馬尾松純林改造成混交林效果評(píng)價(jià)

王青天

（安溪縣林業(yè)局，福建 安溪 362400）

馬尾松純林改造成混交林效果評(píng)價(jià)

王青天

（安溪縣林業(yè)局，福建 安溪 362400）

在馬尾松1 a生純林內(nèi)補(bǔ)植福建柏、臺(tái)灣相思，分別形成2樹種和3樹種的混交林。造林14 a后，對(duì)比分析各林分的林木生長(zhǎng)量、林分生物量以及林分土壤理化性質(zhì)。結(jié)果表明：馬尾松、福建柏、臺(tái)灣相思3樹種的混交林，林分結(jié)構(gòu)合理，林木生長(zhǎng)較快，枯枝落葉物多，明顯改善了土壤的理化性質(zhì)及林分內(nèi)的小環(huán)境。3樹種混交林比馬尾松純林和2樹種異齡混交林的林木蓄積量分別提高12.91%和6.06%、26.88 %。

馬尾松；福建柏；臺(tái)灣相思；純林；混交林；效果評(píng)價(jià)

馬尾松Pinus massoniana是我國(guó)南方主要的用材樹種，也是封山育林的先鋒樹種，但在閩南地區(qū)貧瘠山地營(yíng)造馬尾松純林，樹種單一，成活率低，樹木生長(zhǎng)不良，難于郁閉成林，林地自肥能力差，導(dǎo)致林地生產(chǎn)力下降和生態(tài)環(huán)境惡化[1-2]，嚴(yán)重制約了林地的可持續(xù)經(jīng)營(yíng)。安溪縣林業(yè)局根據(jù)當(dāng)?shù)刈匀粭l件和經(jīng)營(yíng)水平，為了更好發(fā)揮森林的生態(tài)效益，提高林分的抗逆和穩(wěn)定性，在馬尾松純林內(nèi)套種福建柏Fokienia hodginsii和臺(tái)灣相思Acacia confusa逐步形成多樹種混交林[3-4]。經(jīng)過14年的培育，混交林已成為中齡林，混交林分在生態(tài)效益、生長(zhǎng)狀況等方面的優(yōu)勢(shì)初步顯現(xiàn)[5-6]。現(xiàn)將馬尾松純林改造為混交林的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行總結(jié)，以期為馬尾松低產(chǎn)純林的改造提供借鑒。

1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地設(shè)于福建省安溪縣龍涓鄉(xiāng)水云波林 場(chǎng) 東 溪 公 路 上， 位 于 東 經(jīng) 117°49′2″， 北 緯24°55′25″。此地屬南亞熱帶海洋性季風(fēng)型氣候，四季分明，雨水充沛，氣候暖和。年平均氣溫22 ℃，1月份平均氣溫13 ℃，極端最低溫-1 ℃，7月份平均氣溫29 ℃，極端最高溫38 ℃。無霜期342 d。年降雨量1800 mm，空氣相對(duì)濕度82%左右。試驗(yàn)地海拔426～478 m，坡向東南，坡位中，坡度為16°～19°。土壤為酸性黃紅壤，土層腐殖質(zhì)層瘠薄，肥力較差，pH值4.7～5.2。植被為黃瑞木Adinandra millettii、映山紅Rhodendron simsii、白 茅Imperata cylindrica、 芒 萁Dicranopteris pedata，高度60～100 cm，屬Ⅲ類立地級(jí)。

2 材料與方法

2.1 馬尾松純林改造方法與撫育管理

馬尾松純林為1997年2月份在杉木采伐跡地上營(yíng)造的林分。造林時(shí)，馬尾松苗木為1年生實(shí)生苗（苗木平均規(guī)格為苗高35 cm，地徑0.32 cm），苗木蘸黃泥漿后栽植，株行距2 m×2 m，平均密度為2 500 株/hm2。試驗(yàn)林面積13.2 hm2。

由于氣候干旱，造成部分苗木死亡，林木保存率僅有41%（1 027株/ hm2）。1998年2月份，對(duì)馬尾松純林進(jìn)行改造。將試驗(yàn)林規(guī)劃為4個(gè)試驗(yàn)小區(qū)，各小區(qū)面積3.3 hm2，在各小區(qū)設(shè)置不同的混交樹種進(jìn)行補(bǔ)植。補(bǔ)植樹種的苗木為容器苗，馬尾松苗木平均高28 cm、平均地徑0.22 cm，福建柏苗木平均高23 cm、平均地徑0.20 cm，臺(tái)灣相思苗木平均高24 cm、平均地徑0.23 cm。

補(bǔ)植后各小區(qū)的樹種組成分別為：試驗(yàn)林A：馬尾松、福建柏和臺(tái)灣相思，混交方式為塊狀混交，樹種混交比例為1∶1∶1；試驗(yàn)林B：馬尾松、福建柏，混交方式為塊狀混交，混交比例為1∶1；試驗(yàn)林C：馬尾松、臺(tái)灣相思，混交方式為塊狀混交，混交比例為1∶1；試驗(yàn)林D：馬尾松純林，作為對(duì)照。

馬尾松純林補(bǔ)植后，在每年5～6月份、9～10月份，各除草、松土1次。除草松土后每次每株施0.1 kg尿素和0.1 kg復(fù)合肥，連續(xù)開展3年。第4年林分木開始郁閉，對(duì)林木生長(zhǎng)狀況進(jìn)行設(shè)臨時(shí)樣地定期觀察。第10年時(shí)，林木生長(zhǎng)進(jìn)入中齡階段，林分郁閉度變大，水分蒸騰量高，土壤養(yǎng)分消耗較大、林分生長(zhǎng)競(jìng)爭(zhēng)分化，部分林木生長(zhǎng)較慢，造成個(gè)別林木被壓。為了改善種間關(guān)系和林分生長(zhǎng)狀況，于2008年10月份按福建省森林撫育間伐技術(shù)規(guī)定，進(jìn)行第1次下層撫育間伐。通過間伐可調(diào)整林木組成和林分密度，擴(kuò)大保留木營(yíng)養(yǎng)空間改善林分衛(wèi)生狀況，提高林分生長(zhǎng)量和生產(chǎn)力[7]。間伐株數(shù)為林分總株數(shù)的23%～30%，間伐后各小區(qū)的樹種組成見表1。

表1 各試驗(yàn)小區(qū)撫育強(qiáng)度及保留株樹Table 1 Thinning intensity and retaining trees of the experimental areas

2.2 調(diào)查因子與調(diào)查方法

2011年10月29日，在各試驗(yàn)小區(qū)內(nèi)設(shè)立臨時(shí)標(biāo)準(zhǔn)地，對(duì)林分進(jìn)行調(diào)查。每個(gè)小區(qū)內(nèi)隨機(jī)設(shè)立3個(gè)樣地，樣地規(guī)格25.8 m×25.8 m。調(diào)查測(cè)定因子有生長(zhǎng)量、生物量、林分小氣候特征以及林地土壤理化性狀。

2.2.1 溫濕度觀測(cè)

在各個(gè)樣地林內(nèi)外隨機(jī)選擇2個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，用溫濕度計(jì)測(cè)定林內(nèi)與林外的空氣溫度和濕度，對(duì)比分析林分內(nèi)外小氣候的差異[8]。

2.2.2 土壤采樣與測(cè)定

在各樣地內(nèi)按S型路線分別挖出土層深度0～40 cm的土壤采樣剖面各3個(gè)，用容積100 cm3的環(huán)刀分層（0～20 cm、20～40 cm），采集原狀土，同時(shí)采集0～40 cm的混合土樣約300～500 g,帶回室內(nèi)按森林土壤國(guó)際分析方法測(cè)定土壤理化性質(zhì)指標(biāo)。

2.2.3 生長(zhǎng)量調(diào)查測(cè)定

對(duì)各樣地內(nèi)的林木進(jìn)行每木檢尺，測(cè)定樹木胸徑、樹高及冠寬幅、枝下高、植被高度、枯枝落葉層厚度。立木材積按福建省各樹種二元材積公式計(jì)算每個(gè)樹種平均木單株材積，再按各樹種平均木單株材積乘以相應(yīng)樹種的單位面積株數(shù)計(jì)算各林分單位面積蓄積量。

二元材積材積計(jì)算公式為：V馬尾松= 0.000 062 34D1.8552H0.9568，V福建柏=0.000 056 85D1.8260H1.2610，V闊葉樹=0.000 052 764 291D1.8822H1.0094。

2.2.4 生物量的調(diào)查

在各小區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)，每樹種分別選取標(biāo)準(zhǔn)木3～5株，將標(biāo)準(zhǔn)木伐倒，按Monsi分層切割法，分別測(cè)定地上的干（含皮）、枝、葉及地下根系的鮮生物量。其中地下部分生物量采用全挖法，分根樁、粗根（＞4 mm）、細(xì)根（＜4 mm）稱重。同時(shí)，采集各組分樣品各300～500 g帶回室內(nèi)烘干，求算水分系數(shù)，并求得各組分干生物量。然后分別統(tǒng)計(jì)各類型林分單位面積鮮生物量和干生物量[9-10]。

3 結(jié)果與分析

3.1 林分生長(zhǎng)量分析

不同類型林分林木生長(zhǎng)量的調(diào)查結(jié)果顯示（表2），多樹種混交林分的各項(xiàng)生長(zhǎng)因子均優(yōu)于馬尾松純林。其中，與馬尾松純林（D）和2樹種混交林分相比（B、C），3種樹種混交的林分（A）平均樹高分別大3.17%和2.30%、2.17%，胸徑分別粗11.68%和4.48%、6.84%，平均單株材積分別大24.44%和7.69%、33.33%。馬尾松純林現(xiàn)有每公頃平均株數(shù)為1789株，分別比2樹種異齡混交林多65株～124株，3樹種異齡混交林多166株。而3樹種異齡混交林每公頃林木平均蓄積量，比馬尾松純林和2樹種異齡混交林每公頃林木平均蓄積量分別多12.91%和6.06%、26.88%。這表明針、闊葉多樹種混交林林木生長(zhǎng)較快，生長(zhǎng)量大，林分蓄積量增加[11]。

表2 馬尾松純林與混交林林分生長(zhǎng)量比較Table 2 Comparison of growth increment between pure forest and mixed forest with Pinus massoniana

3.2 林分結(jié)構(gòu)分析

調(diào)查結(jié)果顯示：純林與混交林在林分結(jié)構(gòu)上也存在著一定差異。馬尾松純林林分結(jié)構(gòu)單層，樹冠稀薄、灌木生長(zhǎng)較矮、植被稀疏，枯枝落葉物較少，地表層凋落物薄。而多樹種混交的林分結(jié)構(gòu)復(fù)層，樹冠層較厚、灌木生長(zhǎng)較高、植被覆蓋較密。統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示（表3），(A)林分樹冠形成多層次冠幅，平均冠幅分別比(D)林分和(B、C)林分大15.18%和11.50%、7.72%，枝下高平均分別高14.29%和2.56%、13.48%。同時(shí)，(A)林分根系集密，分別比(D)林分和(B、C)林分根幅平均大12.67%和9.70%、3.75%，根系深度平均分別深14.13%和1.94%、5.00%。這表明3樹種混交林的林冠層結(jié)構(gòu)分布比較合理，能夠充分利用光能，提高林分高產(chǎn)，促進(jìn)根系發(fā)達(dá)。

此外，原林內(nèi)的陽性植被芒萁骨，芒、桃金娘、黃端木等生長(zhǎng)茂盛，現(xiàn)已逐漸枯枝稀疏，轉(zhuǎn)變?yōu)殛幮灾脖唬址纸Y(jié)構(gòu)具有多層次，從低劣結(jié)構(gòu)向優(yōu)良結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化。(A)林分中的灌木高度分別比(B、C)林分和(D)林分大6.41%、9.21%和15.28%，草木高度分別高1.24%、1.35%和1.47%。

表3 馬尾松純林與混交林林分結(jié)構(gòu)比較Table 3 Comparison of growth increment between pure forest and mixed forest with Pinus massoniana

3.3 林分內(nèi)環(huán)境分析

調(diào)查結(jié)果顯示（表4），(A)林分的郁閉度比(D)林分和(B、C)林分的郁閉度分別大5.38%和1.03%、3.16%。(A)林分的林內(nèi)溫度分別比(D、B、C)林分低0.5～1.0 ℃，相對(duì)濕度分別高0.25%～1.24%。說明多樹種混交林的林冠分布層次和互相鑲嵌比純林好，陽光直射林地少，可降低林內(nèi)氣溫，提高空氣濕度，減少地表蒸發(fā)。

從植被枯落物的調(diào)查來看，(A)林分中的枯落物厚度分別比(B、C)林分和(D)林分大25.00%、11.11%和30.43%，枯枝落葉物覆蓋率分別厚2.25%、1.11%和3.41%，這表明針闊葉樹混交生長(zhǎng)效果良好，林分結(jié)構(gòu)合理，林內(nèi)枯枝落葉物多，林地覆蓋率高，能改善林地內(nèi)的生態(tài)環(huán)境。

表4 馬尾松純林與混交林林內(nèi)環(huán)境比較?Table 4 Comparison of inner environment between pure forest and mixed forest with Pinus massoniana

3.4 林分生物量分析

調(diào)查統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示（表5），(A)林分總生物量最高，比(D)林分生物量多10.46 t·hm-2，其中地上生物量多6.43 t·hm-2，地下生物量多4.03 t·hm-2。混交林林分之間相比，(A)林分生物量也明顯大于(B、C)林分生物量，分別多12.43 t·hm-2和8.42 t·hm-2。其中(A)林分地上部的干、枝、葉總生物量，比(B、C)林分的干、枝、葉、總生物量分別提高 9.44 t·hm-2和 6.24 t·hm-2；(A)林分地下部的主根、側(cè)根、細(xì)根發(fā)達(dá)，總生物量比(B、C)林分的地下部的根樁、粗根、細(xì)根總生物量分別提高 2.99 t·hm-2和 2.18 t·hm-2。這說明針闊葉異齡林多樹種混交林木生長(zhǎng)根系發(fā)達(dá)，能促進(jìn)提高林分生長(zhǎng)，形成更大的生物量。

表5 馬尾松純林與混交林林分生物量比較Table 5 Comparison of biomass between pure forest and mixed forest with Pinus massoniana

3.5 土壤性質(zhì)分析

3.5.1 土壤物理性質(zhì)

結(jié)果顯示（表6），(A)林分林地土壤，無論是0～20 cm還是20～40 cm，土壤物理性質(zhì)的各指標(biāo)均優(yōu)于(D)林分和(B、C)林分。以土層0～20 cm為例，(A)林分土壤容重比(D)林分低了2.75%，而最大持水量、毛管持水量、田間持水量、毛管孔隙度、非毛管孔隙度、總孔隙度、通氣度分別比(D)林分大 21.21%、20.25%、11.99%、17.31%、21.43%、17.99%、25.30%；(A)林 分 與(B、C)林分相比，土壤容重分別降低了1.00%、1.83%，而最大持水量分別提高了9.78%、11.78%，毛管持水量分別提高11.25%、10.61%，田間持水量分別提高5.02%、4.59%，毛管孔隙度分別提高10.23%、8.63%，非毛管孔隙度分別提高2.41%、16.44%，總孔隙度分別提高8.83%、9.87%，通氣度分別提高14.29%、17.52%。

表6 馬尾松純林與混交林土壤物理性質(zhì)比較Table 6 Comparison of soil physical properties between pure forest and mixed forest with Pinus massoniana

研究結(jié)果表明，馬尾松純林的土壤容重大，土壤緊實(shí)板結(jié)，孔隙度小，蓄水能力也小，持水量差；多樹種混交林的土壤容重小，土壤較疏松，孔隙度大，可能改良土壤結(jié)構(gòu)，持水量大，蓄水力強(qiáng)，能增加土壤涵養(yǎng)水源和保持水土功能，維護(hù)林地生態(tài)平衡。可見，多樹種混交能改善土壤物理性狀。

3.5.2 土壤化學(xué)性質(zhì)

測(cè)定顯示（見表7），(A)林分土壤化學(xué)性質(zhì)的各指標(biāo)優(yōu)于其他調(diào)查林分。以0～20cm土層為例，(A)林分林地土壤pH值，有機(jī)質(zhì)含量，全N、全P、全K以及速效N、P、K，分別比（D）林 分 提 高 了6.12%，13.13%，2.94%、6.35%、4.55%，3.00%、6.00%、7.56%；與（B、C）林分相比，pH值分別提高1.96%、4.00%，土壤有機(jī)質(zhì)含量分別提高5.46%、6.18%，土壤全N含量分別大1.00%、1.94%，土壤P含量分別大1.52%、3.08%，土壤全K含量分別大1.47%、2.31%，土壤速效N含量分別大1.00%、1.96%，土壤速效P含量分別大1.86%、2.05%，土壤速效K含量分別大1.59%、2.40%。分析結(jié)果表明，馬尾松純林土壤養(yǎng)分含量較低，枯枝落葉物少，凋落物分解慢，林木生長(zhǎng)土壤養(yǎng)分消耗大，造成林地地力衰退，使土壤有機(jī)質(zhì)減少，自肥能力差。針闊葉多樹種混交林枯枝落葉物多，凋落物分解快，能改良土壤化學(xué)性質(zhì)，提高土壤肥力，促進(jìn)林木生長(zhǎng)，改善林地的生態(tài)環(huán)境[12]。

表7 馬尾松純林與混交林土壤化學(xué)性質(zhì)比較Table 7 Comparison of soil chemical properties between pure forest and mixed forest with Pinus massoniana

4 結(jié)論與討論

福建省閩南地區(qū)林地土壤普遍貧瘠，立地條件比較差，馬尾松純林造林，林木生長(zhǎng)成活率低，見效慢。馬尾松純林補(bǔ)植福建柏和臺(tái)灣相思形成多樹種混交，可促進(jìn)林分生長(zhǎng)。經(jīng)過14 a的培育，馬尾松、福建柏和臺(tái)灣相思形成的針闊混交林，能促進(jìn)林木的生長(zhǎng)，提高林分生長(zhǎng)量，增加林木蓄積量，改變林地生態(tài)環(huán)境和森林景觀。3樹種混交林的各項(xiàng)生長(zhǎng)指標(biāo)均優(yōu)于2樹種的混交林和純林。

多樹種組成的混交林，林木生長(zhǎng)枝葉茂盛、葉片濃密，樹冠復(fù)層厚，能對(duì)降雨截留。林地枯枝落葉物多，可減緩地表層徑流，保持水土，具有涵養(yǎng)水源的功能，維護(hù)林地生態(tài)平衡。

馬尾松是福建省安溪縣主要造林樹種之一，通過與種間關(guān)系協(xié)調(diào)的樹種福建柏、臺(tái)灣相思構(gòu)成異齡混交林，可改變馬尾松單一造林所導(dǎo)致的土壤結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、土壤肥力降低等問題。研究結(jié)果表明，馬尾松純林改造為多樹種的混交林后，土壤理化性質(zhì)明顯改善，從而提高林地生產(chǎn)力，增加林分生長(zhǎng)量，該混交模式可在福建省閩南地區(qū)推廣。

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Effect evaluation of mixed stand reconstructed from pure Masson’s Pine(Pinus massoniana) Plantation

WANG Qing-tian
(Anxi County Forestry Bureau, Anxi 362400, Fujian, China)

Fokienia hodginsiiandAcacia confusawere planted in 1-year-old pure Masson’s pine (Pinus massoniana) plantation which developed into different mixed forests with two species or three species. Comparative analysis on the growth increment, stand biomass and soil physi-chemical properties of different forest stands were carried out after 14 years. The results show that the mixed forest with three species was reasonable stand structure with improved soil properties and better forest inner environment, which had faster forest growth and more forest litter by compared with the mixed forests with two species and pure masson’s pine forest. The stand volume of mixed forest with three species was higher than pure masson’s pine forest and mixed forest with two species (P. massonianaandF.hodginsii, P. massonianaandA. confusa), accounting for 12.91%，6.06% and 26.88%,respectively.

Pinus massoniana;Fokienia hodginsii;Acacia confusa; pure forest; mixed forest; effect evaluation

S725.2

A

1673-923X(2012)12-0162-05

2012-06-13

福建省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（B0010020)

王青天（1953-），男，福建安溪人，林業(yè)高級(jí)工程師，主要從事森林培育研究工作；E-mail：wqt872@126.com

[本文編校：羅 列]