不同混交模式对闽楠生长性状及土壤养分的影响

冷春晖 伍艳芳 盛亚晶 李升星

江西省林业科学院，江西 南昌 330013

0 引言

闽楠［Phoebe bournei（Hemsl.）Yang］为樟科楠属高大常绿阔叶乔木，是国家二级珍稀渐危种［1］，主要分布于江西省、浙江省、福建省、湖南省、湖北省、广东省、广西壮族自治区等地，是我国特有的珍贵用材树种和优良观赏树种［2-3］。闽楠干型通直，材质结构细密，耐腐性强，削面光滑美观，可加工成高档家具、精致艺术品等［4］。闽楠天然林资源匮乏，并受到长期过度砍伐、人工林生长缓慢等影响，木材产量非常有限。但闽楠林相整齐，通常无病无害，发展前景广阔，适合大力发展人工林。大力发展闽楠人工林，一方面可以弥补乱砍滥伐对闽楠资源造成的破坏，另一方面可以带来较高的经济效益［5］。近年来，我国学者加大了对闽楠苗木繁育、人造林经营模式、木材材性等方面的研究力度，但对于不同经营模式下土壤养分变化的研究甚少［6-7］。了解闽楠生长情况和土壤养分变化规律，对促进其生长、缩短轮伐期、解决资源短缺问题具有重要意义。

营造混交林是当前森林经营的主要手段之一。混交林对地力和光照的利用更加充分，可促进林木生长，增加土壤营养物质储备，提高主栽树种的产量和质量［8］。楠木混交杉木能明显提高楠木胸径、树高、单株材积和林分蓄积量［9］；桢楠和浙江楠混交泡桐时，其树高、胸径、材积、冠幅、枝下高和分枝角均优于纯林［10］。土壤养分是林木生长发育所必需的物质基础，直接影响林木的长势和品质［11］。有研究表明，不同的混交模式对土壤物理环境、土壤养分含量具有显著的影响。例如，杉木混交杨树时，其树木生长、林地土壤结构和养分含量均优于纯林［12］；油松、辽东栎针阔混交能显著增加土壤最大持水量、毛管持水量、土壤总孔隙度、毛管孔隙度和非毛管孔隙等［13］；华北落叶松混交白桦能明显改善土壤理化性质，提高土壤中的水分、有机碳、全氮、全磷、有效磷、硝氮、氨氮等含量［14］。

此外，林木混交可以维持和提高林地生产力，较好地发挥林地的生态效益和社会效益。例如，油松、刺槐人工混交林对涵养水源、保持水土、改善生态环境以及建立稳定、高效、多功能的森林生态系统具有明显的促进作用［15］。

红豆杉是典型的阴性树种，其生长需要阴湿温暖的环境。光照过强会导致红豆杉枝叶变为黄褐色；但光照严重不足时，也会抑制红豆杉的生长。将红豆杉与其他树种混交不仅有助于减缓红豆杉多代纯林土壤肥力退化的趋势，还能拓展红豆杉的栽培范围［16］。桂花实生苗有明显的主根，根系发达，属于较耐寒的树种，且其绿化效果显现较快，栽植当年就能发挥较好的绿化作用［17］。枸骨耐旱喜阳，也耐阴，适宜生长在阴湿的环境中，是优良的观叶、观果树种［18］。因此，此次研究采用红豆杉（针叶树）、桂花（阔叶树）、枸骨（灌木）分别与闽楠营造混交林，以闽楠纯林为对照，综合分析不同混交模式与纯林之间闽楠林木生长情况、根际土壤养分含量的差异，揭示不同混交模式对闽楠生长性状、根际土壤养分含量的影响，为闽楠人工林培育、树种合理搭配提供依据。

1 试验材料与方法

1.1 试验地概况及试验设计

试验基地位于江西省宜春市奉新县甘坊镇甘坊村，地处北纬28°12′、东经114°84′，海拔190 m；光照充足，雨量充沛，属于亚热带山地湿润气候区，年均降水量1 671.5 mm，无霜期平均260 d，年平均日照时间1 784.9 h。

2016年10月中下旬，笔者于自江西省宜春市奉新县甘坊镇采集闽楠种子，并于2017 年3 月播种育苗。2018年2月，闽楠平均苗高0.47 m、地径0.68 cm。2018年3月，采用闽楠1年生苗营造试验林，以闽楠纯林为对照，3种混交林分别为闽楠+红豆杉混交林、闽楠+桂花混交林、闽楠+枸骨混交林。闽楠为主栽树种，红豆杉（2年生）、桂花（3年生）、枸骨（2年生）为混交树种。

1.2 生长性状调查及土壤养分测定

2021年4月，对闽楠纯林、闽楠+红豆杉混交林、闽楠+桂花混交林、闽楠+枸骨混交林进行调查（调查林分详细信息如表1 所示），每种林分随机调查30 株，应用长直尺和游标卡尺测量苗高、地径，利用卷尺分别测量树木东西和南北两个方向树冠的垂直投影，并以东西和南北方向树冠的平均值作为树木的冠幅。在4种林分中各随机选3个点采集土壤样本，采样时先除去地面凋落物，按0～20 cm、20～40 cm 土层分别采集，采用体积为100 cm3的环刀采集原状土样本，每层取3 个环刀。

表1 2021年4月调查林分信息

土壤样本委托国家林业和草原局林产品质量检验检测中心（南昌）进行测定，测定方法采用国家行业标准《森林土壤含水量的测定》（LY/T 1213－1999）、《森林土壤pH 值的测定》（LY/T 1239－1999）、《森林土壤氮的测定》（LY/T 1228－2015）、《森林土壤磷的测定》（LY/T 1232－2015）、《森林土壤钾的测定》（LY/T 1234－2015）和《森林土壤有机质的测定及碳氮比的计算》（LY/T 1237－1999）。

1.3 数据处理与分析

试验数据采用Excel、SPSS 等统计软件进行处理与分析。

2 试验结果和分析

2.1 不同混交模式对闽楠生长性状的影响

由表2、图1可知，闽楠纯林的树高、地径和冠幅与闽楠+红豆杉混交林、闽楠+桂花混交林和闽楠+枸骨混交林之间均存在极显著差异，说明不同混交模式对闽楠的生长发育具有较大的影响。闽楠与红豆杉、枸骨混交后，闽楠树高分别比闽楠纯林提高18.8%、5.8%；闽楠与桂花混交后，闽楠株高则比闽楠纯林有所降低。闽楠与红豆杉、桂花、枸骨混交后，闽楠地径分别比闽楠纯林显著提高89.7%、88.8%、85.0%，冠幅分别比闽楠纯林显著提高90.6%、71.9%、71.9%。由此可见，这3 种混交模式对闽楠生长均具有显著促进作用。其中，闽楠与红豆杉混交模式下闽楠生长性状表现最优，树高、地径均高于其他两种混交模式。

表2 2021年4月不同混交模式下闽楠的生长性状

图1 不同混交模式下闽楠的生长状况

2.2 不同混交模式对闽楠根际土壤养分含量的影响

由表3 可知，闽楠与红豆杉、桂花、枸骨混交后，均不同程度地提高了闽楠根际土壤的养分含量。在闽楠+红豆杉混交林土壤的7个检测指标中，0～20 cm土层有4 个指标高于闽楠纯林，分别为有效磷含量、速效钾含量、全磷含量、全钾含量，分别比纯林提高了266.78%、66.30%、36.36%、56.09%；20～40 cm 土层有3 个指标高于闽楠纯林，为碱解氮含量、全磷含量、有机质含量，分别比纯林提高了14.17%、0.85%、2.73%。在闽楠+桂花混交林中，0～20 cm土层除全磷含量外，其他6个指标均高于纯林，有效磷、速效钾、碱解氮、全钾、全氮、有机质等含量分别比纯林提高了18.66%、5.77%、40.15%、1.24%、70.00%、13.36%；20～40 cm 土层有4个指标高于闽楠纯林，分别为碱解氮含量、全磷含量、全氮含量、有机质含量，分别比纯林提高了63.86%、4.27%、37.20%、26.08%。在闽楠+枸骨混交林中，0～20 cm 土层除碱解氮含量外，有效磷、速效钾、全磷、全钾、全氮、有机质等含量分别比纯林提高了44.20%、64.01%、6.61%、51.48%、53.53%、12.83%；20～40 cm土层的全磷含量、全氮含量、有机质含量分别比纯林提高了2.56%、14.06%、10.85%。

表3 不同混交模式下闽楠根际土壤养分含量

综合比较闽楠纯林、闽楠+红豆杉混交林、闽楠+桂花混交林、闽楠+枸骨混交林中闽楠根际土壤养分含量发现，在0～20 cm 土层中，有效磷、速效钾、全磷、全钾等含量在闽楠+红豆杉混交林土壤中表现最高，碱解氮、全氮、有机质等含量在闽楠+桂花混交林土壤中表现最高；在20～40 cm土层中，碱解氮、有机质等含量在闽楠+桂花混交林土壤中表现最高，有效磷、速效钾、全钾等含量在闽楠纯林土壤中表现最高。这说明混交林土壤养分含量变化在0～20 cm土层更为活跃，提升效果优于20～40 cm土层。

2.3 不同混交模式对闽楠根际土壤含水量及pH值的影响

由表4 可知，闽楠+桂花混交林与闽楠+枸骨混交林的土壤含水量相差不大，且都高于闽楠纯林，说明这两种混交模式均能有效提高土壤含水量。除0～20 cm土层闽楠+枸骨混交模式的土壤pH 值低于闽楠纯林外，3 种混交模式下的闽楠根际土壤pH 值均高于闽楠纯林，其中闽楠+红豆杉混交林的pH 值改变最大，说明营造混交林能明显改变土壤的理化性质。在闽楠+红豆杉混交林中，0～20 cm、20～40 cm土层的土壤pH值分别为4.97、4.86，比闽楠纯林提高16.94%、10.45%，但其含水量均略低于纯林。在闽楠+桂花树混交林中，0～20 cm土层的土壤含水量、pH值分别比纯林提高了12.42%、8.71%，20～40 cm土层的土壤含水量、pH值分别比纯林提高10.88%、5.91%。闽楠+枸骨混交林在0～20 cm、20～40 cm 土层的土壤含水量分别比纯林提高4.58%、12.93%，20～40 cm 土层的土壤pH 值比纯林提高2.27%。

表4 不同混交模式下闽楠根际土壤含水量及pH值

3 结论与讨论

林分生长主要受立地条件的影响，但合理的林分组合会促进各组分的生长，且能增加林分稳定性。在该试验中，闽楠+红豆杉、闽楠+桂花、闽楠+枸骨的混交模式对闽楠的生长均具有显著的促进作用。相较闽楠纯林，混交林中的闽楠地径得到了显著提升。闽楠+红豆杉混交林、闽楠+枸骨混交林中的闽楠树高得到了显著提升，这与前人研究结果中不同混交模式对楠木生长量的影响均优于楠木纯林结果一致［6，19］。通过对比福建柏［20］、泡桐［21］、杉木［22］等树种混交造林结果，发现相比于纯林，混交林可较充分地利用光能和地力，从而改善林地的立地条件，促进林木生长。在此次研究中，笔者还发现闽楠+桂花混交林中的闽楠树高低于纯林，这可能与树种的生物学特性有关。闽楠初期生长缓慢，而桂花植株分枝多，在生长早期可能会阻碍闽楠的高生长。在与红豆杉混交时，闽楠的树高、地径、冠幅表现最优，因此，就生长指标而言，红豆杉是比桂花树、枸骨更为理想的混交树种。这可能与红豆杉为针叶树种，林地通风透光性更好有关。

混交林能有效改善土壤理化性状，从而促进林木生长［23］。张鼎等［24］对油松、刺槐人工混交林和油松纯林的林木生长状况及不同土层土壤肥力进行了样地调查，发现混交林0～20 cm、20～40 cm 土层中，除速效钾含量外，有机质、碱解氮、有效磷等含量均优于纯林。在此次研究中，3种混交模式均不同程度地提高了闽楠根际土壤养分及水分含量，且在0～20 cm、20～40 cm土层呈现出不同程度的变化。在0～20 cm 土层，混交林中闽楠根际土壤中有效磷、速效钾、全钾等含量均得到提升，这可能与混交林的凋落物更为丰富，土壤的微生物活动趋于旺盛，加速了枯落物的分解和转化有关，使得混交林土壤中有机质含量增加，土壤的理化性质得到改善。其中，闽楠+红豆杉混交林提高了闽楠根际土壤中全磷含量，闽楠+桂花混交林提高了闽楠根际土壤中碱解氮、全氮、有机质含量，闽楠+枸骨混交林提高了闽楠根际土壤中全磷、全氮、有机质含量。不同混交林土壤营养成分含量不同，其原因可能在于不同树种根系对于营养元素的吸收利用具有互补作用，从而导致不同混交林土壤呈现不同的养分水平［25-26］。黄容［27］研究柏木纯林及其混交林的土壤水肥效应，比较发现0～20 cm 土层混交林的持水量明显高于纯林。杨曾奖等［28］研究发现，在0～20 cm 土层，桉树+相思混交林的土壤有机质、全氮、速效钾含量均高于桉树纯林。余奕然等［29］研究发现，在0～20 cm 土层中，杉木+毛竹混交林的土壤有机质、全氮、全磷、全钾含量均高于毛竹纯林。以上研究结果均与笔者研究结果一致。此外，在此次研究中，混交林0～20 cm 土层的土壤养分提升效果相对较好，这可能与树龄有关。树木幼龄时期根系生长较浅，养分主要集中在浅土层。闽楠+桂花混交林和闽楠+枸骨混交林土壤含水量皆高于闽楠纯林。闽楠+红豆杉混交林下闽楠根际土壤pH 值最高，这与前面相互验证：闽楠+红豆杉混交林0～20 cm土层有效磷、速效钾、全磷、全钾含量是3 种混交模式中最高的，说明闽楠+红豆杉混交林土壤微生物活动最为活跃，促进了凋落物分解，从而提高了土壤pH值。

综上所述，以上3 种混交模式均能显著促进闽楠生长，其中闽楠+红豆杉混交林中闽楠树高、地径生长表现最优，说明在实际造林中，红豆杉是楠木混交造林比较好的树种选择。在0～20 cm 土层，混交林中闽楠根际土壤养分含量有较大提升，在检测的7 个指标中，闽楠+桂花混交林、闽楠+枸骨混交林均有6 个指标大于闽楠纯林，闽楠+红豆杉混交林有4个指标大于闽楠纯林且表现最优。闽楠+红豆杉混交林根际土壤pH值最高，闽楠+桂花混交林土壤储水能力最强。这说明混交林具有较强的培肥土壤和涵养水源的作用，不但能促进林木生长发育，对缓解楠木多代连栽造成的地力衰退问题具有参考意义，也为闽楠混交林营造提供了技术支撑。