稀土廢礦區(qū)馬尾松林分優(yōu)化改造技術(shù)

江晟

摘要：為篩選出適合稀土廢礦區(qū)馬尾松林分優(yōu)化改造的鄉(xiāng)土闊葉樹(shù)，通過(guò)配置不同鄉(xiāng)土闊葉樹(shù)林下套種模式，調(diào)查3年后馬尾松與闊葉樹(shù)的生長(zhǎng)情況、植物物種多樣性、土壤改良效果，結(jié)果表明稀土礦區(qū)馬尾松林下套種不同鄉(xiāng)土闊葉樹(shù)與對(duì)照（不套種）在馬尾松生長(zhǎng)量、植物物種多樣性以及土壤改良效果均達(dá)極顯著差異（P<0.01），其中在閩粵栲模式對(duì)促進(jìn)馬尾松生長(zhǎng)效果較好，平均胸徑生長(zhǎng)量達(dá)9.00cm，平均樹(shù)高達(dá)8.69cm，Margalef、Simpson指數(shù)分別為0.56、0.36，土壤pH值提高6.38%，硫酸根離子下降50.94%，土壤有機(jī)質(zhì)增加1.75倍。

關(guān)鍵詞：稀土礦區(qū);馬尾松;套種模式;闊葉樹(shù)

Abstract：In order to select native broadleaved trees suitable forPinus massoniana plantation in rare earth waste mining area，the pine trees growth，plant species diversity and soil improvement were investigated after 3 years by interplanting different local broadleaved trees under the pine plantation. The results showed that different pine growth，plant species diversity and soil improvement effect of extremely significant difference （P<0.01） between pro-planting broadleaved trees and contrast. Among 3 models ，planting Castanopsis fissarehd was the best selection，which had best effect to promote the growth of pine with average DBH growth up to 9.00 cm，the average tree as high as 8.69cm;and highest diversity with Margalef index and Simpson index were 0.56 and 0.36，respectively;and best improvement of soil chemical properties with pH value increased by 6.38%，sulfate ion decreased by 50.94%，and soil organic matter increased by 1.75 times.

Keywords：Rare earth mining area;Pineplantation;Intercropping mode;Broad-leaved tree

2000年以來(lái)，長(zhǎng)汀開(kāi)展了一系列稀土廢礦區(qū)水土流失治理植被恢復(fù)工作，形成了以馬尾松純林為主的林分，林下植被為芒萁骨，但恢復(fù)初期的馬尾松林多為低產(chǎn)低效林，俗稱“老頭松”，存在生長(zhǎng)緩慢、林分質(zhì)量差、植被單一、植物物種多樣性低、生態(tài)脆弱、林下水土流失嚴(yán)重，特別是目前存在松材線蟲防控與火災(zāi)防控的雙重壓力等系列問(wèn)題，導(dǎo)致局部廢礦區(qū)植被出現(xiàn)退化，長(zhǎng)此以往前期治理成果將逐漸喪失。因此，如何進(jìn)行稀土廢礦區(qū)馬尾松林森林質(zhì)量精準(zhǔn)提升工程成為當(dāng)前長(zhǎng)汀水土流失治理深入推進(jìn)亟需解決的科學(xué)問(wèn)題。已有研究表明，針闊混交林較針葉林具有更強(qiáng)的生態(tài)穩(wěn)定性、更高的物種多樣性等特點(diǎn)，鑒于此，本文選擇不同鄉(xiāng)土闊葉樹(shù)在長(zhǎng)汀稀土廢礦區(qū)馬尾松針林下進(jìn)行套種，調(diào)查3年后馬尾松與闊葉樹(shù)的生長(zhǎng)情況、植物物種多樣性、土壤改良狀況，探索不同鄉(xiāng)土闊葉樹(shù)套種模式下稀土礦廢礦區(qū)馬尾松林的改造效果，旨在篩選出適宜稀土廢礦區(qū)馬尾松林分生態(tài)功能提升的闊葉樹(shù)，并集成一套優(yōu)化改造技術(shù)，為南方紅壤侵蝕區(qū)礦區(qū)廢棄地植被恢復(fù)后期林分優(yōu)化改造提供理論依據(jù)，為南方水土流失區(qū)森林質(zhì)量精準(zhǔn)提升提供參考與借鑒。

1 材料與方法

1.1試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于福建省龍巖市長(zhǎng)汀縣三洲鎮(zhèn)三洲村和桐壩村結(jié)合部，屬于中亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候，年均氣溫19.2℃，年最高氣溫39.8℃，年最低氣溫-4.6℃，全年無(wú)霜期達(dá)274d，≥10℃活動(dòng)積溫5843.3℃，年均降雨量1628.2mm。土壤為粗晶花崗巖風(fēng)化殼上發(fā)育的粗骨性紅壤，土壤含沙量高，pH值在4.5～6.5之間，立地條件差，現(xiàn)有植被主要以馬尾松低效林為主。試驗(yàn)地選擇在山坡下部較平緩的丘陵山地。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2018年3月，在稀土廢礦區(qū)馬尾松低效林下采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，分別套種閩粵栲（A1）、紅葉石楠（A2）和山杜英（A3），以不套種為對(duì)照，設(shè)立標(biāo)準(zhǔn)地，每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)地面積20×20m。本試驗(yàn)造林用閩粵栲、紅葉石楠和山杜英2年生帶土球苗。三個(gè)樹(shù)種選擇地徑均為0.9cm、高135cm的壯苗，采用塊狀整地，挖明穴的方式，套種密度90株/畝、株行距2.5m×3.0m，穴規(guī)格60cm×50cm×40cm，種植時(shí)基肥每穴施放硫酸鉀型復(fù)合肥0.25kg，栽植完成后要對(duì)幼林連續(xù)進(jìn)行三年撫育和管護(hù)。造林當(dāng)年5月苗木定根后對(duì)新植喬木追肥1次，6月對(duì)新植喬木再追肥1次;造林第二年，在4-5月對(duì)新植喬木擴(kuò)穴松土1次，同時(shí)再次進(jìn)行追肥，6月對(duì)新植喬木再追肥1次;造林第三年5月對(duì)新植喬木追肥1次，6月對(duì)新植喬木再追肥1次。

1.3群落調(diào)查與多樣性分析

2018年3月造林，2020年12月調(diào)查不同試驗(yàn)處理的林分生長(zhǎng)情況，包括胸徑、樹(shù)高、冠幅、郁閉度、林下灌木和草本種類數(shù)量等指標(biāo)。在20m×20m的樣方內(nèi)布設(shè)5個(gè)5m×5m的樣方，調(diào)查草灌的株數(shù)（叢生草以叢數(shù)代替）。采用Margalef、Simpson指數(shù)分析群落多樣性，具體如下：

（1）Margalef豐富度指數(shù);

（2）Simpson指數(shù)pi2 ;

式中，S是物種數(shù)，Pi為第i種在群落中所占比例，ni為第i個(gè)物種的個(gè)體數(shù)量，N為所有物種的個(gè)體總和。

1.4 土壤取樣與測(cè)定方法

在每一標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)按梅花型挖取3個(gè)土壤剖面，分別在每個(gè)土壤剖面采集0-5cm的樣品1kg，同一標(biāo)準(zhǔn)地的土樣按四分法混合均勻后取1kg帶回實(shí)驗(yàn)室，經(jīng)風(fēng)干研磨后過(guò)2mm尼龍篩，用于土壤化學(xué)性質(zhì)分析，每個(gè)樣品重復(fù)3次。土壤有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀-外加熱法，pH值采用電位法，硫酸根離子采用重量法。

1.5數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方法

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)使用EXCEL、SPSS10.0軟件分析，采用單因素方差分析，多重比較采用LSD法。

2 結(jié)果與分析

2.1不同套種模式對(duì)馬尾松生長(zhǎng)的影響

從表1可以看出，三種套種模式下馬尾松的樹(shù)高、胸徑均大于對(duì)照處理，且差異達(dá)極顯著水平（P<0.01），說(shuō)明林下套種鄉(xiāng)土闊葉樹(shù)可以促進(jìn)馬尾松的生長(zhǎng)，這可能是由于闊葉樹(shù)具有較強(qiáng)的保水保肥能力，顯著改善了林分的生長(zhǎng)環(huán)境所引起的。此外，不同套種模式下馬尾松的樹(shù)高、胸徑亦存在極顯著差異（P<0.01），從多重比較結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)林下套種山杜英對(duì)促進(jìn)馬尾松林分生長(zhǎng)較好。

2.2不同套種模式下植物物種多樣性分析

通過(guò)林下套種鄉(xiāng)土闊葉樹(shù)，提高了稀土廢礦區(qū)馬尾松林分的地表覆蓋度，改善了林地土壤的水熱條件，促進(jìn)了先鋒植物的入侵，提高了林分的植物物種多樣性（見(jiàn)表2）多重比較結(jié)果表明不同套種模式下Margalef指數(shù)與Simpson指數(shù)大小均表現(xiàn)為A1> A3> A2> CK。但是，三種套種模式下物種豐富（Margalef指數(shù)）總體不高，原因可能是稀土廢礦區(qū)土壤經(jīng)過(guò)浸提后，養(yǎng)分流失嚴(yán)重，砂礫含量進(jìn)一步提高，在短期植被恢復(fù)過(guò)程中土壤肥力恢復(fù)有限。

2.3不同套種模式對(duì)土壤改良效果分析

稀土廢礦區(qū)土壤在不同闊葉林下套種后pH值、有機(jī)質(zhì)、硫酸根離子濃度與對(duì)照處理間存在極顯著差異（P<0.01），不同套種處理間pH值差異達(dá)顯著水平（P<0.05），但未達(dá)極顯著水平;不同套種處理間土壤有機(jī)質(zhì)、硫酸根離子濃度差異均達(dá)極顯著水平（P<0.01）。A2處理（套種閩粵栲）在土壤酸化改善、有機(jī)質(zhì)含量提高、土壤硫酸根離子濃度下降三個(gè)方面皆表現(xiàn)較佳，其中土壤pH值提高6.38%，土壤有機(jī)質(zhì)1.75倍，土壤硫酸根離子濃度下降50.94%。

3 小結(jié)與討論

大量研究結(jié)果表明，針葉林采用林下套種鄉(xiāng)土闊葉樹(shù)進(jìn)行優(yōu)化改造后，林分生態(tài)功能得到顯著改善，本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，稀土廢礦區(qū)馬尾松低效林分在套種鄉(xiāng)土闊葉樹(shù)對(duì)馬尾松生長(zhǎng)的達(dá)極顯著水平（P<0.01 ），這與劉春華的研究結(jié)果相類似;林分植物物種豐富度與多樣性得到極顯著增加，王巧珍也發(fā)現(xiàn)相同的結(jié)論;土壤有機(jī)質(zhì)得到極顯著提高，這與劉淑萍的研究結(jié)果一致;土壤pH值顯著上升，這與何友均等研究結(jié)果相反，但與王友生等的研究結(jié)果相同，這可能是稀土浸提后造成土壤酸化，套種闊葉樹(shù)后，林分物種多樣性增加，植物根系在酸脅迫下分泌出生物酶等物質(zhì)改善了土壤酸化的狀況;土壤硫酸根離子極顯著下降，這可能是套種鄉(xiāng)土闊葉樹(shù)后地表覆蓋度增加，植物多樣性提高，特別是灌草植物對(duì)硫酸根的吸收造成的。多重比較結(jié)果發(fā)現(xiàn)三種鄉(xiāng)土闊葉樹(shù)中在促進(jìn)馬尾松生長(zhǎng)、提高植物物種多樣性、土壤改良三個(gè)方面閩粵栲表現(xiàn)較佳，這可能是閩粵栲生落葉量大、土壤改良效果較好引起的。

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