杉木与翅荚木混交造林效果的初步分析

王益和 黄钦府 简丽华

(福建省龙岩市林业科学研究所，福建 龙岩 364000)

杉木与翅荚木混交造林效果的初步分析

王益和 黄钦府 简丽华*

(福建省龙岩市林业科学研究所，福建 龙岩 364000)

以不同混交比例和混交方式开展杉木与翅荚木混交造林试验，结果表明：混交造林可有效促进林分生长；混交比例和混交方式对林木生长有极显著影响，以杉木和翅荚木按4：6的株数比例星状混交造林效果最佳。对比不同结构的林分凋落物量发现，杉木和翅荚木按4：6的比例星状混交的林分，其年凋落物总量为3 043 kg/hm2，凋落物最大持水量达23.85 t/hm2，显著高于杉木纯林。混交林的地表土壤物理性状得到明显的改善，林内气候效益得到显著提高，进而有效地控制了林分病虫害的发生。该研究成果将为进一步推广翅荚木混交造林奠定重要的技术基础。

翅荚木；杉木；混交造林；生长效果

混交林是根据树种间不同的耐荫性、根型、生长特点以及嗜肥性等特性，通过有效搭配营造形成的林分，其森林结构具有物种多样性高、生态系统稳定等优点。混交林能充分利用不同时间和不同层次、地上和地下空间的光照、水分和养分，有效提高林地利用率和生产力；能改善林分立地条件，提高土壤肥力；能更好地发挥森林生态系统涵养水源、保持水土、防风固沙等防护效益，因此，从理论观点和生产实践出发，都应该大力提倡营建混交林[1-3]。

翅荚木(Zeniainsignis)是苏木科翅荚木属的落叶乔木，为我国特有树种，属国家二级重点保护的野生植物，天然分布在我国的湖北、广西、湖南、贵州、云南等地。翅荚木属强阳性速生树种，喜欢光照充足、水肥条件好的立地条件；其根系发达，具有固氮根瘤菌，能有效改良土壤条件；同时具有适应性强、生物量大、萌蘖性强、用途广泛等特点[4-6]，因此，翅荚木是闽西地区主要造林树种杉木、马尾松的良好混交伴生树种。本文开展了翅荚木与杉木的混交造林试验，旨在为进一步开展翅荚木混交造林提供必要的技术支撑。

1 试验地概况

试验地位于龙岩市上杭县中都乡长徐村，地理坐标24°49′9″N，116°24′34″E，海拔200～600 m，属中亚热带海洋性季风湿润气候，年平均气温19.1 ℃，最低气温-5 ℃，最高气温41 ℃；年均降水量1 760 mm，相对湿度约84%，无霜期300 d以上；土壤以山地酸性红、黄壤为主，土层深厚肥沃，立地质量等级Ⅱ级。

2 材料与方法

2.1试验材料

本试验所用翅荚木和杉木均为上杭白砂林场苗圃培育的一年生裸根苗。

2.2试验方法

本次杉木与翅荚木优化混交造林试验重点从混交比例和混交方式两个因素开展。混交株数比例设置2种，分别为杉木：翅荚木=6︰4和杉木：翅荚木=4︰6，混交方式设置3种，分别为块状、星状、行状混交。试验采用双因素，不同水平完全随机组合设计[7-8]，共设6种处理(表1)，每个处理设3次重复，采用随机区组排列。以翅荚木纯林和杉木纯林作为CK对照。造林密度均为2 490 株/hm2，标准地面积20 m×20 m。抚育管理按常规实施[9-10]。

2.3调查方法

2.3.1 样地调查

造林当年年底，调查不同混交处理的造林保存率。每年12月份，定期对试验小区开展样地调查，进行每木检尺，调查内容包括胸径(造林前3年为地径)、树高、冠幅、枝下高及林下凋落物等生长指标[11-12]。

2.3.2 植被调查

根据植被调查记载表，调查记录主要植物的种类、高度、盖度等。

2.3.3 凋落物收集及凋落物持水性测定方法

在每个标准地内，按“梅花五点法”设置5个尼龙网的凋落物收集器，收集器长×宽×高=2 m×2 m×0.25 m。每个月收集1次凋落物，共收集12个月。每次将收集的凋落物带回实验室，在80 ℃的恒温条件下烘干至恒重，称重得到每个收集器内的凋落物量，再根据每个收集器所占面积比例与凋落物量进行加权，求得各标准地的年凋落物总量[13-15]。

将在80 ℃的恒温条件下烘至恒重的凋落物试样放在清水中浸泡24 h后称重，计算其最大持水量。

2.3.4 土壤理化性质调查

用环刀法取样，测量土壤容重、毛管孔隙度、非毛管孔隙度、总孔隙度和土壤通气度等[16]。

2.3.5 小气候观测

采用便携式GXH-305 CO2分析仪等观测仪器，进行定期调查。

2.3.6 病虫害情况的调查

采用常规病虫害田间调查方法，分别调查不同试验地的病虫害种类、数量、发生及为害情况等[17]。

3 结果与分析

3.1杉木与翅荚木混交林生长比较

调查统计了不同混交模式杉木与翅荚木混交林生长的情况(表1)，结果显示：不同混交模式对造林树种的生长有不同影响，其中处理5的效果最好，杉木和翅荚木的生长最快；各类混交模式的杉木平均树高3.18 m，平均胸径3.17 cm，分别是纯林的1.28倍和1.11倍；各类混交模式的翅荚木平均树高3.56 m，平均胸径4.20 cm，分别是纯林的1.38倍和1.04倍。由此可见，混交林比纯林有着明显的生长优势。

表1 不同混交模式的杉木与翅荚木混交林生长情况

注：表中调查数据为造林3 a后统计。

方差分析不同混交模式对杉木树高生长的影响(表2)，结果表明混交比例和混交方式对杉木树高生长都有极显著的影响。杉木和翅荚木以4︰6的株数比例混交效果更好，杉木平均树高达3.32 m，翅荚木的平均树高达3.64 m；以星状混交方式造林效果最好，杉木平均树高达3.41 m，翅荚木平均树高达3.64 m。因此，杉木与翅荚木最佳混交模式为杉木和翅荚木以4︰6的株数比例星状混交。

表2 不同混交模式对杉木树高生长影响的方差分析

3.2混交林的物种多样性

杉木人工纯林是一种单优群落，物种贫乏，而杉木、翅荚木混交林种类成分更丰富，林间存在着广泛的生态位叠加，有利于利用环境资源，提高群落生产力。物种多样性反映了群落的稳定性和动态。根据样地调查资料，采用辛普森(Simpson)指数计算检验林地的生物多样性指数(表3)。

表3 杉木与翅荚木混交林地多样性

由各样地的物种多样性统计结果可以看出：不论是行状混交、星状混交和块状混交的杉木、翅荚木混交林，林间物种丰富度都在7以上，最多达9，表明混交林的物种丰富度均比纯林的高；3种混交方式的物种丰富度中星状混交林间>行状混交>块状混交，这是因为星状混交的林地生境变化小，有利于原生植被的恢复；星状混交的多样性指数达3.65，明显高于行状混交的多样性指数3.06。

3.3混交林的凋落物量

对不同类型的杉木与翅荚木混交林的凋落物总量及其最大持水量进行比较(表4)，结果显示：杉木纯林凋落物量少、质量差，富含硅质难分解，且多形成粗腐殖质，易使土壤酸化并产生有毒物质而影响土壤微生物的类群和活性；翅荚木纯林的凋落物量明显高于杉木纯林，这与其生物量大、落叶等生物特征有很大的关系；杉木与翅荚木混交林中，杉木和翅荚木按4︰6的株数比例星状混交的林分，年凋落物现存量达3 043 kg/hm2，是杉木纯林的2倍；杉木和翅荚木按6︰4株数比例星状混交时，凋落物现存量为2 748 kg/hm2，是杉木纯林的1.8倍。混交林不仅能促进杉木凋落物的分解，提高土壤肥力，而且对减少地表径流，增加水源涵养功能起到重大作用，其中T5混交处理的凋落物最大持水量为23.85 t/hm2，是杉木纯林的2.58倍。因此，杉木与翅荚木混交林更有利于林地的养分循环和水源涵养功能的提升。

表4 杉木与翅荚木混交林凋落物持水量比较

3.4混交林的土壤物理性质

土壤孔隙度的组成状况，直接影响土壤的透水通气程度和植物根系穿透生长情况。从不同处理混交林的土壤物理性状(表5)可以看出，各处理混交林的土壤理化性质均比纯林得到明显的改善，其中以T5处理的效果最为理想，混交林0～20 cm土层的总孔隙度、通气度比翅荚木纯林分别提高了2.6%和7.7%，比杉木纯林分别提高了22.5%和16.2%；混交林土壤表层的容重值明显下降，分别比翅荚木纯林下降了2.2%，比杉木纯林下降了6.2%。由此可见，混交林造林后林地表层土壤更为疏松透气。

表5 杉木与翅荚木混交林不同经营措施的土壤物理性状调查统计

3.5杉木与翅荚木混交林的气候效益

杉木与翅荚木混交林气候测定，选择7月份晴天进行，在距地面150 cm高处测定(表6)。杉木与翅荚木混交造林后，林下温度和湿度均比杉木纯和翅荚木纯林有明显的改善，其中日平均气温分别比杉木纯林和翅荚木纯林降低了1.8 ℃和0.6 ℃，日平均湿度则分别提高了6.2%和3.2%。以T5处理的林分气候改善效果最好，其日平均气温分别比CK1和CK2降低了1.9 ℃和0.7 ℃，日平均湿度则分别提高了8%和5%。因此，在杉木与翅荚木混交造林可以有效地改善林分的气候效益。

表6 不同林分结构的林下温度和湿度统计

3.6混交林对控制病虫害效应

2013～2016年在混交林内进行主要病虫害(表7)。调查结果表明：杉木纯林由于林地生物多样性差，虫害发生率为14%，病虫害发生率为10%；翅荚木纯林虫害发生率为12%，病虫害发生率为8%。混交林有虫株率比杉木、翅荚木纯林分别下降5.7%和3.7%，病株率分别下降4.3%和2.3%，其中T5处理，对病虫害防治效果最佳，虫害发生率为6.0%，病害危害率为4.0%。由此可见，杉木与翅荚木混交林对害虫和病害的发生发展有抑制作用。

表7 不同试验林的病虫害发生量调查统计

4 小结

混交造林可有效促进林分生长。混交比例和混交方式对杉木与翅荚木混交林的林木生长有极显著影响，最佳混交模式为杉木与翅荚木按4︰6的株数比例星状混交。混交林比杉木或翅荚木单优种群物种丰富度更高，其中星状混交林物种数最多，这可能是由于星状混交林地生境变化小，有利于原生植被恢复。混交造林还可以显著改善林内气候条件，降低林内气温，增加空气湿度，从而减少林分病虫害发生。

对比不同林分结构的林下凋落物量显示，杉木与翅荚木按4︰6的株数比例星状混交的林分，其凋落物现存量和最大持水量显著高于杉木纯林。从林下土壤物理性状来看，混交林地表土壤的物理性状得到明显的改善，0～20 cm土层的总孔隙度、通气度比比杉木纯林分别提高了22.5%和16.2%，而土壤容重值则比杉木纯林下降了6.2%。由此可见，混交林可以促进杉木凋落物分解，减少地表径流，增加水源涵养功能，同时也改善林地表层土壤结构，增加土壤肥力。

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王益和，男，高级工程师，主要从事森林培育研究，(E-mail)765028342@qq.com。

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