文昌市钛矿地复垦营造混交林生长效果分析

薛杨，李燕清，宿少锋，林之盼，王小燕，薛雁文

（海南省林业科学研究所，海南海口 571100）

文昌市锆钛矿是20世纪60年代探明的海南唯一全国稀有的锆英石矿，矿区仅稀有金属锆的探明储量就有80万t左右。20世纪80年代初大批采矿者在利益驱动下大量涌入矿区，乱采滥挖钛矿现象愈演愈烈[1～2]。在开采钛矿地之前，滨海地面植被是木麻黄、腰果、琼崖海棠、苦楝树、刺灌丛、飞机草、野牡丹、桃金娘、大芒、白茅等植被，覆盖率达75%以上。开采钛矿后，地表植被与土壤结构严重破坏，开采钛矿空地土壤过分松散，水土流失严重，且大部分采钛矿地都是凸凹不平[3]。

造林是矿区植被恢复的重要措施之一。20世纪80年代后期复垦钛矿地树种选择上也仅以木麻黄(Casuarina equisetifolia)作为防护树种，从未进行过其它树种防护经营的尝试。从目前森林经营的现状看，单树种造林不能满足国家层面上以及应对全球气候变化为目的的多功能森林经营的要求[4]。通过选择不同人工林树种进行矿区恢复造林，并对其植被恢复效果进行评估和比较，对于指导文昌锆钛矿区生态恢复工作具有重要意义。鉴于此，该研究选择7个树种于2018年4月对海南省岛东林场东风作业区开展钛矿地复垦试验，并于2018年11月和2019年6月进行林分调查，比较分析复垦钛矿地混交林的生长效果，以期为文昌锆钛矿区恢复治理提供一定参考。

1 试验地概况

海南省岛东林场东风作业区在文昌市境内，地处 19°40′～20°06′N，110°36′～110°01′E，属于沿海平原地带，热带海洋性季风气候，日照充足，气候温和，太阳总辐射强，年均气温22.5～23.8℃，年均降雨量1808mm，相对湿度70%。土壤类型为滨海沉积物沙壤土，pH为6.5～8.4。植被主要有木麻黄、苦楝（Melia azedarachL.）、飞机草（Eupatoriumodoratum）、野牡丹 （Melastoma candidum）、桃金娘（Rhodomyrtus tomentosa）、大芒、白茅（Pantropical weeds）等植被。

2 试验材料与方法

2.1 试验材料

该试验是通过人工的方法，把各种地理类型的树种收集在复垦钛矿地上试种。经过一段时间的观察、研究与比较，筛选出适生树种，以改变沿海沙地林带树种单一性问题，同时可以形成层次多或冠层厚的林分结构，对于提高防护效能和稳定性具有重要作用。

试验树种如下：木麻黄、琼崖海棠（CalophylluminophyllumL）、伊朗紫硬胶（Mimusops elengi）、 非 洲 楝 （Khaya senegalensis）、 麻 楝（Chukrasia tabularis）、青梅（Vatica mangachapoi）、乌墨（Syzygium cumini）。

2.2 造林设计

试验地采用复垦后平整，并进行具体区划，一个树种设一个小区，随机种植，绘制平面图，然后按图施工。造林时间为2018年4月，株行距3.0m×1.5m，挖穴规格为 40cm×40cm×40cm，每穴施 0.3～0.5kg底肥（主要为复合肥）。

2.3 观测与调查

于2018年11月和2019年6月分别对试验点造林树种的树高、胸径、冠幅和保存率等进行调查，求其平均值。

2.4 数据处理

采用Microsoft Excel 2010进行树高、胸径、冠幅数据统计，采用SPSS18.0软件进行方差分析，各数据评价值比较采用最小显著差异法（LSD）。

3 结果与分析

对试验林的树种进行生长情况调查，结果见表1。

表1 废弃钛矿区7个造林树种生长调查Tab.1 Investigation on the growth of 7 afforestation species in abandoned titanium mining area

3.1 混交树种成活率

通过2次生长量调查发现（表1），7个树种成活率较高，平均成活率均达到80%以上，说明7个树种对于钛矿地沙土的适应性较强。其中木麻黄成活率最高，平均成活率达到97.5%；其次是非洲楝，平均成活率为92%；青梅成活率最低，平均成活率为85.5%。

3.2 混交林0.5a生长量差异性分析

表2 0.5年生各树种净生长量差异性Tab.2 Differences net growth of each tree species in the first half of the year

不同造林树种0.5年生高生长差异分析可知（表2），7个树种造林后0.5年生不同树种间高生长存在极显著差异（P＜0.01），木麻黄高生长量32.5cm/a极显著的大于其它6个树种，其次为非洲楝高生长11.6cm/a极显著大于其它5个树种，伊朗紫硬胶造林0.5年生高生长最为缓慢，仅为0.24cm/a，与另外两种慢生树种青梅4.15cm/a和乌墨4.00cm/a差异不大。

不同树种造林0.5年生地径生长差异分析可知，7个树种造林后其径生长规律与高生长相似，0.5年生幼树不同树种间地径生长存在极显著差异（P＜0.01），木麻黄生长量0.86cm极显著的大于其它6个树种；其次为非洲楝，其地径生长0.375cm/a极显著大于其它5个树种；伊朗紫硬胶造林0.5年生地径生长最为缓慢，仅为0.135cm，但与其他四种慢生树种琼崖海棠0.175cm、麻楝0.165cm、青梅0.175cm和乌墨0.16cm差异不大。对于不同造林苗木而言，造林0.5年生其树种间的地径生长差异性小于高生长。

树冠是苗木生长进行光合作用的主要载体，树冠的生长在一定程度上反映出苗木对于光营养的获取水平[5]。对不同树种造林0.5年生苗冠幅生长差异分析可知，7个树种造林后0.5年生冠幅生长存在显著差异（P＜0.01），木麻黄0.5年生冠幅生长最快，平均冠幅达到33.7cm/a，极显著大于其它6个树种；其次为伊朗紫硬胶7.1cm、非洲楝6.5cm和琼崖海棠5.2cm三者树冠生长差异不明显，麻楝、青梅和乌墨造林0.5年生的树冠生长较为缓慢，显著低于以上四个树种。

3.3 混交林1年生长量差异性分析

表3 1年生各树种净生长量差异性Tab.3 Differences net growth of each tree species in the first year

不同造林树种1年生高生长差异分析可知（表3），7个树种造林后1年生不同树种间高生长存在极显著差异（P＜0.01），木麻黄高生长量84.7cm，极显著的大于其它6个树种；其次为非洲楝高生长18.65cm，极显著大于其它5个树种，伊朗紫硬胶造林1年生高生长最为缓慢，仅为3cm，与另外两种慢生树种青梅4.55cm和乌墨4.30cm差异不大。

不同造林树种第1年地径生长差异分析可知，7个树种造林后第1年不同树种间径生长存在极显著差异（P＜0.01），木麻黄地径生长量1.3cm/a极显著的大于其它6个树种。琼崖海棠造林后第1年地径生长增速明显，地径增量0.285cm/a高于非洲楝0.28cm/a，除木麻黄外，其它6个树种地径增量在造林后第1年趋于平稳，彼此间差异不明显。

造林后第1年生7个树种冠生长差异性极显著，主要表现为木麻黄冠增幅86.35cm/a，显著高于其他6个树种，其他树种间树冠生长差异不明显，年增量在3.8～6.9cm之间。

3.4 混交林生长适应性分析

适应性分析采用模糊最优决策中的层次分析法[6]，获得混交林树高、地径、冠幅、成活率的权重分别为 0.412、0.235、0.136、0.217，各项权重指数相加可得到综合指数，通过综合指数对树种适应性进行评价，评价结果见表4。

表4 1年生混交林适应性评价（加权）Tab.4 Adaptation evaluation of mixed forests(weighted)

综合指数一定程度上反应出该树种造林的适应效果，通过对7个树种在废弃钛矿地造林适应性加权评价，综合指数大小排序为：木麻黄＞乌墨＞麻楝＞非洲楝＞青梅＞琼崖海棠＞伊朗紫硬胶。说明木麻黄对废弃钛矿区生长适应性最强，其次是乌墨、麻楝、非洲楝，伊朗紫硬胶生长适应性较差。

4 小结

废弃钛矿区7个造林树种成活率较高，平均成活率均达到80%以上。其中木麻黄成活率最高，平均成活率达到97.5%；其次是非洲楝，平均成活率为92%；青梅成活率最低，平均成活率为85.5%，7个树种均表现出良好的适应性。

造林0.5a后和1a后，木麻黄与非洲楝树高、地径、冠幅生长量与其他5个树种均呈现极显著性差异（p＜0.01），其他5个树种间差异性不显著。从造林1a后苗高生长效果来看，木麻黄具有良好的恢复效果，其高生长在造林0.5a和1a分别达到32.5cm和84.7cm，累计高生长达到117.2cm。其次为非洲楝2a累计高生长可达30.25cm。但从高增量来看，木麻黄高生长增速远大于其它造林树种，表现出很好的立地适应性。除以上2树种外，包括麻楝、琼崖海棠、青皮、青梅和乌墨早期高生长较为缓慢。

通过对7个树种在废弃钛矿地造林适应性加权评价，综合指数大小排序为：木麻黄＞乌墨＞麻楝＞非洲楝＞青梅＞琼崖海棠＞伊朗紫硬胶。说明木麻黄对废弃钛矿区生长适应性最强，伊朗紫硬胶生长适应性较差。