苍梧县低效防护林综合改造技术研究

朱凤平， 蒋 燚，2, 李梦华

(1.中南林业科技大学， 湖南 长沙 410004； 2.广西林业科学研究院， 广西 南宁 530002；3.苍梧县林业局，广西 苍梧 543100)

苍梧县低效防护林综合改造技术研究

朱凤平1， 蒋 燚1，2, 李梦华3

(1.中南林业科技大学， 湖南 长沙 410004； 2.广西林业科学研究院， 广西 南宁 530002；3.苍梧县林业局，广西 苍梧 543100)

苍梧县是珠江防护林体系建设的重点县。由于人为干扰、树种选择不当、经营措施不合理等原因，林分退化严重，生态环境遭到破坏，形成较大面积的低效马尾松纯林、湿地松纯林和低效次生阔叶林。本研究通过对低效林分的土壤理化性质、凋落物、植物多样性、生物量等的调查，提出了对苍梧县低效林采取异龄混交、调整群落结构、调控林分密度、抚阔补珍、抚针植阔和封育补植等一系列综合改造技术，并对几种低效林分改造后形成的不同林分结构的土壤物理、化学性质及持续特性等效果进行了初步评价。

低效防护林；综合改造；树种选择；苍梧县

珠江流域防护林体系建设工程于1996年启动，苍梧县为首批重点县[1]。长期的过度开发利用，导致苍梧县森林资源遭受严重破坏，林分退化严重，树种单一，防护功能差，形成了大量的以湿地松(Pinuselliottii)和马尾松(Pinusmassoniana)为主的低质低效林分。低效防护林是一种森林生态系统逆向演替形成的林分[2]。许多低效防护林形成是自然因素和非自然因素共同作用的结果，其中，自然地理因素是形成低效防护林的潜在因素，非自然因素是形成低效防护林的决定因素。自然因素包括立地条件较差、林木衰老、灾害天气频繁及病虫害的破坏，非自然因素主要有立地条件与造林树种选择不当、林分结构简单以及人为干扰对林分的破坏等[3-10]。本研究以苍梧县低效防护林为研究对象，在对低效林分的土壤理化性质、凋落物、植物多样性、生物量等调查基础上，提出了对苍梧县低效林采取异龄混交、调整群落结构、调控林分密度、抚针植阔和封育补植等一系列综合技术进行改造。

1 试验区的概况

苍梧县地处广西东部，地理坐标为东经110°51′—111°40′，北纬22°58′—24°10′，珠江上游的浔江从县境中部横穿而过，将全县分为江南、江北两大块，属典型的丘陵地貌。江南以低丘陵地貌为主；海拔20～200m，土壤为花岗岩发育而成的红壤为主；江北以中丘陵地貌为主夹杂少部分低山，海拔50～500m，土壤为砂页岩发育成的红壤为主。北回归线从县境中部贯穿，属南亚热带季风性气候，雨热同季，年平均气温21.2℃，极端最高温39.9℃，极端最低温-2.4℃，年平均降水量1506.9mm，年平均相对湿度80%。主要森林群落为南亚热带常绿阔叶林类型，有树种66科300多种，主要树种为马尾松、杉木(Cunninghamialanceolata)、湿地松、木荷(Schimasuperba)、大叶栎(Castanopsisfissa)和椆木(Lithocarpushandelianus)等。全县林业用地33.75万hm2，占全县土地面积的76.53%，森林覆盖率74.67%。林业在全县国民经济中占重要地位。

2 试验处理与研究方法

2.1树种选择与配植

根据试区自然条件，在苍梧县试验可选择以下植物材料：乔木类为马占相思(Acaciamangium)、厚荚相思(A.crassicarpa)、红锥(Castanopsishystrix)、椆木、马尾松、湿地松、饭甑青冈(Cyclobalanopsisfleuryi)、黄皮(Cituslansium)、龙眼(Dimocarpuslongan)、荔枝(Litchichinensis)、枇杷(Eriobotryajaponica)、八角(Illiciumverum)、肉桂(Cinnamomumcassia)；灌木类为肯氏相思(Acaciaunncingharmii)、绢毛相思(A.holosericea)、山毛豆(Tephrosiacandida)；草本类为象草(Pennisetumpurpureum)、矮象草(Elephasfalconeri)、穿心莲(Andrographispaniculata)；藤本类为甜茶(Rubussuavissimus)、扶芳藤(Euonymusfortunei)。本文主要选择红锥、大叶栎、木荷等用材树种改造的马尾松、湿地松混交林进行调查。

苍梧县湿地松人工纯林和马尾松天然次生纯林的林分密度不合理、长势弱，林地土壤因受侵蚀趋于贫瘠，改造时采用合理的培育措施以改善林木密度。对林木密度小的低效林采取补植和补播措施，尽可能均匀地补植成行，定位种植；天然林则补植成团，选择耐荫性强的树种，以乔木层原有树种和适宜混交的树种优先，用苗木栽植，补播灌木种子，形成针阔混交复层异龄林。

封育补植： 封山育林多是将天然林或人工林分封禁一个时期，利用天然下种或人工补植、补播，通过育林、保灌、护草，促进群落的进展演替。本文对以上林分分别设立了调查标准地。

2.2生物量调查

采用标准地法和样方法调查生物量。标准地为20m×20m的正方形。首先进行每木检尺调查，根据标准地平均直径和平均树高选取平均标准木，混交林则按树种分别选择标准木。选取的标准木经伐倒后，分别对根、干、枝、叶称量鲜重。然后分别选取各部分样本，烘干后计算干重/鲜重比，据以求出各种林分各部位的生物量并推算出单位面积的总生物量。灌木、草本和凋落物采用2m×2m的样方，分别收集称重，样本经烘干后计算干重，求得单位面积的总生物量。其中凋落物按分解程度分为未分解状态和半分解状态两类。

2.3土壤理化性状及水源涵养功能调查

在研究区域内，选择代表性林地设置调查标准地，标准地面积为20m×20m。调查林地包括马尾松纯林低效林、湿地松纯林低效林和采取异龄混交措施改造后的马尾松+木荷异龄混交林、湿地松+木荷异龄混交林、湿地松+大叶栎异龄混交林。调查林地的立地条件(包括海拔、坡度、地形、起源、土壤类型等)基本一致。

2.4凋落物蓄水功能调查

在参考他人方法[11]的基础上，在苍梧县湿地松纯林、湿地松+大叶栎混交林、湿地松+木荷混交林、马尾松纯林、马尾松+木荷混交林、杉木、火力楠、马占相思8种人工林林型中分别选择2～4块面积为20m×20m的标准地，在所设的标准地中进行每木检尺，并用测高器测出每株树木的高度，求出该标准地内林木的平均胸径、平均树高以及该林分郁闭度，同时调查林下植被种类。在所设不同林分标准地内分别随机布设3个1m×1m的样方，先测量每块样方内凋落物层的厚度，后按全分解、未分解、半分解分别区分并收集其凋落物，分别装入标有标签的袋中，带回实验室处理。

2.5植物多样性调查

林下植被多样性调查采用样方法[12]，即沿样地的对角线机械布设5个5m×5m的灌木层和5个2m×2m的草本层小样方。分别调查灌木层和草本层的植物种类、数量、高度、覆盖度[13]。

3 结果与分析

3.1枯枝落叶层生物量变化

湿地松+大叶栎混交林、湿地松+木荷混交林的枯枝落叶层中未分解厚度和生物量、半分解厚度和生物量、总厚度和总生物量比对照(湿地松纯林)要大3～20倍。马尾松+木荷混交林的未分解厚度和生物量、半分解厚度和生物量、总厚度和生物量要比对照(马尾松纯林)大1～3倍，见表1。

表1 不同林分枯枝落叶层生物量树种组成与林龄(年)未分解半分解总计厚度(cm)生物量(kg)厚度(cm)生物量(kg)总厚度(cm)总生物量(kg)湿地松(32年)+大叶栎(3.5年)20.09±7.422.22±0.5416.02±3.586.77±1.6436.00±11.0010.68±2.74湿地松(32年)+木荷(3.5年)15.61±4.812.24±1.6215.75±2.4214.60±0.7327.89±7.2916.84±3.54马尾松(18年)+木荷(14年)17.50±1.172.30±0.514.42±1.259.70±3.0331.92±0.0812.00±3.47湿地松(32年)1.40±1.031.22±0.280.76±0.563.96±5.192.95±0.281.36±0.79马尾松(18年)5.55±6.091.84±2.413.15±3.152.32±1.849.32±9.113.55±2.61

3.2土壤物理、化学性状的变化

3.2.1 土壤物理性状的变化 经采取异龄混交改造措施后，土壤物理状况变化趋势与土壤养分状况相似，土壤物理状况均得到改善。这可能是因为，一方面，纯林林下枯落物单一，其分解速率较慢，混交木荷或大叶栎后，增加了林地枯落物种类，并导致具分解功能的微生物多样性增加，从而使其分解加速，而阔叶林枯落物分解速率较针叶林快，其养分归还速率和归还量也较大，从而促进土壤团粒结构的形成；另一方面，植被根系穿插作用有利于土壤孔隙的形成。与大叶栎相比，混交木荷更有利改善湿地松低效林土壤物理状况。不同土层相比，0～20cm土层土壤物理性状改善幅度大于20～40cm土层。见表2。

表2 调查林地土壤物理性质类型树种组成土层(cm)容重(g/cm3)总孔隙度(容积%)毛管孔隙(容积%)非毛管孔隙(容积%)纯林马尾松0～201.1958.0748.529.5520～401.2459.4148.3711.04湿地松0～201.2558.3348.3210.0020～401.3054.3045.079.23混交林马尾松+木荷0～200.8866.8959.407.5020～401.0562.4760.202.28湿地松+木荷0～200.8870.9258.8012.1220～401.1062.2453.898.36湿地松+大叶栎0～200.8967.1754.7012.4720～401.0960.5849.7910.80

3.2.2 土壤化学性状的变化 经异龄混交低效林改造后，林地土壤养分含量均有提高，但提高的幅度不同，按大小顺序排列为有机质>速效P>速效N>全量N>全量P>速效K>全量K。不同土层相比，0～20cm土层土壤养分含量变化幅度大于20～40cm。湿地松+木荷与湿地松+大叶栎相比，异龄混交木荷更有利于改善低效林土壤养分状况。土壤有机质等养分含量提高有利于改善土壤结构，提高土壤蓄水能力和林地水源涵养功能，更有利于林木生长。见表3。

3.3主要林分下凋落物存储量、持水量及持水率变化

从总体看来，针阔异龄混交林的凋落物持水量要比针叶纯林高，马尾松纯林凋落物最大持水量为24.97t/hm2，通过异龄混交木荷后，凋落物最大持水量达到46.5t/hm2，比马尾松纯林提高87.58%，增加21.71t/hm2。湿地松纯林凋落物最大持水量为9.7t/hm2，通过异龄混交木荷、大叶栎后，凋落物最大持水量分别达到94.39t/hm2、59.88t/hm2，比湿地松纯林分别提高9.41倍和5.17倍，分别增加84.69t/hm2、50.18t/hm2。见表4。

表3 调查林地土壤化学性质植被类型土层(cm)pH有机质(g/kg)全量(g/kg)速效(mg/kg)NPKNPK马尾松0～204.4939.65b1.60b0.52a23.88a126.43b2.10a40.70a20～404.5523.79b1.17a0.39a25.01a86.00b0.90a33.00a马尾松+木荷0～204.4767.79a2.35a0.56a28.30a201.20a1.40a37.40a20～404.4037.34a1.41a0.47a28.69a133.70a0.60a19.80b湿地松0～204.447.15b0.59b0.23b7.76a24.70b0.20b11.00a20～404.744.38b0.42b0.20b7.69a18.40b0.10b8.80a湿地松+木荷0～203.8083.03a2.06a0.31b8.16a137.90a2.30a13.20a20～403.8746.04a1.36a0.28b7.96a104.00a0.70a8.80a湿地松+大叶栎0～203.9661.70a1.69a0.36a8.01a118.80a1.20a12.10a20～404.1428.01a1.08a0.32a7.88a81.50a0.50a8.80a 注:各列中a、b代表两两比较时,字母相同者差异不显著,字母不同者差异显著。

表4 主要林分凋落物储量、持水量及持水率比较林分类型样地数郁闭度枯落物平均厚度(cm)凋落物平均质量(kg/m2)持水率%最大持水量(t/hm2)湿地松+大叶栎30.7～0.831.010.68126.8059.88湿地松+木荷30.8～0.927.916.84106.2694.39马尾松+木荷40.8～0.9216.19.94133.4946.50湿地松30.702.31.97129.339.70马尾松20.85～0.915.45.00119.7324.79杉木20.909.74.17151.9010.60火力楠20.959.05.17119.4023.72马占相思20.807.27.76131.4027.55

3.4不同林分物种多样性变化

对苍梧县主要人工林的物种多样性进行分析，发现灌木层物种数最多的是马尾松纯林，为17种，灌木层物种数最少的是火力楠纯林，为2种。灌木层个体数量最多的是马尾松+木荷混交林，为85个，个体数量最少的是火力楠纯林，为2个。灌木层丰富度指数最大的是大叶栎纯林，为3.956；最小的是火力楠纯林，为1.443。灌木层Simpson指数最大的是湿地松纯林，为0.265，最小的是火力楠纯林。灌木层均匀度指数最大的是火力楠纯林，最小的是湿地松纯林。低效湿地松林、低效马尾松林的林分结构已由单层林变为复层异龄林，林内植被已由阳性向中性或耐阴性转变，已明显向良性方向演替，初步形成乔木、灌木、草本层次错落、具有复层结构的森林植被。

4 结论与讨论

4.1改善了土壤理化性质，土壤养分和水源涵养功能得到提高

改造后林地土壤养分含量均有所提高，按含量提升幅度大小顺序排列为有机质>速效N、P>全量N、P、K。不同土层相比， 0～20cm土层土壤养分含量变化幅度大于20～40cm。

改造后土壤结构得到明显改善，通气性增加，其变化趋势与土壤养分状况相似。不同土层相比，0～20cm土层土壤物理性状改善幅度大于20～40cm土层。与大叶栎相比，间种木荷更有利改善湿地松低效林土壤物理状况。土壤良好结构的形成和土壤孔隙状况的改善，促进了林地土壤水源涵养功能的改善,有利提高林地土壤的透水、蓄水和供水能力。

4.2提高了林分的蓄水功能

低效纯林通过异龄混交改造形成的复层林凋落物在保水和持水能力方面具有明显的优势。

对于同一森林类型，不同密度和郁闭度林下凋落物持水功能的研究表明：林分密度、郁闭度增加，凋落物存储量及持水量均为之增大，但持水率却降低。

4.3增加了物种多样性，提高了林分稳定性

低效湿地松林、低效马尾松林等的林分结构已由单层林变为复层异龄林，林内植被已由阳性向耐阴或中性转变，已由低劣向较优结构转化，明显地朝良性方向演替，向合理的针阔混交林方向发展，基本改造成乔木、灌木、草本层次错落、具有复层结构的森林植被。这对于提高林分稳定性能，增强防虫防病防火能力，具有十分重要的作用。

综上所述，低效林改造对高效稳定的生态经济型防护林体系建设意义重大。改造低效林的目的是使现有低效林分达到经营损益合理、保持水土以及提高其综合效能。通过对低效林的改造重建，改善了林分的生态环境，保持了水土，减少了泥沙的流失，维护与提高了防护林生态系统的稳定性及林地涵蓄降水能力，达到了防护林生态系统协调与平衡，增强森林涵养水源和保持水土的防护功能的效果。通过变纯林为混交林，变疏林为密林，变单层林为乔、灌、草结合的复层林，改低产为高产，改劣质为优质，改低效为高效，提高了森林的生态效益和经济效益，更好地发挥了森林的多种功能，形成了涵养水源、保持水土、能持续稳定发挥生态经济效能的防护林体系。

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(责任编辑：谭著明)

Studyonthecomprehensiveimprovingtechniquesoflow-effectiveshelterforestinCangwuCounty

ZHU Fengping1, JIANG Yi1,2, LI Menghua3

(1.Central South University of Forestry and Technology, Changsha 410004, China; 2.Guangxi Forestry Academy,Nanning 530002, China; 3.Forestry Bureau of Cangwu County, Cangwu 543100, China)

Cangwu County is one of the key counties of carrying out project of shelter forest system construction along Zhujiang River. Due to the forest degradation and ecological environment damage resulting from human disturbance, inappropriate tree species selection and irrational management measures, there are large areas of low-effective purePinusmassonianaforest, purePinuselliottiiforest and low-effective secondary broad-leaved forest. In this paper, through the investigations of the soil properties, litter, plant diversity and biomass of low-effective forests, the comprehensive improving techniques, such as mixing uneven-aged stands, community structure adjustment, stand density adjustment, planting conifers in conserved broad-leaf stands, planting broad-leaf trees in conserved conifers stands, mountain-closuring and complementary planting in low-effective forests were proposed.

low-effective protection forest; comprehensive improving; tree species selection; Cangwu County

S 727.2

A

1003-5710(2010)04-0021-05

10. 3969/j. issn. 1003-5710. 2010. 04. 007

2010-04-15

2010-07-15

国家“九五”科技支撑(专题编号96-007-03-08)项目

朱凤平(1971-)，女，湖南省花垣县人，副研究员，主要从事森林培育研究。