马尾松纯林改造成混交林效果评价

王青天

（安溪县林业局，福建 安溪 362400）

马尾松纯林改造成混交林效果评价

王青天

（安溪县林业局，福建 安溪 362400）

在马尾松1 a生纯林内补植福建柏、台湾相思，分别形成2树种和3树种的混交林。造林14 a后，对比分析各林分的林木生长量、林分生物量以及林分土壤理化性质。结果表明：马尾松、福建柏、台湾相思3树种的混交林，林分结构合理，林木生长较快，枯枝落叶物多，明显改善了土壤的理化性质及林分内的小环境。3树种混交林比马尾松纯林和2树种异龄混交林的林木蓄积量分别提高12.91%和6.06%、26.88 %。

马尾松；福建柏；台湾相思；纯林；混交林；效果评价

马尾松Pinus massoniana是我国南方主要的用材树种，也是封山育林的先锋树种，但在闽南地区贫瘠山地营造马尾松纯林，树种单一，成活率低，树木生长不良，难于郁闭成林，林地自肥能力差，导致林地生产力下降和生态环境恶化[1-2]，严重制约了林地的可持续经营。安溪县林业局根据当地自然条件和经营水平，为了更好发挥森林的生态效益，提高林分的抗逆和稳定性，在马尾松纯林内套种福建柏Fokienia hodginsii和台湾相思Acacia confusa逐步形成多树种混交林[3-4]。经过14年的培育，混交林已成为中龄林，混交林分在生态效益、生长状况等方面的优势初步显现[5-6]。现将马尾松纯林改造为混交林的试验结果进行总结，以期为马尾松低产纯林的改造提供借鉴。

1 试验地概况

试验地设于福建省安溪县龙涓乡水云波林 场 东 溪 公 路 上， 位 于 东 经 117°49′2″， 北 纬24°55′25″。此地属南亚热带海洋性季风型气候，四季分明，雨水充沛，气候暖和。年平均气温22 ℃，1月份平均气温13 ℃，极端最低温-1 ℃，7月份平均气温29 ℃，极端最高温38 ℃。无霜期342 d。年降雨量1800 mm，空气相对湿度82%左右。试验地海拔426～478 m，坡向东南，坡位中，坡度为16°～19°。土壤为酸性黄红壤，土层腐殖质层瘠薄，肥力较差，pH值4.7～5.2。植被为黄瑞木Adinandra millettii、映山红Rhodendron simsii、白 茅Imperata cylindrica、 芒 萁Dicranopteris pedata，高度60～100 cm，属Ⅲ类立地级。

2 材料与方法

2.1 马尾松纯林改造方法与抚育管理

马尾松纯林为1997年2月份在杉木采伐迹地上营造的林分。造林时，马尾松苗木为1年生实生苗（苗木平均规格为苗高35 cm，地径0.32 cm），苗木蘸黄泥浆后栽植，株行距2 m×2 m，平均密度为2 500 株/hm2。试验林面积13.2 hm2。

由于气候干旱，造成部分苗木死亡，林木保存率仅有41%（1 027株/ hm2）。1998年2月份，对马尾松纯林进行改造。将试验林规划为4个试验小区，各小区面积3.3 hm2，在各小区设置不同的混交树种进行补植。补植树种的苗木为容器苗，马尾松苗木平均高28 cm、平均地径0.22 cm，福建柏苗木平均高23 cm、平均地径0.20 cm，台湾相思苗木平均高24 cm、平均地径0.23 cm。

补植后各小区的树种组成分别为：试验林A：马尾松、福建柏和台湾相思，混交方式为块状混交，树种混交比例为1∶1∶1；试验林B：马尾松、福建柏，混交方式为块状混交，混交比例为1∶1；试验林C：马尾松、台湾相思，混交方式为块状混交，混交比例为1∶1；试验林D：马尾松纯林，作为对照。

马尾松纯林补植后，在每年5～6月份、9～10月份，各除草、松土1次。除草松土后每次每株施0.1 kg尿素和0.1 kg复合肥，连续开展3年。第4年林分木开始郁闭，对林木生长状况进行设临时样地定期观察。第10年时，林木生长进入中龄阶段，林分郁闭度变大，水分蒸腾量高，土壤养分消耗较大、林分生长竞争分化，部分林木生长较慢，造成个别林木被压。为了改善种间关系和林分生长状况，于2008年10月份按福建省森林抚育间伐技术规定，进行第1次下层抚育间伐。通过间伐可调整林木组成和林分密度，扩大保留木营养空间改善林分卫生状况，提高林分生长量和生产力[7]。间伐株数为林分总株数的23%～30%，间伐后各小区的树种组成见表1。

表1 各试验小区抚育强度及保留株树Table 1 Thinning intensity and retaining trees of the experimental areas

2.2 调查因子与调查方法

2011年10月29日，在各试验小区内设立临时标准地，对林分进行调查。每个小区内随机设立3个样地，样地规格25.8 m×25.8 m。调查测定因子有生长量、生物量、林分小气候特征以及林地土壤理化性状。

2.2.1 温湿度观测

在各个样地林内外随机选择2个观测点，用温湿度计测定林内与林外的空气温度和湿度，对比分析林分内外小气候的差异[8]。

2.2.2 土壤采样与测定

在各样地内按S型路线分别挖出土层深度0～40 cm的土壤采样剖面各3个，用容积100 cm3的环刀分层（0～20 cm、20～40 cm），采集原状土，同时采集0～40 cm的混合土样约300～500 g,带回室内按森林土壤国际分析方法测定土壤理化性质指标。

2.2.3 生长量调查测定

对各样地内的林木进行每木检尺，测定树木胸径、树高及冠宽幅、枝下高、植被高度、枯枝落叶层厚度。立木材积按福建省各树种二元材积公式计算每个树种平均木单株材积，再按各树种平均木单株材积乘以相应树种的单位面积株数计算各林分单位面积蓄积量。

二元材积材积计算公式为：V马尾松= 0.000 062 34D1.8552H0.9568，V福建柏=0.000 056 85D1.8260H1.2610，V阔叶树=0.000 052 764 291D1.8822H1.0094。

2.2.4 生物量的调查

在各小区的标准地内，每树种分别选取标准木3～5株，将标准木伐倒，按Monsi分层切割法，分别测定地上的干（含皮）、枝、叶及地下根系的鲜生物量。其中地下部分生物量采用全挖法，分根桩、粗根（＞4 mm）、细根（＜4 mm）称重。同时，采集各组分样品各300～500 g带回室内烘干，求算水分系数，并求得各组分干生物量。然后分别统计各类型林分单位面积鲜生物量和干生物量[9-10]。

3 结果与分析

3.1 林分生长量分析

不同类型林分林木生长量的调查结果显示（表2），多树种混交林分的各项生长因子均优于马尾松纯林。其中，与马尾松纯林（D）和2树种混交林分相比（B、C），3种树种混交的林分（A）平均树高分别大3.17%和2.30%、2.17%，胸径分别粗11.68%和4.48%、6.84%，平均单株材积分别大24.44%和7.69%、33.33%。马尾松纯林现有每公顷平均株数为1789株，分别比2树种异龄混交林多65株～124株，3树种异龄混交林多166株。而3树种异龄混交林每公顷林木平均蓄积量，比马尾松纯林和2树种异龄混交林每公顷林木平均蓄积量分别多12.91%和6.06%、26.88%。这表明针、阔叶多树种混交林林木生长较快，生长量大，林分蓄积量增加[11]。

表2 马尾松纯林与混交林林分生长量比较Table 2 Comparison of growth increment between pure forest and mixed forest with Pinus massoniana

3.2 林分结构分析

调查结果显示：纯林与混交林在林分结构上也存在着一定差异。马尾松纯林林分结构单层，树冠稀薄、灌木生长较矮、植被稀疏，枯枝落叶物较少，地表层凋落物薄。而多树种混交的林分结构复层，树冠层较厚、灌木生长较高、植被覆盖较密。统计结果显示（表3），(A)林分树冠形成多层次冠幅，平均冠幅分别比(D)林分和(B、C)林分大15.18%和11.50%、7.72%，枝下高平均分别高14.29%和2.56%、13.48%。同时，(A)林分根系集密，分别比(D)林分和(B、C)林分根幅平均大12.67%和9.70%、3.75%，根系深度平均分别深14.13%和1.94%、5.00%。这表明3树种混交林的林冠层结构分布比较合理，能够充分利用光能，提高林分高产，促进根系发达。

此外，原林内的阳性植被芒萁骨，芒、桃金娘、黄端木等生长茂盛，现已逐渐枯枝稀疏，转变为阴性植被，林分结构具有多层次，从低劣结构向优良结构转化。(A)林分中的灌木高度分别比(B、C)林分和(D)林分大6.41%、9.21%和15.28%，草木高度分别高1.24%、1.35%和1.47%。

表3 马尾松纯林与混交林林分结构比较Table 3 Comparison of growth increment between pure forest and mixed forest with Pinus massoniana

3.3 林分内环境分析

调查结果显示（表4），(A)林分的郁闭度比(D)林分和(B、C)林分的郁闭度分别大5.38%和1.03%、3.16%。(A)林分的林内温度分别比(D、B、C)林分低0.5～1.0 ℃，相对湿度分别高0.25%～1.24%。说明多树种混交林的林冠分布层次和互相镶嵌比纯林好，阳光直射林地少，可降低林内气温，提高空气湿度，减少地表蒸发。

从植被枯落物的调查来看，(A)林分中的枯落物厚度分别比(B、C)林分和(D)林分大25.00%、11.11%和30.43%，枯枝落叶物覆盖率分别厚2.25%、1.11%和3.41%，这表明针阔叶树混交生长效果良好，林分结构合理，林内枯枝落叶物多，林地覆盖率高，能改善林地内的生态环境。

表4 马尾松纯林与混交林林内环境比较†Table 4 Comparison of inner environment between pure forest and mixed forest with Pinus massoniana

3.4 林分生物量分析

调查统计结果显示（表5），(A)林分总生物量最高，比(D)林分生物量多10.46 t·hm-2，其中地上生物量多6.43 t·hm-2，地下生物量多4.03 t·hm-2。混交林林分之间相比，(A)林分生物量也明显大于(B、C)林分生物量，分别多12.43 t·hm-2和8.42 t·hm-2。其中(A)林分地上部的干、枝、叶总生物量，比(B、C)林分的干、枝、叶、总生物量分别提高 9.44 t·hm-2和 6.24 t·hm-2；(A)林分地下部的主根、侧根、细根发达，总生物量比(B、C)林分的地下部的根桩、粗根、细根总生物量分别提高 2.99 t·hm-2和 2.18 t·hm-2。这说明针阔叶异龄林多树种混交林木生长根系发达，能促进提高林分生长，形成更大的生物量。

表5 马尾松纯林与混交林林分生物量比较Table 5 Comparison of biomass between pure forest and mixed forest with Pinus massoniana

3.5 土壤性质分析

3.5.1 土壤物理性质

结果显示（表6），(A)林分林地土壤，无论是0～20 cm还是20～40 cm，土壤物理性质的各指标均优于(D)林分和(B、C)林分。以土层0～20 cm为例，(A)林分土壤容重比(D)林分低了2.75%，而最大持水量、毛管持水量、田间持水量、毛管孔隙度、非毛管孔隙度、总孔隙度、通气度分别比(D)林分大 21.21%、20.25%、11.99%、17.31%、21.43%、17.99%、25.30%；(A)林 分 与(B、C)林分相比，土壤容重分别降低了1.00%、1.83%，而最大持水量分别提高了9.78%、11.78%，毛管持水量分别提高11.25%、10.61%，田间持水量分别提高5.02%、4.59%，毛管孔隙度分别提高10.23%、8.63%，非毛管孔隙度分别提高2.41%、16.44%，总孔隙度分别提高8.83%、9.87%，通气度分别提高14.29%、17.52%。

表6 马尾松纯林与混交林土壤物理性质比较Table 6 Comparison of soil physical properties between pure forest and mixed forest with Pinus massoniana

研究结果表明，马尾松纯林的土壤容重大，土壤紧实板结，孔隙度小，蓄水能力也小，持水量差；多树种混交林的土壤容重小，土壤较疏松，孔隙度大，可能改良土壤结构，持水量大，蓄水力强，能增加土壤涵养水源和保持水土功能，维护林地生态平衡。可见，多树种混交能改善土壤物理性状。

3.5.2 土壤化学性质

测定显示（见表7），(A)林分土壤化学性质的各指标优于其他调查林分。以0～20cm土层为例，(A)林分林地土壤pH值，有机质含量，全N、全P、全K以及速效N、P、K，分别比（D）林 分 提 高 了6.12%，13.13%，2.94%、6.35%、4.55%，3.00%、6.00%、7.56%；与（B、C）林分相比，pH值分别提高1.96%、4.00%，土壤有机质含量分别提高5.46%、6.18%，土壤全N含量分别大1.00%、1.94%，土壤P含量分别大1.52%、3.08%，土壤全K含量分别大1.47%、2.31%，土壤速效N含量分别大1.00%、1.96%，土壤速效P含量分别大1.86%、2.05%，土壤速效K含量分别大1.59%、2.40%。分析结果表明，马尾松纯林土壤养分含量较低，枯枝落叶物少，凋落物分解慢，林木生长土壤养分消耗大，造成林地地力衰退，使土壤有机质减少，自肥能力差。针阔叶多树种混交林枯枝落叶物多，凋落物分解快，能改良土壤化学性质，提高土壤肥力，促进林木生长，改善林地的生态环境[12]。

表7 马尾松纯林与混交林土壤化学性质比较Table 7 Comparison of soil chemical properties between pure forest and mixed forest with Pinus massoniana

4 结论与讨论

福建省闽南地区林地土壤普遍贫瘠，立地条件比较差，马尾松纯林造林，林木生长成活率低，见效慢。马尾松纯林补植福建柏和台湾相思形成多树种混交，可促进林分生长。经过14 a的培育，马尾松、福建柏和台湾相思形成的针阔混交林，能促进林木的生长，提高林分生长量，增加林木蓄积量，改变林地生态环境和森林景观。3树种混交林的各项生长指标均优于2树种的混交林和纯林。

多树种组成的混交林，林木生长枝叶茂盛、叶片浓密，树冠复层厚，能对降雨截留。林地枯枝落叶物多，可减缓地表层径流，保持水土，具有涵养水源的功能，维护林地生态平衡。

马尾松是福建省安溪县主要造林树种之一，通过与种间关系协调的树种福建柏、台湾相思构成异龄混交林，可改变马尾松单一造林所导致的土壤结构简单、土壤肥力降低等问题。研究结果表明，马尾松纯林改造为多树种的混交林后，土壤理化性质明显改善，从而提高林地生产力，增加林分生长量，该混交模式可在福建省闽南地区推广。

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Effect evaluation of mixed stand reconstructed from pure Masson’s Pine(Pinus massoniana) Plantation

WANG Qing-tian
(Anxi County Forestry Bureau, Anxi 362400, Fujian, China)

Fokienia hodginsiiandAcacia confusawere planted in 1-year-old pure Masson’s pine (Pinus massoniana) plantation which developed into different mixed forests with two species or three species. Comparative analysis on the growth increment, stand biomass and soil physi-chemical properties of different forest stands were carried out after 14 years. The results show that the mixed forest with three species was reasonable stand structure with improved soil properties and better forest inner environment, which had faster forest growth and more forest litter by compared with the mixed forests with two species and pure masson’s pine forest. The stand volume of mixed forest with three species was higher than pure masson’s pine forest and mixed forest with two species (P. massonianaandF.hodginsii, P. massonianaandA. confusa), accounting for 12.91%，6.06% and 26.88%,respectively.

Pinus massoniana;Fokienia hodginsii;Acacia confusa; pure forest; mixed forest; effect evaluation

S725.2

A

1673-923X(2012)12-0162-05

2012-06-13

福建省自然科学基金资助项目（B0010020)

王青天（1953-），男，福建安溪人，林业高级工程师，主要从事森林培育研究工作；E-mail：wqt872@126.com

[本文编校：罗 列]