杉木与乐东拟单性木兰混交林经济生态功能研究

陈春莉

（福建省洋口国有林场，福建 南平353200）

乐东拟单性木兰（Parakmerialotungensis）是木兰科拟单性木兰属常绿乔木树种，属于国家三级重点保护树种，乐东拟单性木兰生长迅速，适应性强，在酸性、中性和微碱性土壤中都能正常生长。乐东拟单性木兰树干通直，春天新叶深红色，初夏的白花清香远溢，秋季果实红艳夺目。乐东拟单性木兰对有毒气体有较强的抗性，花形美丽，略有香味，是庭院、四旁优良的绿化树种和山上造林树种［1］。

杉木（Cunninghamialanceolata）是我国南方林区主要的栽培树种，传统上经营喜欢大面积针叶林集中连片且多代连栽，容易引起生产力逐代递减、地力衰退、林分稳定性下降、引起生境恶化等后果［2］。而营造针阔混交林，由于阔叶树枯落的花叶等量大，经过分解养分能及时回到土壤中，起到较好的改土效果，对生态环境的改善和提高林分稳定性都有明显作用［3］。为此，顺昌洋口林场在2005年开始开展了杉木与乐东拟单性木兰混交造林试验，通过不同混交模式与杉木纯林在生长量、林下植被多样性及土壤肥力等方面分析，总结出较佳的杉木林营林模式，为闽北山地杉木林健康经营提供一些技术参考。

1 试验点概况

福建省洋口国有林场地处武夷山脉南部，属于低山丘陵区，地理位置117°53′E，26°50′N，海拔多在200～300m，最高海拔910.8m，最低海拔106m，相对高差804.8m，坡度25～30°。年平均气温18.5℃，年平均降雨量1 880.2mm，无霜期230d，气候温和，雨量充沛，湿度较大。土壤以山地红壤为主，土层深厚，适宜发展杉、松等用材林树种。试验地位于林场南元工区，造林地前身为杉木林。

2 研究方法

2.1 试验设计

2004年10月在洋口林场南元工区30小班将杉木林皆伐清理后，进行整地挖穴，挖穴规格50cm×40cm×40cm，株行距2m×1.5m。2005年1月造林。试验设计处理：（A）杉木乐东拟单性木兰5∶5带状混交；（B）杉木乐东拟单性木兰6∶4带状混交；（C）杉木纯林为对照。试验随机排列，4次重复设计，共12块试验样地，每块样地面积667m2。在试验区周围营造相同的人工林共23hm2。

2.2 资料收集

2.2.1 乔木层生长量和林下层植被调查 造林后每年进行生长情况常规调查。2011年底，对试验林全面测定，调查所有试验样地中林木胸径、树高，统计蓄积量。在每块样地中按“品”字形布设5个2m×2m的小样方，在每个小样方中分别乔木、灌木、草本和藤本调查其种类、数量、高度、盖度等。

林下植被生物多样性计算方法：

（1）物种丰富度S：指物种总的种数；

（2）物种多样性Simpson指数

（3）物种均匀度Pielou指数：

式中：Ni表示某个种的个体数目；N表示所有种个体树木总和；S为物种数目；Pi为属于种i的个体在全部个体中的比例。

2.2.2 土壤取样与分析 每样地按“S”形走线挖4个土壤剖面，在每个剖面中分0～20cm和20～40 cm两层采集土样用做土壤养分测定；用“环刀法”采集0～20cm和20～40cm的原状土做物理性质分析。土壤理化性质具体测定参照文献［4］。

3 结果与分析

3.1 杉木乐东拟单性木兰混交林生长量

针阔混交林中当阔叶树作为伴生树种时往往对主要树种起到正面的作用。从杉木乐东拟单性木兰混交林及杉木纯林生长状况调查结果（表1）看出，混交林中杉木生长量大于杉木纯林，混交林A、B中杉木胸径与同年杉木纯林相比分别增加了16.9%、12.0%，树高分别增加了26.1%、23.1%，单株材积分别增加了67.0%、50.5%，而林分总蓄积量分别提高了28.4%、27.9%。经方差分析，杉木乐东拟单性木兰混交林与杉木纯林在杉木生长量和林分总蓄积量上均差异明显，说明杉木与乐东拟单性木兰混交对杉木林生长有促进作用。在杉木乐东拟单性木兰不同混交模式中，杉木与乐东拟单性木兰按照5∶5带状混交对杉木生长更有利。

表1 杉木乐东拟单性木兰混交林生长状况

3.2 杉木乐东拟单性木兰混交林植被多样性特征

林下植被种类、数量及发育情况在一定程度上影响土壤结构和肥力状况，因此，林下植被可作为表征地力和环境质量的一个指标。从不同林分类型植被调查结果可知（表2），杉木乐东拟单性木兰混交林下植被种类和数量都较多，Simpson指数和Shannon-Wiener指数也较高，表明混交林下植被生长茂盛，由此说明杉木与乐东拟单性木兰混交后林地质量得到较大提高，同时林内小环境也得到改善，致使林内各种植物发育良好，而林内植物的发展又反过来作用于土壤理化性质的改良，促使植被-土壤营养循环顺畅。因此，杉木与乐东拟单性木兰混交后，林下植被繁殖得到加强，指示土壤肥力与杉木纯林相比有所提高。

表2 杉木乐东拟单性木兰混交林和杉木纯林植被多样性特征

3.3 杉木乐东拟单性木兰混交林土壤肥力特征

3.3.1 杉木乐东拟单性木兰混交林孔隙状况 土壤容重和孔隙度是表征土壤结构的一个重要指标，反映土壤的通透性和根系穿插的难易。通过对杉木乐东拟单性木兰混交林和杉木纯林土壤孔隙状况的测定看出（表3），杉木混交林土壤的容重小于杉木纯林，说明混交林土壤比纯林疏松透气，这有利于土壤持水和林木根系活动；而混交林土壤的孔隙度和通气度都大于杉木纯林，以0～20cm土层为例，混交林A、B的总孔隙度比杉木纯林分别提高了7.3%和3.9%，通气度分别提高了7.9%和2.2%：可见杉木乐东拟单性木兰混交林土壤结构较好，遇到雨水不易分解和造成土壤板结，提高了土壤水土保持性能。

表3 杉木乐东拟单性木兰混交林土壤的孔隙状况比较

3.3.2 杉木乐东拟单性木兰混交林土壤化学性质

土壤养分是提供植物生长发育的重要物质，而植物通过根系分泌物和凋落物又补充给土壤营养物质，保证了植物-土壤之间的营养循环。从对杉木乐东拟单性木兰混交林土壤养分含量测定结果看出（表4），混交林土壤的有机质、氮磷全量和速效养分与杉木纯林相比均有一定的增加，从0～20cm土层养分含量来看，混交林A、B土壤有机质与纯林相比分别提高了24.0%和15.8%，水解性N、速效P、K分别增加了 3.6%、4.6%，29.0%、19.3%，5.6%、2.2%。可见，杉木与乐东拟单性木兰混交后，土壤肥力与杉木纯林相比有一定程度提高。这是因为乐东拟单性木兰为阔叶树种，凋落叶量较大且容易分解，土壤因树木生长而消耗的养分能及时通过凋落物分解而回归，使土壤肥力得到维持；而杉木纯林因凋落物分解慢及含不易分解的物质等原因致使杉木林地对土壤养分消耗而补充较慢，地力较差。

表4 杉木乐东拟单性木兰混交林的土壤化学性质比较

4 结论与讨论

通过对杉木乐东拟单性木兰混交林研究，发现混交林中杉木生长量、林分总蓄积量均比杉木纯林大，混交林中植被种类、数量较为丰富，生物多样性指数高于杉木纯林，混交林土壤理化性质与杉木纯林相比有较大改善，土壤肥力得到提高。可见，杉木与乐东拟单性木兰带状混交后与杉木纯林相比具有更大的经济和生态效益。

杉木是闽北山区的主要用材树种，造林面积大，在营林生产中由于纯林及连栽，造成了土壤肥力下降及生态环境朝不利方向发展。通过混交等生物途径是有效缓解杉木纯林带来不良后果的手段，而选择阔叶树作为伴生树种与之混交对地力改善作用较大。本研究中乐东拟单性木兰就是一种与杉木混交较好的树种，但在混交方式上需要根据伴生树种特性而定，就乐东拟单性木兰而言，由于该树种生长较杉木慢一些，因此，采取多行或带状、块状等方式混交均会取得较好的效果。由于本试验林营建时间尚短，后期混交林和纯林在结构、生产力等方面有何变化规律还需做持续的观测。

［1］林来官，郑清芳，黄克福，等.福建植物志［M］.福州：福建科学技术出版社，1985

［2］俞新妥.杉木人工林地力和养分循环研究进展［J］.福建林学院学报，1992，12（3）：264-275

［3］俞新妥.混交林营造原理与技术［M］.北京：中国林业出版社，1989：5-18

［4］中国科学院南京土壤研究所.土壤理化性状［M］.上海：上海科学技术出版社，1987