2種毛竹混交林生長量與土壤理化性質(zhì)分析

劉敬灶

(福建省泰寧國有林場，福建 泰寧 354400)

毛竹(Phyllostachysedulis)是南方林區(qū)重要的一種經(jīng)濟(jì)作物類型，特別是在福建地區(qū)，毛竹經(jīng)營收入已成為山區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和林農(nóng)經(jīng)濟(jì)收入的重要來源。發(fā)展毛竹產(chǎn)業(yè)成為促進(jìn)林區(qū)鄉(xiāng)村振興的重要支撐。從20世紀(jì)90年代起，不少地方持續(xù)推廣了深翻土壤、采伐林木等強(qiáng)度經(jīng)營措施，不同程度提高了毛竹經(jīng)營收入。但隨著強(qiáng)度經(jīng)營措施的持續(xù)實施，原有混生林木被過度采伐，加上土壤深翻時沒有做好水土流失預(yù)防措施，造成竹林土壤板結(jié)、病蟲害頻繁發(fā)生，反而影響了經(jīng)營收入。因此，有必要對毛竹林可持續(xù)經(jīng)營模式進(jìn)行研究，以改進(jìn)經(jīng)營策略。

竹木混交林泛指毛竹與天然或人工更新的針葉樹、闊葉樹混生形成的林分。竹木混交林是復(fù)層林結(jié)構(gòu)，適宜的混交樹種和合理的混交比例，可充分利用林分空間的環(huán)境資源，有利于提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗逆性，提高土壤肥力和水源涵養(yǎng)能力[1-3]，并促進(jìn)竹木生長[4-6]。毛竹混交經(jīng)營是近年來森林培育學(xué)和生態(tài)學(xué)研究的重要課題[2，7]。20世紀(jì)90年代，福建省建寧國有林場種植的杉木(Cunninghamialanceolata)和福建柏(Fokieniahodginsii)純林在經(jīng)營期間，特別是間伐后，周邊毛竹不斷侵入，再經(jīng)人為墾復(fù)經(jīng)營，經(jīng)過一定時期的間伐、侵入、墾復(fù)，部分地塊逐步形成不同混交比例的毛竹-杉木混交林和毛竹-福建柏混交林。利用這些混交林和周邊的毛竹、杉木、福建柏純林為對象，研究混交對竹木生長和林地土壤理化性質(zhì)的影響，以期為毛竹竹木混交科學(xué)經(jīng)營提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地設(shè)在福建省建寧國有林場場部工區(qū)(116°50′28″E，26°38′66″N)，屬中亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候區(qū)，又有大陸性山地氣候特點。冬季氣候寒冷，夏季晝夜溫差大，年均氣溫16.8 ℃，無霜期255～280 d。試驗地海拔500～600 m，立地類型條件中上，山地紅黃壤，土層厚度60 cm以上，坡度小于25°。

1.2 林分選擇與調(diào)查

試驗調(diào)查所選林分為毛竹杉木混交林、毛竹福建柏混交林和杉木純林、福建柏純林、毛竹純林。毛竹純林的沒有混生喬木樹種的正常生長竹林，其余林分林齡25 a，均按常規(guī)管理模式經(jīng)營。所選混交林混交結(jié)構(gòu)已穩(wěn)定5 a以上。在實驗地內(nèi)分別按10竹、8竹2杉、7竹3杉、6竹4杉、5竹5杉、9竹1柏、8竹2柏、7竹3柏、10杉、10柏的混交比例，各布設(shè)1個20 m×20 m的樣地。

樣地內(nèi)全林每木調(diào)查竹木的胸徑、樹(竹)高和冠幅，根據(jù)各樣地竹、木的平均胸徑和平均高選擇標(biāo)準(zhǔn)竹(木)，按Monsi分層切割法調(diào)查毛竹(木)生物量，并取樣品測定含水率，求出生物量干重。在每塊樣地的東南角，用環(huán)刀多點采集0～20 cm、20～40 cm土層的土壤樣品，按國家標(biāo)準(zhǔn)分析各層土壤容重、含水率、非毛管孔隙度、通氣度以及土壤的pH、全N、全P、有機(jī)質(zhì)、水解N、速效P、速效K含量。

1.3 數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)用Excel軟件處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 試驗林竹木生長

由表1可知，在毛竹杉木混交林中，隨著杉木比例的提高，杉木的冠幅、胸徑、樹高和單株材積逐漸下降，但生物量上升；毛竹的胸徑、樹高和單株重量逐漸上升，但生物量先降后升。混交比例為5竹5杉時，杉木+毛竹的總生物量最大，且杉木生物量接近杉木純林，毛竹生物量是毛竹純林的82.9%。毛竹與杉木混交，對杉木和毛竹生長均有促進(jìn)作用，5竹5杉的混交比例是最優(yōu)比例。

表1 試驗林林木生長量

在毛竹福建柏混交林中，隨著福建柏比例的提高，福建柏生物量逐漸上升，冠幅、胸徑、樹高和單株材積雖然變化不大，但均明顯高于福建柏純林，其中樹高和單株材積分別是純林的1.28倍和1.54倍；毛竹的胸徑、單株重量和生物量均呈下降趨勢。9竹1柏的毛竹生物量是毛竹純林的1.19倍，且產(chǎn)出47.0 m3·hm-2福建柏優(yōu)質(zhì)材。

2.2 試驗林土壤化學(xué)性狀

由表2可知，毛竹杉木混交林中，0～20 cm土層全N、全P、有機(jī)質(zhì)和速效P含量高于 20～40 cm土層，混交林土壤均較杉木純林高，且隨杉木比例增加而提高。毛竹杉木混交林中，以5竹5杉的土壤肥力最強(qiáng)，其表層土壤的全N、全P、有機(jī)質(zhì)、水解N、速效P、速效K含量分別比杉木純林增加43.4%、24.9%、102.6%、1.7%、53.1%和17.5%，可見混交林有較好的培肥能力。

表2 試驗林土壤化學(xué)性狀

毛竹福建柏混交林中，以9竹1柏土壤肥力最高。各土層有機(jī)質(zhì)、速效P、水解N和速效K均以9竹1柏最高，有機(jī)質(zhì)和速效P隨著福建柏比例的增加均呈下降趨勢。各混交比例林分表層土壤的全N、全P含量變化不明顯，20～40 cm土層全N含量以8竹2柏最高，9竹1柏的全P最高。福建柏純林的全N、全P、有機(jī)質(zhì)和速效P含量低于混交林，水解N和速效K含量介于各混交林之間。

毛竹純林中，全N、全P、有機(jī)質(zhì)和表層土壤的速效P含量介于毛竹杉木、毛竹福建柏各混交林之間；20～40 cm土層速效K、速效P含量高于毛竹杉木、毛竹福建柏混交林，水解N含量比毛竹杉木、毛竹福建柏混交林低；表層土壤的速效K含量高于毛竹福建柏混交林，介于毛竹杉木各混交林之間。

試驗林土壤均呈弱酸性，杉木純林的pH值最低，毛竹純林最高，混交林介于其間；福建柏純林的pH值介于毛竹福建柏各混交林之間；毛竹、杉木和福建柏純林、毛竹杉木混交林表層土壤pH值低于下層土壤。

2.3 試驗林土壤物理性狀

土壤孔隙度組成狀況影響土壤通氣性、透水性和林木根系生長，是土壤肥力的重要指標(biāo)[8]。由表3可知，試驗林表層土壤的非毛管孔隙度、通氣度均較下層土壤大。毛竹杉木混交林土壤非毛管孔隙度、通氣度均比杉木純林高，并隨著杉木比例的增加而提高，5竹5杉試驗林的土壤非毛管孔隙度、通氣度分別比杉木純林提高35.6%、30.6%；毛竹福建柏混交林土壤非毛管孔隙度較福建柏純林低，表層土壤的通氣度均較福建柏純林高，而下層土壤差異不明顯；毛竹純林的土壤非毛管孔隙度和通氣度均較毛竹福建柏混交林高，低于6竹4杉和5竹5杉混交林。

表3 試驗林土壤物理性狀

土壤容重增大，表明該土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)變差，透氣性變差，堅實度增加[9]。如表3所示，總體上表層土壤容重小于下層土壤，杉木、福建柏純林的容重均大于混交林，以5竹5杉的最小，毛竹純林表層土壤容重僅高于5竹5杉；毛竹杉木混交林隨杉木比例的增加各土層土壤容重遞減；毛竹福建柏混交林隨福建柏比例的增加表層土壤容重遞減。

水分是森林土壤構(gòu)建的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，承擔(dān)N、P、K及其他養(yǎng)分溶解轉(zhuǎn)化的媒介功能。毛竹杉木混交林土壤含水率以7竹3杉最高，0～20 cm和20～40 cm土層的含水率分別為48.59%和44.44%，5竹5杉混交林表層土壤含水率與其接近(48.56%)；毛竹福建柏混交林土壤含水率隨福建柏比例的增加而提高，且表層、底層土壤差異較大，以7竹3柏最高，表層土壤達(dá)47.74%；杉木純林和福建柏純林土壤含水率介于各混交林之間，毛竹純林的土壤含水率最小。

3 結(jié)論與討論

合理的混交可以促進(jìn)毛竹的生長。毛竹杉木混交林以5竹5杉的總生物量最大，5竹5杉的混交比例是適宜比例，經(jīng)濟(jì)價值最高。張潤生[10]和康永武[11]的研究都表明，毛竹與杉木、乳源木蓮進(jìn)行合理混交，能改善土壤養(yǎng)分，促進(jìn)林分生長，與本研究結(jié)果類似。但本研究中，毛竹與福建柏只宜少量混交，低于2成可促進(jìn)毛竹生長，提高毛竹產(chǎn)量，比例在3成以內(nèi)能促進(jìn)福建柏的胸徑和樹高生長。

毛竹林混交有較好的培肥能力。毛竹杉木混交林以5竹5杉土壤肥力最強(qiáng)，毛竹福建柏混交林以9竹1柏土壤肥力最高，毛竹純林介于毛竹杉木、毛竹福建柏各混交林之間。不同樹種根系和根際微生物呼吸產(chǎn)生的CO2、分泌的有機(jī)酸及其它—些因素也對根際土壤pH值產(chǎn)生一定影響[12]。毛竹混交林的pH值均較毛竹純林低，杉木純林又低于毛竹杉木混交林，而福建柏純林的pH值介于毛竹福建柏各混交林之間。適宜的pH值有利于提高土壤養(yǎng)分的生物有效性、促進(jìn)土壤動物及微生物的活動[13]。混交林凋落物量與土壤微生物數(shù)量及酶活性成正比關(guān)系，凋落物量大則土壤有機(jī)質(zhì)含量高、肥力強(qiáng)，反之則弱[14]。因此，毛竹林內(nèi)適宜的混交樹種和混交比例，在pH值與凋落物數(shù)量的雙重作用，通過影響土壤腐殖質(zhì)的形成、分解和養(yǎng)分積累，可以改善土壤化學(xué)性質(zhì)，產(chǎn)生更好的培肥能力。

毛竹林混交能提高土壤含水量。本研究中，毛竹混交林0～20 cm和20～40 cm土層的含水量都比毛竹純林高，杉木、福建柏混交比例3成的含水量均達(dá)到最高，0～20 cm和20～40 cm土層的含水量分別比毛竹純林的高148.2%、145.6%和158.5%、126.6%。這與王生華[1]研究得到的毛竹林混交比例為25%～35%的林地土壤貯水能力最強(qiáng)、總涵水量最高的結(jié)論相同，進(jìn)一步說明毛竹林混交可以有效提高竹林水源涵養(yǎng)能力。杉木純林和福建柏純林的土壤含水量介于各混交林之間，毛竹純林土壤含水量最小，這與余奕然[15]的研究結(jié)果類似。

毛竹林混交對土壤非毛管孔隙度、通氣度的影響還需進(jìn)一步研究。研究中，毛竹林在混交3～5成杉木時，非毛管孔隙度、通氣度大于毛竹純林，其他的混交模式都小于毛竹純林。高志勤等[8]的研究表明，毛竹木荷混交林土壤通氣狀況好于墾復(fù)毛竹純林，未墾復(fù)毛竹純林通氣狀況相對較差。因此，不同混交樹種和混交比例對土壤通氣度的影響尚需作進(jìn)一步的研究。