杉木樟树混交比例对林分生长及土壤养分含量的影响

李光强

(浏阳市浏阳湖国有林场，湖南 浏阳 410300)

杉木(Cunninghamialanceolata)为我国南方的主要用材树种，具生长快、病虫害少及木材材质好、用途广等优点。据第9次全国森林资源清查结果，我国杉木栽培面积为990万hm2，蓄积量达7.55亿m3，在全国人工乔木林中面积排名第一。在我国南方，长期大面积地营建杉木纯林，影响了其生物多样性，导致林分抗逆性、林地生产力及地力等下降[1-2]。已有研究表明，营建混交林能够提高林地土壤肥力和林分生物多样性，增强林分的稳定性[3-8]。如福建柏(Fokieniahodginsii)[9]、闽楠(Phoebebournei)[10]、米槠(Castanopsiscarlesii)[11]、枫香(Liquidambarformosana)[12]、无患子(Sapindussaponaria)[13]等与杉木混交能够提高林地生产力和改善林地质量。樟树(Cinnamomumcamphora)属常绿大乔木树种，其木材及根、枝、叶均可提取樟脑和樟油，是湖南省珍贵乡土树种。目前，关于杉木与樟树混交的研究已有一些报道[14-16]，但是关于杉木樟树不同混交比例的研究尚未见报道。本研究旨在探讨杉木樟树不同混交比例林分的生长和林地土壤养分含量的变化规律，以期为杉木樟树混交林的营建和经营提供技术支撑。

1 试验区概况

试验地位于湖南省浏阳市永和镇永福村夏家冲，其中心点地理坐标为113°48′55 ″E，28°15′36″N。试验区属中亚热带季风湿润气候区，年均日照1597.2 h，年均气温17.5℃，年均降水量1750mm。试验地土壤为第四纪红壤，土层厚度在80cm以上，坡向东南。造林后试验林一直未进行间伐，林分保存完好，林下植被主要有铁芒萁(Dicranopterislinearis)、檵木(Loropetalumchinense)等。

2 研究方法

2.1 试验设计

采用完全随机区组试验设计，于2013年春造林。共设计4种杉木樟树混交比例，分别是6∶4(模式A)、3∶7(模式B)、10∶0(模式C)、0∶10(模式D)。其中模式A林分的初植密度为1995株·hm-2，模式B林分的初植密度为1995株·hm-2，模式C林分(杉木纯林)的初植密度为2505株·hm-2，模式D林分(樟树纯林)的初植密度为1995株·hm-2。

2.2 样地设置及林分生长调查

2022年12月，在4种混交模式林分中均选择东南坡和海拔220～240m的区域，在每种林分内均设置3块15m×15m的样地，分别设置在上坡、中坡和下坡，并对样地内所有林木进行测量，树高用测高杆测量，胸径用围尺测量。

2.3 林分土壤养分含量测定

在每块样地左下角至右上角对角线的上坡、中坡和下坡各挖1个60cm深的土壤剖面，分别采集0～20cm、20～40cm、40～60cm等3个土层的土壤样品，采集后将同一混交模式林分内相同土层的土壤样品充分混合，共获得12个混合土壤样品。将采集的混合土壤样品带回实验室测定。测定指标有土壤有机质、全氮、碱解氮、全磷、速效磷、全钾和速效钾含量。全氮用半微量凯氏法测定；水解性氮用碱解扩散法测定；全磷和全钾采用硝化法测定；速效磷采用NaHCO3浸提-钼锑抗比色法测定；速效钾采用醋酸铵-火焰光度计法测定；有机质采用重铬酸钾容量法-稀释热法测定[17]。

2.4 数据处理和分析

采用Excel 2017软件进行数据整理，采用SPSS 17.0软件进行方差分析和多重比较。

3 结果与分析

3.1 杉木樟树不同混交模式林分生长量比较

由表1可知：按杉木的树高、胸径从大到小排序，10年生不同混交模式林分均依次为模式C林分、模式B林分、模式A林分，说明在混交一定比例樟树的杉木樟树混交林中的杉木，其生长速度相对杉木纯林中的有所降低；樟树的树高、胸径排序也表现出同样的规律，说明在混交一定比例杉木的樟树杉木混交林中的樟树，其生长速度相对樟树纯林中的也有所降低；从单个树种来看，其在纯林中的生长速度都高于其在混交林中的，这可能与2树种对林隙空间的利用相矛盾有关。2种混交林相比，随着樟树比例的增加，杉木和樟树的树高、胸径均有所增加，这可能与樟树的落叶量有关。杉木的落叶不容易腐烂，樟树的落叶则较容易腐烂，能转化为有机质为林木生长提供养分，因此，樟树的比例越大，其林地土壤养分更丰富，更利于林木生长。杉木的树高和胸径在模式C林分与模式B林分之间没有显著差异，在模式C林分、模式B林分与模式A林分之间的差异均显著；樟树的树高和胸径在模式D林分与模式B林分之间没有显著差异，在模式D林分、模式B林分与模式A林分之间的差异均显著；杉木、樟树的树高和胸径在模式A林分与模式B林分之间的差异均显著。

表1 不同混交模式林分中杉木、樟树的生长量Tab.1The growth of Cunninghamia lanceolata and Cin-namomum camphora in different mixed stands模式杉木树高/m杉木胸径/cm樟树树高/m樟树胸径/cmA5.99±0.07 b 7.99±0.03 b7.17±0.03 b 9.05±0.04 bB7.04±0.03 a 9.63±0.09 a8.59±0.04 a10.63±0.02 aC7.47±0.09 a10.73±0.05 a//D//9.07±0.03 a11.08±0.03 a 注: 同列不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。下同。

3.2 杉木樟树不同混交模式林分土壤养分含量差异

3.2.1 0～20cm土层土壤养分含量差异

由表2可知：不同模式林分0～20cm土层土壤的有机质、全氮、碱解氮、全磷、速效磷、全钾和速效钾含量均表现为模式D林分的>模式B林分的>模式A林分的>模式C林分的，以模式C林分(杉木纯林)的最低；模式D、模式B、模式A林分的土壤有机质含量分别是模式C林分的1.52、1.50、1.28倍，土壤全氮含量分别是模式C林分的1.30、1.22、1.14倍，土壤碱解氮含量分别是模式C林分的1.28、1.20、1.14倍，土壤全磷含量分别是模式C林分的1.21、1.17、1.07倍，土壤速效磷含量分别是模式C林分的1.62、1.42、1.29倍，土壤全钾含量分别是模式C林分的1.34、1.22、1.17倍，土壤速效钾含量分别是模式C林分的1.18、1.13、1.06倍。除全磷含量外，模式D、模式B、模式A林分的土壤养分含量各指标均显著高于模式C林分的，即有樟树的林分，其0～20cm土层的土壤养分含量各指标绝大部分较杉木纯林的均有显著提高。

表2 不同混交模式林分0～20 cm土层土壤养分含量Tab.2 The soil chemical properties of forest land in 0～20 cm soil layer of different model stands模式有机质含量/(g·kg-1)全氮含量/(g·kg-1)碱解氮含量/(mg·kg-1)全磷含量/(g·kg-1)速效磷含量/(mg·kg-1)全钾含量/(g·kg-1)速效钾含量/(mg·kg-1)A41.34±0.23 b1.58±0.02 c189.85±1.38 c0.31±0.00 b15.57±0.42 c18.58±0.37 b146.47±0.68 cB48.70±0.66 a1.69±0.01 b200.38±1.22 b0.34±0.00 a17.09±0.26 b19.40±0.30 b155.63±0.52 bC32.42±0.42 c1.38±0.00 d167.14±0.89 d0.29±0.00 c12.06±0.26 d15.86±0.22 c137.60±0.49 dD49.22±0.27 a1.79±0.02 a213.28±0.39 a0.35±0.00 a19.57±0.49 a21.27±0.19 a162.59±1.09 a

3.2.2 20～40 cm土层土壤养分含量差异

由表3可知：不同模式林分20～40cm土层土壤的有机质、全氮、碱解氮、全磷、速效磷、全钾和速效钾含量均表现为模式D林分的>模式B林分的>模式A林分的>模式C林分的，以模式C林分(杉木纯林)的最低；模式D、模式B、模式A林分的土壤有机质含量分别是模式C林分的1.30、1.31、1.13倍，土壤全氮含量分别是模式C林分的1.31、1.18、1.13倍，土壤碱解氮含量分别是模式C林分的1.27、1.21、1.12倍，土壤全磷含量分别是模式C林分的1.59、1.29、1.24倍，土壤速效磷含量分别是模式C林分的1.43、1.27、1.20倍，土壤全钾含量分别是模式C林分的1.39、1.34、1.17倍，土壤速效钾含量分别是模式C林分的1.20、1.18、1.15倍。土壤全钾含量在模式B、模式D林分间无显著差异，土壤有机质含量在模式A、模式B、模式C林分间均无显著差异，全磷、速效磷和速效钾含量在模式A、模式B林分间均没有显著差异，其他两两间均有显著差异。

表3 不同混交模式林分20～40 cm土层土壤养分含量Tab.3 The soil chemical properties of forest land in 20～40 cm soil layer of different model stands模式有机质含量/(g·kg-1)全氮含量/(g·kg-1)碱解氮含量/(mg·kg-1)全磷含量/(g·kg-1)速效磷含量/(mg·kg-1)全钾含量/(g·kg-1)速效钾含量/(mg·kg-1)A26.76±0.24 b1.05±0.02 c186.17±1.87 c0.21±0.00 b 9.81±0.12 b13.14±0.11 b130.08±3.45 bB30.94±0.40 a1.10±0.01 b201.34±0.49 b0.22±0.01 b10.34±0.30 b15.13±0.23 a134.08±0.77 bC23.60±0.71 b0.93±0.01 d166.35±1.29 d0.17±0.00 c 8.17±0.04 c11.26±0.17 c113.23±0.79 cD30.72±0.23 a1.22±0.00 a210.98±0.79 a0.27±0.01 a11.72±0.19 a15.63±0.09 a135.57±0.49 a

3.2.3 40～60 cm土层土壤养分含量差异

由表4可知：不同模式林分40～60cm土层土壤的有机质、全氮、碱解氮、全磷、速效磷、全钾和速效钾含量均表现为模式D林分的>模式B林分的>模式A林分的>模式C林分的，以模式C林分(杉木纯林)的最低；模式D、模式B、模式A林分的土壤有机质含量分别是模式C林分的1.33、1.17、1.07倍，土壤全氮含量分别是模式C林分的1.22、1.18、1.15倍，土壤碱解氮含量分别是模式C林分的1.19、1.13、1.08倍，土壤全磷含量分别是模式C林分的1.54、1.38、1.23倍，土壤速效磷含量分别是模式C林分的1.35、1.29、1.16倍，土壤全钾含量分别是模式C林分的1.50、1.32、1.25倍，土壤速效钾含量分别是模式C林分的1.23、1.16、1.11倍。土壤有机质含量在模式A、模式C林分间无显著差异，土壤全氮含量在模式A、模式B林分间没有显著差异；其他两两间均有显著差异。

表4 不同混交模式林分40～60 cm土层土壤养分含量Tab.4 The soil chemical properties of forest land in 40～60 cm soil layer of different model stands模式有机质含量/(g·kg-1)全氮含量/(g·kg-1)碱解氮含量/(mg·kg-1)全磷含量/(g·kg-1)速效磷含量/(mg·kg-1)全钾含量/(g·kg-1)速效钾含量/(mg·kg-1)A18.19±0.31 c0.94±0.01 b166.56±1.19 c0.16±0.00 c7.37±0.06 c11.39±0.10 c107.36±0.96 cB19.89±0.14 b0.97±0.01 b175.15±0.71 b0.18±0.00 b8.18±0.03 b12.01±0.08 b112.12±0.86 bC16.94±0.48 c0.82±0.01 c154.92±0.87 d0.13±0.00 d6.34±0.06 d 9.10±0.24 d 96.98±0.95 dD22.54±0.67 a1.00±0.01 a184.47±0.66 a0.20±0.00 a8.59±0.04 a13.67±0.07 a119.66±0.52 a

3.2.4 不同土层土壤养分含量差异

综合分析表2、表3和表4数据可知：同一模式下，不同土层土壤的养分含量有差异。除模式B林分中碱解氮含量外，4种不同混交比例模式林分的土壤有机质、全氮、碱解氮、全磷、速效磷、全钾和速效钾含量均表现为0～20cm土层的>20～40cm土层的>40～60cm土层的，且随着土层的加深，养分含量下降速度加快。

4 结论与讨论

(1)幼龄林阶段(10年生时)的杉木樟树混交林中的杉木，其树高、胸径相对于杉木纯林中的小。邹圭碧[18]、刘振华等[19]的研究表明，杉木与阔叶树混交，不仅杉木的生长量得到了提高，同时阔叶树的生长量也得到了提高，与本研究的结论不同。这可能是因为该试验林处于幼龄期，樟树落叶的养分回归量较少，并且樟树的树冠较宽，对杉木的生长有一定的影响。

(2)随着樟树比例的增加，混交林中杉木、樟树的树高和胸径均逐渐增大。这可能与樟树枯落物数量及分解难易程度有关，杉木的枯落物较樟树的难分解，养分回归速度较慢。

(3)不同混交比例的林分，其各土层的土壤养分含量各指标均呈现模式D林分(樟树纯林，杉木樟树混交比例为0∶10)的>模式B林分(杉木樟树混交比例为3∶7)的>模式A林分(杉木樟树混交比例为6∶4)的>模式C林分(杉木纯林，杉木樟树混交比例为10∶0)的；相同的土层，土壤养分含量各指标绝大部分在不同混交模式林分间的差异均显著。这是因为杉木属浅根性树种，樟树属深根性树种，两者在生态位上互补，两树种混交能够改善土壤物理性质和林地地力[15，20]。

(4)不同混交比例林分的土壤有机质、全氮、碱解氮、全磷、速效磷、全钾和速效钾含量均随着土层深度的增加而逐渐减少，其中0～20cm土层土壤养分含量最高，其次为20～40cm土层的，最低为40～60cm土层的。