王益和 黃欽府 簡(jiǎn)麗華

(福建省龍巖市林業(yè)科學(xué)研究所，福建 龍巖 364000)

杉木與翅莢木混交造林效果的初步分析

王益和 黃欽府 簡(jiǎn)麗華*

(福建省龍巖市林業(yè)科學(xué)研究所，福建 龍巖 364000)

以不同混交比例和混交方式開(kāi)展杉木與翅莢木混交造林試驗(yàn)，結(jié)果表明：混交造林可有效促進(jìn)林分生長(zhǎng)；混交比例和混交方式對(duì)林木生長(zhǎng)有極顯著影響，以杉木和翅莢木按4：6的株數(shù)比例星狀混交造林效果最佳。對(duì)比不同結(jié)構(gòu)的林分凋落物量發(fā)現(xiàn)，杉木和翅莢木按4：6的比例星狀混交的林分，其年凋落物總量為3 043 kg/hm2，凋落物最大持水量達(dá)23.85 t/hm2，顯著高于杉木純林?；旖涣值牡乇硗寥牢锢硇誀畹玫矫黠@的改善，林內(nèi)氣候效益得到顯著提高，進(jìn)而有效地控制了林分病蟲(chóng)害的發(fā)生。該研究成果將為進(jìn)一步推廣翅莢木混交造林奠定重要的技術(shù)基礎(chǔ)。

翅莢木；杉木；混交造林；生長(zhǎng)效果

混交林是根據(jù)樹(shù)種間不同的耐蔭性、根型、生長(zhǎng)特點(diǎn)以及嗜肥性等特性，通過(guò)有效搭配營(yíng)造形成的林分，其森林結(jié)構(gòu)具有物種多樣性高、生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。混交林能充分利用不同時(shí)間和不同層次、地上和地下空間的光照、水分和養(yǎng)分，有效提高林地利用率和生產(chǎn)力；能改善林分立地條件，提高土壤肥力；能更好地發(fā)揮森林生態(tài)系統(tǒng)涵養(yǎng)水源、保持水土、防風(fēng)固沙等防護(hù)效益，因此，從理論觀點(diǎn)和生產(chǎn)實(shí)踐出發(fā)，都應(yīng)該大力提倡營(yíng)建混交林[1-3]。

翅莢木(Zeniainsignis)是蘇木科翅莢木屬的落葉喬木，為我國(guó)特有樹(shù)種，屬?lài)?guó)家二級(jí)重點(diǎn)保護(hù)的野生植物，天然分布在我國(guó)的湖北、廣西、湖南、貴州、云南等地。翅莢木屬?gòu)?qiáng)陽(yáng)性速生樹(shù)種，喜歡光照充足、水肥條件好的立地條件；其根系發(fā)達(dá)，具有固氮根瘤菌，能有效改良土壤條件；同時(shí)具有適應(yīng)性強(qiáng)、生物量大、萌蘗性強(qiáng)、用途廣泛等特點(diǎn)[4-6]，因此，翅莢木是閩西地區(qū)主要造林樹(shù)種杉木、馬尾松的良好混交伴生樹(shù)種。本文開(kāi)展了翅莢木與杉木的混交造林試驗(yàn)，旨在為進(jìn)一步開(kāi)展翅莢木混交造林提供必要的技術(shù)支撐。

1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于龍巖市上杭縣中都鄉(xiāng)長(zhǎng)徐村，地理坐標(biāo)24°49′9″N，116°24′34″E，海拔200～600 m，屬中亞熱帶海洋性季風(fēng)濕潤(rùn)氣候，年平均氣溫19.1 ℃，最低氣溫-5 ℃，最高氣溫41 ℃；年均降水量1 760 mm，相對(duì)濕度約84%，無(wú)霜期300 d以上；土壤以山地酸性紅、黃壤為主，土層深厚肥沃，立地質(zhì)量等級(jí)Ⅱ級(jí)。

2 材料與方法

2.1試驗(yàn)材料

本試驗(yàn)所用翅莢木和杉木均為上杭白砂林場(chǎng)苗圃培育的一年生裸根苗。

2.2試驗(yàn)方法

本次杉木與翅莢木優(yōu)化混交造林試驗(yàn)重點(diǎn)從混交比例和混交方式兩個(gè)因素開(kāi)展。混交株數(shù)比例設(shè)置2種，分別為杉木：翅莢木=6︰4和杉木：翅莢木=4︰6，混交方式設(shè)置3種，分別為塊狀、星狀、行狀混交。試驗(yàn)采用雙因素，不同水平完全隨機(jī)組合設(shè)計(jì)[7-8]，共設(shè)6種處理(表1)，每個(gè)處理設(shè)3次重復(fù)，采用隨機(jī)區(qū)組排列。以翅莢木純林和杉木純林作為CK對(duì)照。造林密度均為2 490 株/hm2，標(biāo)準(zhǔn)地面積20 m×20 m。撫育管理按常規(guī)實(shí)施[9-10]。

2.3調(diào)查方法

2.3.1 樣地調(diào)查

造林當(dāng)年年底，調(diào)查不同混交處理的造林保存率。每年12月份，定期對(duì)試驗(yàn)小區(qū)開(kāi)展樣地調(diào)查，進(jìn)行每木檢尺，調(diào)查內(nèi)容包括胸徑(造林前3年為地徑)、樹(shù)高、冠幅、枝下高及林下凋落物等生長(zhǎng)指標(biāo)[11-12]。

2.3.2 植被調(diào)查

根據(jù)植被調(diào)查記載表，調(diào)查記錄主要植物的種類(lèi)、高度、蓋度等。

2.3.3 凋落物收集及凋落物持水性測(cè)定方法

在每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)，按“梅花五點(diǎn)法”設(shè)置5個(gè)尼龍網(wǎng)的凋落物收集器，收集器長(zhǎng)×寬×高=2 m×2 m×0.25 m。每個(gè)月收集1次凋落物，共收集12個(gè)月。每次將收集的凋落物帶回實(shí)驗(yàn)室，在80 ℃的恒溫條件下烘干至恒重，稱(chēng)重得到每個(gè)收集器內(nèi)的凋落物量，再根據(jù)每個(gè)收集器所占面積比例與凋落物量進(jìn)行加權(quán)，求得各標(biāo)準(zhǔn)地的年凋落物總量[13-15]。

將在80 ℃的恒溫條件下烘至恒重的凋落物試樣放在清水中浸泡24 h后稱(chēng)重，計(jì)算其最大持水量。

2.3.4 土壤理化性質(zhì)調(diào)查

用環(huán)刀法取樣，測(cè)量土壤容重、毛管孔隙度、非毛管孔隙度、總孔隙度和土壤通氣度等[16]。

2.3.5 小氣候觀測(cè)

采用便攜式GXH-305 CO2分析儀等觀測(cè)儀器，進(jìn)行定期調(diào)查。

2.3.6 病蟲(chóng)害情況的調(diào)查

采用常規(guī)病蟲(chóng)害田間調(diào)查方法，分別調(diào)查不同試驗(yàn)地的病蟲(chóng)害種類(lèi)、數(shù)量、發(fā)生及為害情況等[17]。

3 結(jié)果與分析

3.1杉木與翅莢木混交林生長(zhǎng)比較

調(diào)查統(tǒng)計(jì)了不同混交模式杉木與翅莢木混交林生長(zhǎng)的情況(表1)，結(jié)果顯示：不同混交模式對(duì)造林樹(shù)種的生長(zhǎng)有不同影響，其中處理5的效果最好，杉木和翅莢木的生長(zhǎng)最快；各類(lèi)混交模式的杉木平均樹(shù)高3.18 m，平均胸徑3.17 cm，分別是純林的1.28倍和1.11倍；各類(lèi)混交模式的翅莢木平均樹(shù)高3.56 m，平均胸徑4.20 cm，分別是純林的1.38倍和1.04倍。由此可見(jiàn)，混交林比純林有著明顯的生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)。

表1 不同混交模式的杉木與翅莢木混交林生長(zhǎng)情況

注：表中調(diào)查數(shù)據(jù)為造林3 a后統(tǒng)計(jì)。

方差分析不同混交模式對(duì)杉木樹(shù)高生長(zhǎng)的影響(表2)，結(jié)果表明混交比例和混交方式對(duì)杉木樹(shù)高生長(zhǎng)都有極顯著的影響。杉木和翅莢木以4︰6的株數(shù)比例混交效果更好，杉木平均樹(shù)高達(dá)3.32 m，翅莢木的平均樹(shù)高達(dá)3.64 m；以星狀混交方式造林效果最好，杉木平均樹(shù)高達(dá)3.41 m，翅莢木平均樹(shù)高達(dá)3.64 m。因此，杉木與翅莢木最佳混交模式為杉木和翅莢木以4︰6的株數(shù)比例星狀混交。

表2 不同混交模式對(duì)杉木樹(shù)高生長(zhǎng)影響的方差分析

3.2混交林的物種多樣性

杉木人工純林是一種單優(yōu)群落，物種貧乏，而杉木、翅莢木混交林種類(lèi)成分更豐富，林間存在著廣泛的生態(tài)位疊加，有利于利用環(huán)境資源，提高群落生產(chǎn)力。物種多樣性反映了群落的穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)。根據(jù)樣地調(diào)查資料，采用辛普森(Simpson)指數(shù)計(jì)算檢驗(yàn)林地的生物多樣性指數(shù)(表3)。

表3 杉木與翅莢木混交林地多樣性

由各樣地的物種多樣性統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以看出：不論是行狀混交、星狀混交和塊狀混交的杉木、翅莢木混交林，林間物種豐富度都在7以上，最多達(dá)9，表明混交林的物種豐富度均比純林的高；3種混交方式的物種豐富度中星狀混交林間>行狀混交>塊狀混交，這是因?yàn)樾菭罨旖坏牧值厣匙兓?，有利于原生植被的恢?fù)；星狀混交的多樣性指數(shù)達(dá)3.65，明顯高于行狀混交的多樣性指數(shù)3.06。

3.3混交林的凋落物量

對(duì)不同類(lèi)型的杉木與翅莢木混交林的凋落物總量及其最大持水量進(jìn)行比較(表4)，結(jié)果顯示：杉木純林凋落物量少、質(zhì)量差，富含硅質(zhì)難分解，且多形成粗腐殖質(zhì)，易使土壤酸化并產(chǎn)生有毒物質(zhì)而影響土壤微生物的類(lèi)群和活性；翅莢木純林的凋落物量明顯高于杉木純林，這與其生物量大、落葉等生物特征有很大的關(guān)系；杉木與翅莢木混交林中，杉木和翅莢木按4︰6的株數(shù)比例星狀混交的林分，年凋落物現(xiàn)存量達(dá)3 043 kg/hm2，是杉木純林的2倍；杉木和翅莢木按6︰4株數(shù)比例星狀混交時(shí)，凋落物現(xiàn)存量為2 748 kg/hm2，是杉木純林的1.8倍?；旖涣植粌H能促進(jìn)杉木凋落物的分解，提高土壤肥力，而且對(duì)減少地表徑流，增加水源涵養(yǎng)功能起到重大作用，其中T5混交處理的凋落物最大持水量為23.85 t/hm2，是杉木純林的2.58倍。因此，杉木與翅莢木混交林更有利于林地的養(yǎng)分循環(huán)和水源涵養(yǎng)功能的提升。

表4 杉木與翅莢木混交林凋落物持水量比較

3.4混交林的土壤物理性質(zhì)

土壤孔隙度的組成狀況，直接影響土壤的透水通氣程度和植物根系穿透生長(zhǎng)情況。從不同處理混交林的土壤物理性狀(表5)可以看出，各處理混交林的土壤理化性質(zhì)均比純林得到明顯的改善，其中以T5處理的效果最為理想，混交林0～20 cm土層的總孔隙度、通氣度比翅莢木純林分別提高了2.6%和7.7%，比杉木純林分別提高了22.5%和16.2%；混交林土壤表層的容重值明顯下降，分別比翅莢木純林下降了2.2%，比杉木純林下降了6.2%。由此可見(jiàn)，混交林造林后林地表層土壤更為疏松透氣。

表5 杉木與翅莢木混交林不同經(jīng)營(yíng)措施的土壤物理性狀調(diào)查統(tǒng)計(jì)

3.5杉木與翅莢木混交林的氣候效益

杉木與翅莢木混交林氣候測(cè)定，選擇7月份晴天進(jìn)行，在距地面150 cm高處測(cè)定(表6)。杉木與翅莢木混交造林后，林下溫度和濕度均比杉木純和翅莢木純林有明顯的改善，其中日平均氣溫分別比杉木純林和翅莢木純林降低了1.8 ℃和0.6 ℃，日平均濕度則分別提高了6.2%和3.2%。以T5處理的林分氣候改善效果最好，其日平均氣溫分別比CK1和CK2降低了1.9 ℃和0.7 ℃，日平均濕度則分別提高了8%和5%。因此，在杉木與翅莢木混交造林可以有效地改善林分的氣候效益。

表6 不同林分結(jié)構(gòu)的林下溫度和濕度統(tǒng)計(jì)

3.6混交林對(duì)控制病蟲(chóng)害效應(yīng)

2013～2016年在混交林內(nèi)進(jìn)行主要病蟲(chóng)害(表7)。調(diào)查結(jié)果表明：杉木純林由于林地生物多樣性差，蟲(chóng)害發(fā)生率為14%，病蟲(chóng)害發(fā)生率為10%；翅莢木純林蟲(chóng)害發(fā)生率為12%，病蟲(chóng)害發(fā)生率為8%。混交林有蟲(chóng)株率比杉木、翅莢木純林分別下降5.7%和3.7%，病株率分別下降4.3%和2.3%，其中T5處理，對(duì)病蟲(chóng)害防治效果最佳，蟲(chóng)害發(fā)生率為6.0%，病害危害率為4.0%。由此可見(jiàn)，杉木與翅莢木混交林對(duì)害蟲(chóng)和病害的發(fā)生發(fā)展有抑制作用。

表7 不同試驗(yàn)林的病蟲(chóng)害發(fā)生量調(diào)查統(tǒng)計(jì)

4 小結(jié)

混交造林可有效促進(jìn)林分生長(zhǎng)。混交比例和混交方式對(duì)杉木與翅莢木混交林的林木生長(zhǎng)有極顯著影響，最佳混交模式為杉木與翅莢木按4︰6的株數(shù)比例星狀混交?；旖涣直壬寄净虺崆v木單優(yōu)種群物種豐富度更高，其中星狀混交林物種數(shù)最多，這可能是由于星狀混交林地生境變化小，有利于原生植被恢復(fù)。混交造林還可以顯著改善林內(nèi)氣候條件，降低林內(nèi)氣溫，增加空氣濕度，從而減少林分病蟲(chóng)害發(fā)生。

對(duì)比不同林分結(jié)構(gòu)的林下凋落物量顯示，杉木與翅莢木按4︰6的株數(shù)比例星狀混交的林分，其凋落物現(xiàn)存量和最大持水量顯著高于杉木純林。從林下土壤物理性狀來(lái)看，混交林地表土壤的物理性狀得到明顯的改善，0～20 cm土層的總孔隙度、通氣度比比杉木純林分別提高了22.5%和16.2%，而土壤容重值則比杉木純林下降了6.2%。由此可見(jiàn)，混交林可以促進(jìn)杉木凋落物分解，減少地表徑流，增加水源涵養(yǎng)功能，同時(shí)也改善林地表層土壤結(jié)構(gòu)，增加土壤肥力。

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王益和，男，高級(jí)工程師，主要從事森林培育研究，(E-mail)765028342@qq.com。

S725.2

A

1004-2180(2017)03-0045-06