李金祥

（福建省三明市林業(yè)局，福建 三明 365000）

1 引言

馬尾松是我國東南部濕潤亞熱帶地區(qū)分布最廣，資源最大的森林群落［1］，繁殖容易，生長迅速，材質(zhì)好，用途廣泛，耐干旱瘠薄，是造林先鋒樹種［2］。無論是天然飛播的馬尾松林，還是人工馬尾松林，面積均較大，往往形成單優(yōu)群落。馬尾松純林林分結(jié)構(gòu)簡單，樹種單一，林分的抗逆性和穩(wěn)定性較差，容易發(fā)生森林火災和病蟲害蔓延，造成重大的經(jīng)濟損失和生態(tài)環(huán)境惡化。另一方面，近段以來由于森林皆伐后對水土流失的影響明顯［3］，為此，森林更新方式引起了人們關(guān)注。鑒于此，筆者在福建省沙縣杉口采育場馬尾松中齡林下進行了生長環(huán)境調(diào)查測定分析，同時開展了林下套種乳源木蓮試驗，分析了生長效應。試圖在馬尾松林分進入主伐之前就提前在林下更新，在林分更新層形成后，再在適當?shù)臅r機，選擇適當方法采伐利用上層馬尾松林木，實現(xiàn)林地不裸露更新。

2 實驗地概況

福建省沙縣杉口采育場位于福建省沙縣（26°6′～26°46′N，117°32′～118°6′E）西北部。區(qū)域性氣候系大陸性兼海洋性季風氣候區(qū)。年平均氣溫19.2℃左右，年降水量1780mm，空氣相對濕度81%，霜期79～84d，霜日18～24d。試驗林位于福建省沙縣杉口采育場上坑工區(qū)15林班7大班12小班，海拔280～450m的丘陵林地，林地屬較肥沃立地類型。為1984年春營造的馬尾松人工林，穴規(guī)格40cm×40cm×30cm，造林密度440株／hm2。造林后前3年，每年撫育2次，4～5年撫育1次，1996年間伐一次，保留密度約2775株／hm2左右。

3 實驗方法

在2003年選擇福建省沙縣杉口采育場上坑工區(qū)15林班7大班12小班，1984年人工營造的馬尾松林（21年 生），造 林 密 度 4440 株／hm2，株 行 距 1.5m×1.5m，現(xiàn)存密度2775株／hm2左右，建立固定標準地（20m×20m）9個，按照隨機區(qū)組試驗設(shè)計，三重復進行設(shè)立。標準地建立后對標準地主要生長因子進行測定，調(diào)查測定胸徑、樹高、冠幅、枝下高等，再按照試驗設(shè)計進行間伐。間伐后進行生長環(huán)境中光照強度、土壤肥力等測定。2004年按照試驗設(shè)計在相對應的標準地采用1年生乳源木蓮實生苗進行套種。套種試驗地經(jīng)林地清理后，在保留木中間挖穴（穴規(guī)格40cm×40cm×30cm），套種乳源木蓮密度均為2500株／hm2。2012年進行馬尾松、乳源木蓮生長量測定分析。試驗設(shè):未間伐、不套種馬尾松純林（Mck）、馬尾松間伐后保留1380株／hm2、不套種（Mjc），馬尾松間伐后保留1380株／hm2，套種乳源木蓮2500株／hm2（Mtk）三個水平。光照強度用ZF－2型照度計，分別在林分外、林冠層下灌木層上方和灌木層下草本層上方隨機若干測定，所有測值均依序往復觀測一次，用其平均值。

土壤肥力測定。在各標準地按“S”形布點（4點），分別取0～20cm，20～40cm、40～60cm采集土樣，各處理土樣帶回室內(nèi)按不同層次混合后供測定分析。土壤容重和水分物理性質(zhì)用容重圈法，土壤有機質(zhì)用硫酸重鉻酸鉀法；全氮用蒸餾法；水解性氮用擴散法；全磷用鉬銻抗比色法；速效磷用鹽酸——氟化銨消化法；速效鉀用四苯硼鈉比濁法；pH值用電位法［4］。

以下式分別計算馬尾松、乳源木蓮的立木材積，并進行統(tǒng)計分析。其中:D、H分別為胸徑、樹高。

4 結(jié)果與分析

4.1 馬尾松林下生長環(huán)境

4.1.1 光照強度

在有機物形成過程中光照強度是重要因子，對植物群落的平衡、光合作用，蒸騰過程以及對林分水、肥、氣、熱等因子都有重要的意義［5］。表1是21年生馬尾松不同密度林分光照強度測定結(jié)果。從表1中可知，無論何種密度林分從林冠層、灌木層和草本層，在1d中光照強度均呈遞減。表1是連續(xù)10d上午10點測定光照強度的平均值。從表1中可以看出。到達林冠層之下灌木層之上的第二層光照強度的平均量只有林冠層上方（全光照）（第三層）相應平均值的7.8%。到達灌木層之下草本層之上（第一層）光照強度的平均量只有第二層相應平均值的37.2%。表明林下光照強度較低，培育更新樹種要關(guān)注樹種的耐蔭性。但不同處理光照強度的平均值存在差異。

Mck處理第一層光照強度為3770lux，Mjc處理第一層光照強度為4670lux，提高了40.2%，表明 Mjc處理增加第一層光照強度，無疑增加了林下更新樹種選擇范圍，更多樹種隨著光照強度的增加而適宜林下生長且具有一定的生長量。光環(huán)境發(fā)生了變化，說明上層木的調(diào)控，對林外光線的進入減少了吸收與反射，到達森林群落內(nèi)的光照增加，這無疑對改變森林結(jié)構(gòu)，在林下培育更新層樹種選擇提供了更寬的選擇空間。乳源木蓮雖然早期較耐蔭，在較低光照強度下可以生長，但生物量積累有限。筆者認為，要實現(xiàn)馬尾松林主伐前形成更新層需要再一次間伐，密度調(diào)控在1300～1500株／hm2，在條件允許時密度可以調(diào)控更低些。

表1 馬尾松林分不同高度光照強度

4.1.2 土壤肥力狀況

表2是杉木定向間伐及其對照實施間伐一年后土壤結(jié)構(gòu)的測定結(jié)果。從表2中可知:土壤結(jié)構(gòu)中最重要的因素——容重，Mjc處理容重值大于 Mck，表層土壤容重變化高于底層土壤容重。表明間伐后土壤容重值的增大，土壤容重大小取決于土壤結(jié)構(gòu)和壘結(jié)狀況，表明該土壤結(jié)構(gòu)和壘結(jié)狀況變差，緊密度增加。

表2 不同林分土壤肥力狀況

從表2中還可以看出土壤非毛管空隙和總毛管空隙表現(xiàn)為Mjc小于Mck，表明間伐作業(yè)造成了林地表層土壤的移動、壓實，許多有機質(zhì)被重新分配、攪動等，引起土壤結(jié)構(gòu)一定程度的破壞，增加了土壤容重和土壤機械阻力，減少土壤的空隙度，影響了水分滲透和林木根系的生長。為此，在林下培育更新層，采取間伐后應該采取適度經(jīng)營措施（如塊狀整地），為更新樹種提供適宜的生長環(huán)境。

從表2中可知:Mjc和Mck處理表土層有機質(zhì)，全N、全P及水解氮、速效磷、速效鉀等速效養(yǎng)分較好，能夠為林下更新樹種生長提供營養(yǎng)物質(zhì)。Mck和Mjc處理比較，前者土壤養(yǎng)分略高，這可能是因為間伐后采伐凋落物增加，在土壤微生物作用下，轉(zhuǎn)化為土壤養(yǎng)分，促進了營養(yǎng)物質(zhì)的循環(huán)。為了促進更新層林木的生長，在有條件的地方可以施用基肥或適當追肥，為更新層樹種提供更多的物質(zhì)基礎(chǔ)。

4.2 生長效應分析

4.2.1 馬尾松生長狀況分析

在現(xiàn)有馬尾松中齡林林中套種乳源木蓮作為更新層樹種，改變了林分結(jié)構(gòu)，對馬尾松、乳源木蓮的生長都有影響。馬尾松造林密度較大，林木間的競爭劇烈，樹冠上移，對水、肥、氣、熱的競爭趨于狹窄的空間，而嚴重不足。間伐釋放了空間，為保留的馬尾松提供了良好的營養(yǎng)空間。而套種乳源木蓮填補了空閑的生態(tài)位形成了異齡復層林，共同促進了保留馬尾松的生長。從表3中可知，經(jīng)營密度降低后的林分。21年生馬尾松林分Mck、Mjc和Mtk處理試驗前后各處理林分生長量列于表3。

從表3中可以看出，馬尾松林間伐前，各處理間主要生長因子無顯著差異（胸徑、樹高、立木材積F值分別為0.312，0.468，1.706均小于 F0.05（2.4）＝6.94。

間伐后10年各主要生長因子量間存在差異。經(jīng)營密度降低后，30年生馬尾松林分Mjc和 Mtk處理平均胸徑分別達22.1cm和22.0cm，比 Mck處理分別提高24.2%和23.6%；平均胸徑增加量 Mjc、Mtk處理比Mck處理提高45.7%和56.5%；而且間伐后胸徑分化小，林相整齊，不間伐胸徑林分分化明顯，表明間伐套種后促進了馬尾松胸徑生長，林分個體發(fā)育正常、均勻，有利于大徑材培育。Mtk與Mjc相比胸徑提高了7.5%，表明:套種乳源木蓮有利于保留馬尾松林木的生長，這與乳源木蓮凋落物量大，易分解有關(guān)［6，7］，也與套種乳源木蓮，填補了間伐馬尾松后騰出的生長空間，林分結(jié)構(gòu)得到改善，林內(nèi)生長環(huán)境趨好有關(guān)。

表3 不同處理馬尾松生長量調(diào)查

從表3中可知，各處理間平均樹高 Mtk＞Mjc＞Mck，Mtk處理比Mck處理高23.8%，而且增加量也存在同樣的趨勢。表明林分密度對優(yōu)勢木高度影響不如平均木高度影響大。說明間伐對保留木的樹高生長有利的。

各處理間單株立木材積，Mtk＞Mjc＞Mck，M tk處理比Mck處理增加47.9%，單位面積立木材積則M ck＞Mtk＞Mjc，Mck處理僅比 Mtk處理高1.5%。林分單位面積立材材積增加量Mtk處理比Mck處理還要高。

套種乳源木蓮與未套種乳源木蓮比較，立木材積增加量提高了5.1%。表明套種乳源木蓮有利于上層馬尾松林材積生長，而且套種乳源木蓮構(gòu)建異齡復層林分從更高層次上改變了林分結(jié)構(gòu)，已經(jīng)或正在影響林木的生長。這可能與套種乳源木蓮等闊葉樹種后，對林層結(jié)構(gòu)、土壤肥力以及小氣候環(huán)境的改善與提高有關(guān)。

雖然間伐后林分株數(shù)減少，林分株數(shù)僅為不間伐的49.7%，但材積生長量相差甚少，材積增加量還略有提高。表明間伐和套種乳源木蓮并未影響林木材積生長，事實上，促進了馬尾松材積生長。從單株材積生長量分析（表4、表5），Mtk與 Mck間單株材積生長量存在極顯著差異。Mjc與Mck間單株材積生長量存在顯著差異。

表4 不同處理單株立木材積方差分析

表5 不同處理單株立木材積多重比較表

間伐后套種闊葉樹，不僅以獲取間伐材積57.51m3／hm2，又有乳源木蓮立木蓄積18.22m3／hm2，同時可以可實現(xiàn)馬尾松林地主伐時，有提前更新層存在，保障林地在不裸露條件下完成更新。不僅有明顯的生長效應，而且有防治水土流失的生態(tài)效益。

4.2.2 乳源木蓮生長狀況分析

在現(xiàn)有馬尾松林中套種乳源木蓮。馬尾松林已經(jīng)形成的森林環(huán)境適合乳源木蓮的生長。乳源木蓮原產(chǎn)于海拔600～1000m山地常綠闊葉林或竹林中較蔭蔽的生態(tài)環(huán)境。在低丘谷地栽植，光照強度和日照時數(shù)較大、氣溫高、空氣相對濕度低，土壤干燥，乳源木蓮純林生長不盡理想。表6是在21年生馬尾松林下栽植的乳源木蓮（10年生）生長情況。

表6 不同處理乳源木蓮生長狀況

從表6中可知，在馬尾松林下套種的乳源木蓮（10年生）:平均胸徑、平均樹高分別達到5.2cm和6.3m，年平均樹高、平均胸徑生長量分別達到0.52m／年和0.61cm／年，馬尾松與乳源木蓮形成了層次明顯的合理林分結(jié)構(gòu)，喜陽性的馬尾松位于林分上層，光照充足，光合作用強，生長迅速。

在馬尾松中齡林下栽植的乳源木蓮，由于利用時間差造林，馬尾松高大，但又自然疏開的樹冠，為林下套種的乳源木蓮提供了上方和側(cè)方庇蔭，這對于幼齡時較耐蔭的乳源木蓮生長十分有利。筆者認為在馬尾松中齡林下栽植乳源木蓮，改善了林分結(jié)構(gòu)，兩樹種間相互利用、彼此促進，生長效應明顯，是可以推廣的經(jīng)營模式，而且也是林地不裸露更新的一種有效嘗試。

5 結(jié)語

（1）在馬尾松中林齡林林下利用現(xiàn)有森林環(huán)境栽植乳源木蓮，能夠在馬尾松主伐時，提前培育更新層樹種，有著寬廣應用前景。

（2）馬尾松中齡林林下環(huán)境經(jīng)過適當?shù)恼{(diào)控可以形成適宜種植乳源木蓮的生長環(huán)境。研究結(jié)果表明:經(jīng)間伐后的馬尾松中齡林，與不間伐馬尾松林比較，林下光照強度增加40.2%，土壤肥力較好，有利于早期較耐蔭乳源木蓮生長。但間伐土壤結(jié)構(gòu)受到一定程度破壞，壘結(jié)狀況變差，緊實度增加，應該采取適當經(jīng)營措施，為更新樹種提供適宜的生長環(huán)境。

（3）在馬尾松中齡林林下栽植乳源木蓮生長效應明顯。研究結(jié)果表明:間伐后套種乳源木蓮（Mtk）。10年間馬尾松增加量與對照（Mck）比，平均胸徑、平均樹高、單株立木材積分別增加45.7%、56.5%和47.9%。經(jīng)方差分析和多重比較:Mtk與Mck處理間單株立木材積間差異達到極顯著水平，Mjc與Mck處理間單株立木材積間差異達到極顯著水平。

［1］林 鵬.福建省閩江源自然保護區(qū)綜合科學考察報告［M］.廈門:廈門大學出版社，2004.

［2］安徽農(nóng)學院林學系.馬尾松［M］.北京:中國林業(yè)出版社，1982.

［3］康文星，田大倫.杉木人工林采伐后水源涵養(yǎng)和固土保肥效益損失的評定［J］.林業(yè)科學，2002，38（1）:111～115.

［4］中科院南京土壤研究所.土壤理化分析［M］.上海:上?？萍汲霭嫔?，1981.

［5］斯波系.森林生態(tài)學［M］.趙克繩，譯.北京:中國林業(yè)出版社，1982.

［6］周東雄.杉木乳源木蓮混交林凋落物研究［J］.生態(tài)學雜志，2005，24（6）:595～598.

［7］周東雄.杉木乳源木蓮混交林分特征與固土保水功能［J］.福建林學院學報，2004，24（1）:68～71.