套种对杉木人工林土壤物理性质及生长的影响

摘要：  以福建省南平市葫芦山国有林场为例，调查研究了杉木与楠木套种下土壤物理性质的变化及套种对杉木生长的影响。结果表明，套种降低了土壤容重，并且使土壤非毛管孔隙度和土壤最大持水量分别增加了76.2%和13.3%，有效地改善了土壤的物理性质。此外，套种增加了杉木的胸径并且使杉木的蓄积量增加了21.5%，对杉木生长有积极的影响。

关键词：  杉木;  杉木人工林;  楠木;  土壤物理性质

中图分类号：   S 791.27; S 718. 51 + 6               文献标识码：   A                文章编号：1001 - 9499（2021）03 - 0018 - 03

杉木（Cuninghamia lanceolata）是我国南方重要的速生优良树种，由于其生长迅速、材质优良等特点被广泛种植，其造林面积和林分蓄积均居我国人工林的首位，是我国重要的经济树种[ 1 - 2 ]。然而由于片面的追求丰产，在经营过程中短周期的轮作及不合理的纯林经营模式等导致杉木人工林土壤肥力退化，杉木人工林生产力下降[ 3 - 6 ]，严重阻碍了杉木人工林可持续经营[ 7 ]。因此，解决杉木人工林土壤退化问题，维持林地可持续利用潜力是杉木人工林经营过程中不可忽视的环节。目前，轮作、套种、混交和近自然经营等不同的经营模式已经取得了一定的效果[ 8 - 11 ]，常用的与杉木混交的树种为木荷、红椎、枫香和楠木等[ 12 - 14 ]。杉木与阔叶树种的套种可以形成多层次的林分结构，能够加速凋落物的分解，加快土壤营养元素的循环，并改变土壤理化性质[ 3 ]。

为了研究杉木套种楠木后土壤物理性质和杉木生长的变化，本文对福建南平葫芦山国有林场杉木纯林以及杉木和楠木套种林土壤物理性质和杉木生长状况进行了调查分析，以期为科学合理的套种经营方式提供参考，从而增加杉木人工林的收益和可持续经营潜力。

1 材料与方法

1. 1 样地概况

试验地位于福建省南平葫芦山国有林场上瓦管护站。地处117°59'E、26°48'N，海拔80～330 m，土壤为花岗岩发育的暗红壤。属中亚热带季风气候，年平均气温19.5 ℃，年平均降雨量1 669 mm，年平均蒸发量1 413 mm，年平均相对湿度为83%。

1. 2 套种设计

试验地小班面积115亩，坡度15°，坡向为东南，1984年造林，樹种组成为10杉，初植密度240株/亩，通过多次间伐后保留密度67株/亩。2007年进行林下套种，套种面积约65亩，树种为闽楠，套种密度为170株/亩。试验共设置了3个套种林地和3个对照林地，每个样地为400 m2（20 m×20 m），共6块样地。

1. 3 样品采集与分析

2019年9月采用全林每木法对杉木进行胸径和树高的测量，并计算样地杉木蓄积量。胸径用围径尺测量;树高采用红外线测高测距仪测量;样地杉木蓄积量计算方法采用福建省杉木二元立木材积计算公式V=0.000 058 061 860D1.955 335 1H0.894 033 04。

2020年1月对样地土壤进行采样，采用S形采样方法，每块样地设置3个采样点，每个样点分别采集0～20 cm和20～40 cm土壤样品，进行土壤物理性质的测定。采用环刀法采集和分析样品，分析指标包括土壤容重、毛管孔隙度，非毛管孔隙度、总孔隙度、土壤含水量和最大持水量。

2 结果与分析

2. 1 套种对土壤容重的影响

由图1可知，相比于对照处理，套种降低了林地0～20 cm和20～40 cm的土壤容重，其中0～20 cm的降低幅度大于20～40 cm的降低幅度，分别降低了9.7%和3.5%。因子分析表明，对照组与套种组土壤容重无显著差异。

2. 2 套种对土壤孔隙度的影响

由图2可知，套种对土壤毛管孔隙度和总孔隙度无显著影响，但显著增加了0～20 cm土壤非毛管孔隙度，增加幅度为76.2%。此外，套种降低了0～20 cm和20～40 cm土壤非毛管孔隙度，降幅分别为13.5%和12.2%。而土壤总孔隙度之间变化不明显。

2. 3 套种对土壤含水量的影响

由图3可知，套种对土壤含水量、最大持水量和毛管持水量无显著影响。套种后0～20 cm土壤含水量略微降低，但最大持水量增加，增加幅度约为13.3%。此外，套种降低了20～40 cm土壤含水量、最大持水量和毛管持水量，分别降低了14.8%、2.5%和9.6%。

2. 4 套种对杉木生长的影响

由表1可知，套种增加了杉木蓄积量和杉木平均胸径，其中杉木蓄积量显著增加，增加了约21.5%，杉木平均胸径增加了4.6%，而杉木平均树高无明显变化。

表1 套种对杉木生长的影响

注： 同一行不同的小写字母表示显著差异（p<0.05）

3 讨 论

3. 1 土壤容重是土壤物理性质的关键指标，它影响着土壤透水性、持水能力以及抗侵蚀能力等[ 18 ]。本研究中土壤容重随着土壤深度的增加而增加，这与其他研究结果一致[ 19 ]。此外，套种降低了土壤的容重（图1），增加了土壤最大持水量（图3b），这与王俊南的研究结果一致[ 20 ]，说明套种可以改变土壤物理性质，增加土壤通透性和持水能力，有利于杉木的生长，表现为杉木蓄积量的显著增加（表1）。

3. 2 土壤的孔隙度表示土壤固体颗粒以外的空间，它影响着土壤的透水和通气能力[ 21 ]，良好的土壤孔隙度有利于土壤养分供给和植物根系生长[ 22 ]。本研究中套种显著增加了0～20 cm土壤非毛管孔隙度（图2b），并增加了总孔隙度（图2c），说明套种对0～20 cm土壤孔隙度有积极的影响，有利于改善土壤通透性。此外，套种下0～20 cm和20～40 cm土壤总孔隙度分别为54.24%和53.2%，高于其他研究[ 20 ， 23 ]，这可能与本研究中较低的套种密度有关，因此套种时应该科学合理控制套种密度。

4 结 论

套种降低了土壤容重，其中0～20 cm的降低幅度大于20～40 cm的降低幅度;套种略微增加了土壤总孔隙度，而显著增加了土壤非毛管孔隙度，增加幅度为76.2%;套种增加了土壤最大持水量，增加幅度为13.3%。这些结果说明套种可以增加土壤持水能力和通透性，有利于土壤的物理性质的改善。套种增加了杉木的胸径并且使杉木的蓄积量增加了21.5%，对杉木生长有积极的影响。

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第1作者简介：  陈杰（1975-），  男，  高级工程师，  从事森林培育等方面工作。

收稿日期： 2020 - 11 -  20

（责任编辑：   张亚楠）