福建柏與杉木混交林林分生長(zhǎng)研究

王曉艷

(三明市林業(yè)局，福建 三明 365000)

福建柏(Fokieniahodginsii)，屬柏科(Cupressaceae)福建柏屬(Fokienia)，俗稱建柏，是三明市的速生鄉(xiāng)土樹(shù)種，生長(zhǎng)習(xí)性與杉木類似，喜生長(zhǎng)在立地條件較好的地方。三明市國(guó)有林場(chǎng)多年分批栽植了建柏，現(xiàn)有林分面積300 hm2。杉木(Cunninghamialanceolata)屬杉科(Taxodiaceae)杉木屬(Cunninghamia)，是三明市國(guó)有林場(chǎng)最主要的用材林造林樹(shù)種。近年來(lái)為了提高林地的生產(chǎn)率，同時(shí)也為了避免人工林純林化帶來(lái)的一系列問(wèn)題，三明市大力開(kāi)展了樹(shù)種混交試驗(yàn)。本文通過(guò)調(diào)查沙縣官莊國(guó)有林場(chǎng)在Ⅱ類地營(yíng)造的28年生福建柏杉木混交林與杉木純林的生長(zhǎng)狀況，以及林分的林下土壤的養(yǎng)分狀況，探索福建柏和杉木這一混交模式在生產(chǎn)上的適用性，為下一輪林種樹(shù)種結(jié)構(gòu)調(diào)整提供實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

1 試驗(yàn)地概況

杉木與建柏混交林試驗(yàn)地設(shè)在福建省沙縣官莊國(guó)有林場(chǎng)白溪工區(qū)，海拔200～250 m，坡度32°，土壤肥力中等。前茬為杉木純林，1986年采伐并進(jìn)行煉山整地，1987年1月造林。造林后前兩年每年進(jìn)行全面鋤草兩次，第3～4年進(jìn)行全面劈草兩次。林下植被有蕨類、砂仁等。

2 試驗(yàn)方法

全面調(diào)查杉木建柏混交林內(nèi)杉木、建柏的胸徑、樹(shù)高、冠幅等因子，選取杉木、建柏的標(biāo)準(zhǔn)木，伐倒后按2 m區(qū)分段進(jìn)行樹(shù)干解析，測(cè)定樹(shù)木胸徑和樹(shù)高生長(zhǎng)量，計(jì)算蓄積生長(zhǎng)量。調(diào)查并測(cè)定各器官生物量，挖根，分別根兜、大根(根徑≥10 cm)、中根(5 cm≤根徑<10 cm)、小根(根徑<5 cm)稱重，取樣測(cè)定含水量，計(jì)算干重。

設(shè)3個(gè)主剖面和兩個(gè)輔助剖面進(jìn)行土壤調(diào)查，分別0～20 cm和20～40 cm深度土層采集土壤樣品，分別測(cè)定土壤物理和化學(xué)性質(zhì)。土壤水分物理性質(zhì)用環(huán)刀法；土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體用機(jī)械篩分法；有機(jī)質(zhì)用重鉻酸鉀法；全氮用凱氏法；全磷用氫氧化鈉堿熔鉬銻抗比色法；水解氮用擴(kuò)散吸收法；速效磷用鹽酸氟化銨法；速效鉀用火焰光度計(jì)法；pH值用酸度計(jì)法[1-5]。

3 結(jié)果與分析

3.1 混交林中杉木生長(zhǎng)分析

混交林中的杉木胸徑生長(zhǎng)良好，28 a林齡的胸徑可達(dá)24.21 cm，連年生長(zhǎng)量均值為0.86 cm(表1)。6 a林齡時(shí)連年生長(zhǎng)量開(kāi)始增長(zhǎng)迅速，9 a時(shí)達(dá)到峰值，速生期可持續(xù)到20年左右；平均生長(zhǎng)量在11 a時(shí)最高，年均生長(zhǎng)超過(guò)1.00 cm的時(shí)間可持續(xù)到23 a。達(dá)到28 a林齡時(shí)，杉木胸徑生長(zhǎng)速度已開(kāi)始減慢，速生期已過(guò)。杉木樹(shù)高生長(zhǎng)良好，28 a林齡時(shí)樹(shù)高22.20 m，連年生長(zhǎng)量均值0.79 m。造林3 a后連年生長(zhǎng)量開(kāi)始迅速增長(zhǎng)，9 a時(shí)最高，連年生長(zhǎng)量超過(guò)0.5 m的可持續(xù)到25 a左右；平均生長(zhǎng)量在9 a時(shí)最高，年生長(zhǎng)超過(guò)0.9 m的可持續(xù)到22 a。杉木的材積生長(zhǎng)同樣良好，28 a林齡材積可達(dá)0.416 7 m3，平均生長(zhǎng)量0.014 9 m3。連年生長(zhǎng)量從9 a開(kāi)始生長(zhǎng)迅速，21 a時(shí)最高達(dá)0.027 8 m3。至樹(shù)干解析時(shí)，其材積連年生長(zhǎng)量仍在0.010 0 m3以上。25 a林齡后材積平均生長(zhǎng)量趨于穩(wěn)定，材積生長(zhǎng)已到速生階段末期。

表1 杉木生長(zhǎng)過(guò)程

3.2 混交林中建柏生長(zhǎng)分析

混交林中的建柏胸徑生長(zhǎng)良好，28 a林齡胸徑為17.43 cm，平均年生長(zhǎng)量0.62 cm(表2)。建柏連年生長(zhǎng)量從5 a林齡開(kāi)始，一直保持著0.50 cm以上的生長(zhǎng)速度，13 a時(shí)連年生長(zhǎng)量達(dá)到峰值1.49 cm，此后逐漸放緩，從22 a開(kāi)始，胸徑連年生長(zhǎng)量不再超過(guò)0.5 cm；平均生長(zhǎng)量從3 a開(kāi)始，一直保持著0.50 cm以上的生長(zhǎng)速度，13 a時(shí)平均生長(zhǎng)量達(dá)0.85 cm，這說(shuō)明建柏胸徑生長(zhǎng)較為穩(wěn)定，胸徑生長(zhǎng)期較長(zhǎng)。建柏樹(shù)高生長(zhǎng)良好，28 a林齡時(shí)平均年生長(zhǎng)量0.63 m。連年生長(zhǎng)量從2 a林齡時(shí)開(kāi)始生長(zhǎng)迅速，生長(zhǎng)量超過(guò)0.5 m的時(shí)間可持續(xù)到17 a左右；平均生長(zhǎng)量總體隨林齡的增加而逐漸減小，但減小的幅度較小，說(shuō)明建柏幼年生長(zhǎng)較為迅速。建柏樹(shù)高速生期較長(zhǎng)，到21 a時(shí)，平均生長(zhǎng)量仍達(dá)到0.7 m。建柏的材積生長(zhǎng)同樣良好，連年生長(zhǎng)量從18 a林齡起均在0.005 0 m3以上，21 a時(shí)達(dá)最大值，28 a林齡材積年平均生長(zhǎng)量0.007 0 m3；12～28 a林齡連年生長(zhǎng)量均超0.80 m，其材積生長(zhǎng)仍在速生階段。

表2 建柏生長(zhǎng)過(guò)程

3.3 混交對(duì)林木生物量的影響

3.3.1 對(duì)林木單株生物量的影響

混交林建柏單株生物量為207.57 kg，其中枝、葉、干、根、皮的占比分別為6.7%、3.6%、73.9%、9.4%、6.4%(表3)?；旖涣纸ò貑沃晟锪枯^大，生物量分布為干>根>枝>皮>葉，生物量分配合理，各器官比例合適，樹(shù)體還處于速生階段。杉木單株生物量為293.26kg，其中枝、葉、干、根、皮占比分別為4.0%、2.7%、74.0%、12.5%、6.8%。杉木單株生物量很大，在生物量分布上，干、皮與根占很大的比例，而枝、葉所占比例相對(duì)較小，這主要是因?yàn)樯寄倦S著年齡的不斷增長(zhǎng)，其營(yíng)養(yǎng)器官功能不斷減弱，樹(shù)體在不斷成熟過(guò)程中，為支撐其龐大的個(gè)體，則干、皮、根的比例相對(duì)較大，各器官比例不協(xié)調(diào)，生長(zhǎng)已衰退。

3.3.2對(duì)林分生物量的影響

混交林林分生物量為213.75 t/hm2，其中建柏為103.78 t/hm2，占48.6%，杉木為109.97 t/hm2，占51.4%，兩者混交效果良好，有利于兩者的生長(zhǎng)，顯示了混交林利用資源的互補(bǔ)性(表3)。在分布上，混交林的葉、枝、干、根、皮的比例適中，林木生長(zhǎng)旺盛。

表3 杉木建柏混交林生物量

3.4 混交林與純林生長(zhǎng)比較

混交林中建柏平均胸徑17.43 cm，平均樹(shù)高17.55 m；杉木平均胸徑24.21 cm，平均樹(shù)高22.20 m。建柏純林平均胸徑15.34 cm，平均樹(shù)高14.24 m；杉木純林平均胸徑17.61 cm，平均樹(shù)高17.26 m。可見(jiàn)混交對(duì)建柏和杉木的胸徑、樹(shù)高生長(zhǎng)均有明顯的促進(jìn)作用(表4)。

表4 混交林與純林生長(zhǎng)比較

混交林中建柏的平均單株材積為0.193 0 m3，而建柏純林的平均單株材積為0.133 9 m3，混交林是純林的144.1%，這說(shuō)明混交林后建柏的材積生長(zhǎng)有很大變化，混交有利建柏的材積生長(zhǎng)。混交林中杉木的平均材積為0.416 7 m3，而純林的平均材積僅為0.197 4 m3，混交林是純林的221.1%，可見(jiàn)混交后的杉木單株材積大幅增加，混交非常有利于杉木的生長(zhǎng)。

混交林的林分蓄積為252.76 m3/hm2，其中建柏96.5 m3/hm2，杉木156.26 m3/hm2，而杉木純林蓄積只有217.14 m3/hm2，僅為混交林的85.90%，建柏純林蓄積只有133.90 m3/hm2，僅為混交林的53.0%，這說(shuō)明混交后林分蓄積大幅增加，混交林林分蓄積顯著優(yōu)于純林。

3.5 土壤性狀比較

3.5.1 土壤團(tuán)聚體組成

對(duì)林分的土壤性狀進(jìn)行檢測(cè)，混交林中0～20 cm土層中大于0.25 mm的水穩(wěn)性團(tuán)聚體組成比純林高9.01%，結(jié)構(gòu)體破壞率比純林低13.82%，充分說(shuō)明混交林有利提高土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量，從而改善土壤結(jié)構(gòu)，有利于土壤的保肥與供肥(表5)?；旖涣峙c純林的20～40 cm土層的結(jié)構(gòu)體破壞率均達(dá)50%以上，這與造林時(shí)煉山全墾導(dǎo)致土體結(jié)構(gòu)的破壞有關(guān)。

表5 杉木建柏混交及杉木純林土壤團(tuán)聚體組成

混交林土壤各層的有機(jī)質(zhì)和水解性N含量均高于純林，其中混交林0～20 cm土層的有機(jī)質(zhì)和水解性N含量分別比純林高0.452%和18.1 mg/kg。這是因?yàn)闋I(yíng)造混交林后，每年歸還土壤的枯落物的量與質(zhì)均得到了提高，促進(jìn)了營(yíng)養(yǎng)元素的積累，有利于維持和提高土壤肥力。

3.5.2 土壤孔隙與水分狀況

混交林40 cm土層含水量為2 665 t/hm2，比純林多155 t/hm2，說(shuō)明土壤結(jié)構(gòu)得到明顯改良，土層構(gòu)造疏松，通氣性好，持水量大。這與枯枝落葉量大、根量較多且分布合理、根系穿插能力強(qiáng)有關(guān)(表6)。

表6 杉木建柏混交及杉木純林土壤孔隙與水分狀況

4 結(jié)論

建柏與杉木混交后，兩樹(shù)種生長(zhǎng)良好。建柏的胸徑、樹(shù)高、單株平均材積分別為純林的113.6%、123.2%、144.1%；杉木的胸徑、樹(shù)高、單株平均材積分別為純林的137.5%、128.6%、221.1%。與杉木純林相比，混交林中0～20 cm土層>0.25mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體高出9.01%；結(jié)構(gòu)體破壞率低13.82%；有機(jī)質(zhì)和水解性N含量分別提高0.452%和18.1 mg/kg；毛管孔隙、非毛管孔隙、總孔隙高1.09%、1.11%、1.13%；土壤容重低0.067 g/cm3；最大持水量、最小持水量、毛管持水量高3.00%、3.50%、2.04%?；旖涣?0 cm土層含水量也比純林大155 t/hm2，大大提高了林地生產(chǎn)力。