巨尾桉与福建柏混交造林对林木生长及土壤养分的影响

黄秀兰

（福建省安溪丰田国有林场，福建泉州 362400）

桉树（Eucalyptussp.）又称尤加利树，是桃金娘科、桉属植物的统称。桉树主要原产于澳洲大陆，少部分生长于邻近的新几内亚岛、印度尼西亚以及菲律宾群岛。19世纪引种至世界各地，闽南林区从20世纪90年代开始，重点发展桉树人工纯林，产生了显著的经济效益[1-2]。桉树目前是我国南方重要的速生丰产林用材树种，由于部分巨尾桉纯林的长期经营林地管理不善，致使巨尾桉人工林出现病虫害、立地衰退等问题。大面积种植桉树人工林带来的生态环境问题是生态环境效应的研究热点[3]，在相关的研究报道中，营造混交林是解决桉树速丰林种植中产生的生态问题的有效途径之一[4-6]。福建省安溪丰田林场于2010 年在安溪林区开展营建巨尾桉与福建柏混交造林试验，以期为闽南山区巨尾桉速丰林可持续经营提供参考。

1 试验地概况

试验地在下镇工区15-3.4 小班，小班面积为7.3 hm2，立地质量等级Ⅲ类地，地理坐标位于117°29'40"E、25°19'38"N，海拔365～450 m，年平均降水量1 700～1 900 mm，年平均气温16～19 ℃，极端高温39.6 ℃，极端低温-3.0 ℃，属亚热带季风气候，年平均无霜期330 d，土壤为红壤，土层厚度可达60 cm。造林地前茬为人工杉木林采伐迹地。

2 材料和方法

2.1 试验设计和营林措施

试验地在2009 年12 月对采伐迹地进行清杂炼山，采用块状整地，挖明穴，呈品字型，穴规格50 cm×40 cm×30 cm，每穴施镁磷肥500 g 作基肥，为防白蚁危害，投放呋喃丹5 g/穴。混交林密度2 500 株/hm2，混交林混交比例采用巨尾桉和福建柏（2∶8），采用株间均匀混交。巨尾桉纯林密度1 650 株/hm2。2010年3月造林，巨尾桉苗木来自漳州长泰岩溪国有林场培育的组培苗，DH32～29容器苗，巨尾桉苗高12～15 cm，福建柏苗木来自安溪丰田国有林场苗圃，采用福建柏1 年生大田苗，裸根苗，苗木为Ⅰ级，苗高35 cm 以上，地径0.35 cm 以上。在山场同一坡面，设置巨尾桉与福建柏混交林和巨尾桉纯林2 个造林类型，每个造林类型面积约3.65 hm2，在不同造林类型随机设置样地，在上、中、下3 个坡位各设立一个样地，重复3 次，共设置样地6个，每个样地面积0.04 hm2。

巨尾桉与福建柏混交林抚育措施：第1年5—6月和9—10月分别进行全面锄草1次，7—8月进行施追肥1次，巨尾桉施复合肥0.2 kg/株，福建柏施复合肥0.1 kg/株；第2年5—6月和9—10月分别进行全面锄草1 次，7—8 月进行施追肥1 次，巨尾桉施复合肥0.25 kg/株，福建柏施复合肥0.1 kg/株；第3 年5—6月和9—10月分别进行全面锄草和全面劈草各1 次。在林分第11 年，对巨尾桉与福建柏混交林进行1次透光伐，按照“三砍三留”原则作业，伐后树种比例基本保持不变，保留密度1 575 株/hm2。

巨尾桉纯林抚育措施：第1年5—6月和9—10月各进行全面锄草1次，7—8月进行追肥1次，施复合肥0.2 kg/株；第2 年5—6 月和9—10 月各全面锄草1 次，7—8 月进行施追肥1 次，施复合肥0.25 kg/株；第3年5—6月进行全面劈草1次。巨尾桉纯林因造林密度较低，未抚育间伐作业。

2.2 试验方法

2.2.1 调查方法2023 年3 月，对试验地样地的林木进行复位调查，具体调查各样地内林木的树高和胸径数据，通过计算平均木，测算林分单位蓄积量。林下植被调查：采用在各样地内设置一个10 m×10 m的调查样方，对各样方内的乔木幼树、灌木、草本和藤本等进行调查，记录各种植被的种类、数量和高度等。样地土壤物理性质调查，采用“环刀法”收集0～20 cm 和20～40 cm处土壤，对各样地土壤样本的物理性状进行测定。土壤化学性质性质调查，在各样地内按照对角线随机采集3 个点土层0～20 cm 和0～40 cm 土壤样本各0.5 kg，进行养分化学分析，土壤物理性质按常规方法测定，土壤化学分析按国际分析方法测定[7]。

2.2.2 数据处理方法试验数据采用EXCEL 2007 和SPSS 17.0 统计分析软件进行分析。巨尾桉立木材积计算公式[4]：V=0.000 079 541 813×D1.4309350×H0.78965335；福建柏立木材积计算公式：V=0.000 056 85×D1.629896×H1.261954，公式中D为胸径、H为树高、V为材积。

物种多样性指数Simpson 指数（D）=N（N－1）/∑Ni（Ni－1）；

式中：Ni表示某个种的个体数目；N表示所有种个体树木总和；S为物种数目；Pi为属于种i的个体在全部个体中的比例[8]。

3 结果与分析

3.1 巨尾桉与福建柏混交林和巨尾桉纯林生长特征

巨尾桉与福建柏因树种生态学特性不同，二者的生长速度差距较大，造林后，第3～4 年时已形成复层混交林，林冠分层明显，巨尾桉树冠较小，福建柏能充分利用林下空间，从而促进林分中各层次的林木生长[9]。从表1 可知，巨尾桉在混交林中胸径、树高和单株立木材积分别比纯林提高了66.1%、17.0%和204.9%；福建柏在混交林中胸径、树高和单株立木材积分别为15.7 cm、11.7 m和0.114 1 m3，均达到福建柏速生丰产林标准；混交林林分单位蓄积量比纯林增加了29.3%。

表1 巨尾桉与福建柏混交林和巨尾桉纯林生长情况

经方差分析，巨尾桉在混交林中的平均胸径、平均树高和单株立木材积与巨尾桉纯林相比存在极显著差异，林分单位蓄积量与纯林相也存在显著差异（表2）。

表2 巨尾桉与福建柏混交林和巨尾桉纯林生长情况方差分析

3.2 巨尾桉与福建柏混交林和巨尾桉纯林的植被多样性特征

生物多样性是表征森林生态系统稳定性程度的重要指标[10]，由表3可知，巨尾桉与福建柏混交林林下共有26种植物，其中乔木层共有4种，分别为火力楠、木荷、拉氏栲和福建青冈；灌木层共有10 种，分别为山乌桕、黄瑞木、朱砂根、毛紫珠、黄栀子、硬叶冬青、小叶赤楠、山苍子、山杜鹃和桃金娘；草本层共有12种，分别为五节芒、芒萁、黑莎草、马鞭草、皱叶狗尾草、菝葜、大叶乌嶺莓、亮叶崖豆藤、山牡荆、乌毛蕨、铁线蕨和牛尾菜。巨尾树纯林林下共有20种植物，其中乔木层共有3种，分别为火力楠、木荷和拉氏栲；灌木层共有9种，分别为山乌桕、朱砂根、毛紫珠、黄栀子、硬叶冬青、小叶赤楠、山苍子、山杜鹃和桃金娘；草本层共有8种，分别为黑莎草、芒萁、菝葜、五节芒、亮叶崖豆藤、大叶乌嶺莓、铁线蕨和皱叶狗尾草。

表3 巨尾桉与福建柏混交林和巨尾桉纯林植被多样性特征

混交复层林的林分植被丰富，多样性丰富度指数较高；纯林林分林下植被种类较少，多样性丰富度指数较低，混交林植被丰富度是纯林的136.8%，混交林的生物多样性Simpson、Shannon-Wiener指数也比纯林大。这说明14 年生的巨尾桉福建柏混交林具有良好的生态环境，对林下植物大量繁育起着促进作用，能够促进林下植被的生长。

3.3 巨尾桉与福建柏混交林和巨尾桉纯林的土壤物理性质特征

土壤容重越大，土壤结构就越结实，透水性、通气性越差，从而不利于植物根系的生长，反之，则有利于植物根系的生长[11]。由表4 可知，混交林中巨尾桉的土壤容重明显小于巨尾桉纯林的土壤容重，且毛管孔隙、非毛管孔隙和持水量均大于巨尾桉纯林，这与赵一鹤等[12]研究结果一致，桉树纯林土壤较为板结，通透性差，说明巨尾桉与福建柏混交复层林的土壤结构更好，土层更疏松透水，持水能力强[13-14]。

表4 巨尾桉与福建柏混交林与巨尾桉纯林土壤物理性质

3.4 巨尾桉与福建柏混交林和巨尾桉纯林土壤化学性质特征

通过对巨尾桉与福建柏混交林和巨尾桉纯林的土壤化学性质进行测定，由表5可知，混交林土壤的各项养分元素均高于纯林。在0～20 cm土层，混交林土壤中的速效钾、水解性氮、全钾、全氮、全磷和有机质与纯林相比分别增加了13.7%、7.9%、16.2%、22.4%、18.9%和24.3%。在相同的营林措施下，桉树纯林对土壤养分的需要远高于混交林，而混交林因福建柏数量较多，林分总体对养分的需求低于巨尾桉纯林，由此可见，巨尾桉与福建柏混交相比巨尾桉纯林更有利于保持和改善土壤肥力状况。

表5 巨尾桉与福建柏混交林和巨尾桉纯林土壤化学性质

4 结论与讨论

巨尾桉与福建柏混交林与巨尾桉纯林相比，巨尾桉单株立木材积增幅204.9%，混交林单位林分蓄积量比纯林增加了29.3%，经方差分析混交林与纯林相比在平均胸径、平均树高、单株立木材积和单位蓄积量等方面都存在显著差异，且混交林中福建柏的生长量也达到速生丰产林的水平。这可能与二者树种的生态学特征有关，巨尾桉为深根性树种，生长快，树冠位于林分上层，福建柏为浅根性树种，树冠位于林分下层，在低密度种植下，能使2个树种都获得相对充足的生长空间，提高林地利用率，从混交林中巨尾桉单株立木材积和单位蓄积量来看，该混交模式可取得较好的生长量，可培育巨尾桉大径材，具有较高的经济价值，且巨尾桉采伐后，福建柏可以继续培育中大径材，极大地提高了林地生产力。

巨尾桉混交林与巨尾桉纯林相比，混交林林下植被比纯林数量更多种类更丰富，混交林林下植被的Simpson指数为0.965，Shannon-Wiener指数为2.878，说明巨尾桉与福建柏混交复层林能提高林下植物多样性。

对巨尾桉混交林和巨尾桉纯林中土壤进行物理化学测定，结果表明巨尾桉混交林的土壤容重小于巨尾桉纯林，且巨尾桉混交林的土壤孔隙度和持水量均大于巨尾桉纯林，且混交林土壤中的速效钾、水解性氮、全钾、全氮、全磷和有机质与巨尾桉纯林相比分别增加了13.7%、7.9%、16.2% 、22.4%、18.9%和24.3%。由此可见巨尾桉与福建柏混交林具有改善土壤结构、保持土壤肥力的作用，有利于提高土壤肥力状况，更有利于持续经营。

本试验模式在2023年时，混交林生长各项指标均优于纯林，且生物多样性和土壤物理化学性质也比纯林好，且处于混交林下层的福建柏也达到速生丰产林的水平，说明这种混交模式和营林措施是合理的，整体取得了较好的阶段性成果，可作为当地桉树二代林更新的参考，但该混交模式单一，在桉树速丰林营造和二代林更新上，选择适合的混交树种及混交比例上，还需开展进一步试验和研究。