馬尾松多樹種混交林水文效應和土壤性質研究

傅祝安

摘要：采用馬尾松、木荷、臺灣相思按2∶7∶1和4∶5∶1兩種比例混交及馬尾松、火力楠、杉木按1∶5∶4和5∶4∶1兩種比例造林，19年生時研究其水文特征和土壤肥力狀況。結果表明：馬尾松、木荷、相思混交林持水能力高于馬尾松、火力楠、杉木混交林，其中按2∶7∶1配比的馬尾松、木荷、相思混交林其持水量最大，比按1∶5∶4配比的馬尾松、火力楠、杉木混交林大19.43%，比按5∶4∶1配比的馬尾松、火力楠、杉木混交林大24.43%；馬尾松、木荷、相思混交林土壤肥力狀況優于馬尾松、火力楠、杉木混交林；馬尾松、木荷、相思混交林具有更強的持水固土改土能力。

關鍵詞：馬尾松；多樹種；持水性；土壤肥力

中圖分類號：S725.2

文獻標識碼：A文章編號：16749944（2017）05002603

1引言

森林具有強大的保持水土和涵養水源功能，在維護社會生態安全中發揮了巨大作用。由于樹種組成上的差異，各種林分類型的林冠層、下木活地被物層和凋落物層結構不同，從而導致森林群落水文效應和土壤理化性質的差別[1]。理論和實踐表明，混交林在保持水土、維持和改善土壤肥力、減少病蟲害、阻隔火災蔓延等方面均優于純林。因此，隨著人類對生存環境的愈加關注，林業生產中造林環節逐漸提倡改純林為混交林，以增強人工林的固土改土功能，提高森林的防御災害能力及其對土地的可持續利用[2]。馬尾松是我國南方林區主要的造林樹種，在福建省人工林中所占比例較大。筆者在閩南山區對19年生的馬尾松、木荷、臺灣相思混交林和馬尾松、火力楠、杉木混交林的持水性及林地肥力狀況進行研究，旨在探尋合適的馬尾松多樹種混交類型，為福建沿海丘陵山地馬尾松人工林可持續經營提供理論依據。

2試驗區概況

安溪白瀨國有林場屬亞熱帶季風氣候，雨量充沛，氣候溫暖。年平均氣溫16～20 ℃，最高達40 ℃，年降雨量1500～1800 mm，年均相對濕度76%。每年3～8月有臺風影響，最大風速達40 m/s以上。地貌屬于閩東南丘陵地形，山脈為戴云山脈往東南延伸的分支，海拔300～950 m，西部、西北部較高，坡度20～40°。土壤以花崗巖風化形成沙壤、粗骨性紅壤為主，呈微酸性，pH值5～6，土層40～60 cm，土壤瘠薄，立地條件差，Ⅲ、Ⅳ類地面積占98.5%。植被主要有芒萁、五節芒、拔契、桃金娘、苦竹、冬青及禾本科的其它雜草。

3研究方法

2013年春，在佛仔格工區1～6班馬尾松采伐跡地上開展馬尾松、木荷、臺灣相思混交林和馬尾松、火力楠、杉木混交林造林試驗，馬尾松、木荷、臺灣相思混交比例設2∶7∶1和4∶5∶1兩種，馬尾松、火力楠、杉木混交比例1∶5∶4和5∶4∶1兩種。試驗隨機區組設計，3次試驗重復，試驗小區沿山坡上、中、下排列，每個試驗小區面積為25.8 m×25.8 m。造林株行距2 m×2 m，造林后前3年每年撫育除草一次，以后在自然狀態下生長。

地上部分持水性能測定：林冠層按隨機原理抽取帶葉的標準枝條，采用浸水法稱量求算；林下植被層和枯枝落葉層采用樣方收獲法和浸水法稱量求算。

土壤理化性質測定：每樣地按“S”形路線多點（5～6點）分別采集0～20 cm、20～40 cm層的土樣供做養分化學分析，并用“環刀法”采集0～20 cm和20～40 cm的原狀土做水分物理性狀測定。 土壤水分物理性質按常規方法測定，土壤化學分析按國際分析方法測定[3]。

4結果與分析

4.1馬尾松混交林水文特征

4.1.1馬尾松混交林地上部分持水能力

隨著降雨的到來，森林地上部分的林冠層、林下植被層和枯枝落葉層依次對雨水進行攔截和吸儲，致使落入地面的雨量減少并且減緩了雨水對地面的沖擊和徑流的產生。通過馬尾松不同混交類型林分的林冠層、林下植被層和枯枝落葉層持水量測定看出（表1），馬尾松、木荷、相思混交林（2∶7∶1和4∶5∶1）其林冠層和枯枝落葉層的持水量及總持水量高于馬尾松、火力楠、杉木混交林（1∶5∶4和5∶4∶1），而林下植被層的持水量相反。這是因為馬尾松、木荷、相思混交林中闊葉樹比例大于馬尾松、火力楠、杉木混交林，而處于林冠層的闊葉樹冠幅較大且枝葉濃密，對雨水的截留量較大。由于馬尾松、木荷、相思林冠層枝葉交錯，林下透光度較小，林下植物特別是陽生植被較少，以陰生植物為主，總植被量較小，因此馬尾松、木荷、相思混交林下植被層持水量低于馬尾松、火力楠、杉木混交林。闊葉樹含量大的混交林其枯枝落葉層枯落物多且厚，對降落的雨水吸收量也較大。

4.1.2馬尾松混交林土壤層持水能力

森林土壤是持水的主體，土壤吸收水分的多少是反映森林保持水土能力的重要的指標。不同的森林土壤由于土壤質地、結構和肥力狀況的差異，在持水功能上有較大的區別。從表2可知，馬尾松、木荷、相思混交林和馬尾松、火力楠、杉木混交林土壤持水能力不同，馬尾松、木荷、相思混交林土壤層持水量大于馬尾松、火力楠、杉木混交林，而相同混交樹種比例不同的混交林中，又以闊葉樹比例大的混交類型其土層持水量多。這與森林結構有較大的關系，因為闊葉樹多的林分，林冠層枝葉多且枯枝落葉層厚，地上部分就對降雨起到很好的攔截和吸收作用，有效較少雨水對地面的沖刷，而且枯枝落葉層較厚的林分其土壤也比較疏松，對水分吸儲有利。

4.1.3馬尾松混交林林分持水能力

森林持水量由森林地上部分持水量和土壤持水量兩部分構成。從表3看出，馬尾松、木荷、相思混交林持水量大于馬尾松、火力楠、杉木混交林，而相同樹種不同比例的林分中，以闊葉樹比例大的林分持水量為大。按2∶7∶1配比的馬尾松、木荷、相思混交林其持水量最大，比按1∶5∶4配比的馬尾松、火力楠、杉木混交林大19.43%，比按5∶4∶1配比的馬尾松、火力楠、杉木混交林大24.43%。按4∶5∶1配比的馬尾松、木荷、相思混交林其持水量在四種林分類型中居于第二。因此，為減少水土流失，提高人工林的涵養水源能力，在混交林的營造中可適當加大闊葉樹的比例。

4.2馬尾松混交林土壤肥力特征

土壤為植物生長供應和協調營養條件及環境條件的能力稱為土壤肥力，土壤肥力是土壤物理、化學和生物等性質的綜合反映。不同的混交模式對林地的肥力有各種不同的影響，導致土壤結構、土壤水分性能和土壤養分狀況等差異。通過馬尾松多樹種混交林土壤肥力測定（表4），混交林中0～20 cm土層的肥力狀況優于20～40 cm。馬尾松、木荷、相思混交林土壤中有機質、全N、全P、水解N、速效P、速效K等指標均大于馬尾松、火力楠、杉木混交林。馬尾松混交林土壤肥力產生差異的原因主要在于樹種組成和結構上的不同，馬尾松、木荷、相思混交林主林層枝葉繁多，凋落量大，一方面對強降雨的削弱作用大，使土層少受到雨水的沖擊，這樣地表徑流就減少，土層表面的厚度和營養成分有保證。其次由于枯落物多營養物質回歸土壤的量比較大，土壤肥力得到改善，而且較厚的枯落層對土壤良好的結構起到了保持作用。因此，馬尾松、木荷、相思混交林土壤比馬尾松、火力楠、杉木肥沃。

5結論與討論

研究結果表明，馬尾松、木荷、相思按2∶7∶1和4∶5∶1配比的混交林地上部分持水量、土壤含水量和總持水量大于馬尾松、火力楠、杉木按1∶5∶4和5∶4∶1配比的混交林，土壤肥力狀況也表現出相同的規律。

福建是多雨的省份，特別是山區雨水較多，容易引發水土流失、滑坡和泥石流等自然災害，森林在防御自然災害中發揮重要作用，而不同的森林類型對自然災害的抵御能力不同，單一樹種所構成的森林由于其結構簡單，固土持水的功能較小，而多樹種組成的森林有多層次結構，對雨水特別是強降雨有較大的吸儲作用，減少雨水形成地表徑流和災害產生的可能。馬尾松是福建山區主栽樹種，采用馬尾松與多種闊葉樹混交造林以形成穩定的多層次的林分結構，有利于提高林分的持水性能和改善土壤的肥力作用。

參考文獻：

[1]鄭郁善.杉木毛竹混交林水文效應研究[J].福建林學院學報，1995，5（4）：325～330.

[2]孫時軒.造林學[M].北京：中國林業出版社，1993.

[3]張萬儒.森林土壤定位研究法[M].北京：中國林業出版社，1986.