閩粵栲人工促進(jìn)天然更新林分特征及土壤肥力研究

樂興釗

(沙縣林業(yè)局，福建 沙縣 365500)

閩粵栲人工促進(jìn)天然更新林分特征及土壤肥力研究

樂興釗

(沙縣林業(yè)局，福建 沙縣 365500)

2015年以閩粵栲人工促進(jìn)天然更新林為研究對象，對其林分結(jié)構(gòu)、林木生長狀況、喬木層生物量、地被物生物量、凋落物現(xiàn)存量、土壤理化性質(zhì)等進(jìn)行測定，探討閩粵栲人工促進(jìn)天然更新林分特征、土壤肥力及生物多樣性狀況。研究結(jié)果表明，與天然林相比，人工促進(jìn)天然更新的閩粵栲林分生物量增大，林木根系的總量增加，分布空間增大，土壤結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)得到改良，土壤肥力增大，林內(nèi)生物多樣性得到增強(qiáng)。人工促進(jìn)天然更新這一措施營林投資成本低，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，維護(hù)林分較高的生產(chǎn)力，屬生態(tài)省力可持續(xù)經(jīng)營模式。

閩粵栲林分；人工促進(jìn)天然更新；林分特征；土壤肥力；生物多樣性

目前，我國整個亞熱帶常綠闊葉林分布面積已不足5 %。據(jù)衛(wèi)片資料，整個長江流域面積較中等的常綠闊葉林不足0.22 %，大多數(shù)常綠闊葉林呈片斷化，孤島狀殘存于交通不便的邊遠(yuǎn)山區(qū)、宗教寺廟和村莊周圍、自然保護(hù)區(qū)和森林公園。

從人工林衛(wèi)片分析，雖然福建省乃至全國人工林面積不斷擴(kuò)大，但闊葉林營造面積較少，據(jù)統(tǒng)計，福建省營造的闊葉人工林不足5%，且闊葉林造林技術(shù)尚不成熟[1]。究其癥結(jié)主要是人們對闊葉林的功能及作用認(rèn)識不清，視闊葉樹為“雜木”，片面追求經(jīng)濟(jì)效益，偏重于人工杉木林和人工馬尾松林經(jīng)營，天然闊葉林遭破壞嚴(yán)重，使得林分針葉化傾向嚴(yán)重，樹種單一，抗逆性差，水土流失，地力衰退，有害生物為害猖獗[2]。

殼斗科(Fagaceae)是中亞熱帶常綠闊葉林的主要組成，閩粵栲(CastanopsisfissaRehder E.H.Wilson)是殼斗科樹種中生長最快的一種，且對土壤要求不嚴(yán)，常為次生林的先鋒樹種。閩粵栲為殼斗科(Fagaceae)錐屬(Castanopsis)的常綠喬木，是福建省主要鄉(xiāng)土樹種，也是中亞熱帶常綠闊葉林主要組成樹種之一[3]，其生長快，適應(yīng)性強(qiáng)，耐瘠薄，枝葉繁茂，根系發(fā)達(dá)[4]。為了解閩粵栲人工促進(jìn)天然更新林的林分特征，分析其林分結(jié)構(gòu)、生長量、生物量、林地土壤肥力，為營造閩粵栲林分增添新途徑，為林業(yè)生產(chǎn)提供理論依據(jù)，實現(xiàn)林業(yè)可持續(xù)發(fā)展。筆者于2015年在隸屬于沙縣高橋鎮(zhèn)的3個村設(shè)立試驗地。

采用對比試驗設(shè)計，在試驗林內(nèi)設(shè)立20 m×20 m標(biāo)準(zhǔn)地3個，調(diào)查林分狀況、林木生長狀況、林下植被的種類和數(shù)量、凋落物、土壤的物理和化學(xué)性質(zhì)，詳細(xì)調(diào)查林分的動植物種類和數(shù)量，分析其物種多樣性。試驗地林分本底情況見表1。以閩粵栲天然更新次生林(以下簡稱：天然林)、閩粵栲人工林(以下簡稱：人工林)為對照，分析閩粵栲人工促進(jìn)天然更新林(以下簡稱：人促林)林分特征和土壤肥力。

表1 試驗林分本底情況

1 試驗林分

閩粵栲人促試驗林是在采伐成熟的閩粵栲常綠闊葉林后，運(yùn)用人工促進(jìn)更新技術(shù)進(jìn)行更新。其主要技術(shù)措施：采伐時適當(dāng)把生長健壯且無病蟲為害的閩粵栲作為母樹保留，采伐后不煉山，對采伐剩余物及雜灌草進(jìn)行清理，按照3 m間距的等高線集中堆積，帶內(nèi)進(jìn)行除草松土。后即全面封山育林，禁止砍柴、放牧、割青等活動。4年后采取清雜劈草，砍除病木、纖弱木等難以成材的樹木等撫育措施。培育以閩粵栲為主要優(yōu)勢樹種的次生常綠闊葉林。

閩粵栲天然試驗林也是在同年采伐以閩粵栲為主的成熟林后，不采取任何更新措施，任其自然生長，也沒有開展撫育管理。

閩粵栲人工試驗林是在杉木林皆伐山場，經(jīng)煉山、整地、挖穴，在春季時選用1年生閩粵栲實生苗栽植，苗高≥50 cm，地徑≥0.5 cm，栽植密度為1.8 m×1.8 m[5]。栽植后前3年開展除草撫育2次/a，3年后進(jìn)行1次/a撫育,直到林分郁閉為止。

2 試驗測定方法

2.1 林分結(jié)構(gòu)、生長量及生物量測定方法

在試驗標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)開展每木檢尺，測定出林木的胸徑、樹高等因子，在標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)各選取3株閩粵栲為樣樹，其胸徑和樹高與標(biāo)準(zhǔn)地的平均胸徑和平均樹高相近，樣樹的樹高、胸徑與平均值的誤差不超過5%。伐倒前標(biāo)記好解析木的0、1.3 m處，其余以1 m區(qū)分段截取約5 cm厚的圓盤，材積采用區(qū)分段求積法求算。用Monsi分層切割法測定出樣樹的干、皮、枝、葉等鮮重，用隨機(jī)方法抽取30%樣品帶回室內(nèi)烘干，測定出干重并計算含水量，依據(jù)林分密度，測算出單位面積林分生物量。隨機(jī)再抽取20%的樣品于室內(nèi)浸水24 h，測定出持水率，依據(jù)林分生物量的鮮重，計算出持水量。應(yīng)用LA-S系列多用途葉面積儀測定葉面積。

2.2 植被層生物量和凋落物的現(xiàn)存量及其持水量測定

以“S”型路線在標(biāo)準(zhǔn)地上設(shè)置小樣方5個，樣方規(guī)格為1m×1m，采用“樣方收獲法”詳細(xì)調(diào)查樣方中植被的種類和數(shù)量，并測定其鮮重。詳細(xì)調(diào)查樣方中凋落物的現(xiàn)存量，測定其腐殖質(zhì)(H)、未分解(L)、半分解(F)的重量，計算現(xiàn)存量。將樣方內(nèi)植被、凋落物帶回室內(nèi)，隨機(jī)抽取30%烘干稱重。隨機(jī)抽取20%植被、凋落物在室內(nèi)浸水24 h，測定其持水率，依據(jù)各林分生物量鮮重，計算出持水量。

2.3 標(biāo)準(zhǔn)木根系測定

對標(biāo)準(zhǔn)木采用“撩壕干掘法”測定其的根系，采用“土柱法”測定標(biāo)準(zhǔn)木的細(xì)根，土柱的長為50 cm、寬為50 cm、高為80 cm，以10 cm為一層，分層掘出土壤分析其根系分布，測定各根徑規(guī)格的根重，同時測定其含水量與生物量[6]。根徑的規(guī)格分為：細(xì)根(d<1 cm)、粗根(d≥3 cm)、側(cè)根(1≤d<3 cm)。

2.4 土壤樣品的采集與測定2.4.1 土壤樣品采集

在各標(biāo)準(zhǔn)地按“S”形布設(shè)5個樣方點，用環(huán)刀、飯盒分別采集各點0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm土層的原狀土，帶回室內(nèi)，將土樣按對應(yīng)層次混合，供物理、化學(xué)分析測定，重復(fù)3次[7]。

2.4.2 土壤物理性質(zhì)分析

用吸管法測定土壤微團(tuán)聚體；用機(jī)械篩分法測定土壤團(tuán)聚體；用室內(nèi)環(huán)刀法測定土壤水分物理性質(zhì)。

2.4.3 土壤化學(xué)性質(zhì)分析

測定土壤有機(jī)質(zhì)含量用重鉻酸鉀硫酸法；測定土壤全N含量用硒粉硫酸銅硫酸鉀催化法；測定土壤全P含量用高氯酸消化鉬銻抗比色法；測定土壤水解N含量用擴(kuò)散吸收法；測定土壤速效P含量用鹽酸氟化銨浸提鉬銻抗比色法；測定土壤速效K含量用火焰光度法；測定土壤pH值用電位法。

3 試驗結(jié)果與分析

3.1 林分特征3.1.1 生長狀況

各林分閩粵栲生長狀況見表2和表3。

表2 不同林分類型的閩粵栲生長狀況

表3 不同林分類型的閩粵栲的胸徑、樹高及立木材積生長狀況

注：數(shù)據(jù)后同列具相同字母表示差異不顯著，小寫字母表示P<0.05，大寫字母表示P<0.01。

從表2可知，各閩粵栲林分的平均冠幅和葉面積指數(shù)均為：人工林>人促林>天然林。人促林樹冠層厚度為6.32 m，是天然林的107.3%，林分葉面積指數(shù)為15.83，是天然林的116.2%。

從表3可以看出，經(jīng)方差分析，在這3種林分類型之間的閩粵栲的胸徑、樹高、立木材積生長均有顯著差異。表明人促林閩粵栲的生長狀況好于天然林。

3.1.2 根系生長分布狀況

3種閩粵栲林分的根系生長分布狀況見表4。

從表4可知，人工林閩粵栲的根系生長量大，分布范圍比人促林廣。人促林各土層的根系量、根幅均大于天然林，與天然林相比，人促林中閩粵栲的根系總量增加，根系在土壤的水平方向和垂直方向得到擴(kuò)展，林分分布范圍加大。表明采取工人促進(jìn)更新措施也有利于閩粵栲根系的生長。

表4 不同林分類型的閩粵栲根系生長分布狀況

3.1.3 喬木層生物量

3種閩粵栲林分喬木層的生物量見表5。

從表5可知，3種閩粵栲林分喬木生物量大小排序為：人工林>人促林>天然林。

3.1.4 林下植被與生物量

不同的閩粵栲林分結(jié)構(gòu)其林下植被的種類及生長狀況亦有差異(表5)，人工林的郁閉度相對較大，林分內(nèi)較蔭濕，林下植被主要有：芒萁、地菍、鐵絲草、地楊梅、野桂花、小徑竹等，林下植被層生物量為3.93 t/hm2。人促林的林下植被主要有：芒萁、杜鵑、小徑竹、地菍、紫萼、狗脊蕨等，林下植被層生物量為4.74 t/hm2。天然林由于郁閉度低，林地中雜草和雜灌叢生[8]，林地植被主要有：烏蕨、杜鵑、紫萼、荊、野胡椒、綠絨草、小檗、狗脊蕨、闊葉箬竹等，林下植被層生物量為5.52 t/hm2。3種閩粵栲林分的林下植被層的生物量大小次序為：天然林>人促林>人工林。

3.1.5 枯枝落葉層的生物量

從表5可知，3種閩粵栲林分凋落物的現(xiàn)存量是：人工林>人促林>天然林。3種閩粵栲林分凋落物均有明顯枯枝落葉層(L)、半分解層(F)和腐殖質(zhì)層(H)，人工林的腐殖質(zhì)層、半分解層與枯枝落葉的比例為1.09∶1、1.51∶1。人促林的腐殖質(zhì)層、半分解層與枯枝落葉的比例為1∶1.45、1∶1.05。天然林的腐殖質(zhì)層、半分解層與枯枝落葉的比例為1∶1.51、1∶1.09。

3.1.6 土壤物理性質(zhì)

3種閩粵栲林分的林地土壤物理性質(zhì)見表6。

從表6可知，3種閩粵栲林分土壤的0～20 cm和20～40 cm土層的容重是：人工林>人促林>天然林。3種閩粵栲林分土壤的0～20 cm和20～40 cm土層的孔隙狀況是：人工林>人促林>天然林。表明各閩粵栲林分中每年的枯枝落葉回歸林地，使土壤有機(jī)質(zhì)含量得以增加，土壤結(jié)構(gòu)得以改善，土壤的物理性質(zhì)趨于合理。由于人促林、天然林每年回歸林地的枯枝落葉相對較少，因而土壤的物理性質(zhì)較差。

3.2 土壤肥力

3種閩粵栲林分土壤的養(yǎng)分狀況見表7。

從表7可知，人促林與天然林相比，土壤0～20 cm層的各養(yǎng)分指標(biāo)均有提高，其中：人促林土壤的有機(jī)質(zhì)、全P和全N比天然林分別提高28.6%、11.65%和31.2%，土壤0～20 cm層的速效養(yǎng)分也有增加，其中：人促林土壤的速效P、水解性N和速效K分別比天然林提高20.04%、11.37%和12.71%，以速效P最明顯。人促林土壤20～40 cm層的各項養(yǎng)分指標(biāo)亦有提高。人促林土壤0～20 cm、20～40 cm土層的pH值均比天然林的高。表明采用人工促進(jìn)天然更新措施的閩粵栲林地土壤的養(yǎng)分狀況得以改善，可極大提高土壤肥力。

表5 不同林分類型的閩粵栲生物量狀況

注：F表示凋落物的腐殖質(zhì)層；H表示凋落物的半分解層；L表示凋落物的枯枝落葉層。

表6 不同林分類型的閩粵栲林分土壤物理性質(zhì)

表7 不同林分類型閩粵栲林分土壤養(yǎng)分狀況

3.3 林分生物多樣性

閩粵栲林分中動植物種類和數(shù)量見表8。

表8 不同林分類型的閩粵栲林分中動植物種類和數(shù)量

從表8可知，根據(jù)線路調(diào)查結(jié)果，各林分林中動植物的種類和數(shù)量是：閩粵栲天然林>閩粵栲人促林>閩粵栲人工林。

4 小結(jié)

與天然林相比，人促林在林分葉面積指數(shù)、林木生長量、地被物的種類和數(shù)量均有所增加，林分生物量增大，根系較發(fā)達(dá)，根系的總量增加，分布空間增大。凋落物的分解而產(chǎn)生了大量的腐殖質(zhì)，進(jìn)一步起到改良土壤結(jié)構(gòu)的作用，使得林地的土壤肥力得以增大，滲透性能得到增強(qiáng)，土壤的容重變小，孔隙度得以增大，有機(jī)物進(jìn)一步增多[9-11]。人工促進(jìn)天然更新這一經(jīng)營措施，能改善林分狀況，改良土壤的物理、化學(xué)性質(zhì)，對環(huán)境影響較小，林內(nèi)生物多樣性得到增強(qiáng)。

閩粵栲林分的凋落物量較大，凋落物的分解產(chǎn)生大量的腐殖質(zhì)，使得土壤的各養(yǎng)分指標(biāo)均得以提高，腐殖質(zhì)能改良土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤滲透能力[12-13]。采用人工促進(jìn)天然更新的措施開展閩粵栲林分更新，與人工林相比，具有營林投資成本低，能保護(hù)生態(tài)環(huán)境，可使林分維持較高的生產(chǎn)力，屬于生態(tài)省力可持續(xù)經(jīng)營模式，有條件的地區(qū)可借鑒推廣。

[1] 盛煒彤．人工林地力衰退研究[M]．北京：中國科學(xué)技術(shù)出版社，1992．

[2] 洪宜聰.不同植物源殺蟲劑對閩粵栲食葉害蟲防治效果分析[J].西南林業(yè)大學(xué)學(xué)報,2015,35(5)：71-76。

[3] 陳存及，陳伙法，梁一池，等.闊葉樹種栽培[M].北京:中國林業(yè)出版社，2000：208-211.

[4] 洪宜聰.杉木閩粵栲混交林分特征與水土保持功能研究[J].江蘇林業(yè)科技,2016,43(5)：18-24.

[5] DB35/T1525-2015,閩粵栲栽培技術(shù)規(guī)范[S].福州：福建省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局，2015.

[6] 李鵬，李占斌，趙忠.根系調(diào)查取樣點數(shù)確定方法的研究[J].水土保持研究, 2003,10(1)：146-149.

[7] 張萬儒.森林土壤定位研究方法[M].北京:中國林業(yè)出版社，1986：17-88。

[8] 藍(lán)文升,鐘兆全,鄭德祥,等.閩北天然閩粵栲種群空間分布格局研究[J].北華大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2014,15(2):105-108.

[9] 楊柳林.福建樟湖35年生楠木人工林水源涵養(yǎng)功能研究[J]．福建林業(yè)科技，2005，32(3)：51-54．

[10] 孟楚,周君璞,鄭小賢.福建將樂林場栲類次生林健康評價研究[J].西北林學(xué)院學(xué)報,2015,30(4)：198-203.

[11] 楊玉盛，陳光水，謝錦升．南方林業(yè)經(jīng)營措施與土壤侵蝕[J]．水土保持通報，2000，20(6)：55-59．

[12] 黃清麟,李元紅.閩北短伐期闊葉林研究[J].林業(yè)科學(xué)，2000,36(1):97-102.

[13] 楊玉盛，林鵬，郭劍芬，等．格氏栲天然林與人工林凋落物數(shù)量、養(yǎng)分歸還及凋落葉分解(英文)[J]．生態(tài)學(xué)報，2003，23(7)：1278-1289．

Natural Regeneration Characteristics of Artificially Promoted
CastanopsisfissaStand and Soil Fertility

LE Xingzhao

(Forestry Bureau of Shaxian County, Shaxian, Fujian 365500, China)

In order to study the artificial natural regeneration ofCastanopsisfissastand characteristics and soil fertility, Taking artificial promoted natural regeneration forest ofCastanopsisfissaas the research object in 2015, This paper determined the stand structure, forest growth status, tree biomass, ground cover biomass, litter standing stock, soil physical and chemical properties, and discussed artificial promoted natural regeneration forest characteristics ofCastanopsisfissa, soil fertility and species diversity. Results showed that compared with natural forest, the stand biomass of artificial promoted natural regeneration forest ofCastanopsisfissawas increased and improved, so did the amount of forest tree roots, the space distribution, soil fertility, forest biodiversity, the soil structure and the physical and chemical properties. Artificial promoted natural regeneration forest was a low cost measure, ecological environment friendly, and maintaining higher productivity of stand, also was an ecological energy sustainable business model.

Castanopsisfissastand; Artificial promoted natural regeneration; Stand characteristics; soil fertility; species diversity

10.3969/j.issn.1671-3168.2017.01.023

2016-12-08.

福建省地方標(biāo)準(zhǔn)項目“閩粵栲栽培技術(shù)規(guī)范”(閩質(zhì)監(jiān)標(biāo)[2015]94號)；三明市林業(yè)科技研究項目“閩粵栲栽培技術(shù)規(guī)范”(明財(農(nóng))指[2015]54號)資助；福建省標(biāo)準(zhǔn)化專項資金“閩粵栲栽培技術(shù)規(guī)范”(閩財建指[2016]75號)資助.

樂興釗(1968-)，男，福建沙縣人，工程師.研究方向：森林培育與環(huán)境研究.Email：lexz2008.10@163.com

S718.542；S754.5；S714.8

A

1671-3168(2017)01-0101-05