不同混交模式對杉木-紅錐混交林生長及土壤養(yǎng)分的影響分析

莫鐘柏 曾戍秀 楊連春

廣西壯族自治區(qū)國有高峰林場，廣西 南寧 530001

0 引言

森林是地球生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分之一，具有固碳、調(diào)節(jié)氣候、防風(fēng)固沙等功能［1］。同時，森林是重要的木材和非木材產(chǎn)品供應(yīng)源。為滿足人們對木材資源的需求，營造人工林是重要手段之一［2］。早期的營林工作以營造純林為主［3］。但隨著時間的推移，人工純林較低的生物多樣性、較弱的抗病蟲害能力等劣勢逐漸顯現(xiàn)。而營造混交林可為動物提供多樣化的棲息地和食物資源，有利于豐富生物多樣性，維護(hù)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性；同時，不同樹種對病蟲害的抵抗能力不同，混交林可降低病蟲害在整個林區(qū)的蔓延速度，從而減少對單一樹種的破壞，增強(qiáng)林分整體病蟲害抵御能力［4］?；旖涣种胁煌瑯浞N的凋落物能夠為土壤提供更豐富的養(yǎng)分，改良土壤結(jié)構(gòu)，并增加土壤肥力［5］。此外，不同樹種的生長周期和用途差異使得混交林的資源利用更加靈活，降低了經(jīng)營風(fēng)險。杉木-紅錐混交林是廣西壯族自治區(qū)（以下簡稱廣西）主要營林模式之一，其不同的混交模式對林分生長和土壤養(yǎng)分均有一定影響。為尋找廣西南寧市杉木-紅錐混交林適宜的混交模式，筆者以當(dāng)?shù)貒懈叻辶謭鰹檠芯繀^(qū)域，分析不同混交模式對林木生長和土壤養(yǎng)分的影響，旨在為該地區(qū)的造林工作提供參考。

1 研究區(qū)概況

南寧市（東經(jīng)107°45′～108°51′、北緯22°12′～23°06′）位于廣西西南部，地形復(fù)雜多樣，包括山地、丘陵、平原等多種地貌，最高海拔496 m［6］。南寧市屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，氣候溫和，四季常綠，年平均氣溫21.6 ℃，年均降水量1 304 mm，主要土壤類型包括赤紅壤、沖積土、紫色土等。研究區(qū)所在的廣西國有高峰林場位于南寧市西鄉(xiāng)塘區(qū)，始建于1953 年，森林資源豐富，經(jīng)營面積達(dá)10萬hm2，森林蓄積量達(dá)700萬m3。

2 試驗材料與方法

2.1 試驗材料

試驗材料為廣西國有高峰林場2015 年營造的杉木-紅錐混交林。

2.2 試驗設(shè)計

2022 年秋季，在廣西國有高峰林場選擇林齡相近的5 種不同混交模式的杉木-紅錐混交林作為研究對象，在每個林分內(nèi)設(shè)置1 塊100 m×100 m 的大樣地，共設(shè)置5個不同處理（見表1），然后沿每塊大樣地的對角線設(shè)置3塊20 m×20 m的調(diào)查樣地，即3個重復(fù)。

表1 試驗設(shè)計

2.3 林木生長量測定

在每塊調(diào)查樣地內(nèi)進(jìn)行每木檢尺，測定每棵樹的樹高和胸徑。然后在每塊調(diào)查樣地內(nèi)的對角線處設(shè)置3塊1 m×1 m的采集樣方，采集樣方內(nèi)的凋落物層和半分解層放入檔案袋內(nèi)，并使用野外天平稱其質(zhì)量。

2.4 土壤養(yǎng)分測定

在采集樣方內(nèi)使用環(huán)刀按五點采樣法采集0～20 cm 土層的土樣，測定指標(biāo)與方法如表2所示。

表2 土壤養(yǎng)分測定指標(biāo)及方法

2.5 統(tǒng)計分析

使用Excel 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄和預(yù)處理；使用SPSS軟件進(jìn)行單因素方差分析，采用最小顯著極差法（Least Significant Difference，LSD）進(jìn)行多重比較，分析不同處理下林木生長情況和土壤養(yǎng)分的差異性。

3 試驗結(jié)果與分析

3.1 不同處理下林木樹高差異

由圖1 可知，隨著杉木混交比例的不斷降低，杉木樹高呈先升高后降低趨勢，而紅錐樹高則呈逐漸升高趨勢；不同處理間杉木樹高、紅錐樹高均存在顯著差異（P<0.05）。由圖1（a）可知，T3處理杉木樹高最高，平均樹高為（13.003±1.140）m，顯著高于其他4 個處理（P<0.05）；其次為T2處理，顯著高于其他3個處理（P<0.05）；T1和T4處理杉木樹高相對較小，平均樹高分別為（11.767±0.948）m和（12.034±0.758）m，二者之間不存在顯著差異，但均顯著高于T5處理。由圖1（b）可知，T5處理紅錐樹高最高，平均樹高為（10.226±0.572）m，顯著高于其他4 個處理（P<0.05）；其次為T4處理，顯著高于其他3 個處理（P<0.05）；T2和T3處理紅錐樹高相對較低，平均樹高分別為（8.074±0.583）m和（8.119±0.659）m，二者之間不存在顯著差異，但均顯著高于T1處理。

圖1 不同處理下杉木和紅錐樹高的多重比較

3.2 不同處理下林木胸徑差異

由圖2 可知，隨著杉木混交比例的不斷降低，杉木胸徑呈先增大后減小趨勢，而紅錐胸徑則呈逐漸減小趨勢；不同處理間杉木胸徑、紅錐胸徑均存在顯著差異（P<0.05）。由圖2（a）可知，不同處理下杉木胸徑表現(xiàn)為T3處理>T2處理>T4處理>T1處理>T5處理，其中T3處理杉木胸徑最大，為（17.851±1.531）cm；T5處理杉木胸徑最小，為（11.865±0.989）cm。由圖2（b）可知，紅錐胸徑表現(xiàn)為T1處理>T2處理>T3處理>T4處理>T5處理，其中T1處理胸徑最大，為（16.072±1.178）cm。

圖2 不同處理下杉木和紅錐胸徑的多重比較

3.3 不同處理下凋落物量差異

由圖3 可知，隨著杉木混交比例的不斷降低，不同處理下凋落物量呈逐漸增加趨勢，且各處理凋落物量存在顯著差異（P<0.05）。其中，T5處理林下凋落物量最多，為（5.452±2.013）t/hm2；T1處理林下凋落物量最少，為（2.783±0.846）t/hm2。

圖3 不同處理下凋落物量的多重比較

3.4 不同處理下土壤養(yǎng)分差異

3.4.1 不同處理下土壤氮素差異

由圖4 可知，隨著杉木混交比例的不斷降低，土壤全氮和有效氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)均呈逐漸增加趨勢；不同處理間土壤全氮和有效氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)存在顯著差異（P<0.05）。由圖4（a）可知，T5處理土壤全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，為（2.197±0.122）g/kg，與T4處理差異不顯著，但顯著高于其他3 個處理（P<0.05）；其次是T4處理，土壤全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)為（1.986±0.153）g/kg，與T3處理差異不顯著，但高于T1、T2處理（P<0.05）。由圖4（b）可知，T5處理土壤有效氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，為（171.544±26.511）g/kg；T1處理土壤有效氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低，為（79.113±13.117）g/kg。

圖4 不同處理下土壤全氮和有效氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)的多重比較

3.4.2 不同處理下土壤磷素差異

由圖5 可知，隨著杉木混交比例的不斷降低，土壤全磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異不顯著（P>0.05），但有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈顯著增加趨勢（P<0.05）。由圖5（b）可知，各處理間土壤有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)存在顯著差異（P<0.05），其中T5處理土壤有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，為（4.931±0.274）mg/kg，與T4處理差異不顯著（P>0.05）；其次為T4處理，有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)為（4.521±0.348）mg/kg，顯著高于其他3個處理（P<0.05）；再次為T1和T3處理，分別為（3.253±0.181）mg/kg 和（3.143±0.196）mg/kg，二者之間不存在顯著差異，但顯著高于T2處理（P<0.05）。

圖5 不同處理下土壤全磷和有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)的多重比較

3.4.3 不同處理下土壤鉀差異

由圖6 可知，隨著杉木混交比例的不斷降低，土壤全鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化不大，各處理差異不顯著（P>0.05）；有效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈增加趨勢，各處理間存在顯著差異（P<0.05）。由圖6（b）可知，T5處理土壤有效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，與T3、T4處理差異不顯著（P<0.05），T2、T3和T4處理間差異不顯著，T1處理土壤有效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低，為（28.400±2.367）mg/kg。

圖6 不同處理下土壤全鉀和有效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)的多重比較

4 結(jié)論與討論

杉木-紅錐混交林是廣西主要營林模式之一，此次研究分析了南寧市不同混交模式對林木生長量和土壤養(yǎng)分的影響，并得出以下結(jié)論。

第一，隨著杉木混交比例的不斷降低，杉木樹高和胸徑均呈先升高后降低趨勢，而紅錐樹高則呈逐漸升高趨勢，胸徑則呈逐漸減小趨勢，其中T3處理杉木的樹高和胸徑最大，T5處理紅錐樹高最高，T1處理紅錐胸徑最大。

第二，隨著杉木混交比例的不斷降低，林下凋落物量呈逐漸增加趨勢，其中T5處理凋落物量最多。這可能與闊葉樹種比例的提高有關(guān)，一般而言，針闊混交林的森林群落生物量會明顯高于針葉純林［7-9］。

第三，隨著杉木混交比例的不斷降低，土壤全磷、全鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化不大；有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈增加趨勢；有效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈增加趨勢，但增加幅度不大。其中，T5處理土壤有效氮、有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高；T3、T4和T5處理的土壤有效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高。石昊楠等［10］也在研究中發(fā)現(xiàn)，杉木混交比例在50%～70%更有利于土壤養(yǎng)分的積累，與此次研究結(jié)論一致。

綜合來看，在杉木林內(nèi)適當(dāng)混交紅錐對杉木林生長具有促進(jìn)作用，對紅錐樹高生長也有促進(jìn)作用，但對其胸徑生長有一定的抑制作用。同時，由于紅錐為闊葉樹種，隨著其混交比例的提高，混交林林下凋落物量及土壤養(yǎng)分均有一定程度的增加。當(dāng)杉木-紅錐混交比例超過7∶3 后，杉木樹高、胸徑生長量和紅錐胸徑生長量均有明顯降低。農(nóng)輝林等［11］也在研究中發(fā)現(xiàn)，7杉、3 錐的混交比例，林分生長指標(biāo)最好。因此，在生產(chǎn)實踐中推薦杉木與紅錐以7∶3的比例營造混交林。