杉木与楠木、枫香混交生长效应分析*

刘龙耀

(福建省武平南坊国有林场，福建 武平 364300)

杉木(Cunninghamialanceolata)是南方集体林区重要的速生丰产用材树种，其人工林面积约占我国人工林面积的25%。长期以杉木纯林为主的经营方式导致出现地力衰退、生产力下降、森林生态功能退化等一系列问题[1]。营造杉阔混交林被认为是提高林地生产力的有效途径之一[2]。枫香(Liquidambarformosana)具有适应性强、耐火、耐干旱瘠薄、材质好、生长潜力大等优点，是福建省重要的乡土阔叶树种，也是亚热带地区的优良速生落叶阔叶树种，其丰富的凋落物有利于改良土壤肥力。楠木(Phoebebournei)具有耐寒、抗旱力强、耐腐蚀性强、树干通直等优点，是具有较高经济效益的珍贵阔叶用材树种。利用乡土阔叶树种与杉木进行混交改造，探索能够充分发挥杉木人工林生产力、改善林地土壤肥力、提高人工林生物多样性、加强生物群落稳定性的方式具有重要意义[3]。因此，笔者对比分析了杉木楠木混交林和杉木枫香混交林的混交生长效应，及其对林地土壤肥力的影响，为杉木人工林的结构优化和高效培育提供示范。

1 试验地概况

试验地选在福建省武平南坊国有林场黄金寨管护站，东经115°55′、北纬25°10′，位于武夷山脉的最南端，属于亚热带季风气候，年平均气温17～19.6 ℃，海拔530～640 m，年均降雨量1 450～2 200 mm。实验区气候温和，雨量充沛，夏长冬短，冬无严寒，夏无酷暑，干湿季节分明。试验地土壤以黄红壤为主，土层厚度>100 cm，腐殖质层>15 cm，原生植被多为五节芒(Miscanthusfloridulus)、蕨类、茶科(Theaceae)、金缕梅科(Hamamelidaceae)等草本与杂灌。

2015年在前茬杉木林采伐后，进行林地清杂晾晒，清理剩余物后挖穴整地。2016年3月在杉木纯林采伐迹地上开展杉木与楠木、枫香混交造林，采用行状混交方式，杉木与阔叶树的混交比例均为6︰4，初植密度均为3 000株/hm2。楠木与枫香造林苗木选用生长状况良好的2 a苗龄实生苗；杉木选用本地苗圃内生长状况良好、1 a苗龄的三代实生苗。

两种混交林分及杉木纯林在造林后连续抚育3a，每年抚育2次，分别于4—6月进行块状松土除草，8—9月进行全面松土除草，并在造林当年9月份全面劈草一次。经调查，造林5 a后林分基本郁闭。

2 试验设计和调查方法

2.1 试验设计

2016年3月在黄金寨管护站12大班120、140、200小班进行造林试验，小班面积分别为11.18 hm2、6.77 hm2、2.3 hm2。定点挖穴，穴规格60 cm×50 cm×40 cm。试验采用完全随机区组设计，采取标准地调查法，考虑到试验林分长势不均匀的现状，在标准地选点时对上坡、中坡、下坡3种坡位均匀选点，3个坡位各重复3次。每块试验样地20 m×20 m，共调查9个样地。

2.2 林木与土壤调查

造林后逐年进行每木调查，调查因子有地径、树高、胸径、冠幅、单株材积、蓄积量等；3 a后调查保存率。杉木立木材积采用福建省杉木二元立木材积公式V=0.000 058 061 860D1.955 335 1×H0.894 033 04计算；楠木、枫香立木材积采用福建省阔叶树二元立木材积公式V=0.000 052 764 291 D1.882 161 1×H1.009 316 6计算；分别统计样地内楠木、枫香、杉木的立木蓄积量。

试验地随机布设3个实验地开挖土壤剖面，每个剖面分0～20cm、20～40 cm两个土层取土，每个土层取一个环刀，取约500g土样放入自封袋中带回实验室内进行化学性质的测定。土壤的化学性质测定指标包括：有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷、速效钾，相关测定方法参照文献[4]。

2.3 数据处理及统计

利用SPSSAU数据分析平台进行方差分析和相关性分析检验处理，用Microsoft Excel 2010进行数据统计及图表绘制。

3 结果与分析

3.1 杉木混交林保存率的比较

杉楠混交、杉枫混交以及杉木纯林栽植3 a后，3种林分的林木保存率存在一定差别。从树种组成看，杉楠混交、杉枫混交、杉木纯林的杉木平均保存率分别为90.8%、92.8%、94.1%，杉木纯林略高。经方差分析，三者的保存率存在显著性差异(表1)。但是，虽然杉楠混交和杉枫混交的杉木保存率略低于杉木纯林，但仍保持在90%以上的较高水平，表现出较强的适应性，能达到预期培育目标。

表1 不同林分杉木保存率及造林1～3 a生长情况

3.2 未成林混交林及纯杉木林生长状况分析

造林前3 a，不同树种混交造林对杉木的树高和地径均有不同程度的影响。在造林后1～2 a，杉楠混交林中杉木树高和地径增长比较缓慢，滞后于杉木纯林，造林3 a后开始逐渐加快，具有较强的后续生长潜力；而杉枫混交林中的杉木则较纯林生长更旺盛(表1)。经方差分析：三种林分中2 a、3 a林龄的杉木树高间的差异达到显著水平，说明杉木与阔叶树混交，在经历1～2 a的适应期后生长逐渐加速，表明合理比例的杉木阔叶树混交有利于杉木的后续生长。

3.3 林分郁闭后杉木混交林生长比较

林分树种结构是制约林木群体后续生长发育过程的重要因素，尤其在林分郁闭后影响程度更大。造林5 a后林分均已郁闭，林木生长进入旺盛期。杉枫混交对杉木的生长促进作用较为显著，与杉木纯林相比，杉枫混交林中的杉木树高增加23.8%，胸径增加28.6%，平均冠幅增加12%，单株材积增加64.9%，单位面积蓄积增加4.1%，林分蓄积增加115%，达到极显著性差异(表2)。与杉楠混交林中的杉木相比，杉枫混交林的杉木树高增加13.0%，胸径增加6.8%，平均冠幅略微降低，单株材积增加5.6%，每公顷蓄积量增加5.6%，差异未达显著水平。三种造林类型的杉木平均单株材积差异达显著水平，杉木枫香混交对促进林分生长效果最为显著。

表2 不同杉木混交林和纯林的生长状况比较

由此可见，两种混交方式能有效促进杉木的生长，还能促进林分生物量的增加，有效提升林分潜在的生态价值。其中杉木枫香混交对杉木生长的促进效果优于杉木楠木混交，6 a林龄杉木枫香混交林内，两个树种均能充分利用光照、水分和养分，而枫香具有较强的环境适应力，且生长迅速，丰富的凋落物更有利于培肥地力，促进林木的生长，因此对单位面积蓄积量增加的促进效果更为明显。

3.4 三种林分的土壤化学性质分析

土壤化学性质各项指标的大小体现土壤肥力的高低，特别是有机质和速效营养元素能比较直观地反映土壤养分状况。土壤酸碱度不仅影响土壤养分的转化、存在形态及有效性，还影响土壤微生物的生命活动[5]，同时对指导林木合理施肥具有一定意义。与杉木纯林相比，混交能够显著提高土壤肥力(表3)。林分土壤的PH值随着土层深度的增加而呈上升趋势，但均为弱酸性，这也是南方土壤的共性特点[6]。混交林内各土壤层的PH值略高于纯林，说明营造混交林对于土壤酸化有改善作用。在0～20 cm土层和20～40 cm土层中，杉木楠木混交林内土壤有机质含量分别比杉木纯林高出15.0%和2.7%，而杉木枫香混交林则比杉木纯林分别高出53.9%和20.8%，可见与枫香混交能更有效地改善土壤肥力。全N、全P、全K、碱解N、速效K含量在各土层中，混交林都高于杉木纯林，说明杉阔混交林林地土壤肥力高于杉木纯林，地力得到充分利用。

表3 不同杉木混交林和纯林对土壤肥力的影响

4 结论与讨论

本试验中杉楠混交林、杉枫混交林与杉木纯林相比，杉木的树高、胸径、冠幅、单株材积明显增大，说明混交林能够更充分利用林冠层空间，阔叶树能有效提高土壤肥力、水分的利用效率[7]。三种试验林分中，杉木枫香混交林生长效果较好，杉木生长显著优于杉木纯林。吴载璋等研究也认为，楠木与杉木混交林对林木生长有促进作用[8]。

土壤有机质和N、P、K等大量元素的含量是衡量土壤肥力的重要标志。本试验中混交明显提高了土壤有机质和土壤肥力，与王英生等、周秀英研究结果相似[9-10]。两种混交方式均改善了土壤的酸碱度，随着林木年龄增长，对改良土壤的效果会更加明显，但两种混交林分的全N、碱解N、速效P、速效K含量差异不显著。

本试验以生产经营为目的而开展，对环境因素的影响考虑不充分，尚缺少针对其他外部环境因素影响的相关分析，今后将开展多点试验，加强对不同外部环境杉木混交林生长状况的调查研究，以期为可持续培育高质量用材林分，提高森林生态防护效能提供参考。