福建柏与杉木混交林林分生长研究

王晓艳

(三明市林业局，福建 三明 365000)

福建柏(Fokieniahodginsii)，属柏科(Cupressaceae)福建柏属(Fokienia)，俗称建柏，是三明市的速生乡土树种，生长习性与杉木类似，喜生长在立地条件较好的地方。三明市国有林场多年分批栽植了建柏，现有林分面积300 hm2。杉木(Cunninghamialanceolata)属杉科(Taxodiaceae)杉木属(Cunninghamia)，是三明市国有林场最主要的用材林造林树种。近年来为了提高林地的生产率，同时也为了避免人工林纯林化带来的一系列问题，三明市大力开展了树种混交试验。本文通过调查沙县官庄国有林场在Ⅱ类地营造的28年生福建柏杉木混交林与杉木纯林的生长状况，以及林分的林下土壤的养分状况，探索福建柏和杉木这一混交模式在生产上的适用性，为下一轮林种树种结构调整提供实践经验。

1 试验地概况

杉木与建柏混交林试验地设在福建省沙县官庄国有林场白溪工区，海拔200～250 m，坡度32°，土壤肥力中等。前茬为杉木纯林，1986年采伐并进行炼山整地，1987年1月造林。造林后前两年每年进行全面锄草两次，第3～4年进行全面劈草两次。林下植被有蕨类、砂仁等。

2 试验方法

全面调查杉木建柏混交林内杉木、建柏的胸径、树高、冠幅等因子，选取杉木、建柏的标准木，伐倒后按2 m区分段进行树干解析，测定树木胸径和树高生长量，计算蓄积生长量。调查并测定各器官生物量，挖根，分别根兜、大根(根径≥10 cm)、中根(5 cm≤根径<10 cm)、小根(根径<5 cm)称重，取样测定含水量，计算干重。

设3个主剖面和两个辅助剖面进行土壤调查，分别0～20 cm和20～40 cm深度土层采集土壤样品，分别测定土壤物理和化学性质。土壤水分物理性质用环刀法；土壤水稳性团聚体用机械筛分法；有机质用重铬酸钾法；全氮用凯氏法；全磷用氢氧化钠碱熔钼锑抗比色法；水解氮用扩散吸收法；速效磷用盐酸氟化铵法；速效钾用火焰光度计法；pH值用酸度计法[1-5]。

3 结果与分析

3.1 混交林中杉木生长分析

混交林中的杉木胸径生长良好，28 a林龄的胸径可达24.21 cm，连年生长量均值为0.86 cm(表1)。6 a林龄时连年生长量开始增长迅速，9 a时达到峰值，速生期可持续到20年左右；平均生长量在11 a时最高，年均生长超过1.00 cm的时间可持续到23 a。达到28 a林龄时，杉木胸径生长速度已开始减慢，速生期已过。杉木树高生长良好，28 a林龄时树高22.20 m，连年生长量均值0.79 m。造林3 a后连年生长量开始迅速增长，9 a时最高，连年生长量超过0.5 m的可持续到25 a左右；平均生长量在9 a时最高，年生长超过0.9 m的可持续到22 a。杉木的材积生长同样良好，28 a林龄材积可达0.416 7 m3，平均生长量0.014 9 m3。连年生长量从9 a开始生长迅速，21 a时最高达0.027 8 m3。至树干解析时，其材积连年生长量仍在0.010 0 m3以上。25 a林龄后材积平均生长量趋于稳定，材积生长已到速生阶段末期。

表1 杉木生长过程

3.2 混交林中建柏生长分析

混交林中的建柏胸径生长良好，28 a林龄胸径为17.43 cm，平均年生长量0.62 cm(表2)。建柏连年生长量从5 a林龄开始，一直保持着0.50 cm以上的生长速度，13 a时连年生长量达到峰值1.49 cm，此后逐渐放缓，从22 a开始，胸径连年生长量不再超过0.5 cm；平均生长量从3 a开始，一直保持着0.50 cm以上的生长速度，13 a时平均生长量达0.85 cm，这说明建柏胸径生长较为稳定，胸径生长期较长。建柏树高生长良好，28 a林龄时平均年生长量0.63 m。连年生长量从2 a林龄时开始生长迅速，生长量超过0.5 m的时间可持续到17 a左右；平均生长量总体随林龄的增加而逐渐减小，但减小的幅度较小，说明建柏幼年生长较为迅速。建柏树高速生期较长，到21 a时，平均生长量仍达到0.7 m。建柏的材积生长同样良好，连年生长量从18 a林龄起均在0.005 0 m3以上，21 a时达最大值，28 a林龄材积年平均生长量0.007 0 m3；12～28 a林龄连年生长量均超0.80 m，其材积生长仍在速生阶段。

表2 建柏生长过程

3.3 混交对林木生物量的影响

3.3.1 对林木单株生物量的影响

混交林建柏单株生物量为207.57 kg，其中枝、叶、干、根、皮的占比分别为6.7%、3.6%、73.9%、9.4%、6.4%(表3)。混交林建柏单株生物量较大，生物量分布为干>根>枝>皮>叶，生物量分配合理，各器官比例合适，树体还处于速生阶段。杉木单株生物量为293.26kg，其中枝、叶、干、根、皮占比分别为4.0%、2.7%、74.0%、12.5%、6.8%。杉木单株生物量很大，在生物量分布上，干、皮与根占很大的比例，而枝、叶所占比例相对较小，这主要是因为杉木随着年龄的不断增长，其营养器官功能不断减弱，树体在不断成熟过程中，为支撑其庞大的个体，则干、皮、根的比例相对较大，各器官比例不协调，生长已衰退。

3.3.2对林分生物量的影响

混交林林分生物量为213.75 t/hm2，其中建柏为103.78 t/hm2，占48.6%，杉木为109.97 t/hm2，占51.4%，两者混交效果良好，有利于两者的生长，显示了混交林利用资源的互补性(表3)。在分布上，混交林的叶、枝、干、根、皮的比例适中，林木生长旺盛。

表3 杉木建柏混交林生物量

3.4 混交林与纯林生长比较

混交林中建柏平均胸径17.43 cm，平均树高17.55 m；杉木平均胸径24.21 cm，平均树高22.20 m。建柏纯林平均胸径15.34 cm，平均树高14.24 m；杉木纯林平均胸径17.61 cm，平均树高17.26 m。可见混交对建柏和杉木的胸径、树高生长均有明显的促进作用(表4)。

表4 混交林与纯林生长比较

混交林中建柏的平均单株材积为0.193 0 m3，而建柏纯林的平均单株材积为0.133 9 m3，混交林是纯林的144.1%，这说明混交林后建柏的材积生长有很大变化，混交有利建柏的材积生长。混交林中杉木的平均材积为0.416 7 m3，而纯林的平均材积仅为0.197 4 m3，混交林是纯林的221.1%，可见混交后的杉木单株材积大幅增加，混交非常有利于杉木的生长。

混交林的林分蓄积为252.76 m3/hm2，其中建柏96.5 m3/hm2，杉木156.26 m3/hm2，而杉木纯林蓄积只有217.14 m3/hm2，仅为混交林的85.90%，建柏纯林蓄积只有133.90 m3/hm2，仅为混交林的53.0%，这说明混交后林分蓄积大幅增加，混交林林分蓄积显著优于纯林。

3.5 土壤性状比较

3.5.1 土壤团聚体组成

对林分的土壤性状进行检测，混交林中0～20 cm土层中大于0.25 mm的水稳性团聚体组成比纯林高9.01%，结构体破坏率比纯林低13.82%，充分说明混交林有利提高土壤水稳性团聚体含量，从而改善土壤结构，有利于土壤的保肥与供肥(表5)。混交林与纯林的20～40 cm土层的结构体破坏率均达50%以上，这与造林时炼山全垦导致土体结构的破坏有关。

表5 杉木建柏混交及杉木纯林土壤团聚体组成

混交林土壤各层的有机质和水解性N含量均高于纯林，其中混交林0～20 cm土层的有机质和水解性N含量分别比纯林高0.452%和18.1 mg/kg。这是因为营造混交林后，每年归还土壤的枯落物的量与质均得到了提高，促进了营养元素的积累，有利于维持和提高土壤肥力。

3.5.2 土壤孔隙与水分状况

混交林40 cm土层含水量为2 665 t/hm2，比纯林多155 t/hm2，说明土壤结构得到明显改良，土层构造疏松，通气性好，持水量大。这与枯枝落叶量大、根量较多且分布合理、根系穿插能力强有关(表6)。

表6 杉木建柏混交及杉木纯林土壤孔隙与水分状况

4 结论

建柏与杉木混交后，两树种生长良好。建柏的胸径、树高、单株平均材积分别为纯林的113.6%、123.2%、144.1%；杉木的胸径、树高、单株平均材积分别为纯林的137.5%、128.6%、221.1%。与杉木纯林相比，混交林中0～20 cm土层>0.25mm水稳性团聚体高出9.01%；结构体破坏率低13.82%；有机质和水解性N含量分别提高0.452%和18.1 mg/kg；毛管孔隙、非毛管孔隙、总孔隙高1.09%、1.11%、1.13%；土壤容重低0.067 g/cm3；最大持水量、最小持水量、毛管持水量高3.00%、3.50%、2.04%。混交林40 cm土层含水量也比纯林大155 t/hm2，大大提高了林地生产力。