閩南山地杉木混交林生態(tài)效應(yīng)研究

歐陽錦彰

摘要：在德化縣九仙山森林公園開展了杉木分別與禿杉、柳杉混交林的試驗(yàn)，對(duì)18年生的試驗(yàn)林進(jìn)行了調(diào)查研究。結(jié)果表明：杉木分別與禿杉、柳杉混交后，杉木的平均樹高、平均胸徑、平均單株材積和林分單位面積蓄積量都有所提高，而且混交林中杉木與杉木純林的平均胸徑、平均單株材積和林分單位面積蓄積量差異均達(dá)到顯著水平；杉木混交林中植物多樣性指數(shù)大于杉木純林；杉木混交林土壤的肥力狀況優(yōu)于杉木純林。

關(guān)鍵詞：杉木；禿杉；柳杉；混交林；生長量；植物多樣性

中圖分類號(hào)：S725

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：16749944（2017）12017203

1引言

杉木（Cunninghamia lanceolate）是我國南方山地主要的用材樹種，由于該樹種生長較為迅速，樹干通直圓滿，材質(zhì)好，在家具、建筑等方面得到廣泛的應(yīng)用，因此，杉木深受山區(qū)林農(nóng)和林業(yè)生產(chǎn)單位的青睞[1]。但是，經(jīng)生產(chǎn)實(shí)踐和科學(xué)研究均發(fā)現(xiàn)，杉木純林在經(jīng)營中存在病蟲危害，自毒物質(zhì)在土壤累積以及連栽造成地力下降等問題[2]。許多學(xué)者研究認(rèn)為，通過杉木與合適的樹種混交可以改善林分結(jié)構(gòu)和土壤狀況，而且對(duì)于促進(jìn)林木的生長以及減輕病蟲危害均有利[3]。禿杉（Taiwania cryptomerioides）是杉科臺(tái)灣杉屬的常綠喬木，生長較快，樹干通直，樹形優(yōu)美，是優(yōu)良的用材和綠化樹種[4]。柳杉（Cryptomeria fortunei Hooibrenk ex Otto et Dietr）是杉科柳杉屬常綠喬木樹種，樹體高大挺拔，樹干通直，樹形優(yōu)美，可用于造材和庭院、道路綠化。筆者于2000年在德化的九仙山森林公園開展了杉木與禿杉、杉木與柳杉混交試驗(yàn)，通過研究旨在探索閩南山地杉木合理的混交途徑，從而為閩南山地杉木人工林可持續(xù)經(jīng)營提供依據(jù)。

2試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地設(shè)在德化九仙山森林公園3林班4大班15小班，地理坐標(biāo)為東經(jīng)118°6′40″，北緯25°41′53″。試驗(yàn)地氣候?qū)儆谥衼啛釒Ъ撅L(fēng)氣候，年平均氣溫18℃，最高氣溫32.3℃，最低氣溫-8.0℃，年降雨量1800～2000 mm，坡向朝西，海拔1300～1350 m，土壤類型為山地黃壤，立地類型為Ⅲ類地，造林地前茬為灌木林地。

3研究方法

3.1試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2000年春，在九仙山森林公園3林班4大班15小班開展杉木分別與禿杉、柳杉混交試驗(yàn)，杉木純林作為對(duì)照，杉木與禿杉混交比例為3∶1，杉木與柳杉混交比例為3∶1。試驗(yàn)隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)，每個(gè)重復(fù)3塊試驗(yàn)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)的面積20 m×20 m。造林前對(duì)林地進(jìn)行整地，整地規(guī)格40 cm×40 cm×40 cm，造林株行距2 m×2 m。實(shí)生苗雨天種植。

3.2試驗(yàn)林調(diào)查

造林后，每年進(jìn)行試驗(yàn)林常規(guī)調(diào)查。2017年3月，對(duì)試驗(yàn)林進(jìn)行全面調(diào)查，每塊試驗(yàn)小區(qū)分樹種逐株調(diào)查樹高、胸徑，統(tǒng)計(jì)平均值，計(jì)算單株材積和蓄積量。

在每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)內(nèi)采取“品”字型設(shè)置5個(gè)2 m×2 m的小樣方，在每個(gè)小樣方中調(diào)查灌木和草本的種類、數(shù)量，計(jì)算植物多樣性指數(shù)，其中物種豐富度S為物種總的種數(shù)，物種均勻度J=N（N/S-1）/∑Ni（Ni-1）。Shannon-Wiener指數(shù)H=-∑Ni/Nlog2Ni/N，Simpson指數(shù)D=N（N-1）/∑Ni（Ni-1），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。

在每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)內(nèi)沿“S”型線路隨機(jī)設(shè)置4個(gè)土壤采樣點(diǎn)，挖土壤垂直剖面，分0～20 cm和20～40 cm兩個(gè)土壤層次用自封袋采集土壤約1 kg用于土壤化學(xué)性質(zhì)測(cè)定[5，6]

4結(jié)果與分析

4.1杉木混交林與杉木純林生長量比較

通過對(duì)杉木-禿杉混交林、杉木-柳杉混交林和杉木純林的生長情況調(diào)查，結(jié)果見表1。從表1看出，杉木混交林中杉木的平均樹高、平均胸徑、平均單株材積與杉木純林相比都有所增加，杉木-禿杉混交林中杉木的平均樹高、平均胸徑、平均單株材積與杉木純林相比分別增加了14.1%、16.9%、52.6%，杉木-柳杉混交林中杉木的平均樹高、平均胸徑、平均單株材積與杉木純林相比分別增加了10.6%、11.5%、35.3%。林分蓄積量也是杉木混交林大于杉木純林，其中杉木-禿杉混交林單位面積蓄積量與杉木純林相比增加了63.3%，杉木-柳杉混交林單位面積蓄積量與杉木純林相比增加了29.6%。經(jīng)過方差分析，杉木混交林中杉木與杉木純林的平均胸徑、平均單株材積和單位面積蓄積量均存在顯著差異。可見，杉木與禿杉、柳杉混交均可以促進(jìn)杉木生長，也就是禿杉、柳杉可以作為杉木的伴生樹種。這可能是因?yàn)樯寄九c禿杉、柳杉生態(tài)位存在一定的差異，使得樹種間的關(guān)系較為協(xié)調(diào)，進(jìn)行混交從而利于主要樹種生長。

4.2杉木混交林與杉木純林植物多樣性特征

林分植物多樣性可以側(cè)面反映出林分穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣。從對(duì)杉木混交林和杉木純林林下灌木、草本調(diào)查結(jié)果（表2）看出，杉木混交林林下植物的種類比杉木純林多，杉木混交林多樣性指數(shù)高于杉木純林。其中，杉木-禿杉混交林中草本層的豐富度、均勻度、Simpson指數(shù)和Shannon-Wiener指數(shù)與杉木純林相比分別提高了55.6%、4.8%、2.5%、5.8%，杉木-柳杉混交林中草本層的豐富度、均勻度、Simpson指數(shù)和Shannon-Wiener指數(shù)與杉木純林相比分別提高了33.3%、2.4%、2.7%、3.7%；杉木-禿杉混交林中灌木層的豐富度、均勻度、Simpson指數(shù)和Shannon-Wiener指數(shù)與杉木純林相比分別提高了37.5%、4.3%、1.4%和4.7%，杉木-柳杉混交林中灌木層的豐富度、均勻度、Simpson指數(shù)和Shannon-Wiener指數(shù)與杉木純林相比分別提高了12.5%、1.5%、1.0%和4.2%。說明杉木與禿杉、柳杉混交后，林下植物變得愈加豐富，林分結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定。

4.3杉木混交林與杉木純林土壤肥力狀況對(duì)比

土壤中的有機(jī)質(zhì)、水解性氮、速效磷、速效鉀等有效養(yǎng)分是反映土壤肥力的主要指標(biāo)。從杉木混交林和杉木純林中采集的土樣進(jìn)行化學(xué)性質(zhì)測(cè)定可知（表3），杉木-禿杉混交林、杉木-柳杉混交林土壤的有機(jī)質(zhì)、水解性氮、速效磷、速效鉀的含量均大于杉木純林。以0～20 cm土層為例，杉木-禿杉混交林土壤的有機(jī)質(zhì)、水解性氮、速效磷、速效鉀含量與杉木純林相比分別提高了30.3%、22.9%、15.3%、24.5%，杉木-柳杉混交林土壤的有機(jī)質(zhì)、水解性氮、速效磷、速效鉀含量與杉木純林相比分別提高了21.6%、6.5%、6.8%、12.8%?？梢姡寄净旖涣滞寥赖姆柿Ω哂谏寄炯兞?。這可能是因?yàn)樯寄净旖涣挚葜β淙~量比較大，而且分解比較快，有機(jī)質(zhì)等有效養(yǎng)分及時(shí)回到土壤中，而杉木純林中凋落物多為杉木針葉，杉木針葉因含單寧較多而不易分解，養(yǎng)分回歸土壤較慢。

5結(jié)論

通過對(duì)18年生的杉木-禿杉混交林、杉木-柳杉混交林和杉木純林的調(diào)查，表明杉木與禿杉、柳杉混交后其生長要比杉木純林快，杉木混交林的單位面積蓄積量也大于杉木純林，杉木與禿杉、柳杉混交可以促進(jìn)杉木生長。杉木-禿杉混交林和杉木-柳杉混交林林下植物種類、植物多樣性指數(shù)均大于杉木純林。杉木與禿杉、柳杉混交后土壤的肥力狀況優(yōu)于杉木純林。試驗(yàn)結(jié)果說明杉木與禿杉、柳杉混交對(duì)于促進(jìn)杉木生長、保持林分結(jié)構(gòu)的相對(duì)穩(wěn)定以及維持和改善地力均有利。

杉木是福建山區(qū)主要的造林樹種，該樹種在林業(yè)建設(shè)中發(fā)揮了重要的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)作用。但杉木純林模式以及多代連栽等作業(yè)方式又不可避免存在著生態(tài)問題，通過混交途徑可以有效緩解諸如地力下降、病蟲害等問題。

參考文獻(xiàn)：

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