马尾松格木幼林混交效果研究

安 宁，郭文福，丁贵杰，赵 总，李洪果，莫世宇，王维泽，蒙凤丽

（1.中国林业科学研究院 热带林业实验中心，广西 凭祥 532600； 2.贵州大学 a.林学院；b.贵州省森林资源与环境研究中心，贵州 贵阳 550025）

马尾松Pinus massoniana是我国南方主要的造林树种，具有分布广、面积大、速生丰产、用途广等特点[1]。格木Erythrophleum fordii是我国南亚热带地区的珍贵乡土阔叶树种，天然分布于广东、广西、福建和台湾等省区。其木材硬度高，耐腐蚀，可用于造船和制作实木家具、地板及工艺品等[2]。格木树体优美，树冠浓荫苍绿，是优良的城市绿化和园林观赏树种，也是用于生态公益林营建的重要树种之一。

现有马尾松人工林大部分以纯林模式经营。纯林林分结构单一，生物多样性低，涵养水分能力差，极易发生森林火灾以及爆发病虫害[3]。格木纯林存在生产力低、干形差、病虫害等问题[4-6]。马尾松与格木混交能够明显改善和优化树种结构，提高森林生态系统的稳定性和森林生产力，增加物种多样性，改善土壤养分，减少森林火灾和病虫害的发生[7-8]，以及能有效促进格木优良干形的形成。国内对马尾松和格木都做了大量的工作[9-13]， 大部分研究集中在混交之后树木的生长情况、生物多样性以及涵养水分等方面[14-16]，对马尾松格木混交的模式以及混交比例等方面研究较少[17-19]。本研究通过对马尾松格木混交模式及混交比例进行研究，旨在探索马尾松格木合适的混交模式及混交比例，为马尾松人工林近自然经营提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验林设在广西友谊关森林生态系统国家定位观测站区域内的白云实验场，为2014年营造的马尾松格木人工林，前茬为杉木人工林，主伐后明火炼山。地理位置为106°48′E，22°06′N，海拔230 m，低山地貌，年平均气温20.5 ℃，年降水量1 500 mm，属于南亚热带季风气候区。土壤为花岗岩发育成的赤红壤，土层厚度＞1 m，腐殖质厚度＞10 cm，林下植被为芒萁Dicranopteris dichotoma、五节芒Miscanthus floridulus、淡竹叶Lophatherum gracile、三叉苦Evodia lepta、金毛狗Cibotium barometz等。

1.2 样品的采集与处理

试验采用随机区组设计，马尾松与格木株行距均为2 m，格木4 株为一丛，试验共6 个处理。a，马尾松+格木（75 丛·hm-2）；b，马尾松+格木 （150 丛·hm-2）；c，马尾松+格木（210 丛·hm-2）； CK1，马尾松+ 格木（4:1）进行行状混交；CK2，格木纯林；CK3，马尾松纯林。2018年6月进行数据调查，样地面积400 m2，重复3 次。

1.3 数据处理

采用Excel 2007 软件对数据进行统计分析并绘制图表，广西马尾松二元立木材积公式V松=0.714 265 437×10-4D1.867010H0.9014632[20]， 格 木二元立木材积公式V格=0.667 054×10-4D1.84795450H0.96657509[21]。运用SPSS19.0 软件对数据进行方差分析及多重比较[22]。

2 结果与分析

2.1 不同混交模式马尾松生长量差异

从图1 可看出，不同混交模式马尾松胸径、树高、冠幅和单株材积均差异显著（P＜0.05），其中处理a 和CK3 林分平均胸径最大，均为 5.9 cm；处理c 林分平均胸径最小，为5.0 cm；CK1 与处理b 介于之间，林分平均胸径为5.3 cm 和 5.1 cm。各处理及对照马尾松林分平均树高表现为CK3 ＞a ＞CK1 ＞b ＞c，树高依次为4.9、4.7、4.5、 4.2 和4.1 m。CK3 平均冠幅最大，为2.55 m；处理c 平均冠幅最小，为1.90 m。从表1 可以看出，CK1马尾松单株材积最大，为0.008 2 m3；其次为处理a的0.008 0 m3；处理c 单株材积最小，为0.005 1 m3。

图1 不同混交模式马尾松胸径、树高和冠幅差异Fig.1 Diameter class, tree height and crown difference of Pinus massoniana in the different mixed models

表1 马尾松格木单株材积及单位面积蓄积†Table 1 Individual volume and area volume of Pinus massonianaand Erythrophleum fordii m3

2.2 不同混交模式格木生长量差异

从图2 可以看出，不同混交模式格木胸径、树高、冠幅和单株材积均差异显著（P＜0.05）。最大胸径为CK2 的5.1 cm，最小为处理c 的4.1 cm， 处理a、处理b 和处理CK1 介于二者之间，分别为4.9、4.7 和4.6 cm。处理a 和CK1 树高最高，均为4.8 m，处理c 树高最低，为4.0 m；处理b和CK2 树高为4.7 m 和4.5 m。CK1 平均冠幅最大，为2.55 m；处理c 平均冠幅最小，为2.05 m；处理 a、处理b 和CK2 平均冠幅均为2.45 m。从表1 中可以看出，CK2 格木单株材积最大，为0.005 8 m3； 处理c 单株材积最小，为0.003 5 m3。

图2 不同混交模式格木胸径、树高和冠幅差异Fig.2 Diameter class, tree height and crown difference of Erythrophleum fordiiin the different mixed models

2.3 不同混交模式径级分布

统计分析各处理样地面积内马尾松和格木的径级数量，绘制图3 和图4。从图3 可以看出，各处理及对照中马尾松的径级呈正态分布，即大小径级数量少，处于中间的径级数量多。2 cm 径级木数量在CK3 中最少，仅为2 株，且无12 cm 径级 木。处理a 和CK1 各有一株马尾松12 cm 径级木。同样，各处理及对照中格木的径级也呈正态分布（图4）。处理a 和CK1 无2 cm 径级木，同时也无10 cm径级木，只有CK2中有一株10 cm径级木。

图3 马尾松径级分布Fig.3 Diameter class distribution of Pinus massoniana

图4 格木径级分布Fig.4 Diameter class distribution of Erythrophleum fordii

3 结论与讨论

马尾松人工林传统经营多为纯林模式，纯林造林和育林技术较简单，单位面积上蓄积量大，有利于实行机械化造林、抚育和采伐作业，营林成本较低。同时存在生物多样性降低、土壤肥力下降、易受病虫害及森林火灾危害等问题[23]。马尾松与阔叶树混交，阔叶树种选择尤为重要[24-26]，以往营建马尾松混交林，都是简单的行状混交，只是马尾松和阔叶树的比例略有不同。本研究结合生产实际，创新地运用了格木丛植的方式与马尾松混交，以此来探讨马尾松格木适宜的混交模式及混交比例。格木以丛为单位进行种植，可减少造林的劳动量，提高造林成活率，增强抚育的针对性。同时一丛4 株格木，可增加对杂草的竞争力，达到格木目标树选择年龄，一丛只保留一株目标树即可，有效减少间伐的成本。不同混交模式下马尾松胸径、树高、冠幅和单株材积均差异显著，马尾松与格木（75 丛·hm-2）混交和马尾松纯林的胸径、树高最大，马尾松纯林的单株材积、平均冠幅均为最大。马尾松胸径、树高、冠幅和单株材积在马尾松与格木（210 丛·hm-2）混交下最小。说明在不同的混交模式及混交比例，马尾松生长表现是不同的。在马尾松纯林和马尾松与低密度格木（75 丛·hm-2）混交中生长表现最好，而在马尾松与高密度格木（210 丛·hm-2）混交中生长表现最差。这是因为格木具有固氮作用，马尾松与格木混交可实现加快土壤养分循环速 率[27-28]，改善土壤肥力[29],提高林分生产力[30-31]和碳储量[32-34]。但格木密度增大之后，增大了种间竞争，造成马尾松生长受到压制，故马尾松与高密度格木混交中马尾松生长表现最差。格木胸径、树高、冠幅和单株材积均差异显著。马尾松与格木（75 丛·hm-2）混交和格木纯林胸径最大，马尾松与格木（75 丛·hm-2）混交单株材积最大，马尾松与格木（75 丛·hm-2）混交和马尾松格木行状混交树高最大，马尾松格木行状混交的平均冠幅最大。格木胸径、树高、冠幅和单株材积在马尾松与格木（75 丛·hm-2）混交下最小。说明在不同混交模式及混交比例下，格木生长表现是不同的。在马尾松与低密度格木（75 丛·hm-2）混交和马尾松与格木行状混交两种混交模式下生长表现最好，而在马尾松与高密度格木（75 丛·hm-2）混交生长表现最差。这是因为，马尾松与低密度格木混交和马尾松与格木行状混交，格木密度较小，遭受虫害的程度较低，所以具有较好生长量的干形。不同混交模式单位面积（每公顷）总蓄积量不同，马尾松与格木（75 丛·hm-2）混交总蓄积量最大，为11.537 m3。其次是马尾松格木行状混交，总蓄积量最小是马尾松与高密度格木（75 丛·hm-2）混交，仅为6.988 m3。不同的混交模式和混交比例不影响径级数量的分布规律，各处理及对照中马尾松和格木的径级均呈正态分布。整体看，马尾松和格木均在马尾松与格木（75 丛·hm-2）低密度混交和马尾松与格木行状混交中，径级分布表现较好。

目前数据分析来看，以培育马尾松大径材为经营目标，早期应选择马尾松与格木（75 丛·hm-2）混交模式。因本研究仅为幼林阶段的混交效果，仅以5年试验数据进行分析，具有一定的局限性，随着林龄的增长，马尾松和格木种间竞争和种内竞争的变化，以及林地土壤养分、水分等环境因子的改变及间伐等营林措施的实施而表现出不同的变化，是否此模式为最优模式值得继续研究。所以本研究下一步准备对样地进行长期观测，以获得更科学、系统和完整的数据，同时对样地生物多样性、土壤理化性质、微生物的种类和数量等进行测定。通过分析掌握马尾松和格木不同混交模式下的生长动态，进而确定二者最佳的混交模式。