桉树壳菜果混交林生长量及生物量分析

许 冰，陈国彪，林祖荣，李宝福

(1.福建省林业科学研究院 国家林业局南方山地用材林培育重点实验室，福建 福州 350012；2.福建省龙海九龙岭国有林场，福建 漳州 363112；3.福建省南靖国有林场，福建 漳州 363600)

桉树(Eucalyptussp.)是福建省南部区域重要的用材树种。一直以来，由于桉树具有生长速度快、经济效益高等优点，在福建省南部区域大范围种植，为林业发展和林农生活水平提高做出了极大贡献。但也正由于种植桉树经济效益高，一些地方为了增加产量和收入，经营过程中不考虑土地承载能力，多代桉树纯林连栽且盲目大量施用化肥，导致部分地区出现不同程度的地力衰退问题[1-2]。福建省政府曾出台文件要求转变桉树经营理念和经营方式，将以往以培育中小径材为目的的短周期纯林经营方式转变为以培育大径材为目的的长周期混交经营方式，在兼顾经济效益的同时，保障生态效益和林地利用的可持续性。福建省漳州南靖国有林场选择具有较强生态功能[3-4]的壳菜果(Mytilarialaosensis)，通过套种方式，与二代桉树萌芽条营建复层混交林，取得较好效果。本研究通过分析8年生混交林分的生长及生物量分配情况，探讨营林方式和混交模式的可行性，旨在为桉树混交林营造以及混交树种的选择提供借鉴。

1 试验地概况

试验地位于福建省南靖国有林场(后径工区9-6小班)，地处北纬24°28′，东经117°18′，海拔约150 m。该地区年平均气温21.1 ℃，最冷月(1月)均温13.5 ℃，最热月(7月)均温31.2 ℃，年平均降水量约为 1 794 mm，无霜期317 d左右，属典型的南亚热带海洋性气候。试验林面积约9 hm2，坡向东偏北20°，坡度14°～22°；土壤是典型的山地红壤，土层厚度大于100 cm，立地质量Ⅱ级。

2 材料与方法

2.1 试验林营造

2011年3月，在桉树采伐迹地(2010年下半年采伐)分别营造桉树纯林，桉树、壳菜果混交林和壳菜果纯林，每种林分造林面积约3 hm2，造林密度(萌芽条保留密度)、造林方式及使用苗木情况如表1。2011—2012年，每年5月块状抚育1次结合施肥300 kg/hm2(红蕾牌复合肥料，N∶P2O3∶K2O=16∶16∶16，总养分≥48%)，10月块状抚育1次；2013年5月和10月各块状抚育1次。

表1 造林概况

2.2 数据调查

2.2.1生长量调查

2019年7月，在每种林分中分别选取3个有代表性地段设置标准地(25 m×25 m)，3种林分共设置9块标准地。各标准地内每木调查树高、胸径、枝下高、冠幅、相对冠长等指标，并根据桉树和壳菜果二元立木材积公式[4-5]计算立木材积。

V桉树=0.000 035 46D1.782 515H1.256 711

V壳菜果=0.000 068 33D1.926 256H0.884 061

2.2.2林分生物量调查

对林木生物量按照“标准木法”[6]进行调查；凋落物存量和草灌生物量按照“样方收获法”[7]进行调查。

2.3 数据处理与分析

采用SPSS 20.0软件对调查的各项指标进行差异性分析(t检验和多重比较)。

3 结果与分析

3.1 不同林分生长量

各林分林木生长情况如表2所示。

由表2可知，3种林分郁闭度均较大，其中桉树纯林郁闭度达到0.85，混交林和壳菜果纯林郁闭度则达到0.95。由于壳菜果树种本身尖削度偏大，为保障后期出材，需要适当密植，加之壳菜果林冠偏大、偏密，因此混交林和壳菜果纯林的郁闭度更大。各林分中桉树保存率均较高，混交林中桉树保存率略高于纯林桉树，相比纯林提高4.13%。混交林的桉树生长量优于桉树纯林，平均树高、胸径和单株材积相比纯林分别提高7.06%、8.68%和26.68%。t检验结果显示，混交林中桉树的树高、胸径、材积均与纯林中桉树差异显著或极显著(3项生长量指标的t值分别为3.145、6.210和4.854，t0.05/0.01(4)=2.776/4.604)。对比不同林分中壳菜果各项指标，混交林中壳菜果的保存率、树高、胸径和单株材积与纯林较为接近。t检验结果显示，2种林分中壳菜果树高、胸径、材积均未表现显著差异(3项生长量指标的t值分别为1.003、2.132和1.608，t0.05/0.01(4)=2.776/4.604)，表明营造混交林可以有效增加林分上层桉树的生长量，有利于培育桉树大径材，同时不影响下层壳菜果的生长。3种林分蓄积量以桉树纯林最大，比桉树壳菜果混交林高35.02%，比壳菜果纯林高68.62%；多重比较结果显示，3种林分相互间均差异显著。

表2 林分生长情况

3种林分树冠生长情况见表3。

表3 林分树冠生长情况

混交林中桉树冠幅显著大于纯林桉树(t值为3.838，t0.05/0.01(4)=2.776/4.604)，比纯林桉树高27.90%，说明混交林中桉树较小的保存密度对桉树树冠横向生长有利。混交林桉树枝下高显著大于纯林桉树(t值为3.251，t0.05/0.01(4)=2.776/4.604)，相比纯林桉树提高11.51%；混交林桉树相对冠长略小于纯林桉树，但两者差异不显著(t值为1.835，t0.05/0.01(4)=2.776/4.604)，说明营造桉树壳菜果混交林有助于上层桉树维持较高枝下高和较小的相对冠长。对比2种林分壳菜果的冠幅、枝下高和相对冠长，2种林分中壳菜果的3项指标均较为接近；t检验结果显示，2种林分中壳菜果各项指标均未表现显著差异。

3.2 不同林分生物量构成

林分生物量用以评价林分整体生产力(表4)。

表4 不同林分中乔木单株生物量构成

表4显示各林分中桉树、壳菜果单株的生物量构成。各林分桉树和壳菜果均以树干生物量占比最高(57.49%～62.93%)，根部次之(14.98%～23.57%)，皮和叶生物量占比较小(均小于10%)。对比不同林分桉树生物量，混交林中桉树的干、枝、皮、叶、根的生物量及总生物量均大于纯林桉树，比纯林桉树分别提高27.04%、20.52%、10.19%、15.93%、16.55%和22.75%。t检验结果显示，混交林中桉树的树干、枝生物量和单株总生物量与纯林桉树差异显著(3个指标t值分别为4.017、2.952、3.536，t0.05/0.01(4)=2.776/4.604)，其余指标差异不显著。观察桉树各器官生物量占比，混交林桉树树干占比略高于纯林桉树，而枝、皮、叶占比则与纯林桉树相近，甚至略低于纯林桉树。对比不同林分壳菜果生物量，混交林壳菜果各器官生物量均与纯林壳菜果较为接近，两种林分各器官生物量差异均不显著。

不同林分各层生物量见表5所示。

表5 不同林分各层生物量

注：同一层次同列数值后附不同小写字母者表示差异达0.05显著水平。

由表5可知，3种林分中乔木层生物量占比均远大于林下植被层和枯枝落叶层。对比3种林分乔木层生物量，桉树纯林和桉树壳菜果混交林乔木层生物量较为接近，均略大于壳菜果纯林，分别比壳菜果纯林高出8.12%和7.98%。混交林和壳菜果的林下植被生物量较为接近且显著小于桉树纯林，这是由于壳菜果林冠较密，透光性差，林下植被稀少；混交林和壳菜果纯林枯枝落叶量较为接近且显著大于桉树纯林，则是由于壳菜果本身枯枝落叶较多。桉树纯林和混交林总生物量较为接近，且两者略大于壳菜果纯林，分别比壳菜果纯林高出8.95%和7.84%。

4 结论与讨论

混交林中桉树的树高、胸径、材积、冠幅、枝下高等生长量指标显著高于纯林，相比纯林分别提高7.06%、8.68%、26.68%、27.90%和11.51%；混交林壳菜果各项生长量指标与壳菜果纯林差异均不显著，说明营造混交林可以在不影响下层壳菜果生长的基础上，促进上层桉树生长，并维持较高的枝下高和较小的相对冠长。混交林桉树的树干生物量、树枝生物量和单株总生物量显著大于纯林，3项指标相比纯林桉树分别提高27.04%、20.52%和22.75%。混交林桉树各部分生物量占比与纯林较为接近，但表现出树干生物量占比上升，枝、皮、叶占比下降的趋势。混交林林分林下植被生物量显著低于桉树纯林，枯枝落叶量显著大于桉树纯林，总生物量与桉树纯林较为接近，略大于壳菜果纯林，比壳菜果纯林高出7.84%。

根据以往研究桉树混交林的经验，由于上层桉树与下层混交树种树高差别较大或下层树种林冠透光性较好，桉树往往处于“孤立木”或“霸王木”状态，自然整枝力度弱，枝下高较小，相对冠长较大，枝叶的生物量占比较大。本研究中则未发现上述现象，这可能是由于下层壳菜果树高生长旺盛，加之壳菜果树冠厚密，帮助桉树实现了自然整枝，这也使得本研究中混交林桉树生物量分配与纯林较为接近，甚至还表现出混交林桉树相对冠长减小，主干生物量占比上升，枝叶生物量占比下降的情况。

本研究中，混交林上层桉树生长量显著优于纯林桉树，原因可能是以下几点：(1)混交林桉树保存密度较小，早期种内竞争几乎不存在，树体生长所需的光照、水分、养分、空间等条件均优于纯林桉树；(2)桉树套种壳菜果后，壳菜果枯枝落叶量大且易腐烂，在一定程度上改善了土壤理化性质[8-9]，促进上层桉树生长。

本研究中，上层桉树保留密度较小，每公顷仅保留300株。这是由于考虑到壳菜果虽然在早期具有较强耐荫性[10]，但随着林分生长，下层树种对光照需求量会越来越大，如果桉树密度较高，会使下层空间光照条件变差，影响壳菜果生长。从目前调查结

果来看，下层树种保存率和生长量均较高，与相应纯林几乎没有差别，但桉树壳菜果混交林是否还有更好的密度配比，则有待进一步开展试验进行研究。