馬尾松格木幼林混交效果研究

安 寧，郭文福，丁貴杰，趙 總，李洪果，莫世宇，王維澤，蒙鳳麗

（1.中國林業(yè)科學(xué)研究院 熱帶林業(yè)實(shí)驗(yàn)中心，廣西 憑祥 532600； 2.貴州大學(xué) a.林學(xué)院；b.貴州省森林資源與環(huán)境研究中心，貴州 貴陽 550025）

馬尾松Pinus massoniana是我國南方主要的造林樹種，具有分布廣、面積大、速生豐產(chǎn)、用途廣等特點(diǎn)[1]。格木Erythrophleum fordii是我國南亞熱帶地區(qū)的珍貴鄉(xiāng)土闊葉樹種，天然分布于廣東、廣西、福建和臺灣等省區(qū)。其木材硬度高，耐腐蝕，可用于造船和制作實(shí)木家具、地板及工藝品等[2]。格木樹體優(yōu)美，樹冠濃蔭蒼綠，是優(yōu)良的城市綠化和園林觀賞樹種，也是用于生態(tài)公益林營建的重要樹種之一。

現(xiàn)有馬尾松人工林大部分以純林模式經(jīng)營。純林林分結(jié)構(gòu)單一，生物多樣性低，涵養(yǎng)水分能力差，極易發(fā)生森林火災(zāi)以及爆發(fā)病蟲害[3]。格木純林存在生產(chǎn)力低、干形差、病蟲害等問題[4-6]。馬尾松與格木混交能夠明顯改善和優(yōu)化樹種結(jié)構(gòu)，提高森林生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和森林生產(chǎn)力，增加物種多樣性，改善土壤養(yǎng)分，減少森林火災(zāi)和病蟲害的發(fā)生[7-8]，以及能有效促進(jìn)格木優(yōu)良干形的形成。國內(nèi)對馬尾松和格木都做了大量的工作[9-13]， 大部分研究集中在混交之后樹木的生長情況、生物多樣性以及涵養(yǎng)水分等方面[14-16]，對馬尾松格木混交的模式以及混交比例等方面研究較少[17-19]。本研究通過對馬尾松格木混交模式及混交比例進(jìn)行研究，旨在探索馬尾松格木合適的混交模式及混交比例，為馬尾松人工林近自然經(jīng)營提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)林設(shè)在廣西友誼關(guān)森林生態(tài)系統(tǒng)國家定位觀測站區(qū)域內(nèi)的白云實(shí)驗(yàn)場，為2014年?duì)I造的馬尾松格木人工林，前茬為杉木人工林，主伐后明火煉山。地理位置為106°48′E，22°06′N，海拔230 m，低山地貌，年平均氣溫20.5 ℃，年降水量1 500 mm，屬于南亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)。土壤為花崗巖發(fā)育成的赤紅壤，土層厚度＞1 m，腐殖質(zhì)厚度＞10 cm，林下植被為芒萁Dicranopteris dichotoma、五節(jié)芒Miscanthus floridulus、淡竹葉Lophatherum gracile、三叉苦Evodia lepta、金毛狗Cibotium barometz等。

1.2 樣品的采集與處理

試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，馬尾松與格木株行距均為2 m，格木4 株為一叢，試驗(yàn)共6 個(gè)處理。a，馬尾松+格木（75 叢·hm-2）；b，馬尾松+格木 （150 叢·hm-2）；c，馬尾松+格木（210 叢·hm-2）； CK1，馬尾松+ 格木（4:1）進(jìn)行行狀混交；CK2，格木純林；CK3，馬尾松純林。2018年6月進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)查，樣地面積400 m2，重復(fù)3 次。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2007 軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析并繪制圖表，廣西馬尾松二元立木材積公式V松=0.714 265 437×10-4D1.867010H0.9014632[20]， 格 木二元立木材積公式V格=0.667 054×10-4D1.84795450H0.96657509[21]。運(yùn)用SPSS19.0 軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析及多重比較[22]。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同混交模式馬尾松生長量差異

從圖1 可看出，不同混交模式馬尾松胸徑、樹高、冠幅和單株材積均差異顯著（P＜0.05），其中處理a 和CK3 林分平均胸徑最大，均為 5.9 cm；處理c 林分平均胸徑最小，為5.0 cm；CK1 與處理b 介于之間，林分平均胸徑為5.3 cm 和 5.1 cm。各處理及對照馬尾松林分平均樹高表現(xiàn)為CK3 ＞a ＞CK1 ＞b ＞c，樹高依次為4.9、4.7、4.5、 4.2 和4.1 m。CK3 平均冠幅最大，為2.55 m；處理c 平均冠幅最小，為1.90 m。從表1 可以看出，CK1馬尾松單株材積最大，為0.008 2 m3；其次為處理a的0.008 0 m3；處理c 單株材積最小，為0.005 1 m3。

圖1 不同混交模式馬尾松胸徑、樹高和冠幅差異Fig.1 Diameter class, tree height and crown difference of Pinus massoniana in the different mixed models

表1 馬尾松格木單株材積及單位面積蓄積?Table 1 Individual volume and area volume of Pinus massonianaand Erythrophleum fordii m3

2.2 不同混交模式格木生長量差異

從圖2 可以看出，不同混交模式格木胸徑、樹高、冠幅和單株材積均差異顯著（P＜0.05）。最大胸徑為CK2 的5.1 cm，最小為處理c 的4.1 cm， 處理a、處理b 和處理CK1 介于二者之間，分別為4.9、4.7 和4.6 cm。處理a 和CK1 樹高最高，均為4.8 m，處理c 樹高最低，為4.0 m；處理b和CK2 樹高為4.7 m 和4.5 m。CK1 平均冠幅最大，為2.55 m；處理c 平均冠幅最小，為2.05 m；處理 a、處理b 和CK2 平均冠幅均為2.45 m。從表1 中可以看出，CK2 格木單株材積最大，為0.005 8 m3； 處理c 單株材積最小，為0.003 5 m3。

圖2 不同混交模式格木胸徑、樹高和冠幅差異Fig.2 Diameter class, tree height and crown difference of Erythrophleum fordiiin the different mixed models

2.3 不同混交模式徑級分布

統(tǒng)計(jì)分析各處理樣地面積內(nèi)馬尾松和格木的徑級數(shù)量，繪制圖3 和圖4。從圖3 可以看出，各處理及對照中馬尾松的徑級呈正態(tài)分布，即大小徑級數(shù)量少，處于中間的徑級數(shù)量多。2 cm 徑級木數(shù)量在CK3 中最少，僅為2 株，且無12 cm 徑級 木。處理a 和CK1 各有一株馬尾松12 cm 徑級木。同樣，各處理及對照中格木的徑級也呈正態(tài)分布（圖4）。處理a 和CK1 無2 cm 徑級木，同時(shí)也無10 cm徑級木，只有CK2中有一株10 cm徑級木。

圖3 馬尾松徑級分布Fig.3 Diameter class distribution of Pinus massoniana

圖4 格木徑級分布Fig.4 Diameter class distribution of Erythrophleum fordii

3 結(jié)論與討論

馬尾松人工林傳統(tǒng)經(jīng)營多為純林模式，純林造林和育林技術(shù)較簡單，單位面積上蓄積量大，有利于實(shí)行機(jī)械化造林、撫育和采伐作業(yè)，營林成本較低。同時(shí)存在生物多樣性降低、土壤肥力下降、易受病蟲害及森林火災(zāi)危害等問題[23]。馬尾松與闊葉樹混交，闊葉樹種選擇尤為重要[24-26]，以往營建馬尾松混交林，都是簡單的行狀混交，只是馬尾松和闊葉樹的比例略有不同。本研究結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，創(chuàng)新地運(yùn)用了格木叢植的方式與馬尾松混交，以此來探討馬尾松格木適宜的混交模式及混交比例。格木以叢為單位進(jìn)行種植，可減少造林的勞動量，提高造林成活率，增強(qiáng)撫育的針對性。同時(shí)一叢4 株格木，可增加對雜草的競爭力，達(dá)到格木目標(biāo)樹選擇年齡，一叢只保留一株目標(biāo)樹即可，有效減少間伐的成本。不同混交模式下馬尾松胸徑、樹高、冠幅和單株材積均差異顯著，馬尾松與格木（75 叢·hm-2）混交和馬尾松純林的胸徑、樹高最大，馬尾松純林的單株材積、平均冠幅均為最大。馬尾松胸徑、樹高、冠幅和單株材積在馬尾松與格木（210 叢·hm-2）混交下最小。說明在不同的混交模式及混交比例，馬尾松生長表現(xiàn)是不同的。在馬尾松純林和馬尾松與低密度格木（75 叢·hm-2）混交中生長表現(xiàn)最好，而在馬尾松與高密度格木（210 叢·hm-2）混交中生長表現(xiàn)最差。這是因?yàn)楦衲揪哂泄痰饔茫R尾松與格木混交可實(shí)現(xiàn)加快土壤養(yǎng)分循環(huán)速 率[27-28]，改善土壤肥力[29],提高林分生產(chǎn)力[30-31]和碳儲量[32-34]。但格木密度增大之后，增大了種間競爭，造成馬尾松生長受到壓制，故馬尾松與高密度格木混交中馬尾松生長表現(xiàn)最差。格木胸徑、樹高、冠幅和單株材積均差異顯著。馬尾松與格木（75 叢·hm-2）混交和格木純林胸徑最大，馬尾松與格木（75 叢·hm-2）混交單株材積最大，馬尾松與格木（75 叢·hm-2）混交和馬尾松格木行狀混交樹高最大，馬尾松格木行狀混交的平均冠幅最大。格木胸徑、樹高、冠幅和單株材積在馬尾松與格木（75 叢·hm-2）混交下最小。說明在不同混交模式及混交比例下，格木生長表現(xiàn)是不同的。在馬尾松與低密度格木（75 叢·hm-2）混交和馬尾松與格木行狀混交兩種混交模式下生長表現(xiàn)最好，而在馬尾松與高密度格木（75 叢·hm-2）混交生長表現(xiàn)最差。這是因?yàn)?，馬尾松與低密度格木混交和馬尾松與格木行狀混交，格木密度較小，遭受蟲害的程度較低，所以具有較好生長量的干形。不同混交模式單位面積（每公頃）總蓄積量不同，馬尾松與格木（75 叢·hm-2）混交總蓄積量最大，為11.537 m3。其次是馬尾松格木行狀混交，總蓄積量最小是馬尾松與高密度格木（75 叢·hm-2）混交，僅為6.988 m3。不同的混交模式和混交比例不影響徑級數(shù)量的分布規(guī)律，各處理及對照中馬尾松和格木的徑級均呈正態(tài)分布。整體看，馬尾松和格木均在馬尾松與格木（75 叢·hm-2）低密度混交和馬尾松與格木行狀混交中，徑級分布表現(xiàn)較好。

目前數(shù)據(jù)分析來看，以培育馬尾松大徑材為經(jīng)營目標(biāo)，早期應(yīng)選擇馬尾松與格木（75 叢·hm-2）混交模式。因本研究僅為幼林階段的混交效果，僅以5年試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，具有一定的局限性，隨著林齡的增長，馬尾松和格木種間競爭和種內(nèi)競爭的變化，以及林地土壤養(yǎng)分、水分等環(huán)境因子的改變及間伐等營林措施的實(shí)施而表現(xiàn)出不同的變化，是否此模式為最優(yōu)模式值得繼續(xù)研究。所以本研究下一步準(zhǔn)備對樣地進(jìn)行長期觀測，以獲得更科學(xué)、系統(tǒng)和完整的數(shù)據(jù)，同時(shí)對樣地生物多樣性、土壤理化性質(zhì)、微生物的種類和數(shù)量等進(jìn)行測定。通過分析掌握馬尾松和格木不同混交模式下的生長動態(tài)，進(jìn)而確定二者最佳的混交模式。