水黃皮在閩南沙岸木麻黃防護(hù)林帶更新中應(yīng)用研究

林武星，朱 煒，林偉東，聶 森，李茂瑾，吳惠忠

(1.福建省林業(yè)科學(xué)研究院，福建 福州 350012；2.福建省惠安赤湖國(guó)有防護(hù)林場(chǎng)，福建 惠安 362100)

1 引言

閩南沙岸木麻黃(CasuarinaequisetifoliaForst.)防護(hù)林帶是閩南沿海地區(qū)抵御風(fēng)沙、海潮的安全屏障，對(duì)閩南沿海一線民眾的生產(chǎn)生活起到重要的保護(hù)作用。閩南沙岸有相當(dāng)面積的木麻黃防護(hù)林帶的年齡在35 a以上，進(jìn)入防護(hù)成熟末期，達(dá)到了更新年限。研究表明，木麻黃二代更新采用木麻黃造林會(huì)產(chǎn)生地力衰退、林分生產(chǎn)力下降、有毒物質(zhì)在土壤中累積、病蟲害等后果[1～3]，較好的更新策略是營(yíng)造木麻黃混交林或選用其他的樹種進(jìn)行造林[4，5]。水黃皮(Pongamiapinnata(Linn.) Pierre)是豆科水黃皮屬的半紅樹喬木樹種，廣泛分布于東南亞到北澳大利亞的太平洋沿岸地區(qū)，廣東、海南和福建等沿海地區(qū)均有引種，水黃皮具有抗強(qiáng)風(fēng)、耐鹽堿和干旱的特點(diǎn)，適合在砂質(zhì)壤土上生長(zhǎng)[6,7]。近年來(lái)，課題組將水黃皮應(yīng)用于閩南沙岸木麻黃防護(hù)林帶更新中進(jìn)行試驗(yàn)研究，探索水黃皮在木麻黃防護(hù)林帶更新中應(yīng)用效果和具體的營(yíng)造林技術(shù)，從而為水黃皮的合理經(jīng)營(yíng)提供參考。

2 試驗(yàn)地基本情況

試驗(yàn)地位于福建省惠安赤湖國(guó)有防護(hù)林場(chǎng)大山頭工區(qū)，坐標(biāo)為東經(jīng)118°55',北緯24°35'，氣候類型是南亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，多年平均氣溫20.7 ℃，多年平均降雨量1050 mm，多年平均風(fēng)速7.0 m/s，最大風(fēng)速32.6 m/s，土壤類型為沙壤土。主要植被有厚藤(Ipomoeapes-caprae)、海邊月見草(Oenotheradrummondii)、老鼠簕(Acanthusilicifolius)、狗牙根(Cynodondactylon)、馬纓丹(LantanacamaraL.)、濱柃(Euryaemarginata(Thunb.)Makino)、樸樹(CeltissinensisPers.)、潺槁木姜子(Litseaglutinosa)等[4,8]。

3 試驗(yàn)方法

3.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)和造林

2009年6月份，對(duì)大山頭工區(qū)1985年造林的木麻黃基干林帶進(jìn)行套種水黃皮的林下更新試驗(yàn)。套種前對(duì)林帶的郁閉度進(jìn)行測(cè)定，根據(jù)測(cè)定結(jié)果將林帶郁閉度劃分為0.30以下、0.31～0.50和0.51以上3種，將水黃皮套種在不同郁閉度的木麻黃林帶下。試驗(yàn)隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)，每塊小區(qū)面積400 m2，套種株行距控制在2 m×2 m范圍內(nèi)。種植穴的規(guī)格40 cm×40 cm×40 cm，挖穴的位置要避開木麻黃樹頭，種植前穴內(nèi)放適量的紅土，對(duì)樹苗定植后的根部起保水作用，雨天用赤湖國(guó)有防護(hù)林場(chǎng)苗圃培育的1年生的水黃皮實(shí)生容器苗進(jìn)行種植。

2009年10月份，在大山頭工區(qū)海岸后側(cè)33年生的木麻黃林帶采伐跡地上，開展木麻黃與水黃皮帶狀混交試驗(yàn)，木麻黃與水黃皮混交比例為4∶4。采伐跡地造林前進(jìn)行林地清理和整地，挖凈木麻黃樹頭樹根后定點(diǎn)挖穴，株行距按2 m×2 m確定種植點(diǎn)位，挖穴規(guī)格40 cm×40 cm×40 cm，造林前穴內(nèi)放適量的紅土，雨天用赤湖國(guó)有防護(hù)林場(chǎng)苗圃培育的年生的水黃皮實(shí)生容器苗和木麻黃水培容器苗進(jìn)行種植?；旖辉囼?yàn)隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)，每塊小區(qū)面積400 m2，用木麻黃純林作對(duì)比，試驗(yàn)小區(qū)共6塊。

3.2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)收集

造林后每年年底對(duì)試驗(yàn)林生長(zhǎng)情況調(diào)查。試驗(yàn)林11年生時(shí)進(jìn)行全面測(cè)定，測(cè)定內(nèi)容包括各試驗(yàn)小區(qū)內(nèi)每株活立木樹高、胸徑，各試驗(yàn)小區(qū)的土壤化學(xué)性質(zhì)以及各試驗(yàn)林防風(fēng)效果。土壤化學(xué)性質(zhì)測(cè)定先進(jìn)行測(cè)定樣品采集，即在各試驗(yàn)小區(qū)和不進(jìn)行林下套種的林帶內(nèi)梅花型布設(shè)5個(gè)土壤剖面，在剖面0～20 cm間和20～40 cm間分別采集土壤樣品各大約500 g，帶回實(shí)驗(yàn)室測(cè)定土壤的有機(jī)質(zhì)和氮、磷、鉀含量。各試驗(yàn)林防風(fēng)效果測(cè)定采用手持風(fēng)向風(fēng)速儀測(cè)定法，即在試驗(yàn)林帶前空曠地和試驗(yàn)林內(nèi)同時(shí)測(cè)定風(fēng)速，由此確定林內(nèi)相對(duì)風(fēng)速和降風(fēng)率。

4 試驗(yàn)結(jié)果與分析

4.1 木麻黃基干林帶下更新套種水黃皮效果

4.1.1 不同郁閉度木麻黃基干林帶內(nèi)水黃皮生長(zhǎng)情況和防風(fēng)效果

對(duì)郁閉度為<0.3、0.31～0.50和>0.51的木麻黃基干林帶內(nèi)套種10a的水黃皮保存率、樹高和胸徑測(cè)定(表1)，從中看出，隨著木麻黃基干林帶郁閉度的增大，林帶內(nèi)保存率、樹高和胸徑減少，其中：郁閉度<0.3的林帶內(nèi)水黃皮保存率、樹高和胸徑與郁閉度0.31～0.50的林帶內(nèi)水黃皮保存率、樹高和胸徑相比分別提高5%、10.6%和10.2%，郁閉度<0.3林帶內(nèi)水黃皮保存率、樹高和胸徑與郁閉度>0.51的林帶內(nèi)水黃皮保存率、樹高和胸徑相比分別提高6%、20.9%和17.4%。方差分析(表2、表3)表明，不同郁閉度木麻黃基干林帶內(nèi)水黃皮的保存率、樹高和胸徑存在顯著差異，說(shuō)明林帶郁閉度對(duì)林帶內(nèi)水黃皮的生長(zhǎng)有明顯的影響，這應(yīng)該是與水黃皮的特性關(guān)系密切，水黃皮屬于陽(yáng)性樹種，需要充足的光照條件才能快速生長(zhǎng)。經(jīng)對(duì)套種水黃皮的林帶進(jìn)行風(fēng)速測(cè)定(表1),郁閉度大的林帶林內(nèi)相對(duì)風(fēng)速較小，其中：郁閉度>0.51的林帶的林內(nèi)相對(duì)風(fēng)速為6.4%，郁閉度0.31～0.50的林帶林內(nèi)相對(duì)風(fēng)速為7.0%，郁閉度>0.51的林帶林內(nèi)相對(duì)風(fēng)速為7.3%。這是由于林帶郁閉度大，海風(fēng)經(jīng)過(guò)林帶時(shí)受到林帶內(nèi)林木阻擋而被削弱的強(qiáng)度大。

表1 不同郁閉度木麻黃基干林帶內(nèi)水黃皮生長(zhǎng)量和林內(nèi)風(fēng)速

表2 不同郁閉度木麻黃基干林帶內(nèi)水黃皮保存率方差分析

表3 不同郁閉度木麻黃基干林帶內(nèi)水黃皮樹高、胸徑生長(zhǎng)量方差分析

4.1.2 木麻黃基干林帶套種水黃皮后土壤化學(xué)性質(zhì)變化

通過(guò)對(duì)套種水黃皮的木麻黃基干林帶和沒(méi)有套種的基干林帶的土壤化學(xué)性質(zhì)測(cè)定(表4),套種水黃皮的林帶的土壤有機(jī)質(zhì)、速效磷、速效鉀以及全氮、水解性氮和全磷等含量與沒(méi)有套種水黃皮的林帶相比均有不同程度的增加，說(shuō)明林帶套種水黃皮后，土壤的肥力得到一定的改善，這是因?yàn)樗S皮屬于豆科植物，具有固氮改良土壤的作用。

表4 木麻黃基干林帶內(nèi)套種水黃皮后土壤化學(xué)性質(zhì)

4.2 木麻黃老林帶采伐更新營(yíng)造木麻黃-水黃皮混交林效果

4.2.1 木麻黃純林與木麻黃-水黃皮混交林生長(zhǎng)情況和防風(fēng)效果比較

木麻黃純林與木麻黃-水黃皮混交林11a生時(shí)測(cè)定其生長(zhǎng)情況和林內(nèi)風(fēng)速(表5),2種類型的林分保存率高，每塊試驗(yàn)林中林木的保存率都在90%以上，方差分析(表6)顯示不同類型林分中木麻黃的保存率沒(méi)有顯著差異；混交林中木麻黃的樹高、胸徑與木麻黃純林的樹高、胸徑相比較分別提高了7.5%和20.5%，方差分析(表7)表明不同類型林分中木麻黃的樹高、胸徑有明顯差異，可見混交林中水黃皮對(duì)木麻黃生長(zhǎng)有促進(jìn)作用。通過(guò)對(duì)不同類型林分風(fēng)速測(cè)定(表5),木麻黃-水黃皮混交林內(nèi)相對(duì)風(fēng)速比木麻黃純林小9.4%，說(shuō)明木麻黃-水黃皮混交林降風(fēng)效果比木麻黃純林明顯。

表5 木麻黃純林、木麻黃-水黃皮混交林生長(zhǎng)量和林內(nèi)風(fēng)速

表6 木麻黃純林和麻黃-水黃皮混交林中木麻黃保存率方差分析

表7 木麻黃純林和麻黃-水黃皮混交林中木麻黃樹高、胸徑生長(zhǎng)量方差分析

4.2.2 木麻黃純林與木麻黃-水黃皮混交林土壤化學(xué)性質(zhì)比較

對(duì)木麻黃純林和木麻黃-水黃皮混交林土壤樣品測(cè)定(表8)表明，木麻黃-水黃皮混交林土壤的有機(jī)質(zhì)、速效磷、速效鉀以及全氮、水解性氮和全磷等含量與木麻黃純林土壤相比都增加，可見，木麻黃與水黃皮混交后，土壤的肥力有所提高。這應(yīng)該是由于水黃皮的固氮功能，改良了地力，而且水黃皮的落葉分解后，一些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)也返回土壤，使土壤的養(yǎng)分增加。

表8 木麻黃純林、木麻黃-水黃皮混交林土壤化學(xué)性質(zhì)

5 結(jié)論與討論

沙岸木麻黃基干林帶郁閉度對(duì)林帶內(nèi)水黃皮的生長(zhǎng)有較大影響，林帶內(nèi)水黃皮的保存率、樹高和胸徑隨林帶郁閉度的增加而降低，不同郁閉度林帶內(nèi)水黃皮的保存率、樹高和胸徑差異達(dá)到顯著水平。林帶內(nèi)套種水黃皮對(duì)土壤肥力起到改善作用。木麻黃與水黃皮帶狀混交能提高木麻黃的生長(zhǎng)量、林分防風(fēng)效能和土壤肥力。

閩南沙質(zhì)海岸不少木麻黃林帶已進(jìn)入防護(hù)成熟期，需要及時(shí)更新以確保林帶的防護(hù)功能持續(xù)發(fā)揮[9～12]。木麻黃基干林帶位于海岸前沿地段，風(fēng)沙大，林帶更新采用林下套種的方式可避免形成新的風(fēng)口的風(fēng)險(xiǎn)[13～15]，應(yīng)用水黃皮進(jìn)行林帶下更新，需要選擇郁閉度小的林帶或者將密度大的林帶適當(dāng)疏伐降低郁閉度后套種。海岸后側(cè)木麻黃更新提倡營(yíng)造混交林，可選用木麻黃與水黃皮混交，由于木麻黃生長(zhǎng)速度比水黃皮快，混交林配置方式宜采取帶狀或塊狀，可避免水黃皮生長(zhǎng)受木麻黃限制。