馬尾松純林改造套種珍稀闊葉樹營建復層林研究

江錦攀

(福建省連城邱家山國有林場，福建 連城 366208)

1 引言

馬尾松喜溫暖濕潤、不耐水和鹽堿、耐旱，天然更新能力強、以播籽成林，是我國特有的鄉(xiāng)土、豐產樹種之一，在東部濕潤地區(qū)分布較廣，是資源豐富的針葉樹種。馬尾松林以天然林為主，在我國國民經(jīng)濟建設中有著重要地位。由于馬尾松根系發(fā)達，菌根豐富。近年來是頗受歡迎的造紙原料之一。隨著馬尾松林面積不斷增大，純林經(jīng)濟效益衰退嚴重，林分產力下降，火災頻率增加。因此選種珍惜闊葉林種進行混交，可有效增加生物多樣性，提高林業(yè)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性和林業(yè)成產經(jīng)濟效益。混交林有獨有的優(yōu)點，所以下文介紹混交林生態(tài)效益和其他方面的研究初步結果。

2 復層林研究現(xiàn)狀

根據(jù)文獻資料顯示，我國混交林研究分為3個階段。首先從1949年到20世紀70年代末為準備種植混交林的，主要是引進蘇聯(lián)種植混交林的技術與經(jīng)驗，因此解放后30年在一些林業(yè)單位布置了供科學研究的人工混交試驗林的任務，并對其生長狀況進行初步研究。第二階段，從20世紀70年代末到90年代為混交林的發(fā)展階段。隨著林業(yè)生產，逐漸暴露出單一樹種的純林種植弊端，因此營建馬尾松珍惜闊葉林混交林便成為有效解決純林弊端的有效途徑之一。第三階段20世紀90年代末以后國家進一步對混交林提供科研經(jīng)費的支持，科研團隊的實驗手段更加先進，研究和林業(yè)生產更為密切。我國達標性研究成果有松櫟混交林等。營建馬尾松套種珍惜闊葉林混交林不僅是一項技術措施，而且涉及到對生態(tài)學中的種間關系和樹種生物學的認知?，F(xiàn)如今，對馬尾松混交林生態(tài)系統(tǒng)水平研究更加深入，主要為林地改良，土壤利用率，能量轉化和代謝過程等其他一些研究。森林凋落物作為森林物質能量傳遞的第一部分載體，是指森林生態(tài)系統(tǒng)生物部分回歸地表面，作為分解者的能量來源，維持神態(tài)系統(tǒng)所有有機物質。森林凋落物是維持土壤肥力的基礎，是能量循環(huán)的主要途徑，改變林中局部小環(huán)境的重要物質之。通過對森林凋落物的分析，可知該生態(tài)系統(tǒng)的功能指標是否維持正常，凋落物的養(yǎng)分循環(huán)對保持長期林地生產有著極為重要的意義。我國展開了對馬尾松混交林的大量生態(tài)學研究。

3 復層林中套種闊葉樹凋落物量的影響

據(jù)實驗結果顯示(表1)，馬尾松純林的年凋落物量為3.26 t/hm2，在馬尾松林下套種闊葉樹種后，年掉落量同比增加了200%。在馬尾松下套種珍惜闊葉林，年掉落物明顯增長?；旖涣值牡蚵湮锟偭勘憩F(xiàn)出明顯的隨季節(jié)變化。混交林凋落物總量中來自馬尾松的凋落物占50%～60%，其中枝葉占較大比例，最多可達到70%。由于馬尾松和闊葉樹兩者的凋落物不同，在樹皮和繁殖器官的凋落物量馬尾松占更大比例，兩者具有明顯差異。在凋落物的養(yǎng)分組成方面，也具有較大不同，其中Ca占比例較大。林地凋落物現(xiàn)存量為動態(tài)值，受多種環(huán)境因素的影響，主要受緯度影響，發(fā)現(xiàn)當緯度增大時，凋落物現(xiàn)存量也會增加。經(jīng)過在各個地區(qū)實驗得出，林分密度對凋落物積累和分解的影響比較明顯，如果想要促進凋落物的分解，可以調節(jié)在合適的密度，有效的促進分解。林地凋落物的積累和分解速率可直接對森林生產力產生影響，所以很多研究問題都是根據(jù)這一方面進行發(fā)展。周轉時間方面上馬尾松的枯葉和枯枝要大于闊葉樹，這可以表明，馬尾松林下套種闊葉樹種既增加了凋落物量并且加快了分解速率已經(jīng)養(yǎng)分的釋放，加強了林分的生產力(表1)。

表1 馬尾松復層林中套種闊葉樹凋落物量情況

4 馬尾松純林下套種闊葉樹后對森林土壤的影響

不同的坡位也存在著不同的影響，被種植在上坡的馬尾松胸徑和樹高比其他高出大概10%～20%左右，而被種植在下坡的只高出4%～20%左右，有較大差異，但是在不同種植模式冠幅之間卻無較大差異(表2)。物理性質方面，土壤容重在各林分之間無顯著差異，這說明，差異主要在于土壤的結構問題。在土壤層20 cm以下可以更好的展現(xiàn)出改善結果。在土壤非毛管孔隙度方面純林和混交林有著較大差異，馬尾松純林改造套種珍稀闊葉樹營建復層林，很多的混交林都大于馬尾松純林，然而這對其影響并沒有明顯的規(guī)律，不同都坡位都存在顯著影響，對于上坡位有較大影響這一現(xiàn)象說明了馬尾松林下套種闊葉樹能更好的改善表土層的非毛管孔隙度并且了增強土壤的通氣透水性能，而根部是影響的主要原因。土壤的自然含水率在兩者之間也存在較大差異，馬尾松的含量較高，產生差異的原因可能為森林的蒸騰作用增加引起的。對于化學性質的影響上，馬尾松林下套種闊葉樹可以有效的增加有機物的含量，可以更好的解決N、P的缺乏，更減少了K的含量。由數(shù)據(jù)得出，馬尾松純林pH值相對較低，表明馬尾松純林對于降低土壤活性酸度有一定作用，并且更好的增加了鹽基飽和度。不同的種植模式都會對土壤產生一定影響，在時間推移下，到模型后期，改善土壤的差距就會減小(表3)。

表2 不同坡位馬尾松林下套種闊葉樹及馬尾松純林林分生長情況

表3 馬尾松林相改造后不同時期土壤的水穩(wěn)性團聚體>0. 25 mm組成

5 復層林土壤肥力變化情況概要

在物理及化學方面，分析對于土壤肥力的影響。在馬尾松人工林經(jīng)過改造后，林分結構發(fā)生了較大的改變，將馬尾松純林培育為異齡復層的針闊混交林，這種方法可以影響了林地結構和肥力(表4)。隨著時間推移，林地在0～20及20～40層水穩(wěn)性團聚體含量均呈現(xiàn)出增加的趨勢，但是在不同林分組成增加的量存在較大差異，改造后的明顯增加更多。經(jīng)過改造時間越長，表現(xiàn)出的差異更大，表明了對土壤的穩(wěn)定性有較大影響，能更好地改善土壤結構。

表4 不同坡位馬尾松林下套種闊葉樹及馬尾松純林林分胸徑和樹高生長方差分析

隨著時間的推移，馬尾松林分的土壤孔隙呈現(xiàn)增加的趨勢，但是在不同林分組成上存在較大差異，馬尾松純林增加的量很小，而改造后的馬尾松闊葉樹混交林增加的量較大。經(jīng)過較長的時間，不同的林分組成土壤孔隙增加的量也不同。由于不同的樹種有不同的表現(xiàn)，凋落物和分解速度不盡相同，這就會影響著土壤的養(yǎng)分情況，在經(jīng)過改造后，凋落物的量有所減少，分解速度也明顯增加，更大大地提高了養(yǎng)分含量。經(jīng)過時間的推移，有機質的含量也在改造后明顯增長，不同的林分土壤均有不同程度的增加。改造后，有效地增加了氮的含量，但是在較長時間后，增加含量變得不同。雖然在改造后，磷的含量有所增加，但是變化較小，也證明了對磷的含量也具有一定影響。對于土壤水解氮、速效磷、速效鉀含量，在改造后都有不同的影響，不同的林地有不同的增加以及減少，與改造前相比較，可以明顯地看到改造效果(表5)。

表5 馬尾松林相改造后不同時期土壤的孔隙組成

6 結語

森林功能的第一生產力其實是森林落物，即將森林的生態(tài)系統(tǒng)進行地表的歸還，是分解者的主要生存來源，以保持生態(tài)系統(tǒng)的整體穩(wěn)定，也是森林生態(tài)系統(tǒng)的整體肥料來源，以維持土壤的營養(yǎng)平衡，保持能量的代謝穩(wěn)定流動。凋落物作為食物，并且具有改善土壤環(huán)境的重要作用，調解著森林水分，有著十分特殊的意義。凋落物可以改善土壤pH值，使土壤向酸性方向發(fā)展。通過對凋落物的研究，不同的種植模式有不同的結果，更好地保護森林，加以調節(jié)。高效地進行環(huán)境改善是人工林的重要治理途徑以及研究方向，改造人工林更重要的是對物種以及林間關系做到一定的了解，利用自然環(huán)境提高馬尾松的人工抗性，提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及多樣性，增大林地面積，利用地形空間，充分增加自然物質的利用率，讓馬尾松能夠真正的回歸到自然地雜木林中去，從而使純林以及雜林能夠緊密的相融合，回歸到天然的多層次的形態(tài)的森林系統(tǒng)中。實踐表現(xiàn)，令馬尾松以及闊葉林混交造林后，可以有效改善森林環(huán)境，加快落葉的實際分解速率，在一定的程度上還可以提高對松樹的保護，降低病蟲害，在經(jīng)過實際設計的林地不斷進行人工調整，使得林間景觀可以實質性改善，增加生物的多樣化，所以，將森林土壤的物理化學性質進行針對性改善是一種非常值得推廣的經(jīng)營模式。