閩北山區鵝掌楸人工林密度效應的初步研究

盧麗蓉

（福建省沙縣林業局，福建 三明 365500）

鵝掌楸（Liriodendronchinensis）是木蘭科鵝掌楸屬落葉大喬木，主要生長在長江流域以南，在浙江、江西、福建、湖南、湖北、廣西等地均有分布。鵝掌楸樹干挺直，樹冠傘形，葉形似馬褂，奇特古雅，為中國二級保護植物和世界珍貴的樹種，鵝掌楸栽種后能很快成蔭，是優良的行道樹和庭園觀賞樹種，也是建筑及制作家具的上好木材[1]。閩北山區造林樹種以杉木、馬尾松為主，人工林針葉化嚴重，林分結構單一，而且主栽針葉樹種純林連栽，易造成林分質量逐代下降和地力衰退。鵝掌楸生長快，而且由于落葉量大且容易分解，具有改良土壤的功能，可以有效緩解人工林針葉化種植引起的土壤肥力降低[2]。人工林培育過程中，密度不僅是林分群落結構形成的數量基礎，而且是影響人工林生長、林下植被發育和土壤肥力的關鍵因素[3]。目前有關鵝掌楸的研究主要集中在苗木繁育、栽培技術和生長特性等方面[4－6]，對于鵝掌楸經營中密度對林分生長及環境的影響少有報道[7]，為此，2003年在沙縣青洲鎮開展了鵝掌楸密度試驗，通過不同密度下鵝掌楸林分生長量、林下植物分布和土壤肥力狀況分析，確定合適的造林密度，從而為鵝掌楸合理經營提供依據。

1 試驗點概況

試驗點在沙縣青洲鎮異洲村，位于縣境東北部，距縣城36km。轄區屬中亞熱帶季風氣候，全年無霜期255～297d，初霜期出現于11月下旬，晚霜多終止于2月下旬，年平均降雨量1 510～1 840mm，以5—6月雨量最多。境內氣候溫暖，年平均氣溫19.3℃，7月最熱，一年四季明顯，夏有炎暑，冬有霜雪，雨水充沛，雨量集中，干濕明顯。試驗地設在異洲村27林班21大班15小班，低山丘陵地貌，土壤為紅壤，Ⅲ類地，土層較厚，腐殖質層薄，海拔在450～550m，坡向朝東，坡度20°左右。

2 研究方法

2.1 試驗設計和試驗林營造

2003年春在沙縣青洲鎮異洲村27林班21大班15小班杉木林采伐跡地上開展鵝掌楸不同密度造林試驗，造林密度設2 500株hm－2（株行距2m×2m）、2 000株hm－2（株行距2m×2.5m）和1 600株hm－2（株行距2.5m×2.5m）3種，試驗林沿上、中、下坡隨機區組設計，3次重復，每個坡位3塊試驗小區，每個小區面積30m×30m。造林前挖穴規格40cm×30cm×30cm，50～70cm高的1年生裸根苗雨天種植。造林后連續3年撫育除草，每年2次。

2.2 試驗林調查

造林后每年調查試驗林生長狀況。2014年9月對試驗林全面調查.生長量方面：每木檢尺，測定每株樹的胸徑、樹高和冠幅，求平均值，統計保留株數，計算單株平均材積和單位面積蓄積量，鵝掌楸材積公式為V＝0.000 052 76D1.882161H1.009317，單 位面積蓄積量＝單位面積株數×單株平均材積；林下植物多樣性方面：在每個試驗小區內按梅花形設置5個2m×2m的小樣方，在小樣方中調查灌木層和草本層植物的種類、數量和高度，求算植物多樣性。植物多樣性計算公式：物種豐富度S為物種總的種數；物種Simpson指數D＝N（N－1）／∑Ni（Ni－1）；Shannon－Wiener指數H＝－∑Ni／Nlog2Ni／N；物種均勻度J＝N（N／S－1）／∑Ni（Ni－1）。式中Ni表示某個種的個體數目，N表示所有種個體樹木總和。試驗林土壤測定：每個試驗小區按“之”字形路線隨機選取4～5個點挖土壤剖面，每個剖面分0～20cm和20～40cm層環刀法取原狀土進行土壤物理性質測定，同時分別采集0～20cm和20～40cm的土樣用于土壤化學性質測定[8－9]。

3 結果與分析

3.1 不同密度鵝掌楸人工林生長差異性對比

許多研究都表明，密度影響人工林的生長[3]。從不同密度鵝掌楸人工林生長情況（表1）看出，隨著密度的增大，鵝掌楸林分的平均樹高、胸徑和單株材積減少。造林密度為2 500株hm－2的林分其平均樹高、胸徑和單株材積與造林密度為2 000株hm－2的林分相比分別降低了5.1%、8.1%和19.2%，與造林密度為1 600株hm－2的林分相比分別降低了11.8%、18.6%和40.2%。林分蓄積量以造林密度為1 600株hm－2的林分最大，比造林密度為2 000株hm－2的林分和2 500株hm－2的林分分別提高了13.0%和11.8%。方差分析顯示，不同密度的林分之間平均胸徑、單株材積和蓄積量均存在顯著差異，而樹高差異未達顯著水平。說明密度主要影響鵝掌楸林分的徑生長，進而影響到林分單株材積和蓄積量。在3種造林密度中，以造林密度為1 600株hm－2的林分立木生產力水平最高。

表1 不同密度鵝掌楸人工林生長情況

3.2 不同密度鵝掌楸人工林下植物多樣性分析

密度不同的林分內空間存在差異，從而會造成林內環境和林下植物分布及生長的不同。從不同密度鵝掌楸人工林下灌木和草藤本植物調查結果（表2）可知，隨著造林密度的增加，林下植物的種類、均勻度和多樣性指數均減少。造林密度1 600株hm－2的林分其林下植物的種類與2 000株hm－2和2 500株hm－2的林分相比分別提高了14.3%和45.5%，灌木層的均勻度與2 000株hm－2和2 500株hm－2的林分相比分別提高了3.6%和8.5%，灌木層的Simpson指數與2 000株hm－2和2 500株hm－2的林分相比分別提高了7.4%和18.5%，灌木層的Shannon－Wiener與2 000株hm－2和2 500株hm－2的林分相比分別提高了1.4%和12.7%。不同密度林分林下草本層的均勻度、多樣性指數也是表現為低密度林分大于高密度林分。說明密度引起林下植物多樣性的差異，低密度的林分植物多樣性指數高，植物較為豐富。這是因為稀疏的林分林內光照較強、溫度較高，促進了林下植物的生長發育，植物的種類、數量較多。而隨著密度增加，林內光照減弱，濕度增大，植物生長緩慢，種類減少，多為陰生植物分布。

表2 不同密度鵝掌楸人工林植物多樣性特征

3.3 不同密度鵝掌楸人工林土壤肥力狀況比較

土壤肥力狀況主要通過土壤物理和化學性質的一系列具體指標進行表征。土壤容重、孔隙度和通氣度體現了土壤疏透程度，反映出土壤結構狀況，間接表明土壤肥力特征。從不同密度鵝掌楸土壤容重、孔隙度和通氣度測定結果來看（表3），隨著造林密度的減少，土壤容重降低，而孔隙度和通氣度增加。如在0～20cm土層中，造林密度為1 600株hm－2的林分其土壤容重與2 000株hm－2和2 500株hm－2的林分相比分別減少了2.3%和5.5%，而總孔隙度分別增加了6.7%和13.7%，通氣度分別增加了7.1%和20.2%。不同密度鵝掌楸20～40 cm的土層容重、孔隙度和通氣度隨密度變化表現出與0～20cm土層相同的規律。

表3 不同密度鵝掌楸人工林土壤物理性質

從不同密度鵝掌楸土壤的一些化學性質指標測定結果看出（表4），隨著造林密度的降低，土壤中有機質、水解性氮、速效磷、速效鉀等營養物質含量均提高。以0～20cm土層為例，造林密度為1 600株hm－2的林分其土壤有機質與2 000株hm－2和2 500株hm－2的林分相比分別提高了6.9%和11.9%，水解性氮分別提高了4.8%和10.1%，速效磷分別提高了3.9%和7.8%。全氮和全磷測定結果也表現出同樣的變化特點。

表4 不同密度鵝掌楸人工林土壤化學性質

可見，隨著鵝掌楸人工林造林密度的減少，土壤變得疏松透氣，持水能力增強，土壤結構趨于良好。土壤中各種養分元素含量增加，肥力提高。這可能是因為隨著造林密度的下降，除了鵝掌楸落葉分解對土壤的改良外，低密度下林下植被較為豐富，而且林內良好的小環境有利于下層植物的新陳代謝活動，林下較多的枯死物及其較快分解出的養分物質返回土壤中，促進了目的樹種生長，而且也使土壤結構和肥力得到及時的改善。

4 結論與討論

通過對造林密度分別為1 600株hm－2、2 000株hm－2和2 500株hm－2的11年生的鵝掌楸人工林的生長量、蓄積量、林內植物多樣性特征以及土壤肥力狀況的分析，顯示3種造林密度中，鵝掌楸造林密度為1 600株hm－2的林分的立木生產力水平最高，11年生時平均樹高達到12.7m，平均胸徑為19.4cm，蓄積量達到268m3hm－2，造林密度為2 000株hm－2的林分生長狀況其次，2 500株hm－2的林分生長量和蓄積量最低。林下植物多樣指數和土壤肥力大小均表現為1 600株hm－2＞2 000株hm－2＞2 500株hm－2。本試驗條件下，鵝掌楸以造林密度為1 600株hm－2表現最好。

密度是影響森林結構、林內植物分布和肥力狀況的主要因素，在人工林經營中，密度又是可控的因子，通過密度的適當調節，可以改善林分的結構、生長狀況和環境。本試驗僅選擇3種密度參與研究，在其他密度條件下鵝掌楸生長和生態特性會怎樣，以及試驗林實施間伐后會有如何變化等等，均需要下一步繼續開展研究。

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[6]鮑紅勛.鵝掌楸栽培技術及應用[J].現代農業科技，2013（14）：56

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