杉木与秃杉混交效果评价及混交比例选择

毛颖

摘 要：秃杉可以改善杉木连栽地的土壤理化性质，杉木、秃杉混交能够延缓甚至防止地力衰退，探讨两者混交模式具有重要意义。通过开展不同树种组成、不同立地类型造林对比试验，结果表明：不同的树种组成林分之间，在杉木、秃杉的胸径、树高和单株材积生长以及林分单位面积蓄积方面，都有着极显著差异；不同树种组成、不同立地类型的交互作用对杉木、秃杉的胸径、树高和单株材积生长，以及林分单位面积蓄积的影响均达到极显著水平。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类地的混交比例，分别以8杉2秃、5杉5秃、5杉5秃为最适宜。

关键词：杉木；秃杉；混交比例；立地类型；生长量

中图分类号 S725.2 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2017）15-0093-4

秃杉（Taiwania cryptomerioides），为杉科台湾杉属常绿树种，高大乔木，高可达60m，胸径可达3m，分布在中亚热带季风气候区，为第三纪古热带植物区孑遗植物，国家一级保护植物。秃杉侧枝平展，树冠广圆形；幼树及大树基部萌生枝条的针叶为两侧扁的四棱钻形，微向内侧弯曲，先端锐尖，长达2.2cm，宽约2mm。大树针叶钻形，腹背隆起，背脊和先端向内弯曲，长3～5mm，两侧宽2～2.5mm，四面均有气孔线。秃杉是优良珍贵用材树种，心材紫红褐色，边材深黄褐色带红，纹理直，结构细、均匀，可供建筑、家具、板材及造纸原料等用材。

顺昌县是杉木[Cunninghamia lanceolata（Lamb.）Hook.]的中心产区，但杉木连栽也出现了较为明显的地力衰退[1-2]。黄承标等研究了不同林龄的秃杉纯林、杉木纯林间的土壤密度、营养元素、腐殖质含量的差异，认为11年生、14年生的秃杉纯林，土壤密度和土壤N、P、K、腐殖质等营养成分含量、林分凋落物储量，均较同龄的杉木纯林高[3-4]。由此可见，秃杉树种对土壤营养成分的摄取量明显低于杉木，或秃杉树种对土壤营养成分返还量明显高于杉木，因此，秃杉与杉木混交，可以减缓甚至避免地力衰退。为此，顺昌路马头国有林场于2007年开展了杉木与秃杉混交对比试验，通过不同立地类型、不同混交比例的造林对比试验，探讨不同立地类型、不同混交比例对杉木和秃杉混交林生长的影响，为杉木×秃杉混交造林模式选择提供理论依据。

1 试验地概况

试验地位于顺昌路马头国有林场仁寿工区005林班72大班010小班、059林班71大班010小班和058林班72大班010小班。005林班72大班010小班为Ⅰ类地，坡度15～20°，山地红壤，土层厚度2m以上，理化性能良好，腐殖质层厚度15～20cm；059林班71大班010小班为Ⅱ类地，坡度15～30°，山地红壤，土层厚度1m以上，腐殖质层厚度10～15cm；058林班72大班010小班立地类型为Ⅲ类地，坡度15～30°，山地红壤，土层厚度1m以上，腐殖质层厚度5～10cm。3个小班前茬均为杉木纯林。试验区属亚热带海洋性季风气候，同时又受大陆性气候的一定影响，年均气温为18.5℃，年均降水量达到1880mm左右。

2 材料与方法

2.1 试验材料 秃杉参试苗木为顺昌路马头国有林场仁寿工区057林班71大班010小班1989年营造的秃杉林分后代1年生苗木；杉木參试苗木为顺昌洋口国有林场第二代种子园种子繁殖的1年生苗木。

2.2 试验设计 采用随机区组试验设计，包含5个水平（10杉、8杉2秃、5杉5秃、2杉8秃、10秃），3个处理（Ⅰ类地、Ⅱ类地、Ⅲ类地），3个重复（上、中、下坡位各设置1个区组），小区规格20m×20m，株间混交。试验区周围种植杉木、秃杉作为保护行，株间混交，混交比例2[∶]1。

2.3 试验处理 （1）林地准备：2007年11月劈杂、炼山、整地、挖小明穴（40cm×40cm×30cm），每穴施放钙镁磷100g。（2）种植与补植 2008年2月雨后造林，株行距2m×2m；2008年4月对死、缺株按试验设计进行补植。（3）抚育管理 2008—2010年连续抚育3年。2008年6月、9月分别全面锄草、培土、扶苗、除萌一次；2009年、2010年均在5月、9月分别全面锄草、培土1次，5月份结合除草松土施肥1次，施肥量为钙镁磷100g。2015年10月，进行一次卫生伐，清除被压木、杂灌、层间藤本植物。

2.4 数据采集与处理 2017年5月，对各试验小区分树种每木检尺，统计株数，计算小区平均胸径，根据小区平均胸径选择小区平均木。伐倒平均木，实测树高，并按1m区分段截取圆盘，进行树干解析，计算单株材积。以各小区平均木的胸径、树高、单株材积代表小区平均水平。

纯林蓄积生长量计算公式为：

V=V0×n×10000/400 （1）

其中，V0为平均木单株材积，n为小区株数。

混交林蓄积生长量计算公式为：

V=10000（n1V1+n2 V2）/400 （2）

其中，n1、n2分别为小区内杉木和秃杉株数，V1为杉木平均木单株材积，V2为秃杉平均木单株材积。

变异系数C·V=（标准差/平均值）×100 （3）

2.5 数据统计与分析 分树种统计5种林分在3种立地类型上的胸径、树高、单株材积平均表现和株数，结果见表1。将各试验小区的平均胸径、平均树高、单株材积和单位面积蓄积量数据分别进行双因素方差分析。单位面积蓄积量的多重比较采用Duncan法。

3 结果与分析

3.1 胸径生长比较

3.1.1 杉木胸径生长比较 从表1可知，10杉、8杉2秃、5杉5秃、2秃8杉等4种不同树种组成林分中，杉木参试群体平均胸径为12.1cm，不同树种组成林分的杉木平均胸径变动范围为10.4～13.0cm，5杉5秃最大，8秃2杉次之，10杉最小，从杉木胸径在3种立地类型中的整体平均表现来看，5杉5秃混交比例最好。从表2方差分析结果可知，不同树种组成林分之间的杉木胸径生长差异达到极显著水平，杉木与秃杉混交，对杉木的胸径生长有极显著的影响。分立地类型比较，不同树种组成林分杉木平均胸径、变动范围和变异系数，Ⅰ类地分别为13.1～15.7cm、14.9cm和5.9%，Ⅱ类地分别为9.8～12.7cm、11.6cm和8.2%，Ⅲ类地分别为8.2～11.2cm、9.9cm和9.3%。变异系数大小，Ⅲ类地>Ⅱ类地>Ⅰ类地，杉木与秃杉混交比例对杉木胸径生长的影响大小，随立地类型的变化而变化，立地条件越差，影响越大。在树种组成和立地条件的交互作用上，杉木胸径生长达到极显著差异水平（见表2），要选择杉木、秃杉的混交比例，应分不同的立地类型进行。在Ⅰ类地中，杉木胸径生长表现出8杉2秃>5杉5秃>8秃2杉>10杉，其中5杉5秃、8秃2杉之间相差较小；在Ⅱ、Ⅲ类地中，杉木胸径生长均表现出8秃2杉>5杉5秃>8杉2秃>10杉。由此可见，对杉木胸径生长最为有利的树种组成比例，Ⅰ类地为8杉2秃，Ⅱ、Ⅲ类地为8秃2杉。在好的立地条件（Ⅰ类地）下，秃杉以20%比例与杉木混交，促进杉木胸径生长效果最佳；在中等（Ⅱ类地）或较差（Ⅲ类地）的立地条件下，秃杉的比例越大，对杉木胸径生长的促进作用越显著。

3.1.2 秃杉胸径生长比较 从表1可知：8杉2秃、5杉5秃、2秃8杉、10秃等4种不同树种组成林分中，秃杉参试群体平均胸径为11.8cm，4种林分的秃杉平均胸径变动范围为10.8～12.9cm，8杉2秃最大，平均12.9cm；5秃5杉次之，平均12.0cm；8秃2杉再次之，平均11.5cm；10秃最小。从表2可知，不同树种组成林分之间的杉木胸径生长差异达到极显著水平，说明杉木与秃杉混交，对秃杉的胸径生长有极显著的影响。在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类地中，秃杉胸径生长均表现出8杉2秃>5杉5秃>8秃2杉>10秃，对秃杉胸径生长最为有利的树种组成比例，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类地均为8杉2秃。不同树种组成林分秃杉平均胸径、变动范围和变异系数，Ⅰ类地分别为12.8～15.3cm、13.8cm和5.6%，Ⅱ类地分别为10.6～12.5cm、11.7cm和4.9%，Ⅲ类地分别为9.1～10.8cm、10.0cm和5.5%。各立地类型中不同树种组成林分的秃杉胸径变异系数大小，表现为Ⅰ类地>Ⅲ类地>Ⅱ类地，Ⅰ类地上不同树种组成对秃杉胸径生长的影响略大于Ⅲ类地；Ⅱ类地上秃杉胸径生长受混交比例的影响最小。在树种组成与立地类型的交互作用上，秃杉胸径生长达到极显著差异水平。

3.2 树高生长比较

3.2.1 杉木树高生长比较 从表1可知：杉木参试群体树高生长平均水平为10.0m，10杉、8杉2秃、5杉5秃、8秃2杉等4种树种组成林分杉木平均树高变动范围为8.7～10.8m，不同树種组成林分的杉木高生长差异较大。从表2可以看出，10杉、8杉2秃、5杉5秃、8秃2杉等4种不同树种组成林分间的杉木树高生长达到极显著差异水平。10杉林分的杉木平均树高最低，仅为7.8cm；8秃2杉林分杉木平均树高最高，达到10.8m。8杉2秃、5杉5秃林分杉木平均树高分别为10.1、10.4cm。在3种立地类型中，除Ⅱ类地的5杉5秃、8秃2杉林分的杉木树高相同外，其他各立地类型林分树高均为8秃2杉>5杉5秃>8杉2秃>10杉。Ⅱ类地林分杉木树高为8秃2杉=5杉5秃>8杉2秃>10杉。从杉木树高变化趋势上看，秃杉混交比例的越大，杉木的树高生长越快，与秃杉混交，有利于杉木树高生长速度的提高。由此可见，对杉木树高生长最为有利的树种组成比例，Ⅰ、Ⅲ类地为8秃2杉，Ⅱ类地为8秃2杉、5杉5秃。不同树种组成林分杉木树高间的变异系数，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类地分别为4.4%、6.0%、8.6%，树种组成对杉木树高生长的影响，Ⅲ类地>Ⅱ类地>Ⅰ类地。可见，混交比例和立地类型的交互作用达到了极显著的差异水平，在不同的立地类型中，秃杉所占比重的变化，对杉木高生长促进作用的大小有着极显著的差别。

3.2.2 秃杉树高生长比较 8杉2秃、5杉5秃、8秃2杉、10秃等4种不同树种组成林分中，秃杉参试群体树高生长量平均水平为9.8m，不同树种组成林分的秃杉平均树高生长变动范围为8.6～10.8m，方差分析结果表明（见表2），不同树种组成林分间的秃杉树高生长差异达到极显著水平；林分的树种组成变化，对秃杉的树高生长有着极其明显的影响。4种不同树种组成林分秃杉树高，Ⅰ类地变动范围为10.8～12.4m，变异系数4.2%；Ⅱ类地为9.0～11.3m，变异系数7.5%；Ⅲ类地为7.4～8.6m，变异系数5.2%。秃杉树高生长受树种组成比例的影响程度，Ⅱ类地最大，Ⅲ类地次之，Ⅰ类地最小。3种立地类型中，秃杉的树高生长速度，均表现为8杉2秃>5杉5秃>8秃2杉>10秃，对秃杉树高生长最为有利的树种组成比例，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类地均为8杉2秃。从表2方差分析结果可以看出，在混交比例、立地类型交互作用上，秃杉树高生长的差异达到极显著水平。

3.3 单株材积比较

3.3.1 杉木单株材积比较 从表1可以得出，4种不同树种组成林分杉木的平均单株材积存在差异，其中，8秃2杉最大，达到0.063m3，5杉5秃、8杉2秃、10杉分别为0.060m3、0.056m3、0.042m3。表2方差分析结果表明，4种不同树种组成林分的杉木单株材积存在极显著差异。同一立地类型不同树种组成林分间的杉木单株材积存在较大的差异，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类地中，杉木单株材积都表现为8秃2杉>5杉5秃>8杉2秃>10杉。其中，Ⅰ类地中8秃2杉、5杉5秃、8杉2秃之间差别微小，但都与10杉有较大差异；Ⅱ类地中，8秃2杉、5杉5秃相差很少；Ⅲ类地中，5杉5秃、8杉2秃相差很少。在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类地中，增加秃杉的比例，都有利于杉木单株材积的增长。因此， 参试的3种混交比例中，8秃2杉是最有利于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类地中杉木单株材积生长的混交比例。从表2可知，不同的树种组成、不同立地类型间的交互作用对杉木单株材积生长的影响，存在着极显著的差异。不同树种组成林分杉木单株材积间的变异系数，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类地分别为9.6%、13.7%、16.2%，树种组成对杉木单株材积生长的影响，Ⅲ类地>Ⅱ类地>Ⅰ类地。

3.3.2 秃杉单株材积比较 从表1可以得出，4种不同树种组成林分中，秃杉的单株材积存在较大差异，其中，8杉2秃最大，平均达到0.062m3，5杉5秃、8杉2秃、10秃依次递减，分别为0.055m3、0.050m3、0.044m3。随着林分中秃杉比重的增加，秃杉单株材积呈下降趋势。表2方差分析结果表明，4种不同树种组成林分间的秃杉单株材积，存在极显著差异。同一立地类型不同树种组成的林分之间，秃杉在单株材积生长上也存在较大的差异。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类地中，秃杉单株材积均为8杉2秃>5杉5秃>8秃2杉>10秃，增加秃杉比重，不利于秃杉单株材积生长，因此，8杉2秃混交比例，是最有利于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类地中秃杉单株材积生长的混交比例。方差分析结果表明，不同立地质量等级、不同混交比例的交互作用对秃杉单株材积的生长，存在极显著的差异。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类地中4种不同树种组成林分的秃杉单株材积间变异系数分别为9.7%、12.3%、9.6%，秃杉单株材积生长对林分树种组成的敏感性上，Ⅱ类地>Ⅰ类地>Ⅲ类地。

3.4 林分蓄积量比较 在单位面积蓄积量上，5种参试林分总体平均水平为126.25m3·hm-2，不同混交比例林分间的差异达到统计学上的极显著水平，树种组成与立地类型的交互作用也达到极显著差异水平（见表2）。单位量面积蓄积最大的是8杉2秃混交林，达到142.75m3·hm-2；5杉5秃混交林次之，為141.17m3·hm-2，；10杉纯林蓄积量最小，单位面积蓄积103.46m3·hm-2；8秃2杉和10秃纯林的单位面积蓄积量分别为134.68m3·hm-2、108.89m3·hm-2，均大于10杉纯林。对不同树种组成林分单位面积蓄积量进行多重比较，结果表明，8杉2秃与5杉5秃间差异不显著，与其他林分间差异均达到极显著水平；5杉5秃与8秃2杉、10秃纯林、10杉纯林之间差异均达到极显著水平。同一立地类型中的5种不同树种组成林分，在单位面积蓄积上也存在较大差异。从表1可以看出，不同树种组成林分的单位面积蓄积量大小，Ⅰ类地为8杉2秃>5杉5秃>8秃2杉>10杉>10秃；Ⅱ类地为5杉5秃>8杉2秃>8秃2杉>10秃>10杉；Ⅲ类地为5杉5秃>8秃2杉>8杉2秃>10秃>10杉，其中，5杉5秃、8秃2杉分别为98.27m3·hm-2、98.07m3·hm-2，差距不明显。由此可见，杉木与秃杉混交，对提高单位面积蓄积量明显有利，但秃杉所占比例不宜太大，在立地条件优良的Ⅰ类地上，宜采用8杉2秃混交比例，秃杉比重加大，单位面积蓄积量随之下降；在立地条件中等的Ⅱ类地上，宜采用5杉5秃混交比例，秃杉比重降低或加大，均会导致单位面积蓄积量下降；在立地条件较差的Ⅲ类地上，采用5杉5秃、8秃2杉混交比例均可，加大秃杉比重，有利于提高单位面积蓄积量。

4 结论与讨论

秃杉为第三纪古热带植物区孑遗植物，国家一级保护植物，其在生态学特性、材质用途、生长表现以及栽培技术措施等方面与杉木之间存在许多共性，但在对土壤理化性质的负面影响远小于杉木。通过杉木、秃杉混交，可以有效减缓甚至避免杉木连栽导致的地力衰退。不同树种组成、不同立地类型的杉木、秃杉混交造林对比试验结果表明：

（1）不同的混交比例，对杉木、秃杉的胸径、树高和单株材积生长，以及林分单位面积蓄积，都有着极显著影响。在相同的立地条件下，杉木、秃杉混交林，不管混交比例如何，杉木、秃杉的胸径、树高、单株材积，以及林分单位面积蓄积量，均较杉木纯林、秃杉纯林具有明显的生长优势。参试群体总体的胸径、树高、单株材积平均表现最好的林分，杉木分别为8杉2秃、8秃2杉、8秃2杉，秃杉分别为8杉2秃、8杉2秃、8杉2秃；林分单位面积蓄积量表现最好的是8杉2秃。

（2）在杉木、秃杉的胸径、树高、单株材积，以及林分单位面积蓄积量生长表现上，不同树种组成比例、立地类型的交互作用影响均达到极显著水平。营造杉木、秃杉混交林，应根据造林地的立地类型选择不同的混交比例，分类造林。Ⅰ类地中胸径、树高、单株材积表现最好的林分，杉木分别为8杉2秃、8秃2杉、8秃2杉；秃杉分别为8杉2秃、8杉2秃、8杉2秃；林分单位面积蓄积表现最好的是8杉2秃。在好的立地条件下，一定的秃杉比例，有利于杉木径高、材积生长，但过高的秃杉比例，不利于秃杉径高、材积生长，也降低了林分蓄积。因此，Ⅰ类地以8杉2秃混交比例为最佳。Ⅱ类地中胸径、树高、单株材积表现最好的林分，杉木均为8秃2杉（在树高、单株材积表现上，5杉5秃与8秃2杉差异不明显），秃杉均为8杉2秃，林分单位面积蓄积表现最好的是5杉5秃。秃杉比重越高，秃杉生长速度越低，可能是由于在未经间伐的情况下秃杉种内竞争剧烈所致。秃杉有利于改善林地土壤理化性质，提高杉木生长速度；杉木早期生长速度较秃杉快，在中等立地条件下，适宜选用5杉5秃混交比例，以后经过间伐杉木，来扩大秃杉的个体生长空间。Ⅲ类地中，胸径、树高、单株材积表现最好的林分，杉木均为8秃2杉，秃杉均为8杉2秃，林分单位面积蓄积量表现最好的是5杉5秃、8秃2杉。Ⅲ类地立地质量较差，林地生产力低，树木生长速度慢，也宜选择5杉5秃混交比例，在保证获得最好蓄积量的前提下，利用杉木生长比秃杉快的特点，促进林分尽快郁闭，并发挥秃杉的土壤改良能力，逐步提高林地生产力。

（3）杉木早期速生，小径材具有一定的市场价值，而秃杉的后期生长速度快，大径材心材比率高，色泽好，木材物理性质好[5]，市场价值高。杉木与秃杉混交，在培育过程中逐步间伐杉木，保留秃杉，以培育中、大径材，是杉木与秃杉切实可行的经营管理模式。本文根据造林对比试验数据，对杉木纯林、8杉2秃、5杉5秃、8秃2杉和秃杉纯林等5种林分各树种在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ等3种立地类型上的胸径、树高、单株材积，以及林分蓄积生长量等进行统计分析与比较，探讨了杉木与秃杉不同比例混交的造林效果，分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ等3种立地类型选择了最适宜的混交比例，为杉木、秃杉混交造林模式选择提供了科学依据。不同混交比例林分在不同立地类型中的后期表现有待于进一步的观察。试验林经过一次卫生伐作业，杉木、秃杉之间的比例稍有变化，可能对试验分析结果产生一些影响。

参考文献

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（责编：张宏民）