混交模式對杉木、紅椎混交林生長及土壤養(yǎng)分影響

李裕和

摘要 為實現(xiàn)杉木人工林科學(xué)高效經(jīng)營，對9年生不同混交模式（10杉、9杉1椎、8杉2椎、7杉3椎、6杉4椎、5杉5椎）杉木+紅椎混交林生長量、凋落物量及土壤養(yǎng)分含量的變化進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：混交模式顯著影響了杉木的生長量與土壤養(yǎng)分含量，其中7杉3椎混交模式下杉木胸徑和樹高生長量最大，而5杉5椎混交模式下林分凋落物量及土壤中全氮、有效氮、有效磷和有效鉀含量最高。在立地指數(shù)16的情況下，杉木林中紅椎混交比例宜控制在30%以內(nèi)，過高的紅椎混交比例雖改善了土壤養(yǎng)分狀況，但受紅椎生長競爭優(yōu)勢的影響，杉木生長受到抑制。

關(guān)鍵詞 混交模式;杉木;紅椎;地力維持

中圖分類號：S725.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A doi：10.13601/j.issn.1005-5215.2022.04.006

Effects of Mix Proportions on Growth and Soil Nutrients of Cunninghamia lanceolata and Castanopsis hystrix Mixed Forest

Li Yuhe

（Qingyuan Yingde Forest Farm，Qingyuan 511500，Guangdong）

AbstractIn order to realize scientific and efficient management of Cunninghamia lanceolata plantation，the changes of growth，litter amount and soil nutrient contents of nineyearold C.? lanceolata and Castanopsis hystrix mixed forest with several mix proportions （pure C.? lanceolata plantation，9∶1，8∶2，7∶3，6∶4，5∶5 C.? lanceolata and C.? hystrix） was studied. The results showed that mix proportion significantly influenced the growth and soil nutrient content of C. lanceolata. DBH and growth of C. lanceolata were the highest at mix proportion of 7∶3 C.? lanceolata to C. hystrix. The litter amount and the contents of total nitrogen，available nitrogen，available phosphorus and available potassium in the soil was the highest at 5∶5 mix proportion. In the forestland with site index 16，the mix proportion of C.? lanceolata to C. hystrix should be controlled within 30%. The growth of C. lanceolata was inhibited by the growth competitive advantage of C. hystrix，although the high mixed ratio of C. hystrix improved the soil nutrient.

Key wordsmixed forest;Cunninghamia lanceolata;Castanopsis hystrix;soil fertility maintenance

杉木（Cunninghamia lanceolata）作為歐亞大陸東南部濕潤亞熱帶地區(qū)的重要用材樹種，由于其豐產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的特性，在我國造林面積較大[1]。清遠(yuǎn)市英德林場以木材經(jīng)營為主，全場造林面積約1.2萬hm²，其中杉木造林面積最大，占全場總造林面積的39.1%，樹種結(jié)構(gòu)嚴(yán)重不合理，加之杉木連作出現(xiàn)嚴(yán)重的地力衰退問題，林分質(zhì)量普遍不高。紅椎（Castanopsis hystrix）為常綠喬木，其干形通直，心材褐紅色，邊材淡紅色，色澤紋理美觀，木材干燥后開裂小，材質(zhì)堅硬，耐水濕且不易腐蝕，是我國優(yōu)良的工業(yè)及家具用材造林樹種，推廣應(yīng)用前景好[2]。以往研究發(fā)現(xiàn)，紅椎凋落物量大，具有較好的維持地力的功能[3]。鑒于此，本研究通過設(shè)置不同混交模式的杉木+紅椎混交林，根據(jù)不同混交模式下林分的生長量與土壤養(yǎng)分變化，以期篩選出最佳的杉木+紅椎混交模式，為杉木豐產(chǎn)高效栽培提供指導(dǎo)。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于廣東清遠(yuǎn)市英德林場，地理位置113°30′37″ E，24°07′42″ N，屬南亞熱帶季風(fēng)氣候，雨量充沛，年降雨量1 750～2 200 mm，年平均氣溫21 ℃左右，最高氣溫35 ℃，最低氣溫0 ℃，年平均相對濕度79%。土壤大部分為紅壤，土層厚度45～60 cm。試驗地前身為杉木林，立地指數(shù)16，坡度20～25°，東南坡向，坡位為中、下坡。煉山后采用帶狀整地的方式，挖明穴回填表土，種植穴規(guī)格為：50 cm×30 cm×30 cm。造林采用種子園生產(chǎn)的由種子培育的2年生容器苗，造林密度：杉木2 m×2 m、紅椎3 m×2 m，采用行間混交方式。造林前1個月，每穴放0.5 kg氮磷鉀復(fù)合肥作為基肥，造林后連續(xù)2年對林地進(jìn)行除草和施肥管理。E19B0AF6-8299-42FC-A669-1A3563D4FA1A

2 試驗方法

2.1 樣地布置與樣品采集

選擇9年生杉木純林和不同混交比例杉木+紅椎混交林（9杉1椎、8杉2椎錐、7杉3椎、6杉4椎、5杉5椎）為研究對象，在每個林分中各設(shè)置20 m×20 m的3個固定樣地，按每木檢尺的方法，調(diào)查每株樹的樹高與胸徑。在每個樣地中沿對角線布置5個1 m×1 m小樣方，用于凋落物及土壤樣品采集。

2.2 凋落物量分析

野外收集各小樣方中所有已分解和未分解枯落物后立刻用電子秤稱質(zhì)量，用于估算各林分單位面積凋落物量。

2.3 土壤養(yǎng)分測定

在每個小樣方中用內(nèi)徑7 cm不銹鋼環(huán)刀采集0～20 cm土層的土樣，帶回實驗室將土樣烘干去雜后用于土壤養(yǎng)分含量測定。其中，全氮含量采用凱氏定氮法測定，有效氮含量采用堿解擴(kuò)散法測定，全磷含量采用鉬銻抗比色法測定，有效磷含量采用鹽酸—氟化銨法測定，全鉀、速效鉀含量采用火焰光度法測定[4]。

2.4 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)利用SPSS19.0統(tǒng)計軟件進(jìn)行分析;不同混交模式林分間各指標(biāo)差異性采用Duncan's多重比較進(jìn)行分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 高徑生長量比較

胸徑、樹高生長量大小直接反映林分的生長情況。通過比較不同混交模式林分中杉木、紅椎的生長情況，進(jìn)行方程擬合。

從圖1可以看出，根據(jù)方程擬合結(jié)果，杉木胸徑、樹高生長量與紅椎混交數(shù)量均呈二項式關(guān)系（R²=0.64～0.90），即隨著混交林中紅椎種植數(shù)量的增加，杉木胸徑與樹高表現(xiàn)為先上升后下降的趨勢，其中在7杉+3椎混交模式下杉木的胸徑與樹高生長量最大。從紅椎生長情況看，隨著混交林中紅椎種植數(shù)量的增加，紅椎胸徑變小，而樹高變大，在供試5個杉木+紅椎混交模式中，以5杉+5椎混交模式下紅椎的胸徑最小、樹高最大。相較紅椎種植數(shù)量最少的9杉+1椎混交模式，5杉+5椎混交模式下紅椎的胸徑減少了26.8%，而樹高增加了33.3%。通過相關(guān)性分析，混交林中紅椎的種植數(shù)量分別與紅椎的胸徑、樹高呈顯著的負(fù)相關(guān)（R²=1.00）和正相關(guān)（R2=0.99）線性關(guān)系。這說明，混交一定數(shù)量的紅椎能促進(jìn)杉木高徑生長量增加，而過多的紅椎種植數(shù)量則會抑制杉木生長。同時，過多紅椎數(shù)量也不利于紅椎自身胸徑的增長。

3.2 凋落物量比較

凋落物在森林生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)中起到至關(guān)重要的作用，通過分析不同林分凋落物量變化，能反映其地力維持潛力[5]。由圖2可知，隨著混交林中紅椎種植數(shù)量的增加，凋落物量顯著上升，其中5杉+5椎混交模式下林分凋落物量最多，是杉木純林的1.2倍。通過相關(guān)性分析，林分凋落物量與紅椎種植數(shù)量呈顯著正相關(guān)線性關(guān)系（R²=0.98）。這表明，杉木與紅椎混交能有效提升林分凋落物儲量，從而提升林分地力潛力。

3.3 土壤養(yǎng)分含量比較

由表1可知，不同混交模式間全氮含量差異顯著，而全磷、全鉀含量差異不顯著。其中，不同混交模式林地土壤中全氮含量以5杉+5椎最大，杉木純林最小。從土壤中有效氮、磷、鉀含量的變化看，不同混交模式間林地土壤中有效氮、磷、鉀含量均達(dá)差異顯著水平。其中，有效氮含量排序為：5杉+5椎>6杉+4椎>7杉+3椎>8杉+2椎>9杉+1椎>杉木純林，而有效磷、有效鉀含量，在整體上以5杉+5椎混交模式下最高。從上述分析可以看出，杉木與紅椎混交，隨著紅椎種植比例增加至50%，可以顯著增加全氮、有效氮、有效磷和有效鉀的含量。全磷、全鉀含量無顯著差異，但有效磷和有效鉀含量差異顯著，這說明杉木與紅椎混交，能促進(jìn)磷和鉀的降解與釋放，從而提升杉木生長量。

4 結(jié)論與討論

混交林中紅椎種植數(shù)量與杉木高徑生長量呈二項式關(guān)系，而與紅椎自身胸徑/樹高生長呈負(fù)/正相關(guān)線性關(guān)系。這可能與樹種自身特性有關(guān)，相較杉木，紅椎冠幅大，個體之間對營養(yǎng)空間爭奪較為激烈，因此種植數(shù)量越多，樹高生長優(yōu)勢越明顯，但相對的胸徑生長量就會降低。而杉木屬中性樹種，特別是本試驗中供試杉木林仍處于幼齡林階段，因此適當(dāng)蔭蔽的環(huán)境更有利于杉木的生長。紅錐是闊葉樹種，其樹冠寬大，能有效地提升林分中的空氣濕度，從而促進(jìn)了杉木的生長。杉木、紅椎生活特性及對生境的要求具有一定的互補性，通過營建杉木、紅椎混交林更有利于杉木生長。但在本試驗中，紅椎種植比例為40%～50%時，由于紅椎對生存環(huán)境資源的競爭優(yōu)勢，杉木胸徑、樹高生長量反而降低，說明種植較多的紅椎將導(dǎo)致杉木的生長受到抑制。因此，在生產(chǎn)中進(jìn)行杉木與紅椎混交時，紅椎混交比例須控制在一定范圍內(nèi)（7杉3椎，30%）。

不同混交模式下隨著紅椎種植比例加大，林分枯落物量顯著增加，這揭示了相較杉木，紅椎枯枝落葉的凋落量較大。通過提升林分枯落物凋落量，在一定程度上可實現(xiàn)對土壤養(yǎng)分的補充，從而提高林地土壤養(yǎng)分含量。如上所述，過高混交比例的紅椎種植模式由于紅椎的競爭優(yōu)勢不利于杉木生長，然而紅椎混交比例在10%～30%（9杉1椎、8杉2椎、7杉3椎）范圍內(nèi)，隨著紅椎混交比例加大杉木胸徑、樹高生長量顯著提升，這充分驗證了“利用樹種間的互補性促進(jìn)林分生長”這一試驗結(jié)論。

土壤中養(yǎng)分含量在不同混交模式下的差異反映了混交模式對林地土壤肥力的影響。從林地土壤中氮、磷、鉀三大主要元素在全量和有效水平的變化看，混交模式對氮素的影響最大。氮作為林木生長中最重要的營養(yǎng)元素，其含量對混交模式的靈敏響應(yīng)說明在杉木施肥管理中，通過對氮素施用水平的增加能有效改善杉木林的生長質(zhì)量。土壤中全磷、全鉀含量在不同混交模式下含量變化不大，但有效磷、有效鉀含量差異顯著，并在最高紅椎混交比例（5杉5椎，50%）下達(dá)最大值，分別為杉木純林土壤中有效磷、有效鉀含量的1.5和1.3倍。另外值得一提的是，在5杉5椎混交模式下，林地土壤中氮、磷、鉀含量均達(dá)最佳水平，但該模式下杉木生長量接近甚至低于杉木純林的生長量。本研究中試驗地立地質(zhì)量中等偏上，土層較厚，而紅椎冠幅大，對光照、溫度、水分等環(huán)境因子競爭優(yōu)勢明顯，因此該模式下受紅椎影響杉木長勢較差，這反映了科學(xué)的森林經(jīng)營需要綜合考慮光、溫、水、肥等多個環(huán)境因子的共同作用。相較紅椎，研究證實杉木相對較為耐陰，對環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，在立地指數(shù)較低的環(huán)境仍能良好生長。南方土壤一般多缺磷少鉀，尤其有效磷的補充極為困難，因此在環(huán)境陰濕、立地條件較差的林地進(jìn)行杉木經(jīng)營時，在增施氮肥的前提下，可通過營造較大紅椎混交比例的杉木+紅椎混交林來改善土壤中磷和鉀的不足，從而促進(jìn)杉木生長。

參考文獻(xiàn)：

[1] 孫國平. 杉木與火力楠不同混交比例造林的效果分析[J]. 林業(yè)科技情報，2019，51（2）： 23-25

[2] 趙總，賈宏炎，蔡道雄，等. 紅椎天然更新及其影響因子研究[J]. 北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報，2018，40（11）： 76-83

[3] 歐萍萍，黃川騰，劉春燕，等. 肇慶北嶺山鄉(xiāng)土樹種生長及其生態(tài)效益[J]. 林業(yè)與環(huán)境科學(xué)，2018，34（1）： 87-93

[4] 中國科學(xué)院南京土壤研究所.土壤理化分析[M]. 上海： 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1978

[5] 張鵬，王新杰，衣曉丹，等. 杉木不同生長階段凋落物持水性與養(yǎng)分儲量[J]. 東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報，2015，43（10）： 58-62E19B0AF6-8299-42FC-A669-1A3563D4FA1A