杉木純林下套種閩粵栲的造林效果初探

曹新英

(福建省連城邱家山國有林場， 福建連城 366208)

杉木(Cunninghamia lanceolata)是一種速生經(jīng)濟(jì)用材樹種，被譽(yù)為我國四大當(dāng)家樹種之一(羅慶鋒，2015；呂德文，2011；楊智杰等，2010)。 該樹種主干通直，具有生長迅速、適應(yīng)性強(qiáng)、產(chǎn)量高等特點(diǎn)，在中國南方林業(yè)生產(chǎn)中具有舉足輕重的地位(俞新妥，1992)。 長期以來，由于其用途廣泛和較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，在我國南方地區(qū)被大面積營造。 隨著杉木純林連栽代數(shù)和連栽面積逐漸增加，地力衰退現(xiàn)象十分明顯(楊玉盛等，2002)。 此外，伴隨著林分樹種單一、結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性和抗病蟲害能力弱、防火性差等問題(呂德文，2011)。 為了改變這一現(xiàn)狀，許多學(xué)者通過選擇合適樹種與杉木套種，以期解決純林經(jīng)營引起的經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益差、林分穩(wěn)定性和抗逆性弱等問題，并取得了一定的成果(范輝華等，2020；陸宇明等，2020；陳秉宇，2017)。

閩粵栲(Castanopsis fissa)，又名黧蒴栲、裂殼栲、大葉栲，是殼斗科中生長最快的樹種之一，其適應(yīng)性強(qiáng)，根系發(fā)達(dá)，是營造速生商品林、水源涵養(yǎng)林、水土保持林的優(yōu)良樹種(藍(lán)文升等，2014)。 閩粵栲天然林分結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定，林隙內(nèi)的物種多樣性豐富，有利于閩粵栲天然林群落物種多樣性的維持與更新(鄭德祥等，2016)，是具有很大挖掘潛能的鄉(xiāng)土闊葉樹種。 為改變杉木純林地力衰退的現(xiàn)象，改善林分結(jié)構(gòu)及其生態(tài)功能，實(shí)現(xiàn)林分多目標(biāo)經(jīng)營新途徑，探索閩北地區(qū)杉木純林對(duì)套種的閩粵栲的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)地位于連城邱家山國有林場黃泥坪管站，該地屬中亞熱帶海洋性氣候，氣候溫暖，雨量充沛，四季分明，年平均氣溫17 ℃，最高氣溫36.5 ℃，最低氣溫-6.0 ℃，無霜期270 d，年平均降雨量1 650～2 200 mm，常年相對(duì)濕度79%，海拔高度約570 m，土壤為紅壤，土層深厚疏松肥沃。

1.2 研究方法

試驗(yàn)林為杉木經(jīng)濟(jì)用材純林，面積29.7 hm2，林分密度2 940 株·hm-2，林齡14 a，平均胸徑15.4 cm，平均樹高 12.9 m，郁閉度 0.68。 于 2009 年 12 月疏伐，保留密度為 670 株·hm-2，3 次重復(fù)，并完成林地清理。 次年3 月套種閩粵栲1 年生實(shí)生苗造林，套種閩粵栲密度為1 800 株·hm-2，套種后開展除草撫育。

2011 年開始，每隔2 a 對(duì)閩粵栲的生長量進(jìn)行調(diào)查，即在每調(diào)查期的3 月份在各試驗(yàn)地內(nèi)隨機(jī)選取100 株閩粵栲，測定每木的樹高和胸徑，并對(duì)林下植被進(jìn)行調(diào)查。 為了驗(yàn)證杉木純林套種閩粵栲的可行性，以10 年生的閩粵栲純林為對(duì)照。 套種10 a 后采用樣方收獲法(鞏合德等，2012)，采集林下半分解、腐殖質(zhì)、未分解的凋落物質(zhì)，帶回分別稱重，測定凋落物生物量，將并以杉木純林為對(duì)照。 連年生長量(Y)計(jì)算公式如下。

Y＝(Yt-Yt-n)/n

式中:Yt為第t年調(diào)查的生長量，Yt-n為第t-n年調(diào)查的生長量，n為調(diào)查間隔年數(shù)。

1.3 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)分析在軟件Microsoft Excel 2016 進(jìn)行，并用SPSS 20 軟件進(jìn)行差異顯著性分析

2 結(jié)果與分析

2.1 套種林的閩粵栲樹高生長狀況

閩粵栲套種于杉木純林的樹高總生長量最高為9.47 m，最低為6.52 m。 從圖1 可以看出，第10 年閩粵栲樹高總生長量為8.82 m，年平均生長量為0.88 m；在套種10 a 的生長進(jìn)程中，樹高年平均生長量持續(xù)增高；以2 a 為時(shí)間間隔，通過連年生長量的計(jì)算可知，第4 年的連年生長量為1.52 m，第6 年的連年生長量為2.41 m，第8 年的連年生長量為1.87 m，第10 年的連年生長量為2.01 m，從而可得第6 年已進(jìn)入迅速生長期，并且以后增長的速度也比較平穩(wěn)。 與對(duì)照的10 年生閩粵栲純林對(duì)比發(fā)現(xiàn)，套種林中閩粵栲的樹高生長正常，平均樹高提升2.37%。

圖1 套種林的閩粵栲樹高生長狀況Figure 1 Height of Castanopsis fissa with regard to growth in the interplanting forest

2.2 套種林的閩粵栲胸徑生長狀況

閩粵栲套種于杉木純林的胸徑總生長量最大為9.86 cm，最小為6.94 cm。 從圖2 可以看出，第10 年閩粵栲胸徑總生長量為7.78 cm，年平均生長量為0.78 cm；在胸徑生長進(jìn)程中，第6年的胸徑年平均生長量為0.66 cm，由此可見該期間胸徑已有快增趨勢；以2 a 為時(shí)間間隔，通過連年生長量的計(jì)算可知，第4 年的連年生長量為1.46 cm，第6 年的連年生長量為1.64 cm，第8 年的連年生長量為1.8 cm，第10 年的連年生長量為2.02 cm。 結(jié)合年平均生長量可知，第8 年的胸徑生長量進(jìn)入快速生長期；與對(duì)照的10 年生閩粵栲純林對(duì)比發(fā)現(xiàn)，套種林中閩粵栲的胸徑也生長正常，平均胸徑提升3.07%。

圖2 套種林的閩粵栲胸徑生長狀況Figure 2 DBH of Castanopsis fissa with regard to growth in the interplanting forest

2.3 套種林的閩粵栲生長狀況的方差分析

通過方差分析得出(表1)，套種10 a 后的閩粵栲樹高和胸徑生長量存在顯著性差異(P＜0.01)。

表1 套種林的閩粵栲生長狀況方差分析Table 1 Analysis of variance of the growth status of Castanopsis fissa in the interplanting forest

2.4 各林分的凋落物生物量

凋落物是生態(tài)系統(tǒng)中重要的組成部分，在保持水土、涵養(yǎng)水源、維持生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性等方面具有重要的意義，通過凋落物生物量的測定對(duì)研究林分生長和生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力有重要作用。 從表2 中可以看出，杉木純林套種閩粵栲，林分內(nèi)凋落物生物量發(fā)生明顯的變化。 套種后的凋落物生物量為20 740 kg·hm-2，杉木純林的凋落物生物量為5 980 kg·hm-2，套種林生物量高于純林14 760 kg·hm-2。 腐殖質(zhì)與未分解的比值發(fā)現(xiàn)，套種林的凋落物分解量(0.64)明顯大于杉木純林(0.07)。 由此可見，豐富的腐殖質(zhì)是套種林閩粵栲長勢良好的原因之一。

表2 各林分凋落物生物量Table 2 Litter biomass of each stand

2.5 林下的植被的多樣性

林下植被的種類、數(shù)量及生長狀況與林分的結(jié)構(gòu)有著一定的關(guān)系(周永奇，2014)。 套種林除杉木純林所有的植物外，還有杜鵑(Rhododendron simsii)、米櫧(Castanopsis carlesii)、擬赤楊(Alniphyllum fortunei)、青岡(Cyclobalanopsis glauca)、狗骨柴(Diplospora dubia)、狗脊(Cibotium barometz)等植被，由此可見經(jīng)套種后在一定程度上也增加了林分的豐富度。

3 結(jié)論與討論

通過對(duì)杉木人工純林進(jìn)行擇伐后套種閩粵栲，10 年后，閩粵栲樹高總生長量最高為9.47 m、胸徑總生長量最大為9.86 cm。 與10 年生閩粵栲純林對(duì)比，樹高和胸徑均有增加，說明閩粵栲能夠在杉木純林正常生長。

凋落物是森林自我培肥地力的主要來源之一，凋落物數(shù)量受氣候、林木組成和立地條件等因素的影響。 本研究中，杉木純林套種閩粵栲的凋落物生物量明顯高于杉木純林，重建和改善了林分結(jié)構(gòu)，提高了林下植被的多樣性，套種林生物量高于純林14 760 kg·hm-2，這在杉木純林套種改造的研究中，與楊智杰等(2010)、洪宜聰(2017)、林開敏等(1994)的研究結(jié)果基本一致。 從凋落物的生物量來看，與林木組成有著密切關(guān)系，即闊葉樹種閩粵栲向杉木純林的過渡，也就是針闊樹種套種可增加林分的生物量，至于受氣候和立地條件等因素作用的強(qiáng)弱，還需后期進(jìn)一步研究。