2种毛竹混交林生长量与土壤理化性质分析

刘敬灶

(福建省泰宁国有林场，福建 泰宁 354400)

毛竹(Phyllostachysedulis)是南方林区重要的一种经济作物类型，特别是在福建地区，毛竹经营收入已成为山区经济发展和林农经济收入的重要来源。发展毛竹产业成为促进林区乡村振兴的重要支撑。从20世纪90年代起，不少地方持续推广了深翻土壤、采伐林木等强度经营措施，不同程度提高了毛竹经营收入。但随着强度经营措施的持续实施，原有混生林木被过度采伐，加上土壤深翻时没有做好水土流失预防措施，造成竹林土壤板结、病虫害频繁发生，反而影响了经营收入。因此，有必要对毛竹林可持续经营模式进行研究，以改进经营策略。

竹木混交林泛指毛竹与天然或人工更新的针叶树、阔叶树混生形成的林分。竹木混交林是复层林结构，适宜的混交树种和合理的混交比例，可充分利用林分空间的环境资源，有利于提高系统的稳定性和抗逆性，提高土壤肥力和水源涵养能力[1-3]，并促进竹木生长[4-6]。毛竹混交经营是近年来森林培育学和生态学研究的重要课题[2，7]。20世纪90年代，福建省建宁国有林场种植的杉木(Cunninghamialanceolata)和福建柏(Fokieniahodginsii)纯林在经营期间，特别是间伐后，周边毛竹不断侵入，再经人为垦复经营，经过一定时期的间伐、侵入、垦复，部分地块逐步形成不同混交比例的毛竹-杉木混交林和毛竹-福建柏混交林。利用这些混交林和周边的毛竹、杉木、福建柏纯林为对象，研究混交对竹木生长和林地土壤理化性质的影响，以期为毛竹竹木混交科学经营提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地设在福建省建宁国有林场场部工区(116°50′28″E，26°38′66″N)，属中亚热带海洋性季风气候区，又有大陆性山地气候特点。冬季气候寒冷，夏季昼夜温差大，年均气温16.8 ℃，无霜期255～280 d。试验地海拔500～600 m，立地类型条件中上，山地红黄壤，土层厚度60 cm以上，坡度小于25°。

1.2 林分选择与调查

试验调查所选林分为毛竹杉木混交林、毛竹福建柏混交林和杉木纯林、福建柏纯林、毛竹纯林。毛竹纯林的没有混生乔木树种的正常生长竹林，其余林分林龄25 a，均按常规管理模式经营。所选混交林混交结构已稳定5 a以上。在实验地内分别按10竹、8竹2杉、7竹3杉、6竹4杉、5竹5杉、9竹1柏、8竹2柏、7竹3柏、10杉、10柏的混交比例，各布设1个20 m×20 m的样地。

样地内全林每木调查竹木的胸径、树(竹)高和冠幅，根据各样地竹、木的平均胸径和平均高选择标准竹(木)，按Monsi分层切割法调查毛竹(木)生物量，并取样品测定含水率，求出生物量干重。在每块样地的东南角，用环刀多点采集0～20 cm、20～40 cm土层的土壤样品，按国家标准分析各层土壤容重、含水率、非毛管孔隙度、通气度以及土壤的pH、全N、全P、有机质、水解N、速效P、速效K含量。

1.3 数据分析

试验数据用Excel软件处理。

2 结果与分析

2.1 试验林竹木生长

由表1可知，在毛竹杉木混交林中，随着杉木比例的提高，杉木的冠幅、胸径、树高和单株材积逐渐下降，但生物量上升；毛竹的胸径、树高和单株重量逐渐上升，但生物量先降后升。混交比例为5竹5杉时，杉木+毛竹的总生物量最大，且杉木生物量接近杉木纯林，毛竹生物量是毛竹纯林的82.9%。毛竹与杉木混交，对杉木和毛竹生长均有促进作用，5竹5杉的混交比例是最优比例。

表1 试验林林木生长量

在毛竹福建柏混交林中，随着福建柏比例的提高，福建柏生物量逐渐上升，冠幅、胸径、树高和单株材积虽然变化不大，但均明显高于福建柏纯林，其中树高和单株材积分别是纯林的1.28倍和1.54倍；毛竹的胸径、单株重量和生物量均呈下降趋势。9竹1柏的毛竹生物量是毛竹纯林的1.19倍，且产出47.0 m3·hm-2福建柏优质材。

2.2 试验林土壤化学性状

由表2可知，毛竹杉木混交林中，0～20 cm土层全N、全P、有机质和速效P含量高于 20～40 cm土层，混交林土壤均较杉木纯林高，且随杉木比例增加而提高。毛竹杉木混交林中，以5竹5杉的土壤肥力最强，其表层土壤的全N、全P、有机质、水解N、速效P、速效K含量分别比杉木纯林增加43.4%、24.9%、102.6%、1.7%、53.1%和17.5%，可见混交林有较好的培肥能力。

表2 试验林土壤化学性状

毛竹福建柏混交林中，以9竹1柏土壤肥力最高。各土层有机质、速效P、水解N和速效K均以9竹1柏最高，有机质和速效P随着福建柏比例的增加均呈下降趋势。各混交比例林分表层土壤的全N、全P含量变化不明显，20～40 cm土层全N含量以8竹2柏最高，9竹1柏的全P最高。福建柏纯林的全N、全P、有机质和速效P含量低于混交林，水解N和速效K含量介于各混交林之间。

毛竹纯林中，全N、全P、有机质和表层土壤的速效P含量介于毛竹杉木、毛竹福建柏各混交林之间；20～40 cm土层速效K、速效P含量高于毛竹杉木、毛竹福建柏混交林，水解N含量比毛竹杉木、毛竹福建柏混交林低；表层土壤的速效K含量高于毛竹福建柏混交林，介于毛竹杉木各混交林之间。

试验林土壤均呈弱酸性，杉木纯林的pH值最低，毛竹纯林最高，混交林介于其间；福建柏纯林的pH值介于毛竹福建柏各混交林之间；毛竹、杉木和福建柏纯林、毛竹杉木混交林表层土壤pH值低于下层土壤。

2.3 试验林土壤物理性状

土壤孔隙度组成状况影响土壤通气性、透水性和林木根系生长，是土壤肥力的重要指标[8]。由表3可知，试验林表层土壤的非毛管孔隙度、通气度均较下层土壤大。毛竹杉木混交林土壤非毛管孔隙度、通气度均比杉木纯林高，并随着杉木比例的增加而提高，5竹5杉试验林的土壤非毛管孔隙度、通气度分别比杉木纯林提高35.6%、30.6%；毛竹福建柏混交林土壤非毛管孔隙度较福建柏纯林低，表层土壤的通气度均较福建柏纯林高，而下层土壤差异不明显；毛竹纯林的土壤非毛管孔隙度和通气度均较毛竹福建柏混交林高，低于6竹4杉和5竹5杉混交林。

表3 试验林土壤物理性状

土壤容重增大，表明该土壤团粒结构变差，透气性变差，坚实度增加[9]。如表3所示，总体上表层土壤容重小于下层土壤，杉木、福建柏纯林的容重均大于混交林，以5竹5杉的最小，毛竹纯林表层土壤容重仅高于5竹5杉；毛竹杉木混交林随杉木比例的增加各土层土壤容重递减；毛竹福建柏混交林随福建柏比例的增加表层土壤容重递减。

水分是森林土壤构建的基础环节，承担N、P、K及其他养分溶解转化的媒介功能。毛竹杉木混交林土壤含水率以7竹3杉最高，0～20 cm和20～40 cm土层的含水率分别为48.59%和44.44%，5竹5杉混交林表层土壤含水率与其接近(48.56%)；毛竹福建柏混交林土壤含水率随福建柏比例的增加而提高，且表层、底层土壤差异较大，以7竹3柏最高，表层土壤达47.74%；杉木纯林和福建柏纯林土壤含水率介于各混交林之间，毛竹纯林的土壤含水率最小。

3 结论与讨论

合理的混交可以促进毛竹的生长。毛竹杉木混交林以5竹5杉的总生物量最大，5竹5杉的混交比例是适宜比例，经济价值最高。张润生[10]和康永武[11]的研究都表明，毛竹与杉木、乳源木莲进行合理混交，能改善土壤养分，促进林分生长，与本研究结果类似。但本研究中，毛竹与福建柏只宜少量混交，低于2成可促进毛竹生长，提高毛竹产量，比例在3成以内能促进福建柏的胸径和树高生长。

毛竹林混交有较好的培肥能力。毛竹杉木混交林以5竹5杉土壤肥力最强，毛竹福建柏混交林以9竹1柏土壤肥力最高，毛竹纯林介于毛竹杉木、毛竹福建柏各混交林之间。不同树种根系和根际微生物呼吸产生的CO2、分泌的有机酸及其它—些因素也对根际土壤pH值产生一定影响[12]。毛竹混交林的pH值均较毛竹纯林低，杉木纯林又低于毛竹杉木混交林，而福建柏纯林的pH值介于毛竹福建柏各混交林之间。适宜的pH值有利于提高土壤养分的生物有效性、促进土壤动物及微生物的活动[13]。混交林凋落物量与土壤微生物数量及酶活性成正比关系，凋落物量大则土壤有机质含量高、肥力强，反之则弱[14]。因此，毛竹林内适宜的混交树种和混交比例，在pH值与凋落物数量的双重作用，通过影响土壤腐殖质的形成、分解和养分积累，可以改善土壤化学性质，产生更好的培肥能力。

毛竹林混交能提高土壤含水量。本研究中，毛竹混交林0～20 cm和20～40 cm土层的含水量都比毛竹纯林高，杉木、福建柏混交比例3成的含水量均达到最高，0～20 cm和20～40 cm土层的含水量分别比毛竹纯林的高148.2%、145.6%和158.5%、126.6%。这与王生华[1]研究得到的毛竹林混交比例为25%～35%的林地土壤贮水能力最强、总涵水量最高的结论相同，进一步说明毛竹林混交可以有效提高竹林水源涵养能力。杉木纯林和福建柏纯林的土壤含水量介于各混交林之间，毛竹纯林土壤含水量最小，这与余奕然[15]的研究结果类似。

毛竹林混交对土壤非毛管孔隙度、通气度的影响还需进一步研究。研究中，毛竹林在混交3～5成杉木时，非毛管孔隙度、通气度大于毛竹纯林，其他的混交模式都小于毛竹纯林。高志勤等[8]的研究表明，毛竹木荷混交林土壤通气状况好于垦复毛竹纯林，未垦复毛竹纯林通气状况相对较差。因此，不同混交树种和混交比例对土壤通气度的影响尚需作进一步的研究。