马尾松林下套种米槠的生长效应研究

李鹏程

(三明市梅列区陈大国有林场，福建 三明 365000)

马尾松(pinusmassoniana)速生、耐干旱瘠薄，木材及其林产品用途广泛，经济价值高，在荒山绿化造林中发挥了重要作用。至福建省第五次森林资源连续清查结束，马尾松林面积还有181.14万hm2，占有林地面积的32.12%[1]。然而，此前营造的马尾松林分大部分是同龄纯林，林分结构简单，树冠稀疏，加上马尾松林枝叶富含油脂，凋落物不容易分解，容易导致森林火灾和病虫害的发生与蔓延，尤其是松材线虫病的潜在危害十分严峻，生态功能相对低下。如何循序渐进，在保持森林覆盖、不影响或较少影响生态环境的前提下，调整马尾松林分的树种组成，提升林分质量和生态功能，是亟待解决的现实问题，也具有现实经营价值和深远的生态意义。在马尾松林下套种经济植物或阔叶树有过一些报道，有些组合效果甚好[2-7]，但在马尾松林下套种米槠(Castanopsiscarlesii)尚未见过详细报道。米槠与丝栗栲(Castanopsisfargesii)、苦槠(Castanopsissclerophylla)、甜槠(Castanopsiseyrei)都是中亚热带地带性常绿阔叶林的重要建群种。米槠是优良的用材树种和食用菌原料树种，果实可食，还具有培肥土壤、涵养水源、保护水土的生态功能[8]。陈大国有林场经多年发展已培育人促米槠林超过310 hm2。2013年底，陈大国有林场在马尾松林下进行了套种米槠试验，旨在探索马尾松米槠复合经营技术和生长效应，丰富适宜在马尾松林下更新造林的树种。

1 试验地自然概况

试验地设在福建省三明市梅列区陈大国有林场黄坑工区，属武夷山脉东伸支脉的丘陵低山地段，海拔430～570 m，面积15.2 hm2。林场属中亚热带大陆性兼海洋性季风气候，年平均气温19.5 ℃，平均降水量1 850 mm，平均相对湿度79%，适合马尾松和米槠生长；土壤为山地红壤，土层深厚，林地总体属于较肥沃立地类型；地带性植被为常绿阔叶林。试验林分为1991年营造的马尾松纯林，主要植被有狗脊(Woodwardiajaponica)、中华里白(Hicriopterischinensis)、芒箕(Dicranopterisdichotoma)、苦竹(Pleioblastusamarus)、紫金牛(Ardisiajaponica)、乌药(Linderaaggregata)等。

2 试验方法

2013年底在23 a林龄、立地条件和林木生长状况基本一致的马尾松林中建立三个区组，每个区组设立4个30 m×20 m的标准地，完全随机区组试验设计，小区之间留3 m间隔带。按照试验设计进行间伐，间伐后套种米槠。试验设4个处理。JMM处理：在保证保留马尾松林木基本均匀的前提下，砍小留大、砍劣留优、砍密留稀，保留马尾松600株/hm2；按照株行距2.4 m×2.4 m定点块状整地种植米槠，穴规格30 cm×30 cm×20 cm，米槠苗为1年生实生容器苗，种植密度1 640株/hm2。JMX处理：保留马尾松450株/hm2，其余措施与JMM处理相同。JCK处理：保留马尾松600株/hm2，其余间伐，间伐措施同JCK处理，不套种米槠。YCK处理：保留原有马尾松经营密度，不间伐、不套种。

2014年底调查测定米槠造林成活率；2020年调查米槠保存率，并测定马尾松和米槠的树高、胸径、枝下高、冠幅。马尾松立木材积计算公式V马尾松=0.000 062 34 D1.855 150H0.956 825；米槠立木材积计算公式V米槠=0.000 052 76 D1.882 161H1.009 317。

3 结果与分析

3.1 米槠生长效应分析

3.1.1 成活率和保存率

成活率和保存率是林下造林是否成功的基本指标。从马尾松林下套种的米槠林木生长状况可知，JMM处理和JMX处理的米槠造林平均成活率和保存率均较高，甚至超过采伐迹地营造的米槠林(表1)。潘贤溪曾报道[9]，在采伐迹地营造的米槠造林成活率仅为85.3%。虽然试验条件不一定相同，但一定程度与米槠幼林期比较耐荫的生物学特性有关，故而在光照较强烈的裸地造林成活率较低。试验结果同时表明，23 a林龄马尾松林经间伐，上层保留450～600株/hm2的生长环境适合米槠生长，可以为类似的幼树比较耐荫的树种人工造林提供参考。

表1 马尾松林下套种的米槠生长状况

23 a林龄马尾松林分间伐前平均树高14.32 m，平均枝下高11.84 m，平均冠层2.48 m(表2)，树体高大，树冠开张，枝粗叶散，林内直射光少、散射光多，总体透光度较好，这种光环境有利于幼时耐荫的米槠成活。间伐后套种的米槠在马尾松林下形成了有效覆盖，提高了林内的土壤含水量和空气相对湿度，可以增加林分的物种多样性和多层性，在提升森林生态质量上具有积极意义，为群落向地带性常绿阔叶林过渡打下了基础。

表2 间伐后马尾松林分状况

3.1.2 树高

在复层林经营中树高生长对于林分冠层分布、光能利用效率以及生态功能发挥有着重要影响。两个套种处理的米槠树高生长量都较高，均高于南方林区通常用材林要求树高生长量>0.5m/a的标准[10]。JMM处理比JMX处理树高生长量增加4.4%，这与JMM处理保留较多马尾松有关(表1)。上层马尾松保留较多，随着林龄增长对林下米槠林木的胁迫更大，为了提高竞争能力，米槠加快了纵向生长。经方差分析，两者树高生长量间差异未达到显著水平(p>0.05)。

套种米槠8 a后马尾松与米槠冠层分布层次明显，强阳性树种马尾松分布在林分上层，而早期较耐荫的米槠则分布在林分中下层，上层马尾松林为林下米槠林提供了庇荫，下层米槠利用透射的光照可以正常生长发育，两者合理利用不同层次的光照，种间关系协调。

从生态作用角度分析，米槠冠层补充了马尾松冠层在中下层的缺失，延伸了冠层空间。通常认为，水源涵养林要求具有复层、冠长率高、冠幅完满的森林结构[11]，而在马尾松林冠下套种米槠林，形成了比较理想的冠层空间配置，能够提升林分的生态功能。

3.1.3 胸径

两种套种处理的米槠胸径生长量都较高，高径比比较协调(表1)。JMX处理比JMM处理胸径生长量增加4.1%，经方差分析，两者胸径生长量间差异未达到显著水平(p>0.05)。

3.1.4 蓄积

林分蓄积生长受光合作用制约。试验的8 a林龄米槠蓄积JMM处理为8.133 2m3/hm2，JMX处理为8.311 1m3/hm2，因此可以判断，JMM处理和JMX处理林下满足了米槠生长发育所需要的光照条件，使米槠形成一定生物积累。套种的米槠林木在更新层占据优势地位，能诱导林分向常绿阔叶林方向加快演替。

JMX处理比JMM处理的米槠蓄积增加2.2%，差异未达到显著水平(p>0.05)。随着林龄增长，米槠对光照要求增加，JMX处理保留上层马尾松林木较少，光照较多，有利于米槠蓄积的积累。

3.2 马尾松生长状况分析

3.2.1 树高

4种处理中，30 a林龄的马尾松树高为JMX处理>JMM处理>JCK处理>YCK处理。JMM处理、JMX处理、JCK处理与YCK处理比，树高分别增加23.9%、27.5%、22.7%，显然这与间伐有关(表2)。间伐后，保留了生长较好的优势木，淘汰了劣质林木，无疑提高了树高总体水平。

试验的7年间马尾松树高增长量为JMX处理>JMM处理>JCK处理>YCK处理(表2)。JMM、JMX、JCK与YCK处理比，树高增长量分别增加27.1%、28.3%、21.4%，说明间伐后保留的林木得到了更多的光照、营养物质和水分，树高生长量提高。7年间树高增长量JMM、JMX分别比JCK处理增加4.7%和5.7%(表2)，说明套种米槠后，促进了马尾松树高生长，这与生长环境变化以及促进凋落物分解有关。

表2 不同处理马尾松生长状况

3.2.2 胸径

4种处理中，30 a林龄的马尾松胸径依次为JMX处理>JMM处理>JCK处理>YCK处理。由于保留了生长较好林木，JMM、JMX、JCK与YCK处理比，胸径分别增加18.6%、25.3%、17.3%。

试验的7年间马尾松胸径增长量同样表现为JMX处理>JMM处理>JCK处理>YCK处理。JMM处理、JMX处理、JCK处理与YCK处理比，7年间胸径增长量分别增加24.8%、34.2%、16.6%，说明间伐后释放了空间，胸径生长量提高，而YCK处理经营密度过大，个体间竞争剧烈，抑制了胸径的生长。YCK处理中低于平均胸径(17.74 cm)的林木株数占总株数的48.5%。通常认为[12]，当林分中总株数40%以上的林木胸径小于林分平均胸径时，即应进行抚育间伐。值得指出的是，马尾松在经营密度太大时，是难以培育大径材的，换言之，间伐既有利于培育大径材，又可以为林下更新创造良好的条件。

试验的7年间胸径增长量JMM处理、JMX处理分别比JCK处理增加7.0%和15.1%，说明套种米槠有利于促进马尾松胸径生长，同样是因为生长环境变化以及促进凋落物分解等的缘故。

3.2.3 树冠

树冠是林木进行光合作用，生产有机物的有效空间，主要取决于冠长与冠幅。2013年马尾松间伐后保留了优势木，JMM处理、JMX处理、JCK处理比YCK处理冠长增加了51.1%、70.1%、51.4%，冠幅分别增加15.8%、21.3%、16.7%。2020年JMM处理、JMX处理、JCK处理由于释放了生长空间，树冠发育良好，冠长增长了3.32 m、3.44 m、3.18 m，冠幅增加了0.96 m、0.98 m、0.95 m；而YCK处理林木较多，生长空间拥挤，冠长减少了0.12 m、冠幅减少了0.05 m。JMM处理、JMX处理、JCK处理与YCK处理比，冠长增加了155.4%、178.6%、151.5%，冠幅增加了62.9%、69.4%、63.4%，表明间伐后保留的马尾松林木光合面积增大，有利于培育大径材。JMM处理与JCK处理比较，冠长和冠幅生长大致相同，表明在保留株数相同时，套种米槠与否，对保留马尾松林木树冠生长没有影响。

3.2.4 蓄积

4种处理中30 a林龄的马尾松单位面积蓄积依次为YCK处理>JMM处理>JCK处理>JMX处理。经方差分析，YCK处理马尾松单位面积蓄积和增长量与JMM处理、JMX处理、JCK处理间均存在极显著差异(p<0.01)，显然，这是YCK处理株数较多的缘故。

各处理马尾松单株材积和材积增长量均为JMX处理>JMM处理>JCK处理>YCK处理。经方差分析，JMX处理、JMM处理、JCK处理与YCK处理单株材积和材积增长量间均存在极显著差异(p<0.01)，表明间伐是提高单株材积的重要手段。

JMM处理、JMX处理与JCK处理比较，7年间单株材积增长量未存在显著差异(p>0.05)，暗示着马尾松保留株数多少，比套种米槠对7年间单株材积增长量的影响更大，JMM处理与JCK处理保留马尾松株数相同，但单株材积增长量JMM处理比JCK处理处理增加6.1%，表明套种米槠对马尾松单株材积积累有一定的促进作用，说明套种也是提高马尾松单株材积的辅助手段。

4 小结

改造马尾松纯林，提高林分结构的多样性和复杂性已经成为维持马尾松林生态系统稳定性和抗逆性的经营目标。试验结果表明，马尾松纯林经过间伐后可以在林下套种米槠，并形成生长状况良好的马尾松米槠复层林分。在上层马尾松保留450～600株/hm2的林下套种的米槠平均成活率达91.1%～92.4%，平均保存率达到88.66%～88.72%；8 a林龄米槠平均树高5.02～5.24 m，平均胸径4.9～5.1 cm，蓄积8.133 2～8.311 1 m3/hm2。

马尾松林分间伐和套种米槠也可以促进保留马尾松林木的生长。试验结果表明，JMM处理、JMX处理、JCK处理与YCK处理比，7年间树高增长量分别增加27.1%、28.3%、21.4%，胸径增长量分别增加24.8%、34.2%、16.6%，树冠生长状况得到改善。虽然间伐处理的单位面积蓄积不及马尾松纯林，但单株材积极显著高于马尾松纯林，单株材积增长量也存在极显著差异，有利于培育马尾松大径材。

保留马尾松450～600株/hm2，套种的米槠和保留的马尾松生长状况都比较理想，改善了林分结构，为林分正向演替奠定了基础。随着套种年限增长，对整个生境的影响更大，继而可能对马尾松材积生产产生更积极作用，当然，两者的竞争也可能出现并加剧，有关后续效应有待于进一步试验研究。