魏陽(yáng)瓊

(福建省沙縣官莊國(guó)有林場(chǎng)，福建沙縣 365500)

杉木(Cunninghamia lamceoata)是我國(guó)南方林區(qū)重要的速生豐產(chǎn)林用材林之一。近幾十年來(lái)人工林面積不斷擴(kuò)大。林地連栽現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，杉木連栽容易引起同一養(yǎng)分匱乏，地力衰退明顯，［1，2］已引起林業(yè)科技工作者和林業(yè)經(jīng)營(yíng)者的注意。各地相繼開(kāi)展了樹(shù)種結(jié)構(gòu)調(diào)整、營(yíng)造混交林等試驗(yàn)研究，取得了成效。毛竹(Phyllostachys pubescens)是重要的經(jīng)濟(jì)竹種，近十幾年來(lái)在我省的閩西北行得到了迅猛發(fā)展，一些地方選用毛竹林替代杉木林的經(jīng)營(yíng)方式。本試驗(yàn)對(duì)毛竹林替代杉木林3種更新方式的生長(zhǎng)效應(yīng)、土壤肥力變化等經(jīng)營(yíng)效益差異進(jìn)行研究，旨在探索一條林地更新的良好途徑。

1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地設(shè)在福建省沙縣(北緯 26°6'～26°26'，東經(jīng)117°32'～118°6')官莊國(guó)有林場(chǎng)富口保護(hù)站33林班60大班4小班。林地前茬為1975年?duì)I造的杉木林，海拔高400 m～500 m，林地土壤為花崗巖發(fā)育的山地紅壤，土層深厚，主要植被為五節(jié)芒、絲茅、芒萁、地稔等。立地類(lèi)型為Ⅱ類(lèi)地。2002年開(kāi)始試驗(yàn)，2010年進(jìn)行全面調(diào)查分析研究。

2 試驗(yàn)方法

2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)分別采取3種更新方式。更新方式一:2002年對(duì)杉木進(jìn)行主伐，清雜煉山后，選擇母竹移栽，栽植母竹600株·hm-2(代號(hào)C)。更新方式二:同年(2002年)在杉木林中進(jìn)行間伐，保留杉木1 200株·hm-2，然后在杉木林冠下栽植毛竹600株·hm-2(代號(hào)A)。更新方式三:在杉木林中保留侵入的毛竹，誘導(dǎo)擴(kuò)鞭成竹，逐步砍伐杉木，演替成毛竹純林(代號(hào)B)。在以上3種更新方式中選擇坡面、坡位、坡度基本相似，立地條件無(wú)顯著差異(同一區(qū)組)、的地段，分別設(shè)立標(biāo)準(zhǔn)地(20 m×30 m)，3種處理，3次重復(fù)，共9個(gè)小區(qū)，進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)研究。

2.2 研究分析方法

在標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)進(jìn)行每木調(diào)查，測(cè)定胸徑、樹(shù)高(竹高)，立竹數(shù)、竹齡、成竹率(成活率)等。根據(jù)平均胸徑選擇1株～3株標(biāo)準(zhǔn)竹，沿稈基找出竹鞭，將其整條掘至鞭梢，記載鞭段長(zhǎng)，鞭徑、鞭齡、節(jié)間長(zhǎng)等，觀察新鞭生長(zhǎng)狀況。在標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)依“S”字形挖取1 m見(jiàn)方的土壤剖面3個(gè)，記錄土壤狀況，分表土層0～20 cm，底層20 m～40 m取土壤樣品。按常規(guī)方式［3］測(cè)定土壤理化性質(zhì)，進(jìn)行土壤肥力分析。

標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)栽植的母竹選擇與保留侵入的毛竹粗細(xì)、高度等條件無(wú)顯著差異的母竹栽植，充分考慮毛竹本底值的一致性。

清雜煉山的標(biāo)準(zhǔn)地采取一定的措施最大限度地減少水土、養(yǎng)分流失。

2.3 數(shù)據(jù)處理

采用雙因素方差分析和LSD檢驗(yàn)法檢驗(yàn)不同試驗(yàn)處理在統(tǒng)計(jì)上的差異顯著性。

3 結(jié)果與分析

3.1 生長(zhǎng)效應(yīng)比較

3.1.1 毛竹成活率及長(zhǎng)竹率比較

造林成活率和長(zhǎng)竹率與母竹質(zhì)量、栽植時(shí)間、栽植技術(shù)等因素有關(guān)外，還與造林地生態(tài)環(huán)境有著密切的聯(lián)系。從表1中可以看出，不同的生態(tài)環(huán)境下，毛竹造林成活率存在一定差異。在杉木林冠下栽植毛竹(A處理)毛竹成活率87%，比煉山后裸地栽植(C處理)毛竹成活率60.5%，高26.5個(gè)百分點(diǎn)。誘導(dǎo)擴(kuò)鞭(B處理)第1年毛竹立竹數(shù)已達(dá)650株·hm-2。每公頃立竹數(shù)以B處理最高，A處理其次，C處理最少。表明杉木林冠下栽植毛竹比煉山后裸地造林毛竹成活率更高。這可能是因?yàn)槊裆L(zhǎng)快、生長(zhǎng)量大，枝葉蒸騰作用強(qiáng)，鞭根集中，需要充裕的水濕條件［4］。在杉木林中具有一定的森林環(huán)境，由于杉木樹(shù)冠的庇蔭，林地受光照強(qiáng)度較弱，時(shí)間較少、溫度變幅較小，溫度較大，從而使新造母竹的生長(zhǎng)環(huán)境得到改善，提高民造林成活率。

表1 不同更新方式成活率和長(zhǎng)竹率

B處理由于原有的竹鞭未受到煉山火灼引起死亡或損傷，充分利用已經(jīng)形成的鞭——竹系統(tǒng)的生理整合性功能，發(fā)揮了較強(qiáng)的抗逆和延伸擴(kuò)大的能力，增強(qiáng)民竹林的競(jìng)爭(zhēng)力。要地上空間得到釋放后，迅速地蔓延擴(kuò)展。

從表1中還可以看出不同方式更新毛竹的長(zhǎng)竹率也存在差異，煉山后裸地栽植毛竹的長(zhǎng)竹率最高，達(dá)75.8%，杉木林冠下更新毛竹長(zhǎng)竹率比較低，僅60.5%。這可能是由于C處理林地經(jīng)煉山后，地上植被頓時(shí)喪失，林地全面暴露在太陽(yáng)光直射下，土壤溫度較高，刺激了鞭芽轉(zhuǎn)化，孕筍萌發(fā)，而林冠下更新，由于郁閉度較大，對(duì)竹筍的萌發(fā)有一定的抑制作用。

從以上分析可以看出，不同林地栽植毛竹，成活率和長(zhǎng)竹率存在反差，可以肯定在林冠下更新毛竹有利于提高毛竹造林成活率，但郁閉度較大的林分，毛竹長(zhǎng)竹率受到了抑制。因而，在林冠下更新毛竹，必須控制好林分的郁閉度，保證毛竹正常的生長(zhǎng)發(fā)育。

3.1.2 新竹生長(zhǎng)

新竹數(shù)是評(píng)價(jià)毛竹造林成功的主要指標(biāo)。從表2中可以看出，新竹數(shù)以裸地栽植毛竹最多。第1年～第3年共長(zhǎng)新竹2 515株·hm-2，其次為誘導(dǎo)擴(kuò)鞭成竹2 080株·hm-2，林冠下更新毛竹3 a間新竹1 645株·hm-2，為最低。C處理比 A處理提高52.9%，新竹數(shù)有著隨光照強(qiáng)度的增大而增加的趨勢(shì)。同理，這與林分郁閉度有關(guān)。C處理比B處理新竹數(shù)多。但平均胸徑，平均竹高差異甚大。B處理與C處理比，平均胸徑、平均竹高分別高近3倍和3.4倍。A處理與C處理比平均胸徑小10.7%，竹高則增加8.3%。以上分析結(jié)果與鞭竹系統(tǒng)的形成時(shí)間、大小有關(guān)，還與鞭竹系統(tǒng)的養(yǎng)分積累有關(guān)。

表2 不同林分新竹生長(zhǎng)情況

3.1.3 竹鞭生長(zhǎng)比較

竹鞭是毛竹吸收、輸導(dǎo)、貯藏和繁殖系統(tǒng)的重要組成部分。竹鞭生長(zhǎng)好壞是毛竹成林的關(guān)健。從表3中可見(jiàn)，同一年度不同林分竹鞭鞭徑生長(zhǎng)，B處理最大，平均達(dá)2.40 cm～3.05 cm，C處理鞭徑平均達(dá)1.14 cm～1.49 cm，A處理鞭徑平均達(dá)1.1 cm～1.15 cm，與C處理比略小。就同一林分存在著鞭徑隨年度逐漸增大的趨勢(shì)。A處理和C處理各年度竹鞭平均鞭段長(zhǎng)和平均鞭節(jié)長(zhǎng)沒(méi)有明顯的變化規(guī)律，但存在著隨移栽母竹時(shí)林分郁閉度增大而增加的趨勢(shì);總鞭長(zhǎng)的變化也無(wú)明顯規(guī)律。但B處理與A、C處理比，無(wú)論是鞭段長(zhǎng)還是鞭節(jié)長(zhǎng)要大得多。

表3 不同林分竹鞭生長(zhǎng)狀況

3.1.4 竹林產(chǎn)量比較

表4是2009年～2010年產(chǎn)材量和產(chǎn)筍量的調(diào)查結(jié)果。從調(diào)查結(jié)果分析，B處理比A、C處理平均胸徑分別增加70.6%和38.1%，平均樹(shù)高分別增加23.5%和4.2%。不同林分的毛竹產(chǎn)材量和產(chǎn)筍量調(diào)查結(jié)果。從表4中可知。無(wú)論是產(chǎn)材量還是產(chǎn)筍量均以B處理最高，分別達(dá)到3 865 kg·hm-2和1 870 kg·hm-2，B處理與C處理比產(chǎn)材量、產(chǎn)筍量分別增加297.6%和263.1%，B處理與A處理比產(chǎn)材量和產(chǎn)筍量分別增加483%和365%，C處理與A處理比產(chǎn)材量和產(chǎn)筍量分別增加46.6%和28.1%。

表4 不同林分竹材產(chǎn)量比較*

3.2 土地肥力比較

3.2.1 土壤的空隙狀況

土壤容重和土壤孔隙度是土壤疏松程度及其通透性的重要指標(biāo)。從表5中可以看出，林冠下造毛竹，誘導(dǎo)擴(kuò)鞭成林表土層土壤的容重均比煉山后裸地造毛竹小，土層非毛管孔隙比C處理分別增加58.2%和57.1%，總孔隙度比 C處理分別增加7.4%和7.6%。20 cm～40 cm土層也存在同樣趨勢(shì)。表明，這兩種林分土壤結(jié)構(gòu)和壘結(jié)狀況比煉山后裸地造毛竹更好，土壤疏松、多孔。這無(wú)疑有利于改善土壤理化性質(zhì)。

表5 不同林分土壤物理性質(zhì)比較

3.2.2 土壤結(jié)構(gòu)

從表5中可以看出，A處理和B處理0～20 cm和20 cm～40 cm土層由大于0.25 mm的水穩(wěn)性團(tuán)聚體組成比C處理多，分別增加了4.8個(gè)百分點(diǎn)和1.3個(gè)百分點(diǎn)，土壤中的腐殖質(zhì)是良好膠結(jié)劑，與Ca+、Mg+結(jié)合產(chǎn)生較強(qiáng)的凝聚作用，形成不可逆的、凝聚的有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合膠體。煉山后長(zhǎng)期積累的有機(jī)質(zhì)被破壞，這是C處理水穩(wěn)性團(tuán)聚體不及A、B處理的緣故之一。

3.2.3 土壤水熱狀況

從表6中可能看出，A、B處理土壤自然含水率和田間持水量均比C處理大，自然含水率分別增加了2.7個(gè)百分點(diǎn)和1.5個(gè)百分點(diǎn)。田間持水量分別增加5.5個(gè)百分點(diǎn)和4.1個(gè)百分點(diǎn)。表明A、B處理具有較強(qiáng)的蓄水性和良好的透水性能，減緩了地表徑流，充分發(fā)揮了竹林涵養(yǎng)水源的功能，并且還有減少水分蒸發(fā)和蒸騰散失的作用。據(jù)調(diào)查，在一般情況下，A、B處理土壤比C處理濕潤(rùn)，其自然含水率平均值為21.3% ～22.5%，低于田間持水量，其有效性能較大，可以滿(mǎn)足竹林及其混生其中樹(shù)種的正常生長(zhǎng)。

表6 不同林分土壤養(yǎng)分比較

A、B兩處理土壤中毛管和非毛管孔隙比例適中，既保水又透水，土壤含水量比較合理，土壤水分和空氣處于矛盾較小狀況下。因此，土壤狀況適宜且較穩(wěn)定，另一方面杉木樹(shù)冠對(duì)林地的遮蔭覆蓋，避免了土壤溫度的急劇上升，而夜間土壤熱量不大散發(fā)流失。

3.2.4 土壤養(yǎng)分狀況

在A、B兩種處理中，由于有機(jī)物質(zhì)沒(méi)有多到劇烈的火燒，其生物積累與循環(huán)穩(wěn)中有長(zhǎng)升。而C處理在煉山后有機(jī)物消耗多，土壤無(wú)機(jī)養(yǎng)分急劇增加，在前1 a～2 a對(duì)毛竹生長(zhǎng)有促進(jìn)作用，但由于地上植被較少，雨水等對(duì)地表徑流，導(dǎo)致水肥流失。從8 a生林分內(nèi)的土壤養(yǎng)分分析可以看出，C處理無(wú)論是有機(jī)物，全N、全P、速效N、P、K均比基尼A、B處理低。A、B兩處理表土層有機(jī)質(zhì)含量比C處理分別增加了36.1%和31.9%。這對(duì)于保證毛竹生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的不斷循環(huán)和持續(xù)供給是十分有利的。

4 小結(jié)

4.1 毛竹林采取煉山裸地造林、林冠下更新和誘導(dǎo)擴(kuò)鞭成林都能夠成功，但其經(jīng)營(yíng)效益存在差異。以誘導(dǎo)擴(kuò)鞭成林最理想，無(wú)論是成林時(shí)間、立竹數(shù)、新竹大小、產(chǎn)筍量和產(chǎn)材量均比另外兩種更新方式更好。與裸地栽植毛竹比，平均胸徑、平均樹(shù)高、產(chǎn)筍量和產(chǎn)材量分別增加近3倍、3.4倍，近3倍和2.6倍。

4.2 杉木林冠下更新毛竹是可行的。利用杉木林冠下?tīng)I(yíng)造毛竹林能夠合理利用時(shí)間和空間。造林更新時(shí)間可以提前5 a～10 a，在主林層砍伐后，由于原有鞭—竹系統(tǒng)的抗逆和擴(kuò)伸功能，能夠迅速成林，有效地解決了毛竹裸地造林成活率較低的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，還解決了長(zhǎng)時(shí)間林地裸露后水土流失的養(yǎng)分損失。雖然竹林產(chǎn)量不及煉山后裸地造竹林分，但差異較小，而且還有杉木蓄積，經(jīng)營(yíng)效益仍然是比較理想的。

4.3 誘導(dǎo)擴(kuò)鞭成林和杉木林冠下栽植毛竹，能夠有效地保護(hù)和改善土壤理化性能。A、B兩處理與C處理比，土壤容重小，非毛管孔隙和總孔隙度增加，水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量增加4.8個(gè)百分點(diǎn)和1.3個(gè)百分點(diǎn)，水熱狀況較好。土壤養(yǎng)分增加，有機(jī)質(zhì)含量增加36.1%和31.9%。

4.4 在閩西北林區(qū)，杉木林更新改造毛竹林時(shí)，在已有毛竹侵入的林地，建議優(yōu)先使用誘導(dǎo)擴(kuò)鞭更新方式;在沒(méi)有毛竹侵入的林地，建議采取林冠下提前栽植毛竹等經(jīng)營(yíng)方法能夠取得更高的經(jīng)營(yíng)效益。

［1］李昌華.杉木人工林和闊葉林土壤養(yǎng)分因素差異的初步研究［J］.土壤學(xué)報(bào)，1981，18(3).

［2］中國(guó)林學(xué)會(huì)森林生態(tài)學(xué)分會(huì)等編著.人工林地力衰退研究［M］.北京:中國(guó)科技出版社，1992.

［3］中科院南土所.土壤理化分析［M］.上?？萍汲霭嫔?，1978.

［4］中國(guó)樹(shù)木志編委會(huì)主編.中國(guó)主要樹(shù)種造林技術(shù)［M］.農(nóng)業(yè)出版社，1981.