杉木閩粵栲異齡復(fù)層林林木生長狀況及土壤理化性質(zhì)研究

樂興釗

(福建沙縣林業(yè)局，福建 沙縣 365500)

杉木閩粵栲異齡復(fù)層林林木生長狀況及土壤理化性質(zhì)研究

樂興釗*

(福建沙縣林業(yè)局，福建 沙縣 365500)

以杉木林下栽植的閩粵栲更新林為研究對象，以杉木純林、閩粵栲純林為對照，對異齡復(fù)層林的林分結(jié)構(gòu)、林木生長、生物量、土壤理化性質(zhì)、林分物種多樣性等進(jìn)行調(diào)查分析。結(jié)果表明：在間伐后的杉木純林林下栽植閩粵栲，可提高閩粵栲栽植成活率，杉木間伐保留最佳密度為600 株/hm2，林下栽植閩粵栲合理密度為1 200 株/hm2。異齡復(fù)層混交林中杉木與閩粵栲均生長良好，杉木平均樹高和胸徑比對照分別提高了23.8%和30.0%，林分土壤肥力提高19.05%。杉木林下栽植閩粵栲異齡復(fù)層混交林更新技術(shù)，可為培育針闊異齡復(fù)層林和南方杉木純林的改造與經(jīng)營管理提供理論依據(jù)。

異齡復(fù)層林；閩粵栲；間伐；林分改造；經(jīng)營管理；杉木

在福建西北地區(qū)林分采伐更新及荒山造林綠化時常常大面積營造以杉木(Cunninghamialanceolata)或馬尾松(Pinusmassoniana)為主的純林，其林分結(jié)構(gòu)簡單，生物多樣性貧乏，森林生態(tài)系統(tǒng)脆弱，地力逐漸衰退，林地生產(chǎn)力下降，林分自身抗災(zāi)能力弱，各種自然災(zāi)害頻發(fā)，有害生物猖獗[1]。樹立高效、科學(xué)的經(jīng)營理念，改變純針葉林的現(xiàn)狀，提高林分的生態(tài)功能，成為當(dāng)前林業(yè)生產(chǎn)急需解決的問題[2]。閩粵栲(Castanopsisfissa)是福建鄉(xiāng)土闊葉樹種之一，生長速度快，是優(yōu)質(zhì)食用菌用材，其林分生長穩(wěn)定，具有很好的生態(tài)功能。為掌握杉木閩粵栲異齡復(fù)層林的林分特性及其土壤理化性質(zhì)，探索不同間伐強(qiáng)度杉木林對套種閩粵栲的影響，筆者于2006年在福建省沙縣進(jìn)行杉木林下栽植閩粵栲，營建杉木閩粵栲異齡復(fù)層林，以期改善原有針葉純林的林分結(jié)構(gòu)及生態(tài)功能，為杉木純林的改造與經(jīng)營管理提供理論依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

試驗區(qū)設(shè)在福建省沙縣夏茂林場，海拔450～570 m，年平均氣溫19.5 ℃，無霜期305 d，年均降雨量1 897 mm，相對濕度82.9%。林分面積86.8 hm2，立地類型均為Ⅱ類。林下植被主要有鐵線蕨(Adiantumcapillus-veneris)、地菍(Melastomadodecandrum)、桂花(Euryajaponica)、地楊梅(Luzulacampestris)、芒萁(Dicranopterisdichotoma)等(表1)。

2 材料與方法

2.1 試驗林分建立

2006年初選擇試驗林設(shè)立標(biāo)準(zhǔn)地，大小為20 m×20 m。在標(biāo)準(zhǔn)地上開展每木調(diào)查，進(jìn)行間伐及林下更新試驗。2006年6月對杉木林進(jìn)行間伐[3]。保留木均勻分布，伐后密度設(shè)450 株/hm2、600 株/hm2、750 株/hm2、900 株/hm2等4個處理，分別以A、B、C、D表示。間伐后清理林地，于各試驗林內(nèi)設(shè)立3塊20 m×20 m的標(biāo)準(zhǔn)地。然后于保留木間挖穴，規(guī)格50 cm×40 cm×30 cm。于2007年春季選用1年生閩粵栲合格實生苗進(jìn)行栽植造林[4]。閩粵栲栽植密度1 200 株/hm2，栽植后開展撫育。在立地條件類似的相同樹齡的杉木純林中設(shè)立3塊對照標(biāo)準(zhǔn)地，規(guī)格為20 m×20 m，以CK表示，該標(biāo)準(zhǔn)地不進(jìn)行間伐和套種。于2016年9月選擇立地條件類似的10 年生閩粵栲純林，設(shè)立3塊規(guī)格為20 m×20 m的標(biāo)準(zhǔn)地，用ck表示。

表1 試驗林分概況

2.2 試驗方法

2.2.1 林木生長量測定

林下栽植10 a后，于2016年10月在標(biāo)準(zhǔn)地上開展每木調(diào)查，測定胸徑、樹高、枝下高等，計算分析閩粵栲、杉木的立木材積和生長量[5-6]，分析異齡復(fù)層林和對照林分的杉木和閩粵栲生長量。

2.2.2 標(biāo)準(zhǔn)木根系測定

在各標(biāo)準(zhǔn)地上選取胸徑、樹高與平均值相近(誤差≤±5%)的3株樹木作為標(biāo)準(zhǔn)木。將標(biāo)準(zhǔn)木伐倒，從伐樁由內(nèi)向外挖掘，以10 cm為1層分層挖掘，挖出標(biāo)準(zhǔn)木整個根系，繪制根系橫縱斷面圖[7]，分析根系的生長分布狀況，測定粗根(d≥3 cm)、側(cè)根(1≤d<3 cm)、細(xì)根(d<1 cm)根重。

2.2.3 土壤分析測定

在間伐后及栽植10 a后，分別在標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)按土層深度采集土樣，分0

3 結(jié)果與分析

3.1 異齡復(fù)層林閩粵栲和杉木生長狀況

3.1.1 閩粵栲栽植成活率、胸徑和樹高生長量

方差分析結(jié)果表明(表2)：不同保留密度的杉木林下栽植閩粵栲成活率有顯著差異，成活率隨杉木保留密度的增加而增加，表明幼齡閩粵栲喜陰濕，在杉木林下栽植閩粵栲可提高成活率。栽植10 a后閩粵栲平均胸徑為8.63 cm，最大胸徑9.81 cm，變異系數(shù)2.327%；平均樹高為8.72 m，最高樹高9.46 m，變異系數(shù)2.261%。A處理與其它處理間閩粵栲的樹高、胸徑生長差異均極顯著(P=0.007 3)，各處理林分蓄積亦有顯著差異。胸徑平均增長量從大到小依次為B>C>A>D，樹高平均增長量從大到小依次為D>C>B>A，與閩粵栲純林相比，平均胸徑提高3.5%～12.9%，平均樹高提高1.2%～8.4%。B處理胸徑生長較好，與閩粵栲純林胸徑生長差異極顯著(P=0.006 2)。表明異齡復(fù)層林中的閩粵栲生長狀況正常。

表2 不同間伐強(qiáng)度下杉木林內(nèi)閩粵栲的生長

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，下同

3.1.2 閩粵栲年生長量

林下栽植10 a后異齡復(fù)層林閩粵栲胸徑總生長量達(dá)7.31 cm，年生長量最大值0.98 cm，出現(xiàn)在第9年；閩粵栲樹高生長達(dá)8.51 m，連年生長量最大值也出現(xiàn)在第9年，最大值1.15 m；胸徑、樹高年平均生長量分別為0.31～0.73 cm·a-1、0.39～0.85 m·a-1。10年生閩粵栲樹高、胸徑生長率均超過10%，表明閩粵栲長勢良好，已進(jìn)入速生期(表3)。因此杉木林下開展閩粵栲栽植更新措施得當(dāng)，技術(shù)可行。

表3 異齡復(fù)層林閩粵栲胸徑與樹高生長

3.1.3 杉木生長量

各處理的杉木胸徑生長量與對照間差異極顯著(表4、表5、表6)，B、C處理與A處理間杉木胸徑生長量差異亦為極顯著，B處理與C處理間差異不顯著，B處理的胸徑生長量最大。各處理的杉木高生長量和材積生長量與對照間差異均極顯著(表7)，各處理間差異不顯著。杉木間伐后株數(shù)不同程度地減少了，但材積年生長量提高，表明杉木林下栽植閩粵栲，將單一針葉純林改建為異齡復(fù)層混交林后，林分結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，提高了土壤肥力，促進(jìn)了杉木的高、徑生長。

表4 不同密度林分杉木生長量

表5 不同密度林分杉木胸徑生長量方差分析

表6 不同密度林分杉木胸徑生長量多重比較

表7 不同密度林分杉木樹高與材積生長量方差分析

3.2 根系生長分布狀況

異齡復(fù)層林各土壤層的根量、根幅均大于杉木純林(表8)，表明杉木林下栽植閩粵栲能增加土壤有機(jī)質(zhì)，改善土壤結(jié)構(gòu)，促進(jìn)異齡復(fù)層林根系生長，根系的分布范圍擴(kuò)大，根量增加，有利于林分涵養(yǎng)水源。

表8 不同林分的根系生長分布比較

3.3 異齡復(fù)層林土壤分析

3.3.1 土壤結(jié)構(gòu)

異齡復(fù)層林00.25 mm的水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量達(dá)84.16%，比杉木純林、林下栽植前分別增加7.42%、16.47%。異齡復(fù)層林0

表9 不同林分土壤結(jié)構(gòu)變化

注：粒徑為干篩數(shù)值，括號內(nèi)為濕篩數(shù)值

3.3.2 土壤孔隙度

異齡復(fù)層林的各土層總孔隙度均得以增加(表10)，其中0

表10 不同林分土壤的孔隙狀況

3.3.3 土壤水分

林下栽植閩粵栲后，土壤持水性能得以提升(表11)。異齡復(fù)層林0

表11 不同林分土壤水分參數(shù)

3.3.4 土壤養(yǎng)分

林木樹種組成，凋落物的數(shù)量及現(xiàn)存量，營養(yǎng)元素的歸還速率直接影響到土壤養(yǎng)分。異齡復(fù)層林與林下栽植前相比，其各項土壤養(yǎng)分指標(biāo)皆有所提升(表12)，其中0

表12 不同林分土壤養(yǎng)分參數(shù)

4 結(jié)論與討論

對杉木純林采用機(jī)械均勻間伐措施，在林下栽植閩粵栲，可提高閩粵栲成活率，杉木間伐最佳保留密度為600 株/hm2，林下栽植閩粵栲合理密度為1 200 株/hm2。

在杉木林下栽植閩粵栲，形成異齡復(fù)層混交林，林分各項指標(biāo)持續(xù)趨好，林分結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。異齡復(fù)層林能促進(jìn)林木生長，提高林分生物量，同時根系生長加強(qiáng)，根總量增加、分布空間擴(kuò)大。異齡復(fù)層林林中凋落物增多，分解速率加快，土壤的密度變小，有機(jī)膠結(jié)物增多，有利于改善孔隙狀況，使土壤結(jié)構(gòu)趨于合理，土壤的理化性質(zhì)持續(xù)向好，土壤各種養(yǎng)分含量增加，養(yǎng)分循環(huán)加快，進(jìn)而促進(jìn)杉木和閩粵栲生長。

我國南方地區(qū)現(xiàn)有大面積的針葉林純林，通過合理間伐，選擇適宜的樹種，在其林下栽植闊葉樹，培育針闊異齡復(fù)層混交林，改造原有的林分結(jié)構(gòu)，可有效解決大面積的地力衰退和水土流失問題。

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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)；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；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；三明市科技項目“不同更新方式閩粵栲林分特征與高效培育關(guān)鍵技術(shù)”(明科成[2016]14號)。

樂興釗(1968-)，男，漢族，福建沙縣人，工程師，研究方向為森林培育與環(huán)境研究，(E-mail)honghyc_886@sina.com。

S763.38

A

1004-2180(2017)02-0034-06