英德林场不同类型林分生长及生态效应

李裕和 李玲珍

(1.清远市英德林场，广东 清远 511500；2.广东生态工程职业学院，广州 510000)

清远市英德林场原为广东省属林场，2000年进行镇场分开设置，开始实行自主经营、自负盈亏的管理，林场主要以木材经营为主。目前，全场林木蓄积量为8.2×105m3，其中杉木蓄积量最大为3.1×105m3,其次为马尾松1.8×105 m3。相较阔叶树，针叶树蓄积量占全场总林木蓄积量的74.4%，树种结构严重不平衡。在“绿水青水就是金山银山”的现代化森林经营理念下，必须以提高森林质量，建立健康稳定、优质高效的森林生态系统为目标,科学、合理的树种结构是实现高效的可持续森林经营的前提与保障。

森林枯落物和土壤共同调节着森林生态系统中养分和水分的循环情况。其中，枯落物具有良好的吸水能力，可有效地调节地表径流和减少土壤侵蚀，同时通过分解进行养分归还[1]。土壤作为林木生长过程中储存水分和养分的载体，其持水能力和养分情况直接反映了森林的水土保持能力[2]。因此，该研究以林场分布最多的杉木林为参照，选择了几种较为常见且具有显著生态、经济效益的阔叶树种为研究对象，通过分析各林分生长、枯落物储量、持水性以及土壤养分方面的变化，旨在为今后树种结构调整方面的研究提供参考。

1 试验地及林分概况

1.1 研究区概况

试验区位于广东清远市英德林场，地理位置113°30′37″ E，24°7′42″ N，气候属南亚热带季风气候，雨量充沛，年平均降雨量1 750～2 200 mm，年平均气温在21 ℃左右，最高气温35 ℃，最低气温0 ℃，年平均相对湿度为79%，林地为砂岩、页岩、花岗岩发育而成的红壤，土层厚度45～60 cm，腐殖质层较薄。试验地位于东南面坡地，坡度约20～25°。

1.2 试验材料

以9年生杉木(Cunninghamialanceolata)林为参照，选取了5种较为常见且具有较高生态、经济价值的阔叶树种枫香(Liquidambarformosana)、红椎(Castanopsishystrix)、火力楠(Machilusmacclurei)、木荷(Schimasuperba)、樟树(Cinnamomumcamphora)幼龄林(8～10 a)为研究对象，试验林株行距均为2 m×2 m，面积约100亩。每个树种试验林内分别设置20 m×20 m大小的3个固定样地，按每木检尺的方法，调查每株树的树高与胸径。在每个样地中沿对角线布置5个1 m×1 m小样方，用于枯落物及土壤样品采集。

1.3 试验方法

1.3.1 枯落物持水性分析

野外收集各小样方中所有已分解和未分解枯落物后立刻用电子称(精度：0.01 g)称量，用于估算各林分单位面积枯落物储量(L1)。取小样方中部分枯落物称重(L2)后带回实验室，在80℃烘箱中烘至恒重(L3)，再采用网袋泡水24 h后测定枯落物重量(L4)，然后即可计算出枯落物最大持水率和最大持水量。公式如下：

枯落物最大持水率(%)=(L4-L3)/ L3×100

枯落物最大持水量(t/hm2)=(L4-L3) /L2×L1

1.3.2 土壤养分测定

在每个小样方中用内径7 cm，高5.2 cm的不锈钢环刀(容积：200 cm3)采集0～20 cm土层的土样，称重后(S1)带回实验室烘干至恒重(S2)，即可算出单位面积土壤持水量，公式为：

土壤持水量(t/hm2)=(S1-S2) ×10

将烘干土样去杂后用于土壤养分含量测定。其中，全氮含量采用凯氏定氮法测定，有效氮含量采用碱解扩散法测定，全磷含量采用钼锑抗比色法测定，有效磷含量采用盐酸—氟化铵法测定，全钾、有效钾含量采用火焰光度法测定[3]。

1.4 数据分析

数据处理用SPSS19.0统计软件进行分析，不同类型林分间各指标差异性采用Duncan’s多重比较进行分析(p<0.05)。

2 结果与分析

2.1 生长差异分析

通过调查6种不同树种林分生长情况发现，胸径生长表现为：杉木林和枫香林最大，红椎林次之，火力楠林、木荷林和樟树林较小；从树高生长来看，杉木林最大，枫香林和红椎林次之，樟树林最小。调查结果表明，相较其他阔叶树种，杉木树高生长优势极为显著，但枫香与杉木胸径生长量相近，达到13 cm以上,见图1。这说明，作为速生用材树种，枫香具有很好的推广栽培潜力。

图1 不同类型林分生长差异

2.2 枯落物储量与持水性变化

枯落物储量在森林系统养分循环中起到至关重要的作用[4]。由图2可以看出，根据8～10 a生的6种林分枯落物储量差异分析结果，整体上，杉木林枯落物储量显著低于其他林分。其中，就供试5种阔叶树林而言，枫香林、红椎林、樟树林较大，火力楠林、木荷林枯落物储量小于枫香林，但与红椎林、樟树林无明显差异。这说明，在供试6种林分中，由于杉木林凋落物储量显著低于其他阔叶树林，导致其林分养分归还潜力最小。相较阔叶树林，长时间进行杉木纯林经营，不利于地力维持与保护。

图2 不同类型林分枯落物储量及持水性

枯落物持水性与森林水源涵养能力密切相关，在森林生态保护中起到重要作用[5]。从供试所有林分的枯落物持水性来看，5种阔叶树林的枯落持水性均大于杉木林。其中，枫香林、樟树林最大持水率与最大持水量较大，分别为293.9～300.4%和21.4～22.1 t·hm-2，而杉木林的最大持水率和持水量最小，仅为203.4%和8.1 t·hm-2。其中，杉木林最大持水率、持水量仅为枫香林的67.7%和36.7%，见图2。

2.3 土壤持水量与养分含量变化

林地土壤水分与养分情况是评价森林生态效应最客观、直接的指标[6,7]。由表1可知，6种林分土壤持水量大小为：杉木林<木荷林<枫香林≈红椎林≈火力楠林≈樟树林。根据土壤养分中氮、磷、钾元素含量的统计分析结果，全量磷、全量钾含量在6种林分间无明显差异，而全量氮含量在不同林分间差异显著，表现为：杉木林≈木荷林<枫香林≈红椎林≈火力楠林≈樟树林。从土壤中有效氮、磷、钾含量的变化来看，整体上，木荷林、杉木林偏低，红椎林偏高。这即是说，从生态功能中保水保肥角度，红椎林表现最优，杉木林和木荷林较差。

表1 不同类型林分土壤持水量及养分含量变化

3 结论与讨论

林木生长量是传统森林经营中最重要的指标[8]。杉木作为一种优良的速生造林用材树种，与枫香、红椎、火力楠、木荷、樟树相比，除枫香的胸径接近杉木外，其余树种的高径生长均显著低于杉木，这反映了杉木具有极高的经济效益。针对英德林场各树种营林面积占比情况来看，尽管杉木偏高，其他树种偏低，但建议以杉阔混叶的形式更能同时兼顾生态、经济效益，符合林场长期可持续经营管理要求。

通过对森林枯落物及土壤水肥条件方面的评价，能直接、有效地反映林分的生态效应[9-10]。与其他5个树种相比，杉木枯落物储量、最大持水量、最大持水率最低。在阔叶树中，树种不同枯落物储量及持水性也不同。相较而言，枫香、樟树的枯落物储量及持水性最高，火力楠最低。因此，若立地质量指数较小、土地贫瘠、水土流失情况较为严重的林地，建议以营建枫香、樟树为主，并尽量避免选择火力楠。从土壤水肥条件变化来看，杉木仍显著低于其他供试5个阔叶树种，其中杉木土壤持水量仅为448.3 t·hm-2，而5个阔叶树的土壤持水量为511.2～553.2 t·hm-2。土壤持水量与土壤容重、孔隙度等理化性质有关。本试验中试验林所在试验地的立地条件基本一致，说明受造林树种影响，土壤理化性质发生了改变。在5种阔叶树林中，木苛林土壤持水量显著低于其他4个阔叶树林，这可能与木荷枯落物分解较慢有关，说明在生境条件改善中，木荷作用进程较为缓慢，不利于作为荒山造林先锋树种。从土壤中氮磷钾养分含量变化来看，全量磷和钾为明显差异，而全量氮除木荷外，杉木低于其他4个树种。在有效氮、磷、钾含量差异分析中，杉木与木荷接近，但显著低于枫香等其他4个树种。这表明，相较杉木，营建阔叶树(枯落物分解速率大于木荷)能大大提升土壤中有效氮、磷、钾含量，增加土壤持水量，提高林地水土保持能力。

综上所述，6种林分中杉木林生长优势明显，但枯落物储量、持水能力及土壤养分含量等生态效应评价方面的指标显著偏低。在供试5个阔叶树中，红椎、枫香胸径、树高生长最快，枫香、樟树枯落物储量及持水能力最强，红椎土壤水持水力、氮/磷/钾养分含量最高。从森林生态系统健康稳定角度，建议加大阔叶树营造面积，但具体选择的造林树种，宜根据树种生长生理特性与适地适树原则进行。