三倍体毛白杨纸浆林适宜间作物选择的研究1）

程开云，宋曰钦，吴权，董转年

（1.黄山市徽州区林业局，安徽 黄山 245100；2.黄山学院生命与环境科学学院，安徽 黄山 245041）

农林间作不仅能使现有耕地的生产潜力得到充分发挥，光热资源和生态空间得到充分利用，而且可以使得生态环境得到改善。如Yin等（2001）利用Cobb－Douglas农业产量函数进行了森林覆盖对农业产量起正效应假说的检验，结果认为仅山东省就可以提高农业产量约10%，而且这还没有到达其上限，从而认为种树也就是农林系统模式才是解决农业长期持续发展的可行途径［1］。目前在农林复合经营实践的发展、农林复合生态系统的生态学原理、农林复合系统种群互作、生态经济功能等方面都开展了大量研究，并已有较多的总结［2］。

三倍体毛白杨是朱之悌等采用细胞染色体部分替换和染色体加倍等技术，对毛白杨施加遗传改良获得［3］。具有速生、优质、抗病等优点，尤其是优良的材性非常适合制浆造纸的需要，因而在我国林纸一体化发展中得到广泛栽植［4］。研究发现在华北地区不同栽植密度的三倍体毛白杨林分中，林地养分均表现为较明显的下降趋势，特别是有机质的消耗最为明显［5］，发挥农林间作在改善林地养分方面的作用［6］，合理选择间作作物具有十分重要的实际意义。特别是目前三倍体毛白杨纸浆林生产中采取带状栽培的方式，一般以2行林木形成一条林带，行距1.5～2m，而带间距6～8m，如何充分利用土地资源，发挥有限土地资源的最大生产潜力，同时又能够确保纸浆原料的生产，维持并不断提高林地生产力是三倍体毛白杨纸浆林生产中急需解决的实际问题。因此开展林间引进适宜的间作物的研究，对提高林地的经济收益、维持并不断提高林地生产力，确保纸浆林的可持续发展具有十分重要的作用。

1 研究地的基本情况

试验地位于山东省高唐县泉林生态公司第二苗圃的7号地块，2008年3月中旬以1年生三倍体毛白杨3381号无性系的根萌苗进行造林，带状栽培，2行为1林带，株距为1m，行距为2m，带间距为8m，间作物的种植均带间进行。分别选择苜蓿、黄芪及当地栽培的棉花为间作物，间作物边缘行距林木0.5m，于2008年4月底按大田栽培要求进行浇灌、耕作和播种，为避免施肥不匀对带间土地肥力的影响，播种前没有施用任何肥料，播种后除棉花进行施肥而苜蓿和黄芪未施肥外，其它灌溉、除草等管理活动基本一致。

2 研究方法

2008年3月造林后，调查苗木高、胸径。并在林分内随机取5处，分0～10cm、10～20cm、20～30cm、30～40cm共4层取土，测定土壤容重，并混合土样后测定有机质含量、全氮、速效氮、全磷、速效磷。

2008年11月调查不同间作物范围内林带的林木高、胸径，并按春天取土样的要求分别在不同间作物的种植范围内进行取土测定土壤容重及有机质含量、全氮、速效氮、全磷、速效磷。

土壤容重的测定用环刀法；有机质测定采用重铬酸钾容量法－外加热法，全氮采用浓H2SO4－HClO4消煮后用凯氏定氮蒸馏法测定，水解氮以碱解扩散法测定，全磷以氢氧化钠碱熔——钼锑抗比色法测定，速效磷以0.5mol／L Na HCO3——钼锑抗比色法测定。

3 结果与分析

3.1 不同间作对土壤性状的影响

3.1.1 不同间作物对林地土壤容重的影响

土壤容重是反映土壤孔隙组成的重要指标之一，也是衡量立地生产力变化的重要指标之一，通过测定不同间作物林地土壤容重，可以放映不同间作物栽培过程中对林地性状的变化。于2008年11月测定得到不同间作物林地的容重见图1。

图1 不同间作物0～40cm土层容重的变化

由图1可以看出，不同间作物林地0～40cm土层的容重与对照相比，除20～30cm土层外，其余土层按容重的大小排序均为：棉花地＜苜蓿地＜对照＜黄芪地。其中棉花地的容重最小，比对照低11.9%，比苜蓿地低10.6%，这说明棉花地由于中耕除草等管理措施改善了表层土壤的物理性质，使得其容重降低，而苜蓿地除2次收割以外，基本没有进行管理，因此其容重接近对照，造成黄芪地容重大于对照的原因可能与早期需要对黄芪进行移苗、拔草等，较多的人为活动不仅没有改善林地，反而使林地紧实。经方差分析发现，不同间作物的土壤容重之间达到了显著性差异的水平（P＝0.0000253）。

3.1.2 不同间作物土壤养分状况

土壤有机质含量及矿质营养元素含量是反映土壤肥力状况的重要指标，土壤有机质丰富可促进微生物活动，提高土壤肥力，有机质分解时产生的带负电荷的胡敏酸，可与土粒结合在一起，或成膜包被着土粒，使分散的土粒胶结起来，从而有利于团粒结构形成，土壤孔隙度增加，容重降低，同时腐殖质分子具有许多交换能力的羟基和羧基，可保存许多离子，从而提高土壤对酸、碱的缓冲力，矿质营养元素含量特别是速效养分含量的高低，直接影响土壤可利用养分的多少，进而影响林木生长状况。从不同间作物林地土壤0～40cm土壤营养元素的含量来看（表1），棉花地除速效磷稍低于对照外，其余指标均高于对照，有机质比对照增加了4.8%，速效氮增加了13.0%，苜蓿地的有机质增加了1.0%，速效氮增加了1.3%，黄芪地的有机质增加了0.3%，速效氮增加了0.2%。

大量研究表明引进间作物能改善林地的养分状况，如在落叶松林地间种沙打旺后，0～40cm土层中全N含量提高5.1%，水解N增加11%，速效P增加7.1%［7］；在日本柳杉林间作红车轴草，0～20cm 土层中有机质提高30.16%，N 素含量提高21.23%［8］；在合作杨林地间作紫花苜蓿，0～70cm土层中有机质含量比纯林高0.0052%～0.0953%，0～25cm土层中含5 N量提高33%［9］。这与本研究的结果一致，但间作固氮植物苜蓿和黄芪的林地养分增加的幅度均小于间作棉花林地，说明在短期内（1年的时间）棉花地因为人为施肥使得林地速效养分增加明显。

表1 不同间作物土壤养分状况

3.2 不同间作物对林木生长的影响

通过调查不同间作物影响的林木树高、胸径，结果见表2。

表2 不同间作物影响的林木树高、胸径

由表2可知，不同间作物影响范围内林木树高不同，表现为H棉花＞H对照＞H苜蓿＞H黄芪的顺序，棉花影响范围内林木平均高的值最大，但经方差分析可知不同处理之间并没有达到显著性差异的水平（P＝0.516919549）。

不同间作物影响范围内的林木胸径表现也不相同，按照从大到小的顺序为D棉花＞D苜蓿＞D黄芪＞D对照，经方差分析可知，不同处理之间的差异达到显著性水平（P＝0.003527）。说明不同间作物对林木胸径的生长产生了影响，分析其原因，可能是由于不同间作物的经营管理差异所导致，因为棉花生产中采取的灌溉、施肥、中耕除草等措施，增加了林地的速效养分，改善了林地土壤的理化性质，经过一个生长期的生长，在9月下旬进行生物量调查时，三倍体毛白杨的少数根系已经生长进入间作区域（最长根系达到1.57m），因此可能从间作地吸收养分，从而对林木的胸径生长产生了促进作用。

在间作物对林木生长的影响研究方面，大多数研究结果都是起促进作用，如落叶松林地带状混交沙打旺，树高增 加 9.1%，地 径增加 11.2%，冠幅 增 加7.9%，根幅增加15.9%，总根量增加12%，根系总长度增加 75.3%［7］；在低产的 8 年生小叶杨树高仅1.5m，胸径0.61cm，冠幅40cm×40cm，但间种红豆草1年后，平均树高达2.08m，胸径1.27cm，冠幅90cm×80cm，长势旺盛［9］。但也有研究结果表明引进固氮植物进行的间作对林木生长有负效应。如P.Paris等人研究了紫花苜蓿对核桃幼树生长的影响，由于核桃和苜蓿对水分养分的竞争而使核桃直径生长、枝条长度都受到一定的影响［10］。在本研究中，不同间作物对林木的生长也有不同的影响，尤其是对胸径的生长影响达到显著差异的水平，但并非是固氮植物，而是棉花的促进作用更大一些。造成这一结果的原因可能是由于棉花栽培管理更为精细，细致的肥水管理对林木生长尤其是胸径的生长起到了的促进作用。

4 结论

从间作1年的结果来看，不同间作物对林地土壤的理化性质产生了不同的影响，与对照相比，土壤容重、有机质、速效养分均发生了变化，间作棉花显著改善了表层土壤的容重，有机质的含量和速效N的含量也有所增加。不同间作物对林木高生长没有产生显著差异，但对胸径生长的影响达到了显著性差异水平，间作棉花在第一年显著促进了三倍体毛白杨胸径的生长。综合来看，在造林的第一年以间种棉花为最好。

［1］Yin R，W.F.Hyde.Trees as an agriculture sustaining activity：the case of Northern China［J］.Agroforestry systems，2001，50（2）：179－194.

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［3］朱之悌，林惠斌，康向阳.毛白杨异源三倍体B301等无性系选育的研究［J］.林业科学，1995，31（6）：499－505.

［4］山西襄汾纸业集团有限公司.建设三倍体毛白杨纸浆原料林基地的初步做法［J］.中华纸业，2001，22（12）：54－56.

［5］赵雪梅，孙向阳，王海燕，等.不同种植密度下三倍体毛白杨林地土壤的养分消耗［J］.东北林业大学学报，2009，37（1）：42－44.

［6］Das T.，Das A.K.Litter production and decomposition in the forested areas of traditional homegardens：a case study from Barak Valley，Assam，northeast India［J］.Agroforest System，2010（79）：157－170.

［7］王斌瑞，孙立达.西吉黄土丘陵区落叶松沙打旺间作试验研究［J］.林业科技通讯，1987（1）：4－8.

［8］周志翔，李国怀，徐永荣.果园生态栽培及其生理生态效应研究进展［J］.生态学杂志，1997，16（1）：45－52.

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［10］Paris P.，Cannata F.，Olimpieri G.Influence of alfalfa（Medicago sativa L.）intercropping and polyethylene mulching on early growth of walnut（Juglans spp.）in central Italy［J］.Agroforestry systems，1995（31）：169－180.