貧瘠山地馬尾松與深山含笑混交效果分析

陳華泉

摘 要：馬尾松與深山含笑混交，可以改變貧瘠山地造林樹種單一、林分結(jié)構(gòu)單一局面，對(duì)提高森林生態(tài)功能具有重要意義。造林對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果表明，5馬5深林分馬尾松的徑、高生長(zhǎng)和單株材積增長(zhǎng)，明顯優(yōu)于10馬林分；5馬5深林分的深山含笑徑、高生長(zhǎng)和單株材積增長(zhǎng)，明顯優(yōu)于10深林分；林分的單位面積蓄積量10馬林分與5馬5深林分間無(wú)顯著差異，均明顯優(yōu)于10深。3種林分之間的地表凋落物量、腐殖質(zhì)含量、土壤含水率，以及水解性N、速效P、速效K含量均存在極顯著差異；在抗高溫能力上，5馬5深>10深>10馬；抗干旱能力上，10深>5馬5深>10馬。在坡度大的貧瘠山地，馬尾松與深山含笑種間關(guān)系協(xié)調(diào)，在徑、高生長(zhǎng)上有互相促進(jìn)作用，是優(yōu)良混交組合。

關(guān)鍵詞：馬尾松；深山含笑；混交造林；土壤養(yǎng)分含量；土壤含水率

中圖分類號(hào) S725.2；S727.22 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731（2014）15-106-04

馬尾松（Pinus massoniana Lamb.），為松科（Pinaceae）松屬（Pinus Linn）常綠喬木，是長(zhǎng)江流域以南重要的荒山造林樹種和用材樹種。性喜光，不耐庇蔭，根系發(fā)達(dá)，主根明顯，有根菌，具固氮能力，對(duì)土壤要求不嚴(yán)格，在石礫土、沙質(zhì)土、粘土、山脊和陽(yáng)坡的沖刷薄地上以及陡峭的石山巖縫里都能生長(zhǎng)[1-2]。深山含笑（Michelia maudiae Dunn），為木蘭科（Magnoliaceae）含笑屬（Michelia）喬木，適應(yīng)性強(qiáng)，繁殖容易，病蟲害少，是福建省主要速生常綠闊葉用材樹種之一。由于其木材紋理直，結(jié)構(gòu)細(xì)，易加工，是優(yōu)良的家具、板料、繪圖版、細(xì)木工用材，根、花可入藥[3-4]；適應(yīng)性強(qiáng)，葉大花美，也是優(yōu)良的森林景觀樹種。邵武西北部為武夷山主脈杉嶺，大部分山地地勢(shì)陡峭，土層薄，土壤貧瘠，大多為發(fā)育程度低的粗骨性紅壤，長(zhǎng)期以來主要營(yíng)造馬尾松純林，林分結(jié)構(gòu)單一。馬尾松富含松脂，易燃，深山含笑枝葉水分含量較高，防火性能好，分析馬尾松與深山含笑在貧瘠山地混交造林的可能性，對(duì)改善瘠薄山地的林分結(jié)構(gòu)，提高林分質(zhì)量和林分防火能力都具有重要意義。本文通過造林對(duì)比試驗(yàn)，探討馬尾松與深山含笑混交效果，為發(fā)展大坡度的貧瘠山地馬尾松、深山含笑混交造林提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況 本試驗(yàn)地設(shè)置在福建邵武和平林場(chǎng)場(chǎng)部工區(qū)43林班55大班3小班，小班面積為10hm2，海拔365～450m，坡度25～35°，東北坡向，全坡，粗骨性山地紅壤，土層50～80cm，前茬均為馬尾松純林。試驗(yàn)期內(nèi)年均降雨量1 756～1 922mm，年均溫18.2～20.9℃，極端最高溫度為41.5℃，極端最低溫度-7.5℃，無(wú)霜期308d。

1.2 試驗(yàn)材料 馬尾松及深山含笑的林地。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 采用隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)，上、中、下坡各設(shè)2個(gè)區(qū)組，共6個(gè)區(qū)組，每個(gè)區(qū)組包含3個(gè)處理（馬尾松純林、馬尾松×深山含笑混交林、深山含笑純林）。小區(qū)規(guī)格20m×20m，小區(qū)面積400m2。區(qū)組內(nèi)各小區(qū)水平排列。馬尾松×深山含笑混交林混交比例1∶1，株間混交。區(qū)組間、試驗(yàn)地周圍均種植馬尾松純林作為隔離帶和保護(hù)行。

1.4 試驗(yàn)過程

1.4.1 清雜整地 2005年11月，全面劈草、劈雜，雜草平鋪林地，使其自然腐爛，將雜灌及采伐剩余物中的枝丫材清理下山。林地清理后，采用魚鱗穴整地，按試驗(yàn)設(shè)計(jì)定點(diǎn)挖明穴，半圓形穴，直徑60cm，深40cm。穴挖好后回表土，下基肥，每穴施放腐熟雞糞0.5kg，與所回表土混勻后備用。穴兩側(cè)開竹節(jié)溝，長(zhǎng)30cm，深30cm。

1.4.2 苗木定植與補(bǔ)植 2006年1月造林，株行距2.5m×2.5m，造林密度1 600株·hm-2。馬尾松、深山含笑苗木均為1年生容器苗，苗高25～30cm，地徑0.30～0.35cm。2006年4月，檢查苗木保存率，并及時(shí)對(duì)死、缺株進(jìn)行補(bǔ)植。

1.4.3 撫育管理 2006年8月，全面松土除草1次，2007年、2008年每年全面除草松土、整理竹節(jié)溝2次，時(shí)間4月上旬和9月中旬，并結(jié)合松土除草進(jìn)行根部施肥，4月施放國(guó)產(chǎn)NPK復(fù)合肥，施放量為0.2kg·株-1。

1.5 試驗(yàn)調(diào)查 2013年11月，對(duì)各小區(qū)分別樹種每木檢尺，統(tǒng)計(jì)株數(shù)，根據(jù)各樹種小區(qū)平均胸徑的統(tǒng)計(jì)值選定平均木。伐倒平均木，0號(hào)、1號(hào)圓盤按0.5m、0.8m區(qū)分段截取，此后均按1m區(qū)分段截取圓盤，進(jìn)行樹干解析，計(jì)算連年生長(zhǎng)量和單株材積。采用樣方法收集各小區(qū)地面凋落物，并在小區(qū)中心位置設(shè)置土壤剖面，采集深度40 cm的土壤，混合均勻后作為土壤營(yíng)養(yǎng)成分含量、土壤含水率測(cè)定樣本。地表凋落物量測(cè)定采用網(wǎng)格法，將小區(qū)分割成100個(gè)方格，每個(gè)方格4m2，隨機(jī)采集3個(gè)方格內(nèi)的地表凋落物，將各方格內(nèi)的凋落物分別在80℃下烘干后稱重，統(tǒng)計(jì)、計(jì)算單位面積的地表凋落物量（干重）。土壤含水率測(cè)定采用烘干法，土壤營(yíng)養(yǎng)元素含量采用TY-800B便攜式土壤養(yǎng)分速測(cè)儀進(jìn)行測(cè)定。試驗(yàn)期內(nèi)氣象數(shù)據(jù)由邵武市氣象局提供。

2 結(jié)果與分析

2.1 生長(zhǎng)指標(biāo)比較 從表1可以看出，馬尾松的胸徑、樹高、材積生長(zhǎng)和深山含笑的胸徑、樹高、材積生長(zhǎng)，混交林均優(yōu)于純林。方差分析結(jié)果表明，10馬與5馬5深林分間馬尾松的胸徑、樹高、單株材積的均方比值F值分別為52.44、11.53、36.87，均>F0.01（1，10）=10.0，達(dá)到極顯著的差異水平；5馬5深、10深林分間深山含笑的的胸徑、樹高、單株材積的均方比值F值分別為52.44、11.53、36.87，均>F0.01（1，10）=10.0，達(dá)到極顯著的差異水平；馬尾松與深山含笑混交，對(duì)馬尾松、深山含笑的徑高、材積生長(zhǎng)均有促進(jìn)作用。

2.2 林分蓄積量比較 單位面積蓄積量，10馬>5馬5深>10深。方差分析結(jié)果表明，3種林分間的單位面積蓄積的F=187.48>F0.01（2，15）=6.36，達(dá)到極顯著的差異水平。多重比較結(jié)果表明，10馬與5馬5深間在單位面積蓄積上無(wú)顯著差異，10馬、5馬5深均與10深間存在極顯著差異。

2.3 地表凋落物量和土壤養(yǎng)分、水分含量比較 方差分析結(jié)果表明，3種林分間的地表凋落物量、腐殖質(zhì)含量、土壤含水率，以及水解性N、速效P、速效K含量的F值分別為18.33、22.56、108.25、12.09、76.38、58.77，均>F0.01（2，15）=6.36，達(dá)到極顯著的差異水平。多重比較結(jié)果表明，在凋落物量、腐殖質(zhì)含量、水解性N含量、速效K含量等4個(gè)指標(biāo)上，均存在5馬5深>10深>10馬，且三者間差異均達(dá)到極顯著水平；速效P含量，5馬5深與10深林分間差異未達(dá)顯著水平，與10馬林分間存在極顯著差異；土壤含水率，10深>5馬5深>10馬，且三者間差異均達(dá)到極顯著水平。

2.4 混交林各指標(biāo)相關(guān)分析 將混交林分的馬尾松和深山含笑的各小區(qū)胸徑間、樹高間進(jìn)行相關(guān)分析，并分別與小區(qū)地表凋落物量、土壤含水率，以及土壤的主要營(yíng)養(yǎng)元素間進(jìn)行相關(guān)分析，結(jié)果見表2。由表2可知，馬尾松與深山含笑的胸徑生長(zhǎng)存在顯著相關(guān)，樹高生長(zhǎng)存在極顯著相關(guān)；深山含笑的胸徑與馬尾松的樹高間，深山含笑的樹高與馬尾松的胸徑間存在的相關(guān)系數(shù)均>r0.05，存在一定的線性相關(guān)。馬尾松的胸徑生長(zhǎng)，與地表凋落物量、腐殖質(zhì)含量、水解性N、土壤含水率間存在極顯著相關(guān)，與速效P、速效K含量間存在顯著相關(guān)。馬尾松樹高生長(zhǎng)，與土壤含水率間存在極顯著相關(guān)，與地表凋落物量、腐殖質(zhì)和水解性N含量呈顯著相關(guān)，與速效P、速效K含量的相關(guān)系數(shù)也均>r0.05，存在一定的相關(guān)性。深山含笑的胸徑生長(zhǎng)，與腐殖質(zhì)含量、水解性N含量間存在極顯著相關(guān)，與地表凋落物量、速效K、土壤含水率間，均存在顯著相關(guān)，與速效P含量間存在一定的相關(guān)性，但未達(dá)顯著水平。深山含笑的樹高生長(zhǎng)，與腐殖質(zhì)含量、水解性N含量間存在極顯著相關(guān)，與地表凋落物量、土壤含水率顯著相關(guān)，與速效P含量間有一定線性相關(guān)，與速效K含量間相關(guān)程度較低，未達(dá)顯著水平。

2.5 不同樹種組成林分各樹種與主要?dú)夂蛞蜃酉嚓P(guān)分析 試驗(yàn)區(qū)7～9月份為高溫期，9～11月份為干旱期，樹種徑高生長(zhǎng)與7～9月積溫和9～11月降水量的相關(guān)系數(shù)大小，表明該林分中該樹種抵抗高溫、干旱環(huán)境脅迫的能力。與7～9月份積溫的相關(guān)系數(shù)越大，說明抗高溫能力越強(qiáng)；與9～11月降水量的相關(guān)系數(shù)越大，說明對(duì)9～11月份的降水依賴程度越高，林分中該樹種的抗旱能力越差?！?0℃有效積溫中，有相當(dāng)一部分是夏末秋初高溫期的積溫，與≥10℃有效積溫間相關(guān)系數(shù)越大，說明該樹種在該林分中的高溫休眠期越短，生長(zhǎng)期越長(zhǎng)。與年降水量之間的相關(guān)系數(shù)大小，既體現(xiàn)了林分的蓄水保水能力，也體現(xiàn)了林分蒸騰消耗量的大小。相關(guān)系數(shù)大，林分蓄水保水能力差，或蒸騰量大，需及時(shí)降水補(bǔ)充，否則影響樹木生長(zhǎng)。統(tǒng)計(jì)10馬、5馬5深、10深林分的平均木樹干解析獲得的徑、高連年平均生長(zhǎng)量，進(jìn)行不同樹種組成林分中馬尾松、深山含笑徑高生長(zhǎng)與主要?dú)夂蛞蜃幽暧行Хe溫、7～9月積溫、年降水量、9～11月降水量之間的相關(guān)分析。計(jì)算結(jié)果見表3。

2.5.1 馬尾松生長(zhǎng)與主要?dú)夂蛞蜃酉嚓P(guān)分析 從表3可以看出，在10馬林分中，馬尾松的徑生長(zhǎng)與年有效積溫間呈顯著相關(guān)，與年降水量、7～11月降水量間呈極顯著相關(guān)，與7～9月積溫間呈負(fù)相關(guān)；在5馬5深林分中，則與年有效積溫呈極顯著相關(guān)，相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.915，與7～11月降水量間呈顯著相關(guān)，與7～9月積溫、年降水量呈一定的正相關(guān)，但未達(dá)到顯著相關(guān)水平。在10馬林分中，馬尾松的高生長(zhǎng)與年降水量、7～11月降水量間均呈極顯著相關(guān)，與年有效積溫間相關(guān)系數(shù)僅為0.411，未達(dá)顯著水平，與7～9月的積溫間呈負(fù)相關(guān)；5馬5深林分中，馬尾松的高生長(zhǎng)則與年有效積溫間呈極顯著相關(guān)，與年降水量、7～11月降水量間呈一定的正相關(guān)，與7～9月積溫間也表現(xiàn)為正相關(guān)。

2.5.2 深山含笑生長(zhǎng)與主要?dú)夂蛞蜃酉嚓P(guān)分析 從表3可以看出，10深、5馬5深林分中深山含笑的徑、高生長(zhǎng)與年有效積溫間的相關(guān)系數(shù)均達(dá)到極顯著相關(guān)水平，與年降水量、9～11月降水量呈一定的相關(guān)性，但均未達(dá)顯著相關(guān)程度；5馬5深林分深山含笑徑生長(zhǎng)與7～9月積溫呈顯著正向相關(guān)，高生長(zhǎng)與7～9月積溫呈一定的正向相關(guān)，但未達(dá)顯著相關(guān)水平；10深林分深山含笑徑生長(zhǎng)、高生長(zhǎng)分別與7～9月積溫呈負(fù)弱相關(guān)、無(wú)線性相關(guān)。

2.5.3 不同林分相關(guān)系數(shù)比較 馬尾松的徑、高生長(zhǎng)與年有效積溫、7～9月積溫間的相關(guān)系數(shù)，均存在5馬5深>10馬，說明5馬5深林分的馬尾松較10馬林分的馬尾松具有更強(qiáng)的抵抗高溫的能力，高溫休眠期短，生長(zhǎng)期長(zhǎng)；與年降水量、9～11月降水量的相關(guān)系數(shù)，均存在10馬>5馬5深，說明10馬林分的林地水分保有量較5馬5深林分低，或林分的水分蒸騰消耗量、林地水分蒸發(fā)消耗量更大，導(dǎo)致林分中的馬尾松抗干旱能力低于5馬5深。

深山含笑的徑、高生長(zhǎng)與年有效積溫、7～9月積溫間、年降水量、9～11月降水量的相關(guān)系數(shù)，均存在5馬5深>10深，說明深山含笑在5馬5深林分中的抗高溫能力更強(qiáng)，生長(zhǎng)期更長(zhǎng)，而在10深純林林分中，抗干旱能力更強(qiáng)，亦即10深林分蓄水保水能力較5馬5深林分更強(qiáng)。

4 結(jié)論與討論

貧瘠山地往往土層薄，土壤發(fā)育程度低，土質(zhì)較為粘重，給造林工作帶來一定的困難。馬尾松是造林先鋒樹種，但營(yíng)造馬尾松純林易發(fā)生松毛蟲等病蟲害危害，且防火功能差。深山含笑主根發(fā)達(dá)，適應(yīng)性強(qiáng)，葉片水分含量高，油脂等易燃性物質(zhì)含量低，營(yíng)造馬尾松、深山含笑混交林，對(duì)提高林分的生物多樣性和穩(wěn)定性具有重要意義。造林對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果表明，10馬與5馬5深林分間的馬尾松徑、高、單株材積，均存在極顯著差異，5馬5深林分馬尾松的徑、高生長(zhǎng)和單株材積增長(zhǎng)，明顯優(yōu)于10馬林分；5馬5深與10深林分間深山含笑的徑、高、單株材積，也均存在極顯著差異，5馬5深林分的深山含笑徑、高生長(zhǎng)和單株材積增長(zhǎng)，明顯優(yōu)于10深林分；10馬、5馬5深、10深等3種林分的單位面積蓄積量存在極顯著差異，10馬與5馬5深間無(wú)顯著差異，10馬、5馬5深與10深間，均存在極顯著差異。3種林分之間的地表凋落物量、腐殖質(zhì)含量、土壤含水率，以及水解性N、速效P、速效K含量均存在極顯著差異；在抗高溫能力上，5馬5深>10深>10馬，抗干旱能力上，10深>5馬5深>10馬。馬尾松與深山含笑的種間關(guān)系協(xié)調(diào)，有互相促進(jìn)生長(zhǎng)作用，是優(yōu)良的貧瘠山地混交造林樹種組合，其種間關(guān)系體現(xiàn)在：

（1）馬尾松根部有根菌，可以固N(yùn)，并釋放有機(jī)銨和無(wú)機(jī)銨，滿足幼齡期深山含笑生長(zhǎng)對(duì)N元素的需求，促進(jìn)深山含笑幼齡期徑、高生長(zhǎng)，促使其枝葉繁茂。深山含笑樹冠較大，葉片大而厚，對(duì)減少地表徑流，增加土壤水分蓄存，降低土壤水分蒸發(fā)消耗，防止林地營(yíng)養(yǎng)元素流失，有著重要作用。林分郁閉后，深山含笑通過自然整枝，產(chǎn)生較多的富含N、P、K的凋落物，在較高的濕度下，通過細(xì)菌分解作用，釋放出所含的營(yíng)養(yǎng)元素可以促進(jìn)馬尾松、深山含笑的徑高生長(zhǎng)。

（2）王旭軍等[8]提出，影響深山含笑葉片凈光合速率的主要因子為氣孔導(dǎo)度、光合有效輻射及大氣溫度。深山含笑喜光樹種，但葉片大而厚，在高溫期容易因蒸騰失水太多，根部吸收的水分供應(yīng)不足而關(guān)閉氣孔，進(jìn)而葉面溫度升高而灼傷葉片，為了適應(yīng)高溫季節(jié)環(huán)境，純林中深山含笑可能更早地進(jìn)入夏季休眠，更遲解除休眠。10深林分中深山含笑徑、高生長(zhǎng)與7～9月積溫相關(guān)性表現(xiàn)為負(fù)相關(guān)、無(wú)線性相關(guān)，也證明了這一點(diǎn)。馬尾松高生長(zhǎng)較深山含笑快，在混交林中形成上層林分，可以為深山含笑遮擋部分直射光，從而延長(zhǎng)了深山含笑的生長(zhǎng)期，縮短高溫休眠期，但混交時(shí)馬尾松比例不宜太高，否則可能導(dǎo)致上層林分郁閉度過大，影響深山含笑生長(zhǎng)所需的光的供應(yīng)。

（3）混交林中深山含笑凋落物量大，也有利于林地水分蓄存，增加林分內(nèi)土壤濕度和空氣濕度，形成有利于分解有機(jī)物的細(xì)菌和真菌的繁衍，加快有機(jī)物的分解、腐殖質(zhì)的生成和營(yíng)養(yǎng)元素的釋放，提高林地肥力，促進(jìn)樹木生長(zhǎng)，以致形成良性循環(huán)。

（4）深山含笑純林，由于造林地立地條件差，早期營(yíng)養(yǎng)元素供應(yīng)不足，影響幼樹生長(zhǎng)；自然冠幅較大，樹高較為一致，郁閉后個(gè)體間地上部分空間的競(jìng)爭(zhēng)劇烈，導(dǎo)致群體分化嚴(yán)重，個(gè)體冠幅小，光合作用面降低，進(jìn)而影響林分平均生長(zhǎng)量，而后的單位面積凋落物總量反而低于混交林。

目前福建閩北各地貧瘠山地主要營(yíng)建馬尾松純林，有關(guān)深山含笑的研究尚停留在播種育苗技術(shù)、純林營(yíng)造技術(shù)等方面[5-7]。本文根據(jù)通過造林對(duì)比試驗(yàn)，探討了馬尾松純林、馬尾松與深山含笑1∶1混交林、深山含笑純林3種不同樹種組成林分的生長(zhǎng)差異性和林地主要營(yíng)養(yǎng)元素含量、土壤含水率等的差異性，分析了混交林中2樹種的種間關(guān)系，為發(fā)展貧瘠山地馬尾松、深山含笑混交造林提供理論依據(jù)。3種林分的后期表現(xiàn)，有待于進(jìn)一步觀察，不同混交比例造林效果，有待于今后進(jìn)一步的研究。

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（責(zé)編：張宏民）