闽粤栲人工促进天然更新林分特征及土壤肥力研究

乐兴钊

(沙县林业局，福建 沙县 365500)

闽粤栲人工促进天然更新林分特征及土壤肥力研究

乐兴钊

(沙县林业局，福建 沙县 365500)

2015年以闽粤栲人工促进天然更新林为研究对象，对其林分结构、林木生长状况、乔木层生物量、地被物生物量、凋落物现存量、土壤理化性质等进行测定，探讨闽粤栲人工促进天然更新林分特征、土壤肥力及生物多样性状况。研究结果表明，与天然林相比，人工促进天然更新的闽粤栲林分生物量增大，林木根系的总量增加，分布空间增大，土壤结构和理化性质得到改良，土壤肥力增大，林内生物多样性得到增强。人工促进天然更新这一措施营林投资成本低，保护生态环境，维护林分较高的生产力，属生态省力可持续经营模式。

闽粤栲林分；人工促进天然更新；林分特征；土壤肥力；生物多样性

目前，我国整个亚热带常绿阔叶林分布面积已不足5 %。据卫片资料，整个长江流域面积较中等的常绿阔叶林不足0.22 %，大多数常绿阔叶林呈片断化，孤岛状残存于交通不便的边远山区、宗教寺庙和村庄周围、自然保护区和森林公园。

从人工林卫片分析，虽然福建省乃至全国人工林面积不断扩大，但阔叶林营造面积较少，据统计，福建省营造的阔叶人工林不足5%，且阔叶林造林技术尚不成熟[1]。究其症结主要是人们对阔叶林的功能及作用认识不清，视阔叶树为“杂木”，片面追求经济效益，偏重于人工杉木林和人工马尾松林经营，天然阔叶林遭破坏严重，使得林分针叶化倾向严重，树种单一，抗逆性差，水土流失，地力衰退，有害生物为害猖獗[2]。

壳斗科(Fagaceae)是中亚热带常绿阔叶林的主要组成，闽粤栲(CastanopsisfissaRehder E.H.Wilson)是壳斗科树种中生长最快的一种，且对土壤要求不严，常为次生林的先锋树种。闽粤栲为壳斗科(Fagaceae)锥属(Castanopsis)的常绿乔木，是福建省主要乡土树种，也是中亚热带常绿阔叶林主要组成树种之一[3]，其生长快，适应性强，耐瘠薄，枝叶繁茂，根系发达[4]。为了解闽粤栲人工促进天然更新林的林分特征，分析其林分结构、生长量、生物量、林地土壤肥力，为营造闽粤栲林分增添新途径，为林业生产提供理论依据，实现林业可持续发展。笔者于2015年在隶属于沙县高桥镇的3个村设立试验地。

采用对比试验设计，在试验林内设立20 m×20 m标准地3个，调查林分状况、林木生长状况、林下植被的种类和数量、凋落物、土壤的物理和化学性质，详细调查林分的动植物种类和数量，分析其物种多样性。试验地林分本底情况见表1。以闽粤栲天然更新次生林(以下简称：天然林)、闽粤栲人工林(以下简称：人工林)为对照，分析闽粤栲人工促进天然更新林(以下简称：人促林)林分特征和土壤肥力。

表1 试验林分本底情况

1 试验林分

闽粤栲人促试验林是在采伐成熟的闽粤栲常绿阔叶林后，运用人工促进更新技术进行更新。其主要技术措施：采伐时适当把生长健壮且无病虫为害的闽粤栲作为母树保留，采伐后不炼山，对采伐剩余物及杂灌草进行清理，按照3 m间距的等高线集中堆积，带内进行除草松土。后即全面封山育林，禁止砍柴、放牧、割青等活动。4年后采取清杂劈草，砍除病木、纤弱木等难以成材的树木等抚育措施。培育以闽粤栲为主要优势树种的次生常绿阔叶林。

闽粤栲天然试验林也是在同年采伐以闽粤栲为主的成熟林后，不采取任何更新措施，任其自然生长，也没有开展抚育管理。

闽粤栲人工试验林是在杉木林皆伐山场，经炼山、整地、挖穴，在春季时选用1年生闽粤栲实生苗栽植，苗高≥50 cm，地径≥0.5 cm，栽植密度为1.8 m×1.8 m[5]。栽植后前3年开展除草抚育2次/a，3年后进行1次/a抚育,直到林分郁闭为止。

2 试验测定方法

2.1 林分结构、生长量及生物量测定方法

在试验标准地内开展每木检尺，测定出林木的胸径、树高等因子，在标准地内各选取3株闽粤栲为样树，其胸径和树高与标准地的平均胸径和平均树高相近，样树的树高、胸径与平均值的误差不超过5%。伐倒前标记好解析木的0、1.3 m处，其余以1 m区分段截取约5 cm厚的圆盘，材积采用区分段求积法求算。用Monsi分层切割法测定出样树的干、皮、枝、叶等鲜重，用随机方法抽取30%样品带回室内烘干，测定出干重并计算含水量，依据林分密度，测算出单位面积林分生物量。随机再抽取20%的样品于室内浸水24 h，测定出持水率，依据林分生物量的鲜重，计算出持水量。应用LA-S系列多用途叶面积仪测定叶面积。

2.2 植被层生物量和凋落物的现存量及其持水量测定

以“S”型路线在标准地上设置小样方5个，样方规格为1m×1m，采用“样方收获法”详细调查样方中植被的种类和数量，并测定其鲜重。详细调查样方中凋落物的现存量，测定其腐殖质(H)、未分解(L)、半分解(F)的重量，计算现存量。将样方内植被、凋落物带回室内，随机抽取30%烘干称重。随机抽取20%植被、凋落物在室内浸水24 h，测定其持水率，依据各林分生物量鲜重，计算出持水量。

2.3 标准木根系测定

对标准木采用“撩壕干掘法”测定其的根系，采用“土柱法”测定标准木的细根，土柱的长为50 cm、宽为50 cm、高为80 cm，以10 cm为一层，分层掘出土壤分析其根系分布，测定各根径规格的根重，同时测定其含水量与生物量[6]。根径的规格分为：细根(d<1 cm)、粗根(d≥3 cm)、侧根(1≤d<3 cm)。

2.4 土壤样品的采集与测定2.4.1 土壤样品采集

在各标准地按“S”形布设5个样方点，用环刀、饭盒分别采集各点0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm土层的原状土，带回室内，将土样按对应层次混合，供物理、化学分析测定，重复3次[7]。

2.4.2 土壤物理性质分析

用吸管法测定土壤微团聚体；用机械筛分法测定土壤团聚体；用室内环刀法测定土壤水分物理性质。

2.4.3 土壤化学性质分析

测定土壤有机质含量用重铬酸钾硫酸法；测定土壤全N含量用硒粉硫酸铜硫酸钾催化法；测定土壤全P含量用高氯酸消化钼锑抗比色法；测定土壤水解N含量用扩散吸收法；测定土壤速效P含量用盐酸氟化铵浸提钼锑抗比色法；测定土壤速效K含量用火焰光度法；测定土壤pH值用电位法。

3 试验结果与分析

3.1 林分特征3.1.1 生长状况

各林分闽粤栲生长状况见表2和表3。

表2 不同林分类型的闽粤栲生长状况

表3 不同林分类型的闽粤栲的胸径、树高及立木材积生长状况

注：数据后同列具相同字母表示差异不显著，小写字母表示P<0.05，大写字母表示P<0.01。

从表2可知，各闽粤栲林分的平均冠幅和叶面积指数均为：人工林>人促林>天然林。人促林树冠层厚度为6.32 m，是天然林的107.3%，林分叶面积指数为15.83，是天然林的116.2%。

从表3可以看出，经方差分析，在这3种林分类型之间的闽粤栲的胸径、树高、立木材积生长均有显著差异。表明人促林闽粤栲的生长状况好于天然林。

3.1.2 根系生长分布状况

3种闽粤栲林分的根系生长分布状况见表4。

从表4可知，人工林闽粤栲的根系生长量大，分布范围比人促林广。人促林各土层的根系量、根幅均大于天然林，与天然林相比，人促林中闽粤栲的根系总量增加，根系在土壤的水平方向和垂直方向得到扩展，林分分布范围加大。表明采取工人促进更新措施也有利于闽粤栲根系的生长。

表4 不同林分类型的闽粤栲根系生长分布状况

3.1.3 乔木层生物量

3种闽粤栲林分乔木层的生物量见表5。

从表5可知，3种闽粤栲林分乔木生物量大小排序为：人工林>人促林>天然林。

3.1.4 林下植被与生物量

不同的闽粤栲林分结构其林下植被的种类及生长状况亦有差异(表5)，人工林的郁闭度相对较大，林分内较荫湿，林下植被主要有：芒萁、地菍、铁丝草、地杨梅、野桂花、小径竹等，林下植被层生物量为3.93 t/hm2。人促林的林下植被主要有：芒萁、杜鹃、小径竹、地菍、紫萼、狗脊蕨等，林下植被层生物量为4.74 t/hm2。天然林由于郁闭度低，林地中杂草和杂灌丛生[8]，林地植被主要有：乌蕨、杜鹃、紫萼、荆、野胡椒、绿绒草、小檗、狗脊蕨、阔叶箬竹等，林下植被层生物量为5.52 t/hm2。3种闽粤栲林分的林下植被层的生物量大小次序为：天然林>人促林>人工林。

3.1.5 枯枝落叶层的生物量

从表5可知，3种闽粤栲林分凋落物的现存量是：人工林>人促林>天然林。3种闽粤栲林分凋落物均有明显枯枝落叶层(L)、半分解层(F)和腐殖质层(H)，人工林的腐殖质层、半分解层与枯枝落叶的比例为1.09∶1、1.51∶1。人促林的腐殖质层、半分解层与枯枝落叶的比例为1∶1.45、1∶1.05。天然林的腐殖质层、半分解层与枯枝落叶的比例为1∶1.51、1∶1.09。

3.1.6 土壤物理性质

3种闽粤栲林分的林地土壤物理性质见表6。

从表6可知，3种闽粤栲林分土壤的0～20 cm和20～40 cm土层的容重是：人工林>人促林>天然林。3种闽粤栲林分土壤的0～20 cm和20～40 cm土层的孔隙状况是：人工林>人促林>天然林。表明各闽粤栲林分中每年的枯枝落叶回归林地，使土壤有机质含量得以增加，土壤结构得以改善，土壤的物理性质趋于合理。由于人促林、天然林每年回归林地的枯枝落叶相对较少，因而土壤的物理性质较差。

3.2 土壤肥力

3种闽粤栲林分土壤的养分状况见表7。

从表7可知，人促林与天然林相比，土壤0～20 cm层的各养分指标均有提高，其中：人促林土壤的有机质、全P和全N比天然林分别提高28.6%、11.65%和31.2%，土壤0～20 cm层的速效养分也有增加，其中：人促林土壤的速效P、水解性N和速效K分别比天然林提高20.04%、11.37%和12.71%，以速效P最明显。人促林土壤20～40 cm层的各项养分指标亦有提高。人促林土壤0～20 cm、20～40 cm土层的pH值均比天然林的高。表明采用人工促进天然更新措施的闽粤栲林地土壤的养分状况得以改善，可极大提高土壤肥力。

表5 不同林分类型的闽粤栲生物量状况

注：F表示凋落物的腐殖质层；H表示凋落物的半分解层；L表示凋落物的枯枝落叶层。

表6 不同林分类型的闽粤栲林分土壤物理性质

表7 不同林分类型闽粤栲林分土壤养分状况

3.3 林分生物多样性

闽粤栲林分中动植物种类和数量见表8。

表8 不同林分类型的闽粤栲林分中动植物种类和数量

从表8可知，根据线路调查结果，各林分林中动植物的种类和数量是：闽粤栲天然林>闽粤栲人促林>闽粤栲人工林。

4 小结

与天然林相比，人促林在林分叶面积指数、林木生长量、地被物的种类和数量均有所增加，林分生物量增大，根系较发达，根系的总量增加，分布空间增大。凋落物的分解而产生了大量的腐殖质，进一步起到改良土壤结构的作用，使得林地的土壤肥力得以增大，渗透性能得到增强，土壤的容重变小，孔隙度得以增大，有机物进一步增多[9-11]。人工促进天然更新这一经营措施，能改善林分状况，改良土壤的物理、化学性质，对环境影响较小，林内生物多样性得到增强。

闽粤栲林分的凋落物量较大，凋落物的分解产生大量的腐殖质，使得土壤的各养分指标均得以提高，腐殖质能改良土壤结构，提高土壤渗透能力[12-13]。采用人工促进天然更新的措施开展闽粤栲林分更新，与人工林相比，具有营林投资成本低，能保护生态环境，可使林分维持较高的生产力，属于生态省力可持续经营模式，有条件的地区可借鉴推广。

[1] 盛炜彤．人工林地力衰退研究[M]．北京：中国科学技术出版社，1992．

[2] 洪宜聪.不同植物源杀虫剂对闽粤栲食叶害虫防治效果分析[J].西南林业大学学报,2015,35(5)：71-76。

[3] 陈存及，陈伙法，梁一池，等.阔叶树种栽培[M].北京:中国林业出版社，2000：208-211.

[4] 洪宜聪.杉木闽粤栲混交林分特征与水土保持功能研究[J].江苏林业科技,2016,43(5)：18-24.

[5] DB35/T1525-2015,闽粤栲栽培技术规范[S].福州：福建省质量技术监督局，2015.

[6] 李鹏，李占斌，赵忠.根系调查取样点数确定方法的研究[J].水土保持研究, 2003,10(1)：146-149.

[7] 张万儒.森林土壤定位研究方法[M].北京:中国林业出版社，1986：17-88。

[8] 蓝文升,钟兆全,郑德祥,等.闽北天然闽粤栲种群空间分布格局研究[J].北华大学学报(自然科学版),2014,15(2):105-108.

[9] 杨柳林.福建樟湖35年生楠木人工林水源涵养功能研究[J]．福建林业科技，2005，32(3)：51-54．

[10] 孟楚,周君璞,郑小贤.福建将乐林场栲类次生林健康评价研究[J].西北林学院学报,2015,30(4)：198-203.

[11] 杨玉盛，陈光水，谢锦升．南方林业经营措施与土壤侵蚀[J]．水土保持通报，2000，20(6)：55-59．

[12] 黄清麟,李元红.闽北短伐期阔叶林研究[J].林业科学，2000,36(1):97-102.

[13] 杨玉盛，林鹏，郭剑芬，等．格氏栲天然林与人工林凋落物数量、养分归还及凋落叶分解(英文)[J]．生态学报，2003，23(7)：1278-1289．

Natural Regeneration Characteristics of Artificially Promoted
CastanopsisfissaStand and Soil Fertility

LE Xingzhao

(Forestry Bureau of Shaxian County, Shaxian, Fujian 365500, China)

In order to study the artificial natural regeneration ofCastanopsisfissastand characteristics and soil fertility, Taking artificial promoted natural regeneration forest ofCastanopsisfissaas the research object in 2015, This paper determined the stand structure, forest growth status, tree biomass, ground cover biomass, litter standing stock, soil physical and chemical properties, and discussed artificial promoted natural regeneration forest characteristics ofCastanopsisfissa, soil fertility and species diversity. Results showed that compared with natural forest, the stand biomass of artificial promoted natural regeneration forest ofCastanopsisfissawas increased and improved, so did the amount of forest tree roots, the space distribution, soil fertility, forest biodiversity, the soil structure and the physical and chemical properties. Artificial promoted natural regeneration forest was a low cost measure, ecological environment friendly, and maintaining higher productivity of stand, also was an ecological energy sustainable business model.

Castanopsisfissastand; Artificial promoted natural regeneration; Stand characteristics; soil fertility; species diversity

10.3969/j.issn.1671-3168.2017.01.023

2016-12-08.

福建省地方标准项目“闽粤栲栽培技术规范”(闽质监标[2015]94号)；三明市林业科技研究项目“闽粤栲栽培技术规范”(明财(农)指[2015]54号)资助；福建省标准化专项资金“闽粤栲栽培技术规范”(闽财建指[2016]75号)资助.

乐兴钊(1968-)，男，福建沙县人，工程师.研究方向：森林培育与环境研究.Email：lexz2008.10@163.com

S718.542；S754.5；S714.8

A

1671-3168(2017)01-0101-05