千島湖萌芽杉木與地帶性闊葉樹種混交試驗

摘要：萌芽杉木與地帶性闊葉樹種混交是解決地力衰退、提高林地生產(chǎn)力、增強(qiáng)森林生態(tài)服務(wù)功能的重要途徑。千島湖界首林場于2004年度皆伐一片杉木人工林進(jìn)行萌芽更新，2005年開展補(bǔ)植苦櫧、青岡 、石櫟、木荷、楓香等地帶性闊葉樹種混交試驗，至2020年進(jìn)行了間伐，萌芽杉木與闊葉樹混交林間伐308株/hm2，間伐蓄積41.3262 m3/hm2，分別比萌芽杉木低29.87%、34.17%。2024年7月調(diào)查，萌芽杉木與闊葉樹混交林中的地帶性闊葉樹種重要值高達(dá)69.26%，林分密度、林分蓄積分別比萌芽杉木增加45.51%、24.68%；地上部分生物量提高55.20%。萌芽杉木與闊葉樹混交林的土壤有機(jī)質(zhì)、速效氮、速效磷、速效鉀分別比萌芽杉木提高13.85%、11.18%、7.14%、137.74%?；旖涣謨?nèi)氣溫較萌芽杉木林內(nèi)低1.1℃，比林外空地低2.1℃；混交林內(nèi)濕度較萌芽杉木林內(nèi)高7.2個百分點(diǎn)，比林外空地高11.5個百分點(diǎn)。萌芽杉木引入地帶性闊葉樹種是杉木人工林結(jié)構(gòu)優(yōu)化、提升林分質(zhì)量、實施可持續(xù)經(jīng)營的有效措施。

關(guān)鍵詞：萌芽杉木；地帶性闊葉樹種；混交；千島湖

A PreliminaryStudy on the mixed planting of Seedling-Sprout Chinese Fir with Zonal Broad-leaved Tree Species in Qiandao Lake

Xu Dengxing 1， Shao Jianbing 1， Jiang Keyi 2， Xu Gaofu 1， 3， Mao Xianfeng 1， Wang Zhiping 1

（1. Chun'an Xin'an River Ecological Development Group Co.， Ltd.， Hangzhou 311700， Zhejiang; 2. Zhejiang Provincial Public Welfare Forest and State owned Forest Farm Management Station， Hangzhou 311700， Zhejiang; 3. Hangzhou Chunlin Forestry Development Co.， Ltd.， Hangzhou 311700， Zhejiang）

Abstract： The mixed planting of seedling-sprout Chinese fir with zonal broad-leaved tree species is an important way to solve the decline of soil fertility， improve forest land productivity， and enhance the ecological service functions of forests. In 2004， a Chinese fir artificial forest in Jieshou Forest Farm of Qiandao Lake was clear-cut for seedling sprout renewal， and in 2005， a mixed planting experiment of zonal broad-leaved tree species such as bitter acorn， Cycas， Lithocarpus， Schima， and sweetgum was carried out. By 2020， thinning was conducted， with 308 seedling-sprout Chinese fir and broad-leaved trees per hectare， and a thinning volume of 41.3262 cubic meters per hectare， which was 29.87% and 34.17% lower than that in the Chinese fir forest， respectively. In July 2024， the investigation showed that the importance value of zonal broad-leaved tree species in the mixed forest of seedling-sprout Chinese fir and broad-leaved trees reached 69.26%， with an increase of 45.51% in stand density and 24.68% in stand volume compared to the Chinese fir forest; the aboveground biomass increased by 55.20%. The soil organic matter， available nitrogen， available phosphorus， and available potassium in the mixed forest were improved by 13.85%， 11.18%， 7.14%， and 137.74% respectively compared to the Chinese fir forest. The temperature in the mixed forest was 1.1°C lower than in the Chinese fir forest and 2.1°C lower than the open space outside the forest; the humidity in the mixed forest was 7.2 percentage points higher than in the Chinese fir forest and 11.5 percentage points higher than the open space outside the forest. The introduction of zonal broad-leaved tree species into seedling-sprout Chinese fir is an effective measure for optimizing the structure of Chinese fir artificial forests， improving stand quality， and implementing sustainable management.

Keywords：Seedling-Sprout Chinese Fir; Zonal Broad-leaved Tree Species; Mixed Planting; Qiandao Lake

杉木（Cunninghamia lanceolata）是我國亞熱帶特有的、分布范圍廣闊的優(yōu)良速生針葉樹種，是人類在認(rèn)識自然的基礎(chǔ)上，通過人為高度控制而形成的人工森林群落，現(xiàn)有人工林面積約占全國人工林的四分之一[1]，在木材饋乏且需求旺盛的年代，杉木人工林主要追求速生豐產(chǎn)[2]，由于長期純林化經(jīng)營，引發(fā)了林地土壤肥力退化、林分生產(chǎn)能力減弱等系列生態(tài)問題，上世紀(jì)70年代才逐漸開始杉木混交試驗，特別是近年來，杉木林闊葉化為主的改造對于生物多樣性、水源涵養(yǎng)等多功能的研究報道日益增多[3-9]。浙江千島湖曾開展杉木大面積育苗和造林，其中也有杉木與楓香（Liquidambar formosana）等闊葉樹混交試驗[10]，并且進(jìn)行了杉木實生人工林立地質(zhì)量評價[11]。進(jìn)入21世紀(jì)，千島湖的針葉林闊葉化改造工作處于全省領(lǐng)先水平[12-13]?；卺樔~林闊葉化改造目標(biāo)類型選擇[14]，特別是千島湖地帶性常綠闊葉林苦櫧（Castanopsis sclerophylla）、青岡（Cyclobalanopsis

glauca）、石櫟（Lithocarpus glaber）等主要建群樹種研究[15]，此外，開展了造林經(jīng)營技術(shù)成熟、適應(yīng)在千島湖生長、擁有多功能的木荷（Schima superba）、楓香等闊葉樹種的研究[16-19]。

杉木是我國針葉樹中萌芽力強(qiáng)的樹種。杉木林萌芽更新過程節(jié)省勞力和投資，幼齡期生長較快也相對穩(wěn)定，因而成為常用首代杉木實用林更新方法。然而，萌芽杉木存在不能培育大徑材、易于心腐、木材質(zhì)量較差、林地土壤肥力消耗較快等弊端[20]。福建省先后在龍巖市、上杭縣、尤溪縣分別進(jìn)行了萌芽杉木與木荷、細(xì)柄阿丁楓（Altingiag cilipe）、樟科（Lauraceae）樹種混交試驗[21-23]。在當(dāng)下重視森林生態(tài)建設(shè)、尋求培育大徑材等為主要森林經(jīng)營方向的新時期，萌芽杉木的改培措施成為南方人工林林業(yè)科學(xué)經(jīng)營的重要課題之一。本研究在千島湖區(qū)進(jìn)行萌芽杉木與苦櫧、青岡、石櫟、木荷、楓香等地帶性建群或主要伴生闊葉樹種混交試驗，通過近20年的觀測分析，進(jìn)而為萌芽杉木近自然、高質(zhì)量經(jīng)營提供參考。

1 "研究方法

1.1 研究地概況

研究區(qū)為千島湖山地，屬中亞熱帶北緣季風(fēng)氣候區(qū)。千島湖所在的淳安縣隸屬于浙江省杭州市，為浙西山地丘陵區(qū)，其森林面積及其蓄積量處于全省的領(lǐng)先地位。千島湖形成60余年帶來了冬暖夏涼的“湖泊效應(yīng)”，年均溫度由建湖前上世紀(jì)50年代的16.9℃提高至1960-2005年的 17.3℃，極端低溫由20世紀(jì)50年代的-7.9℃提高至1960-2005年的-7.6℃。據(jù)1960-2005年的氣象觀測統(tǒng)計報告，≥0℃年積溫為 6210℃，年平均無霜期為271d，年降水量為1491mm，年均相對濕度為72％，日照時數(shù)為1897.8h。具體的研究地點(diǎn)為淳安縣林業(yè)總場有限公司界首分場，場部設(shè)在界首島，位于浙江西部淳安縣千島湖中心湖區(qū)，研究地塊在界首島東南部的內(nèi)灣坡面，森林區(qū)劃為界首林場界首林區(qū)1林班493、503小班，土名：山后源，海拔120-150m，東南坡，坡度15-30度，土層50-80cm。

1.2 試驗方法

試驗總面積11.45hm2，其中萌芽杉木面積5.55hm2，萌芽杉木與地帶性闊葉樹混交面積5.90hm2，兩者立地條件一致。原林分為1978年營造且已經(jīng)2次間伐的杉木純林，林分保留密度1300-1400株.hm-2。2004年11月至2005年1月實施全面皆伐，2005年春，在設(shè)計營造混交林分中，按試驗設(shè)計保留一半萌芽杉木株數(shù)，并按3闊∶2杉的配置方式挖種植闊葉樹的定植穴，穴規(guī)格60cm×60cm×50cm，穴內(nèi)種植3年生苦櫧、青岡、石櫟移植苗和2年生木荷、楓香移植苗。2005年9月進(jìn)行松土除草、除萌，萌芽杉木和混交林的保留杉木最終留1個健壯主干。2020年進(jìn)行了強(qiáng)度25%左右蓄積、強(qiáng)度30%左右株數(shù)的撫育間伐。

1.3調(diào)查分析方法

2024年7月對試驗林進(jìn)行實地調(diào)查，在萌芽杉木林內(nèi)與萌芽杉木闊葉樹混交林內(nèi)分別設(shè)置30m×30m的喬木樣方，樣方內(nèi)再劃分成5m×5m的小樣方，每木調(diào)查記錄樹種名稱、胸徑、樹高和冠幅，根據(jù)5m×5m的小樣方統(tǒng)計喬木樹種的分布頻度，以胸高斷面積為優(yōu)勢度，統(tǒng)計喬木樹種組成的重要值（重要值=（相對密度+相對頻度+相對優(yōu)勢度）÷3[24]）。根據(jù)林分的平均樹高、平均胸徑、干形中等指標(biāo)分別杉木、闊葉樹（優(yōu)勢樹種）選擇平均標(biāo)準(zhǔn)木，計算林分蓄積量。根據(jù)平均木測定并統(tǒng)計喬木地上部分干、枝、葉生物量（干重）。

在30m×30m喬木樣方的四角和中心位置選擇5個5m×5m的小樣方，調(diào)查記錄林下灌木層和草本層的植物種類、株數(shù)（或叢數(shù)）、高度、蓋度，并分別選取0-40cm的土樣，然后充分混合取1kg樣品測定土壤pH、速效氮、速效磷、速效鉀和有機(jī)質(zhì)，土壤pH值的測定采用電位法（LY/T 1239-1999）；土壤速效氮含量測定采用堿解擴(kuò)散法（LY/T 1228-2015）；有效磷含量測定采用鹽酸-硫酸雙酸浸提一鉬銻抗比色法（LY/T 1232-2015）；速效鉀含量測定采用1mol·L-1乙酸銨浸提，火焰光度法測定（LY/T 1234-2015）；土壤有機(jī)質(zhì)含量測定采用重鉻酸鉀容量法一外加熱法（LY/T 1237-1999）。在2024年7月14-25日11∶30～14∶00，分別在萌芽杉木林內(nèi)和混交林內(nèi)樣地的中央、離地1.5m處和林外空曠離地1.5m處，采用THR-4便攜式溫濕度儀測定林下溫度和濕度。

2 結(jié)果與分析

2.1林分的樹種結(jié)構(gòu)與生長量

2.1.1杉木間伐量

2020年進(jìn)行了間伐，本次調(diào)查時，測定其間伐杉木伐樁，對照浙江省浙西北地區(qū)杉木根徑一元材積，求得杉木采伐量[25]。

試驗萌芽杉木地塊間伐400株/hm2，間伐蓄積46.12 m3/hm2，而萌芽杉木與闊葉樹混交林間伐308株/hm2，間伐蓄積41.3262 m3/hm2，分別比萌芽杉木地塊低29.87%、34.17%。試驗萌芽杉木地塊株數(shù)、蓄積間伐強(qiáng)度分別為25.43%、30.00%，而萌芽杉木與闊葉樹混交林株數(shù)、蓄積間伐強(qiáng)度分別為19.71%、18.53%，分別比萌芽杉木地塊低5.72、14.47個百分點(diǎn)。

由于混交林的闊葉樹沒有進(jìn)行間伐，僅僅是對杉木樹種進(jìn)行間伐，萌芽杉木地塊的生長量優(yōu)于混交林中的杉木生長量，可見一定的時期內(nèi)萌芽杉木具有一定的生長優(yōu)勢。

2.1.2 林分生長情況

2024年7月調(diào)查，就單株個體生長量而言，萌芽杉木地塊平均胸徑17.5cm，平均樹高11.7m，而在混交林當(dāng)中的杉木生長平均胸徑14.5cm，平均樹高11.5m，略有遜色，杉木與闊葉樹平均胸徑16.6cm，平均樹高11.4m，其冠幅都小于萌芽杉木地塊，所有單株個體生長量指標(biāo)均不及萌芽杉木地塊，但林分總體生長具有明顯優(yōu)勢，林分密度、林分蓄積分別比萌芽杉木地塊增加45.51%、24.68%（如表1）。

2.1.3 林分群落結(jié)構(gòu)

（1）喬木層重要值

重要值是反映植物種類在群落中地位程度的一個綜合指標(biāo)。統(tǒng)計表明，萌芽杉木與闊葉樹混交林中的地帶性闊葉樹種重要值高達(dá)69.26，其中苦櫧、木荷、楓香的密度均達(dá)200株/hm2以上，重要值各占15以上（表2）。實現(xiàn)了萌芽杉木向以地帶性闊葉樹種為主的正向演替轉(zhuǎn)變。

（2）灌木層、草本層群落結(jié)構(gòu)

萌芽杉木與鄉(xiāng)土闊葉樹種混交林分灌木層植物分布不均，小樣方內(nèi)種類3-8種不等，主要以格藥柃（Eurya muricata）、短尾越橘（Vaccinium carlesii ）以及自然落果萌發(fā)的木荷、楓香、苦櫧等相當(dāng)于更新層的小苗。由于林分郁閉度高達(dá)0.95，草本層種類不多，長勢不旺，主要為狗脊蕨（Woodwardia japonica）等。

萌芽杉木地塊的郁閉度為0.8，低于混交林，因而其灌木層、草本層長勢旺盛，灌木層有檵木（Loropetalum chinense）、格藥柃、野柿（Diospyros kakivar. Sylvestris）、山胡椒（Lindera glauca）、八角楓（Alangium chinense）、算盤子（Glochidion puberum）等，草本層有芒（Miscanthussinensis）、狗脊蕨、芒萁（Dicranopteris dichotoma）等。

2.2林分生物量

林分生物量是森林生態(tài)系統(tǒng)所積累下來的活有機(jī)質(zhì)量，是衡量林分生產(chǎn)力的重要指標(biāo)之一。本文所指的林分生物量是喬木層的現(xiàn)存量。

測試表明，萌芽杉木與鄉(xiāng)土闊葉樹種混交林的地上部分生物量比萌芽杉木地塊提高55.20%。其中樹干（帶皮）、枝、葉分別提高50.46%、62.09%、79.12%（表3）。萌芽杉木與鄉(xiāng)土闊葉樹種混交林的生產(chǎn)力明顯高于萌芽杉木地塊。

2.3林地土壤養(yǎng)分

杉木葉質(zhì)堅硬、角質(zhì)層厚、含硅質(zhì)多，不易腐爛分解，而且養(yǎng)分含量低，而闊葉樹葉子容易腐爛，養(yǎng)分含量高，在萌芽杉木中引入一定比例的闊葉樹，可使歸還土壤養(yǎng)分增加。萌芽杉木與闊葉樹混交林的土壤有機(jī)質(zhì)、速效氮、速效磷、速效鉀分別比比萌芽杉木地塊提高13.85%、11.18%、7.14%、137.74%（表4）。

2.4 林分小氣候

通過樹種混交，可以改善萌芽杉木的適生環(huán)境條件，萌芽杉木與地帶性闊葉樹種混交，林冠分布層次和互相鑲嵌比純林好，陽光直射林地少，降低林內(nèi)氣溫，提高空氣濕度，減少地表蒸發(fā)。2024年7月14-25日，11∶30～14∶00的測試表明（表5），混交林內(nèi)氣溫較萌芽杉木地塊低1.1℃，比林外空地低2.1℃。根據(jù)杉木生態(tài)學(xué)特性，高溫對杉木生長不利，2022-2023年浙江省有相當(dāng)大面積的杉木林局部因高溫旱死。萌芽杉木與地帶性混交林相對濕度較萌芽杉木地塊高7.2個百分點(diǎn)，比林外空地高11.5個百分點(diǎn)（表5），混交林的增濕作用對喜濕潤環(huán)境的杉木生長是有利的。

3 結(jié)論與討論

杉木在我國木材生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境保護(hù)中占有重要地位。千島湖的試驗表明，萌芽杉木引入地帶性闊葉樹種是優(yōu)化群落結(jié)構(gòu)、改善生態(tài)環(huán)境質(zhì)量、可持續(xù)經(jīng)營杉木人工林的有效措施。

（1）杉木萌芽更新之后，引入地帶性闊葉樹種形成針闊混交，混交林內(nèi)的杉木本身的生長量有所減弱，短時期內(nèi)萌芽杉木地塊具有一定的生長優(yōu)勢，但混交林的總體生產(chǎn)力有了大幅度提升，單位蓄積和地上部分生物量分別增加24.68%和55.2%。

（2）萌芽杉木與地帶性闊葉樹種形成的混交林有利于充分利用空間，生物多樣性發(fā)生了良性變化，地帶性闊葉樹種重要值高達(dá)69.26。喬木層營養(yǎng)元素得以充分積累，土壤肥力增強(qiáng)，土壤有機(jī)質(zhì)、速效氮、速效磷、速效鉀均有不同程度提高。林分小氣候有所改善。

（3）萌芽杉木與鄉(xiāng)土闊葉樹種形成的針闊混交林，相比萌芽杉木地塊，不僅林木生長快、生物產(chǎn)量高，還具有改良土壤、改善溫濕小氣候的特點(diǎn)，值得推廣應(yīng)用。但本研究尚沒有全周期的觀測分析，有待進(jìn)一步深入研究。

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