1行，留1行，砍的1行栽植阔叶树。3块林地疏伐后保留1200株/hm2，马尾松平均树高分别为1号地块0.95m、2号地块0.96m、3号地块0.98m，生长状况基本一致。为为不影响试验结果，1号地块补植木荷和枫香，行内实行隔株种植，面积8.07hm2，混交比例2∶1∶1（处理Ⅰ）;2号地块补植木荷，面积9.13hm2，混交比例1∶1（处理Ⅱ）;3号地块补植枫香，面积8.8hm2，混交比例均1∶1（处理Ⅲ）。另一块马尾松纯林15.33hm2，伐除弯曲木后保留2400株/hm2，平均树高0.99m（处理Ⅳ）。林地于2006年8—9月全面劈草清山后，10—12月份进行整地挖穴，穴规格为60cm×40cm×40cm，品字型排列，整地于12月10日前完成。每穴施基肥复合肥（N、P、K含量均为15%）250g，并与穴内表土充分拌匀后回土。2007年3月，用2年生木荷、枫香袋苗上山造林，补植密度均为1200株/hm2，补植后密度2400株/hm2。造林后抚育施肥管理，4块林地均按当地阔叶树营林措施连续抚育施肥3年。
　　1.2 样地设置与调查 2014年10月，在4种处理内，按随机区组设计选择典型地段，分别在上坡、中坡、下坡各随机布设20m×20m的样地1个，每个样地进行每木实测胸径，每隔1株实测树高等生长指标及林相状况。在样地林分内离地面1.5m处，每日13：00、14：00、15：00，分别使用照度计、温度计、通风干湿表测量林中的光照强度、气温、相对湿度3次，然后取平均值。土壤取样：在每个样地的对角线交叉处挖1个土壤剖面，采用环刀法在土壤剖面10cm处提取原状土做土壤理化性质测定。样方调查：在距离四角5m处和样地对角线交叉处各设置5个2m×2m的樣方，调查灌木、草本的种类和株数。灌木数量较少，辅助采用全样地清点统计。
　　1.3 测定方法 样土测定方法：容重用环刀法;自然持水量用威尔科克斯法;有机质用油浴加热重铬酸钾容量法;全N用半微量开氏法;速N用解碱扩散法;全P用氢氧化钠熔融-钼锑抗比色法;速P用碳酸氢钠提取-钼锑抗比色法;全K用碱熔-火焰光度法;速K乙酸铵提取-火焰光度法（土壤分析请县土肥站分析）。
　　1.4 数据处理与分析
　　1.4.1 数据处理 数据采用Excel 2003方差分析和电子表格功能进行统计分析。对4种处理的各因子数据进行方差分析及Duncan多范围检验法多重比较。
　　1.4.2 计算公式 植被物种多样性分析采用如下3个指数：
　　2 结果与分析
　　2.1 不同处理的林分生长量 由表1可知，8年生各林分各生长因子均表现为处理Ⅰ>处理Ⅱ>处理Ⅲ>处理Ⅳ，其中，平均胸径，处理Ⅰ与处理Ⅱ、处理Ⅲ与处理Ⅳ无显著差异;平均树高，处理Ⅱ与处理Ⅲ无显著差异;平均蓄积，处理Ⅲ与处理Ⅳ无显著差异;其余各处理间存在显著或极显著差异。混交林整体表现优于纯林，说明混交林种间关系协调，能明显促进马尾松的生长，形成的林冠层马尾松占优势，马尾松冠幅大但枝叶较稀疏。在处理Ⅱ、处理Ⅲ混交林中木荷表现明显好于枫香，木荷较耐干旱瘠薄，稍耐阴，在混交林中能接受一定的顶部阳光和散射光，能保证木荷对光照的需求，木荷生长发育正常，枝叶茂盛，冠型饱满;而枫香在中、下坡表现较好，但在混交林中与马尾松竞争激烈明显处于压制状态，形成的树冠枝叶较稀疏、高径比失调的形态，树冠偏冠明显，在上坡生长缓慢，在连续干旱时会发生顶梢干枯，造成树干弯曲，这可能是因为枫香对水肥条件要求更高。在3种混交林中，处理Ⅰ表现最好，常绿和落叶阔叶树种与马尾松3种树种种间关系协调，枫香高径比明显小于处理Ⅲ中的枫香。说明在处理Ⅰ中枫香与马尾松竞争趋缓，马尾松与枫香竞争阳光的情况有所减缓。
　　2.2 不同处理的林内小气候变化 从表2可以看出，平均温度和光照强度为处理Ⅰ<处理Ⅱ<处理Ⅲ<处理Ⅳ，其中处理Ⅰ最低、处理Ⅳ最高;相对湿度处理Ⅰ>处理Ⅱ>处理Ⅲ>处理Ⅳ，其中处理Ⅰ最大、处理Ⅳ最小。平均温度、相对湿度、光照强度处理Ⅰ、处理Ⅱ、处理Ⅲ、处理Ⅳ4个处理之间存在显著差异，部分达到极显著差异。由于各林分林冠层的结构不同，使林分内各气候因子差异明显。混交林内形成的复层林冠在垂直方向互相重叠对阳光的阻挡和反射效果更好，林内阳光多以散射光的形式存在，以及复层林冠在垂直方向互相重叠防风效果更好，从而改善混交林内小气候。处理Ⅰ形成的立体林冠层，密实程度效果最好。处理Ⅱ形成的2层林冠层次分明，效果略差;处理Ⅲ2层林冠不明显，枫香在Ⅲ类地上生长不佳枝叶较稀疏，形成的林冠密实程度较差;马尾松纯林形成枝叶较稀疏的单层林冠密实程度最差。混交林内的光热条件和水湿条件比纯林好，能有效改善林分内小气候。 　　2.3 不同处理的物种多样性析 从表3可以看出，8年生4种林分中物种丰富度（含草本植物）有较大差异，处理Ⅰ>处理Ⅱ>处理Ⅲ>处理Ⅳ，其中处理Ⅰ最大为14种，处理Ⅳ最小为5种。马尾松纯林林下植物主要是芒萁、岗松、赤楠、五节芒、盐肤木，而混交林中阴性植物逐渐增多，其中灌木树种增加明显，林下植物主要有赤楠、乌饭、黄瑞木、继木、白背叶、毛冬青、麦冬、菝葜等，而芒萁、岗松大量减少。8年生各林分中，灌木层3种物种多样性指数都存在极显著差异，处理Ⅰ>处理Ⅱ>处理Ⅲ>处理Ⅳ。混交林随着年龄增长生长环境逐步改善，灌木树种逐渐增加，个体数量也不断增加，表明土壤环境和林内气候逐渐更适宜闊叶树生长。混交林的物种丰富度和多样性指数优于马尾松纯林，而较好物种多样性又进一步改善了林分内小气候和土壤物理化学性质。
　　2.4 不同林分的土壤物理、化学性质比较
　　2.4.1 容重和含水量 土壤容重和含水量是土壤物理特性的主要指标。从表4可以看出，8年生林分土壤容重为处理Ⅰ<处理Ⅱ<处理Ⅲ<处理Ⅳ，且各处理间存在显著或极显著差异。土壤容重小说明土壤疏松多孔，含水量高，透水保水性好，有机质含量高，结构性好。土壤自然持水量与土壤容重有明显的正相关，土壤自然持水量随着土壤容重的减小而增大。
　　2.4.2 有机质 土壤有机质是土壤固相部分的重要组成成分，能有效改善土壤的物理性质和土壤肥力。土壤有机质含量处理Ⅰ>处理Ⅱ>处理Ⅲ>处理Ⅳ，从表4可以看出，除处理Ⅰ与处理Ⅱ无明显差异外，其余各处理间存在显著或极显著差异。
　　2.4.3 N、P、K N、P、K是林木生长的主要元素，土壤N、P、K各成分均是处理Ⅰ>处理Ⅱ>处理Ⅲ>处理Ⅳ，处理Ⅳ最小。各处理间部分达到显著或极显著水平。由于混交林的枯落物量大、成分复杂、有机养分高，通过分解及积累，有效增强了土壤养分，提高了林分自肥能力，改善了土壤物理化学性质。混交林内土壤较为疏松，腐殖质层较厚，土壤通透性较好，有效地促进了林木健康生长发育，而林木的健康生长发育又进一步提高物种多样性和枯枝落叶量，改善林分小气候和土壤物理化学性质，促进土壤矿物养分的分解与释放，从而形成良性循环。
　　3 结论与讨论
　　（1）常绿、落叶阔叶树种与马尾松混交，不仅能改善地力和林分小气候，提高物种多样性，还能改善土壤物理化学性质，增强土壤保肥蓄水能力，促进林分养分的良性循环，从而促进林分的生长发育，提高抗病虫害能力和抗防火能力，提高调节稳定气候作用，最终实现林分生态、社会、经济三大效益的统一。由本次试验表明，混交林具有较高的生长量和物种多样性指数，具有较有利的土壤物理化学性质，使林地获得持续的生产力，提高林分的生态自我修复能力，使可持续经营成为可能。
　　（2）由于本研究分析仅限于Ⅲ类地，对Ⅰ类地上和Ⅱ类地上的同样营林方式可能存在其他差异，所以仅对Ⅲ类地上的木荷、枫香、马尾松混交的营林方式具有一定的参考，今后可进一步开展其他阔叶树与马尾松混交的造林对比分析。
　　参考文献
　　[1]俞新妥.混交林营造原理及技术[M].北京：中国林业出版社，1988.
　　[2]洪伟，吴承祯.试验设计与分析[M].北京：中国林业出版社，2004：13-89.
　　[3]王宏志.中国南方混交林研究[M].北京：中国林业出版社，1993：163-170.
　　（责编：张宏民）
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