杉木與翅莢木混交造林效果的初步分析

王益和 黃欽府 簡麗華

(福建省龍巖市林業(yè)科學研究所，福建 龍巖 364000)

杉木與翅莢木混交造林效果的初步分析

王益和 黃欽府 簡麗華*

(福建省龍巖市林業(yè)科學研究所，福建 龍巖 364000)

以不同混交比例和混交方式開展杉木與翅莢木混交造林試驗，結果表明：混交造林可有效促進林分生長；混交比例和混交方式對林木生長有極顯著影響，以杉木和翅莢木按4：6的株數(shù)比例星狀混交造林效果最佳。對比不同結構的林分凋落物量發(fā)現(xiàn)，杉木和翅莢木按4：6的比例星狀混交的林分，其年凋落物總量為3 043 kg/hm2，凋落物最大持水量達23.85 t/hm2，顯著高于杉木純林?；旖涣值牡乇硗寥牢锢硇誀畹玫矫黠@的改善，林內(nèi)氣候效益得到顯著提高，進而有效地控制了林分病蟲害的發(fā)生。該研究成果將為進一步推廣翅莢木混交造林奠定重要的技術基礎。

翅莢木；杉木；混交造林；生長效果

混交林是根據(jù)樹種間不同的耐蔭性、根型、生長特點以及嗜肥性等特性，通過有效搭配營造形成的林分，其森林結構具有物種多樣性高、生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定等優(yōu)點。混交林能充分利用不同時間和不同層次、地上和地下空間的光照、水分和養(yǎng)分，有效提高林地利用率和生產(chǎn)力；能改善林分立地條件，提高土壤肥力；能更好地發(fā)揮森林生態(tài)系統(tǒng)涵養(yǎng)水源、保持水土、防風固沙等防護效益，因此，從理論觀點和生產(chǎn)實踐出發(fā)，都應該大力提倡營建混交林[1-3]。

翅莢木(Zeniainsignis)是蘇木科翅莢木屬的落葉喬木，為我國特有樹種，屬國家二級重點保護的野生植物，天然分布在我國的湖北、廣西、湖南、貴州、云南等地。翅莢木屬強陽性速生樹種，喜歡光照充足、水肥條件好的立地條件；其根系發(fā)達，具有固氮根瘤菌，能有效改良土壤條件；同時具有適應性強、生物量大、萌蘗性強、用途廣泛等特點[4-6]，因此，翅莢木是閩西地區(qū)主要造林樹種杉木、馬尾松的良好混交伴生樹種。本文開展了翅莢木與杉木的混交造林試驗，旨在為進一步開展翅莢木混交造林提供必要的技術支撐。

1 試驗地概況

試驗地位于龍巖市上杭縣中都鄉(xiāng)長徐村，地理坐標24°49′9″N，116°24′34″E，海拔200～600 m，屬中亞熱帶海洋性季風濕潤氣候，年平均氣溫19.1 ℃，最低氣溫-5 ℃，最高氣溫41 ℃；年均降水量1 760 mm，相對濕度約84%，無霜期300 d以上；土壤以山地酸性紅、黃壤為主，土層深厚肥沃，立地質量等級Ⅱ級。

2 材料與方法

2.1試驗材料

本試驗所用翅莢木和杉木均為上杭白砂林場苗圃培育的一年生裸根苗。

2.2試驗方法

本次杉木與翅莢木優(yōu)化混交造林試驗重點從混交比例和混交方式兩個因素開展?；旖恢陻?shù)比例設置2種，分別為杉木：翅莢木=6︰4和杉木：翅莢木=4︰6，混交方式設置3種，分別為塊狀、星狀、行狀混交。試驗采用雙因素，不同水平完全隨機組合設計[7-8]，共設6種處理(表1)，每個處理設3次重復，采用隨機區(qū)組排列。以翅莢木純林和杉木純林作為CK對照。造林密度均為2 490 株/hm2，標準地面積20 m×20 m。撫育管理按常規(guī)實施[9-10]。

2.3調(diào)查方法

2.3.1 樣地調(diào)查

造林當年年底，調(diào)查不同混交處理的造林保存率。每年12月份，定期對試驗小區(qū)開展樣地調(diào)查，進行每木檢尺，調(diào)查內(nèi)容包括胸徑(造林前3年為地徑)、樹高、冠幅、枝下高及林下凋落物等生長指標[11-12]。

2.3.2 植被調(diào)查

根據(jù)植被調(diào)查記載表，調(diào)查記錄主要植物的種類、高度、蓋度等。

2.3.3 凋落物收集及凋落物持水性測定方法

在每個標準地內(nèi)，按“梅花五點法”設置5個尼龍網(wǎng)的凋落物收集器，收集器長×寬×高=2 m×2 m×0.25 m。每個月收集1次凋落物，共收集12個月。每次將收集的凋落物帶回實驗室，在80 ℃的恒溫條件下烘干至恒重，稱重得到每個收集器內(nèi)的凋落物量，再根據(jù)每個收集器所占面積比例與凋落物量進行加權，求得各標準地的年凋落物總量[13-15]。

將在80 ℃的恒溫條件下烘至恒重的凋落物試樣放在清水中浸泡24 h后稱重，計算其最大持水量。

2.3.4 土壤理化性質調(diào)查

用環(huán)刀法取樣，測量土壤容重、毛管孔隙度、非毛管孔隙度、總孔隙度和土壤通氣度等[16]。

2.3.5 小氣候觀測

采用便攜式GXH-305 CO2分析儀等觀測儀器，進行定期調(diào)查。

2.3.6 病蟲害情況的調(diào)查

采用常規(guī)病蟲害田間調(diào)查方法，分別調(diào)查不同試驗地的病蟲害種類、數(shù)量、發(fā)生及為害情況等[17]。

3 結果與分析

3.1杉木與翅莢木混交林生長比較

調(diào)查統(tǒng)計了不同混交模式杉木與翅莢木混交林生長的情況(表1)，結果顯示：不同混交模式對造林樹種的生長有不同影響，其中處理5的效果最好，杉木和翅莢木的生長最快；各類混交模式的杉木平均樹高3.18 m，平均胸徑3.17 cm，分別是純林的1.28倍和1.11倍；各類混交模式的翅莢木平均樹高3.56 m，平均胸徑4.20 cm，分別是純林的1.38倍和1.04倍。由此可見，混交林比純林有著明顯的生長優(yōu)勢。

表1 不同混交模式的杉木與翅莢木混交林生長情況

注：表中調(diào)查數(shù)據(jù)為造林3 a后統(tǒng)計。

方差分析不同混交模式對杉木樹高生長的影響(表2)，結果表明混交比例和混交方式對杉木樹高生長都有極顯著的影響。杉木和翅莢木以4︰6的株數(shù)比例混交效果更好，杉木平均樹高達3.32 m，翅莢木的平均樹高達3.64 m；以星狀混交方式造林效果最好，杉木平均樹高達3.41 m，翅莢木平均樹高達3.64 m。因此，杉木與翅莢木最佳混交模式為杉木和翅莢木以4︰6的株數(shù)比例星狀混交。

表2 不同混交模式對杉木樹高生長影響的方差分析

3.2混交林的物種多樣性

杉木人工純林是一種單優(yōu)群落，物種貧乏，而杉木、翅莢木混交林種類成分更豐富，林間存在著廣泛的生態(tài)位疊加，有利于利用環(huán)境資源，提高群落生產(chǎn)力。物種多樣性反映了群落的穩(wěn)定性和動態(tài)。根據(jù)樣地調(diào)查資料，采用辛普森(Simpson)指數(shù)計算檢驗林地的生物多樣性指數(shù)(表3)。

表3 杉木與翅莢木混交林地多樣性

由各樣地的物種多樣性統(tǒng)計結果可以看出：不論是行狀混交、星狀混交和塊狀混交的杉木、翅莢木混交林，林間物種豐富度都在7以上，最多達9，表明混交林的物種豐富度均比純林的高；3種混交方式的物種豐富度中星狀混交林間>行狀混交>塊狀混交，這是因為星狀混交的林地生境變化小，有利于原生植被的恢復；星狀混交的多樣性指數(shù)達3.65，明顯高于行狀混交的多樣性指數(shù)3.06。

3.3混交林的凋落物量

對不同類型的杉木與翅莢木混交林的凋落物總量及其最大持水量進行比較(表4)，結果顯示：杉木純林凋落物量少、質量差，富含硅質難分解，且多形成粗腐殖質，易使土壤酸化并產(chǎn)生有毒物質而影響土壤微生物的類群和活性；翅莢木純林的凋落物量明顯高于杉木純林，這與其生物量大、落葉等生物特征有很大的關系；杉木與翅莢木混交林中，杉木和翅莢木按4︰6的株數(shù)比例星狀混交的林分，年凋落物現(xiàn)存量達3 043 kg/hm2，是杉木純林的2倍；杉木和翅莢木按6︰4株數(shù)比例星狀混交時，凋落物現(xiàn)存量為2 748 kg/hm2，是杉木純林的1.8倍?；旖涣植粌H能促進杉木凋落物的分解，提高土壤肥力，而且對減少地表徑流，增加水源涵養(yǎng)功能起到重大作用，其中T5混交處理的凋落物最大持水量為23.85 t/hm2，是杉木純林的2.58倍。因此，杉木與翅莢木混交林更有利于林地的養(yǎng)分循環(huán)和水源涵養(yǎng)功能的提升。

表4 杉木與翅莢木混交林凋落物持水量比較

3.4混交林的土壤物理性質

土壤孔隙度的組成狀況，直接影響土壤的透水通氣程度和植物根系穿透生長情況。從不同處理混交林的土壤物理性狀(表5)可以看出，各處理混交林的土壤理化性質均比純林得到明顯的改善，其中以T5處理的效果最為理想，混交林0～20 cm土層的總孔隙度、通氣度比翅莢木純林分別提高了2.6%和7.7%，比杉木純林分別提高了22.5%和16.2%；混交林土壤表層的容重值明顯下降，分別比翅莢木純林下降了2.2%，比杉木純林下降了6.2%。由此可見，混交林造林后林地表層土壤更為疏松透氣。

表5 杉木與翅莢木混交林不同經(jīng)營措施的土壤物理性狀調(diào)查統(tǒng)計

3.5杉木與翅莢木混交林的氣候效益

杉木與翅莢木混交林氣候測定，選擇7月份晴天進行，在距地面150 cm高處測定(表6)。杉木與翅莢木混交造林后，林下溫度和濕度均比杉木純和翅莢木純林有明顯的改善，其中日平均氣溫分別比杉木純林和翅莢木純林降低了1.8 ℃和0.6 ℃，日平均濕度則分別提高了6.2%和3.2%。以T5處理的林分氣候改善效果最好，其日平均氣溫分別比CK1和CK2降低了1.9 ℃和0.7 ℃，日平均濕度則分別提高了8%和5%。因此，在杉木與翅莢木混交造林可以有效地改善林分的氣候效益。

表6 不同林分結構的林下溫度和濕度統(tǒng)計

3.6混交林對控制病蟲害效應

2013～2016年在混交林內(nèi)進行主要病蟲害(表7)。調(diào)查結果表明：杉木純林由于林地生物多樣性差，蟲害發(fā)生率為14%，病蟲害發(fā)生率為10%；翅莢木純林蟲害發(fā)生率為12%，病蟲害發(fā)生率為8%?；旖涣钟邢x株率比杉木、翅莢木純林分別下降5.7%和3.7%，病株率分別下降4.3%和2.3%，其中T5處理，對病蟲害防治效果最佳，蟲害發(fā)生率為6.0%，病害危害率為4.0%。由此可見，杉木與翅莢木混交林對害蟲和病害的發(fā)生發(fā)展有抑制作用。

表7 不同試驗林的病蟲害發(fā)生量調(diào)查統(tǒng)計

4 小結

混交造林可有效促進林分生長。混交比例和混交方式對杉木與翅莢木混交林的林木生長有極顯著影響，最佳混交模式為杉木與翅莢木按4︰6的株數(shù)比例星狀混交?；旖涣直壬寄净虺崆v木單優(yōu)種群物種豐富度更高，其中星狀混交林物種數(shù)最多，這可能是由于星狀混交林地生境變化小，有利于原生植被恢復?；旖辉炝诌€可以顯著改善林內(nèi)氣候條件，降低林內(nèi)氣溫，增加空氣濕度，從而減少林分病蟲害發(fā)生。

對比不同林分結構的林下凋落物量顯示，杉木與翅莢木按4︰6的株數(shù)比例星狀混交的林分，其凋落物現(xiàn)存量和最大持水量顯著高于杉木純林。從林下土壤物理性狀來看，混交林地表土壤的物理性狀得到明顯的改善，0～20 cm土層的總孔隙度、通氣度比比杉木純林分別提高了22.5%和16.2%，而土壤容重值則比杉木純林下降了6.2%。由此可見，混交林可以促進杉木凋落物分解，減少地表徑流，增加水源涵養(yǎng)功能，同時也改善林地表層土壤結構，增加土壤肥力。

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王益和，男，高級工程師，主要從事森林培育研究，(E-mail)765028342@qq.com。

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1004-2180(2017)03-0045-06