全 文 ：杉木山杜英混交林林分生产力及生态效益的研究
卢善土
(福建省南平市国有林场管理处 353000)
摘要　本文通过对山杜英纯林、杉木山杜英混交林的生产力、土壤肥力和林分燃烧性
的研究 ,结果表明:与杉木纯林相比 ,混交林不仅能够提高林分生产力 ,同时还具有培
肥土壤 ,提高林分水源涵养能力 ,降低林分燃烧性等良好生态效益 ,营造杉木山杜英
混交林是科学经营杉木连栽地的有效措施之一 .
关键词　杉木 ;山杜英 ;混交林 ;生产力 ;土壤肥力 ;水源涵养功能 ;林分燃烧性
中图分类号　 S718. 556
近年来 ,由于大面积营造杉木 (Cunninghamia lanceolata )速生丰产林 ,杉木多代连栽面
积不断扩大 ,杉木人工林地力衰退 ,林分稳定性下降的问题日趋严重〔1～ 3〕 .众多研究表明 ,营造
杉阔混交林是改良杉木连栽地生态环境质量 ,维持杉木林持续速生丰产 ,提高森林自身抗御火
灾能力的有效生物措施之一〔3～ 6〕 .为此浦城寨下国有林场从 1983年起开展山杜英
(Elaeocarpus Sylvestris )人工造林系列试验 ,本文报道有关杉木山杜英混交林的林分生产力
及生态效益 ,为杉木合适混交树种的选择及效益评价提供帮助 .
1　试验地概况
试验地位于福建省浦城县临江镇余元村岩下水库边 (东经 118°11′～ 118°49′,北纬 27°32′
～ 28°22′) ,本区属中亚热带季风湿润气候 ,年平均气温为 17. 4℃ ,年平均降雨量为 1782.
2mm ,无霜期平均 255d,年平均日照时数 1893. 5h ,试验区土壤为山地红壤 ,坡向 35°E,坡度 18
～ 20°,平均海拔 180m.试验地伐前林分为杉木纯林 , 1987年采伐 ,秋季全面炼山后 ,穴状整
地 ,杉木为 1988年春季营造 ,山杜英为 1989年营造 . 按简单对照排列 ,分杉木纯林区 ,杉木山
杜英混交林区 ( 1∶ 1行间混交 )和山杜英纯林区 ,试验区总面积为 3hm2 .
2　研究方法
1993年 8月分别在山杜英纯林区、混交林区及杉木纯林区中坡地段设置 20m× 20m标准
地各 3块 ,对标准地进行每木调查 ,求算林分平均高与平均胸径 ,以林分平均胸径与平均高确
定标准木 ,齐根伐倒标准木 ,测定乔木层生物量 ;在每块标准地内按对角线设置 1m× 1m样方
5个 ,按样方收获法测定林下植物层、枯枝落叶层生物量〔7〕 .用恒温干燥法测定样品含水量 ,浸
水湿重法测定样品持水率 , GR— 3500型热量计测定样品热值〔8〕 .在每块标准地内设置 3个取
样点 ,并分层 ( 0～ 20cm, 20～ 40cm )取土样 ,不同层次土样分别混匀备用 ,用常规方法测土壤
理化性质〔9～ 10〕 .
福建林学院学报　 1998, 18( 4): 348～ 351
Journal of Fujian Colleg e o f Fo restr y　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
作者简介:卢善土 ,男 , 1960年 11月出生 ,工程师 .收稿日期　 1997-10-10　　修回日期　 1998-03-03
DOI : 10. 13324 /j . cnki . jfcf . 1998. 04. 016
3　结果与分析
3. 1不同林分的林分生产力
针阔混交林是人们在认识树种生物学特性基础上 ,根据生物种群共生和功能互补原理 ,选
择适宜的树种进行混交 ,使其可以充分利用林地空间和生态资源 ,形成林木互相适应的环境 ,
从而促进林木生长 ,提高林分生产力〔 4〕 .由表 1可见 ,混交林中杉木的树高、胸径和单株材积分
别比杉木纯林高 8. 1% 、 3. 5%和 15. 01% ,林分总蓄积量比杉木纯林高 25. 97% ,混交林乔木
层地上部分总生物量比杉木纯林的高 57. 29% .说明杉木与山杜英混交能提高林地生产力 ,同
时可以看出山杜英是速生的乡土阔叶树种 ,与杉木混交后 ,促进了杉木生长 ,提高杉木的经济
产量与林分总生物量 .
表 1　不同林分类型林木生长状况
T ABLE 1　 Condi tion of g row th of t ree layer und er di f feren t fores t s tands
林分类型 树种 造林时间
平均树高
( m )
平均胸径
( cm )
保 留密 度
(株· hm- 2)
单株材积
( m3)
蓄积量
( m3· hm- 2)
乔木层地上部分生物量 ( t· hm- 2)
干 皮 枝 叶 小计
纯林 山杜英 1989年春 6. 90 9. 01 2700 0. 0230 62. 10 25. 611 2. 030 15. 369 2. 492 45. 502
混交林 杉木 1988年春 5. 73 8. 80 1500 0. 02068 31. 02 5. 269 0. 448 2. 915 2. 640 11. 272
山杜英 1989年春 6. 50 9. 69 1500 0. 02461 36. 92 14. 861 1. 220 8. 353 1. 159 25. 593
纯林 杉木 1988年春 5. 30 8. 50 3000 0. 01798 53. 94 9. 879 0. 851 6. 074 6. 634 23. 438
3. 2　不同林分的土壤肥力状况
3. 2. 1　不同林分的土壤结构与水分性质　森林土壤的疏松程度直接影响林木根系生长、土壤
水分与养分运输〔 10〕 .分析结果表明 (表 2) ,山杜英纯林和混交林的表层 ( 0～ 20cm)土壤容重分
别比杉木纯林低 0. 164g· cm- 3和 0. 072g· cm- 3 ,而非毛管孔隙则分别比杉木纯林高出
2. 46%和 1. 38% ,总孔隙度分别比杉木纯林高 8. 57%和 3. 05% .山杜英纯林和混交林的底层
( 20～ 40cm )土壤亦比杉木纯林疏松多孔 .从表 2可见 ,山杜英纯林和混交林表层土壤 >
0. 25mm水稳性团聚体含量分别比杉木纯林的高 8. 17%和 5. 25% ,土壤结构体破坏率分别比
杉木纯林的低 6. 87%和 6. 21% ,底层土壤亦有此趋势 ,说明混交林土壤结构的稳定性有所加
强 .从表 2还可以看出 ,不同林分类型的土壤水分性状以山杜英纯林为最好 ,混交林次之 ,杉木
纯林最差 .山杜英纯林和混交林表层土壤自然含水量分别比杉木纯林高 4. 80%和 3. 62% ;最
大持水量分别比杉木纯林高 20. 83%和 5. 25% ;田间持水量分别比杉木纯林高 13. 78%和
3. 54% .山杜英纯林和混交林底层土壤水分状况亦有较大程度的改善 (表 2) .
表 2　不同林分类型土壤结构与水分性状
T ABLE 2　 Soi l st ructure and mois ture properties und er di f feren t fores t s tands
林分类型 土层
( cm)
容重
( g· cm- 3) 非毛管孔隙(% ) 隙总孔隙(% )
自然含水量
(% )
最大持水量
(% )
田间持水量
(% )
> 0. 25mm水稳性团聚体
(% )
结构体破坏率
(% )
山杜英纯林 0～ 20 0. 978 7. 22 50. 98 25. 61 58. 05 41. 12 85. 66 8. 46
20～ 40 1. 032 5. 74 44. 20 26. 25 42. 93 29. 33 74. 37 11. 27
混交林 0～ 20 1. 070 6. 14 45. 46 24. 43 42. 47 30. 88 82. 74 9. 12
20～ 40 1. 194 5. 38 41. 57 25. 55 34. 98 27. 26 72. 13 12. 75
杉木纯林 0～ 20 1. 142 4. 76 42. 41 20. 81 37. 22 27. 34 77. 49 15. 33
20～ 40 1. 255 3. 68 41. 75 22. 53 33. 47 24. 68 60. 58 17. 16
349　 4期 　　　　　　　　卢善士 :杉木山杜英混交林林分生产力及生态效益的研究　　　　　　　　　　
3. 2. 2　不同林分类型的土壤化学性质　阔叶树凋落物养分含量较为丰富 ,且易于分解 ,养分
归还量大 ,因此 ,由阔叶树组成的林分一般具有较好的土壤化学性状〔 4〕 .表 3可见 ,山杜英纯林
和混交林的土壤养分含量较为丰富 ,如表层土壤有机质含量分别比杉木纯林和混交林高
5. 18g· kg- 1和 3. 47 g· kg- 1 ;全氮含量分别高 0. 181 g· kg- 1和 0. 11 g· kg- 1 .上述两种林分
速效性养分含量比杉木纯林高 ,其中表层土壤水解性氮含量亦比杉木纯林高 27. 73 mg· kg- 1
和 7. 93 mg· kg- 1 ;速效磷含量分别比杉木纯林高 2. 7 mg· kg- 1和 1. 2 mg· kg- 1 ;速效钾含
量分别比杉木纯林高 20. 6 mg· kg- 1和 8. 9 mg· kg- 1 .速效性养分含量提高对于促进林木生
长是十分有利的 .
3. 3　不同林分类型的水源涵养功能
表 3　不同林分类型土壤养分性质
T ABLE 3　 Soi l nut rient p roperties u nder dif f erent fores t s tands
林分类型 土层
( cm )
有机质
( g· kg- 1)
全氮
(g· kg- 1)
水解性氮
( mg· kg- 1)
速效磷
( mg· kg- 1)
速效钾
( mg· kg- 1)
山杜英纯林 0～ 20 31. 55 1. 312 136. 68 6. 4 92. 1
20～ 40 16. 40 0. 889 104. 98 4. 1 63. 4
混交林 0～ 20 28. 08 1. 202 116. 88 4. 9 80. 4
20～ 40 15. 36 0. 644 97. 93 3. 3 52. 7
杉木纯林 0～ 20 26. 37 1. 131 108. 95 3. 7 71. 5
20～ 40 12. 02 0. 551 71. 95 2. 8 40. 3
表 4　不同林分类型的持水量与分布 ( t hm- 2 )
T ABLE 4　Water- holding capaci ty and dist ribu tion in di fferen t s tands
林分类型 林分地上部分持水量乔木层 林下植物层 凋落层 合计
土壤层持水量
( 0～ 60cm土层 ) 林分总持水量
山杜英纯林 4. 072 0. 121 2. 236 6. 429 2599. 028 2605. 457
混交林 6. 066 0. 312 6. 470 12. 848 2518. 372 2531. 220
杉木纯林 5. 636 0. 299 2. 990 8. 925 2467. 228 2476. 153
表 5　不同林分类型可燃物的生物量与潜在能量
T ABLE 5　 Biomas s and po tential energ y of fuel under dif f erent forest s tand s
林分类型 难燃物潜在能量
易燃物
有效潜在能量
总生物量
总潜在能量
易燃物
总生物量× 100%
有效潜在能量
总潜在能量× 100%
山杜英纯林 46. 3526
6. 9930
0. 8125
0. 1583
47. 1651
7. 1513
1. 72 2. 21
混交林 42. 2564
8. 4379
8. 6046
1. 7171
50. 8610
10. 1550
16. 92 16. 91
杉木纯林 21. 3370
4. 3612
10. 5415
0. 1885
31. 8785
6. 5497
33. 07 33. 41
不同林分的水源涵养功能
是通过地上部分的乔木层、林
下植物层、凋落物层和土壤层
的涵蓄水分能力来实现的〔11〕 .
由表 4可见 ,三种林分地上部
分的乔木层、林下植物层和凋
落物层的持水量大小顺序是混
交林 > 杉木纯林> 山杜英纯
林 ,其中混交林地上部分的
持水量分别是杉木纯林和山
杜英纯林的 1. 4倍和 2. 0
倍 ,表明混交林地上部分具
有较强的持水功能 .山杜英
纯林地上部分的持水量小于
杉木纯林 ,主要与山杜英叶的生物量较小 ,叶片的持水能力较差有关 .三种林分中土壤层的持
水量大小顺序是山杜英纯林> 混交林> 杉木纯林 ,这与山杜英纯林和混交林的土壤结构较为
疏松多孔有关 .林分总持水量以山杜英纯林为最高 ,其次为混交林 ,最小为杉木纯林 ,其中山杜
英纯林和混交林的林分总持水量分别比杉木纯林高 5. 22%和 2. 22% (表 4) ,表明山杜英纯林
和混交林具有较好
的水源涵养功能 .
3. 4　不同林分类
型的燃烧性
不同林分中易
燃物的数量与能量
的比率是判断森林
燃烧性的重要指标之一〔12, 13〕 .表 5可见 ,三种林分中可燃物的总生物量和总潜在能量以混交林
最高 ,其次是山杜英纯林 ,表明这两种林分具有较高的林分生产力 ,但易燃物生物量占总生物
量的比率及有效潜在能量占总潜在能量的比率均比杉木纯林低 ,其中混交林与杉木纯林的差
值分别达 16. 15%和 16. 5% ;山杜英纯林与杉木纯林的差值分别达 31. 35%和 31. 20% ,表明
350　　　　　　　　　　　　　　　福　建　林　学　院　学　报　　　　　　　　　　　　　　 18卷　
这两种林分具有较强的抗御火灾能力 .
山杜英为常绿乔木树种 ,树冠浓密 ,枝叶繁茂 .据测定 ,在同等热力条件下 ,山杜英鲜叶的
着火温度可达 430℃ ,比杉木针叶高 35℃ ,是优良的防火树种之一 .因此 ,将难燃的山杜英与杉
木混交 ,对于降低混交林林分燃烧性 ,提高森林自身抗御火灾能力是十分有益的 .
4　结论
营造杉木山杜英混交林不仅有较高的林分生产力 ,还具有良好的生态效益 ,与杉木纯林相
比 ,混交林能够显著地改善林地的土壤结构与水分性状 ,提高林地的养分含量与供应能力 ,具
有良好的培肥土壤功能 ;营造杉木山杜英混交林还能显著地提高林分的持水量 ,增强森林的水
源涵养能力 .因此 ,营造杉木山杜英混交林是改良林地生境 ,科学经营杉木多代连栽地的有效
生物措施之一 ,在类似地区具有较大的推广应用价值 .
参 考 文 献
1　方奇 .杉木连栽对土壤肥力及其林木生长的影响 .林业科学 , 1987, 23( 4): 389～ 397
2　盛炜彤主编 .人工林地力衰退研究 . 北京:中国科学技术出版社 , 1992. 3～ 42
3　杨玉盛等 . 影响杉木人工林可持续经营因素的探讨 . 自然资源学报 , 1998, 13( 1): 34～ 39
4　俞新妥主编 . 混交林营造原理及技术 . 北京:中国林业出版社 , 1989
5　陈楚莹等 . 改善杉木人工林的林地质量和提高生产力的研究 . 应用生态学报 , 1990, 1( 2): 97～ 106
6　李振问 . 杉木萌芽林林冠下营造细柄阿丁枫与木荷的生态效益的研究 . 植物生态学报 , 1997, 21( 3): 260～ 266
7　冯宗炜等 .湖南会同地区马尾松林生物量的测定 . 林业科学 , 1982, 18( 2): 127～ 134
8　罗登源等编 . 生物化学实验 . 北京:高等教育出版社 , 1984, 23～ 27
9　张万儒等编 .森林土壤定位研究方法 . 北京:中国林业出版社 , 1986, 7～ 55
10　中国科学院南京土壤研究所 .土壤理化分析 . 上海科技出版社 , 1978, 1～ 525
11　杨玉盛 ,李振问等 . 杉木林取代杂木林后林分水源涵养功能差异的研究 . 福建林学院学报 , 1993, 12( 2): 125～ 132
12　李振问等 .杉木火力楠混交林燃烧性的研究 . 东北林业大学学报 , 1992, 21( 1): 83～ 88
13　郑焕能等 .人工针叶林燃烧性的研究 .林业科学 , 1983, ( 2): 145～ 152
A Study on productivity and Ecological Benefit in Mixed
Stand of Chinese Fir and S ylvestrial elaeocarpus
Lu Shang tu
( Nanping National Fores t Farm Management Section, Fujian 353000)
ABSTRACT　 Through a study on produc tivity , soil fertility and combustibility under mixed stand o f Chinese
fir, Elaeocarpus sylvestris and pure stand of Chinese fir, th e result indicated tha t, compared with Chinese fir
pure stant, the mixed stand no t only has a higher stand productivity , soil fer tility , but also ha s a bet ter wa ter
conserv ation capacity w hich can reduce stand combustibility. Thus, planting mixed stand o f Chinese fir and
Elaeocar pus sy lvestris is one o f effec tiv e w ays to contr ol pr oductiv ity decline fo r continous planting of Chinese
fir.
KEY WORDS　 Cunninghamia lanceolata , Sy lv estrial elaeocarpus , mix ed stand, pr oductiv ity, soil fer tility ,
w ater conse rv a tion, stand combustibility
351　 4期 　　　　　　　　卢善士 :杉木山杜英混交林林分生产力及生态效益的研究