杉木與樂東擬單性木蘭混交林經(jīng)濟(jì)生態(tài)功能研究

陳春莉

（福建省洋口國有林場(chǎng)，福建 南平353200）

樂東擬單性木蘭（Parakmerialotungensis）是木蘭科擬單性木蘭屬常綠喬木樹種，屬于國家三級(jí)重點(diǎn)保護(hù)樹種，樂東擬單性木蘭生長迅速，適應(yīng)性強(qiáng)，在酸性、中性和微堿性土壤中都能正常生長。樂東擬單性木蘭樹干通直，春天新葉深紅色，初夏的白花清香遠(yuǎn)溢，秋季果實(shí)紅艷奪目。樂東擬單性木蘭對(duì)有毒氣體有較強(qiáng)的抗性，花形美麗，略有香味，是庭院、四旁優(yōu)良的綠化樹種和山上造林樹種［1］。

杉木（Cunninghamialanceolata）是我國南方林區(qū)主要的栽培樹種，傳統(tǒng)上經(jīng)營喜歡大面積針葉林集中連片且多代連栽，容易引起生產(chǎn)力逐代遞減、地力衰退、林分穩(wěn)定性下降、引起生境惡化等后果［2］。而營造針闊混交林，由于闊葉樹枯落的花葉等量大，經(jīng)過分解養(yǎng)分能及時(shí)回到土壤中，起到較好的改土效果，對(duì)生態(tài)環(huán)境的改善和提高林分穩(wěn)定性都有明顯作用［3］。為此，順昌洋口林場(chǎng)在2005年開始開展了杉木與樂東擬單性木蘭混交造林試驗(yàn)，通過不同混交模式與杉木純林在生長量、林下植被多樣性及土壤肥力等方面分析，總結(jié)出較佳的杉木林營林模式，為閩北山地杉木林健康經(jīng)營提供一些技術(shù)參考。

1 試驗(yàn)點(diǎn)概況

福建省洋口國有林場(chǎng)地處武夷山脈南部，屬于低山丘陵區(qū)，地理位置117°53′E，26°50′N，海拔多在200～300m，最高海拔910.8m，最低海拔106m，相對(duì)高差804.8m，坡度25～30°。年平均氣溫18.5℃，年平均降雨量1 880.2mm，無霜期230d，氣候溫和，雨量充沛，濕度較大。土壤以山地紅壤為主，土層深厚，適宜發(fā)展杉、松等用材林樹種。試驗(yàn)地位于林場(chǎng)南元工區(qū)，造林地前身為杉木林。

2 研究方法

2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2004年10月在洋口林場(chǎng)南元工區(qū)30小班將杉木林皆伐清理后，進(jìn)行整地挖穴，挖穴規(guī)格50cm×40cm×40cm，株行距2m×1.5m。2005年1月造林。試驗(yàn)設(shè)計(jì)處理：（A）杉木樂東擬單性木蘭5∶5帶狀混交；（B）杉木樂東擬單性木蘭6∶4帶狀混交；（C）杉木純林為對(duì)照。試驗(yàn)隨機(jī)排列，4次重復(fù)設(shè)計(jì)，共12塊試驗(yàn)樣地，每塊樣地面積667m2。在試驗(yàn)區(qū)周圍營造相同的人工林共23hm2。

2.2 資料收集

2.2.1 喬木層生長量和林下層植被調(diào)查 造林后每年進(jìn)行生長情況常規(guī)調(diào)查。2011年底，對(duì)試驗(yàn)林全面測(cè)定，調(diào)查所有試驗(yàn)樣地中林木胸徑、樹高，統(tǒng)計(jì)蓄積量。在每塊樣地中按“品”字形布設(shè)5個(gè)2m×2m的小樣方，在每個(gè)小樣方中分別喬木、灌木、草本和藤本調(diào)查其種類、數(shù)量、高度、蓋度等。

林下植被生物多樣性計(jì)算方法：

（1）物種豐富度S：指物種總的種數(shù)；

（2）物種多樣性Simpson指數(shù)

（3）物種均勻度Pielou指數(shù)：

式中：Ni表示某個(gè)種的個(gè)體數(shù)目；N表示所有種個(gè)體樹木總和；S為物種數(shù)目；Pi為屬于種i的個(gè)體在全部個(gè)體中的比例。

2.2.2 土壤取樣與分析 每樣地按“S”形走線挖4個(gè)土壤剖面，在每個(gè)剖面中分0～20cm和20～40 cm兩層采集土樣用做土壤養(yǎng)分測(cè)定；用“環(huán)刀法”采集0～20cm和20～40cm的原狀土做物理性質(zhì)分析。土壤理化性質(zhì)具體測(cè)定參照文獻(xiàn)［4］。

3 結(jié)果與分析

3.1 杉木樂東擬單性木蘭混交林生長量

針闊混交林中當(dāng)闊葉樹作為伴生樹種時(shí)往往對(duì)主要樹種起到正面的作用。從杉木樂東擬單性木蘭混交林及杉木純林生長狀況調(diào)查結(jié)果（表1）看出，混交林中杉木生長量大于杉木純林，混交林A、B中杉木胸徑與同年杉木純林相比分別增加了16.9%、12.0%，樹高分別增加了26.1%、23.1%，單株材積分別增加了67.0%、50.5%，而林分總蓄積量分別提高了28.4%、27.9%。經(jīng)方差分析，杉木樂東擬單性木蘭混交林與杉木純林在杉木生長量和林分總蓄積量上均差異明顯，說明杉木與樂東擬單性木蘭混交對(duì)杉木林生長有促進(jìn)作用。在杉木樂東擬單性木蘭不同混交模式中，杉木與樂東擬單性木蘭按照5∶5帶狀混交對(duì)杉木生長更有利。

表1 杉木樂東擬單性木蘭混交林生長狀況

3.2 杉木樂東擬單性木蘭混交林植被多樣性特征

林下植被種類、數(shù)量及發(fā)育情況在一定程度上影響土壤結(jié)構(gòu)和肥力狀況，因此，林下植被可作為表征地力和環(huán)境質(zhì)量的一個(gè)指標(biāo)。從不同林分類型植被調(diào)查結(jié)果可知（表2），杉木樂東擬單性木蘭混交林下植被種類和數(shù)量都較多，Simpson指數(shù)和Shannon-Wiener指數(shù)也較高，表明混交林下植被生長茂盛，由此說明杉木與樂東擬單性木蘭混交后林地質(zhì)量得到較大提高，同時(shí)林內(nèi)小環(huán)境也得到改善，致使林內(nèi)各種植物發(fā)育良好，而林內(nèi)植物的發(fā)展又反過來作用于土壤理化性質(zhì)的改良，促使植被-土壤營養(yǎng)循環(huán)順暢。因此，杉木與樂東擬單性木蘭混交后，林下植被繁殖得到加強(qiáng)，指示土壤肥力與杉木純林相比有所提高。

表2 杉木樂東擬單性木蘭混交林和杉木純林植被多樣性特征

3.3 杉木樂東擬單性木蘭混交林土壤肥力特征

3.3.1 杉木樂東擬單性木蘭混交林孔隙狀況 土壤容重和孔隙度是表征土壤結(jié)構(gòu)的一個(gè)重要指標(biāo)，反映土壤的通透性和根系穿插的難易。通過對(duì)杉木樂東擬單性木蘭混交林和杉木純林土壤孔隙狀況的測(cè)定看出（表3），杉木混交林土壤的容重小于杉木純林，說明混交林土壤比純林疏松透氣，這有利于土壤持水和林木根系活動(dòng)；而混交林土壤的孔隙度和通氣度都大于杉木純林，以0～20cm土層為例，混交林A、B的總孔隙度比杉木純林分別提高了7.3%和3.9%，通氣度分別提高了7.9%和2.2%：可見杉木樂東擬單性木蘭混交林土壤結(jié)構(gòu)較好，遇到雨水不易分解和造成土壤板結(jié)，提高了土壤水土保持性能。

表3 杉木樂東擬單性木蘭混交林土壤的孔隙狀況比較

3.3.2 杉木樂東擬單性木蘭混交林土壤化學(xué)性質(zhì)

土壤養(yǎng)分是提供植物生長發(fā)育的重要物質(zhì)，而植物通過根系分泌物和凋落物又補(bǔ)充給土壤營養(yǎng)物質(zhì)，保證了植物-土壤之間的營養(yǎng)循環(huán)。從對(duì)杉木樂東擬單性木蘭混交林土壤養(yǎng)分含量測(cè)定結(jié)果看出（表4），混交林土壤的有機(jī)質(zhì)、氮磷全量和速效養(yǎng)分與杉木純林相比均有一定的增加，從0～20cm土層養(yǎng)分含量來看，混交林A、B土壤有機(jī)質(zhì)與純林相比分別提高了24.0%和15.8%，水解性N、速效P、K分別增加了 3.6%、4.6%，29.0%、19.3%，5.6%、2.2%?？梢姡寄九c樂東擬單性木蘭混交后，土壤肥力與杉木純林相比有一定程度提高。這是因?yàn)闃窎|擬單性木蘭為闊葉樹種，凋落葉量較大且容易分解，土壤因樹木生長而消耗的養(yǎng)分能及時(shí)通過凋落物分解而回歸，使土壤肥力得到維持；而杉木純林因凋落物分解慢及含不易分解的物質(zhì)等原因致使杉木林地對(duì)土壤養(yǎng)分消耗而補(bǔ)充較慢，地力較差。

表4 杉木樂東擬單性木蘭混交林的土壤化學(xué)性質(zhì)比較

4 結(jié)論與討論

通過對(duì)杉木樂東擬單性木蘭混交林研究，發(fā)現(xiàn)混交林中杉木生長量、林分總蓄積量均比杉木純林大，混交林中植被種類、數(shù)量較為豐富，生物多樣性指數(shù)高于杉木純林，混交林土壤理化性質(zhì)與杉木純林相比有較大改善，土壤肥力得到提高?？梢?，杉木與樂東擬單性木蘭帶狀混交后與杉木純林相比具有更大的經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益。

杉木是閩北山區(qū)的主要用材樹種，造林面積大，在營林生產(chǎn)中由于純林及連栽，造成了土壤肥力下降及生態(tài)環(huán)境朝不利方向發(fā)展。通過混交等生物途徑是有效緩解杉木純林帶來不良后果的手段，而選擇闊葉樹作為伴生樹種與之混交對(duì)地力改善作用較大。本研究中樂東擬單性木蘭就是一種與杉木混交較好的樹種，但在混交方式上需要根據(jù)伴生樹種特性而定，就樂東擬單性木蘭而言，由于該樹種生長較杉木慢一些，因此，采取多行或帶狀、塊狀等方式混交均會(huì)取得較好的效果。由于本試驗(yàn)林營建時(shí)間尚短，后期混交林和純林在結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)力等方面有何變化規(guī)律還需做持續(xù)的觀測(cè)。

［1］林來官，鄭清芳，黃克福，等.福建植物志［M］.福州：福建科學(xué)技術(shù)出版社，1985

［2］俞新妥.杉木人工林地力和養(yǎng)分循環(huán)研究進(jìn)展［J］.福建林學(xué)院學(xué)報(bào)，1992，12（3）：264-275

［3］俞新妥.混交林營造原理與技術(shù)［M］.北京：中國林業(yè)出版社，1989：5-18

［4］中國科學(xué)院南京土壤研究所.土壤理化性狀［M］.上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1987