全 文 ：杉木乳源木莲混交林分特征与固土保水功能
周 东 雄
(福建省三明市林业科学研究所 , 福建 三明 365000)
摘要:以杉木纯林为对照 , 对杉莲 3∶1混交的林分特征和固土保水功能进行相关分析.结果表
明:混交林冠层增厚 , 冠幅扩大.与对照相比:枝叶量 、 叶面积指数 、枯枝落叶现存量分别增
加18.1%、 38.4%、 319.1%.表土层根系增加 625.7%, 根量增加 8.35 t/hm 2.混交林林分结
构有利于截持雨水 , 降低土壤侵蚀力和冲刷力 , 改善土壤结构 , 提高固土保水功能.与对照相
比:>0.25 mm水稳性团聚体量增加 4.8%, 土壤结构体破坏率减少 3.1%, 入渗速度增加
30%～ 40%, 土壤持水量增加 60.7%, 增加水源涵养量 1 064.65 t/hm2.
关键词:林分特征;固土保水;功能;杉木;乳源木莲
中图分类号:S714.8　　　　文献标识码:A　　　　文章编号:1001-389X(2004)01-0068-04
The Feature and Function for Fixing of Soil and
Conservation of Water of Mixed Forests of
Cunninghamia lanceolata and Manglietia yuyuanensis
ZHOU Dong-xiong
(Sanming City Forest ry Research Institute , Sanming 365000 , China)
Abstract:On the contrary of pure Chinese fir stand feature and function for fixing of soil an conservation of water of mixed forests
w as analyzed.The results showed that crow n of mixed fo rests was enlared and thickened.Which w as far greater than On the con-
trary biomass of branch and leaf , leaf area index , litter , root of surface layer , and root are 18.1%, 38.4%, 319.61%, 625.7%, 8.35
t/ hm2.Structure of mixed forest benefit the intercepted preciplitation , reduce the corroed force of soil , imporove the soil structrue , and in-
crease function for fixing of soil and conservation of water.Which was far greater than cortrol >0.25 mm composition of aggregetes , and inital
and stable infiltration capaclities , and water holding capaclities , and water conservation capacities increase respectively by 4.8%, 30%～
40%, 60%, 1 064.65 t/ hm2.Structure destroy rate of the soil decrease by 3.1%.
Keywords:stand feature;fixing of soil and conservation of water;funciton;Cunninghamia lanceolata;Mangiletia yayuanensis
乳源木莲(Manglietia yuyuanensis Law)是珍贵用材树种.因其生长快 , 与杉木 、马尾松等主要造林
树种混交 , 种间关系协调 , 林分稳定性好.近几年来在南方林区得到了广泛重视 , 发展迅猛.乳源木莲
的生物学 、 生态学特性 、 培育技术及其对林分地力的影响已有报道[ 1～ 3].试从杉木乳源木莲混交林的林
分特征入手 , 分析其固土保水功能.为林业生产提供理论依据和生产实践经验.
1　试验地概况
试验地位于福建省沙县(26°6′～ 26°46′N , 117°32′～ 118°6′E)西北部高桥镇桂元村 , 海拔 580 ～ 750 m
的低山林地 , 属中亚热带季风气侯区 , 年平均气温 18 ℃左右 , 年降水量 1 700 mm , 空气相对湿度
82%, 霜期 80 ～ 86 d , 霜日 20 ～ 25 d , 雪日 2 ～ 5 d.属较肥沃立地类型.试验林于 1994年春采用杉木 、
乳源木莲实生苗同时造林 , 株行距 1.8 m×1.8 m.
2　试验方法
选择杉木乳源木莲 3∶1混交林为主试验林分 , 以同年造林 , 相似立地条件 , 同样经营管理的杉木纯
林为对照 , 简单对比试验设计 , 3个重复 , 共 6小区 , 每小区面积 20 m×30 m.2002年对每木调查.以
基金项目:福建省林业厅科学基金资助项目(B980012).
作者简介:周东雄(1961-), 男 , 福建莆田人, 高级工程师 , 从事森林培育和森林生态学研究.
收稿日期:2003-09-16;修回日期:2003-10-15.
福建林学院学报　2004 , 24(1):68 ～ 71
Journal of Fujian College of Fo restry
DOI :10.13324/j.cnki.j fcf.2004.01.017
平均胸径 , 平均树高为准 , 选择平均木.分层切割法测定各器官的鲜重 , 随机抽取 1/3样品 , 测定含水
量 , 持水量和生物量.在各标准地内按 “S” 型路线.设置5个 1 m×1 m 的小样方 , 采用样方收获法[ 4]
进行林下植被及枯枝落叶的测定 , 分别称重后 , 取部分样品采取标准枝法[ 5] 测定含水量 , 持水量和生
物量.“撩壕干掘法” 测定标准木根系 , 土柱法[ 6.7]进行细根补充测定 , 土柱规格为长宽各 50 cm , 深
80 cm , 每隔 10 cm 分层掘出土壤 , 分析根系空间分布 , 分层(20 cm 为 1 层)按根径大小分为粗根
(d≥3 cm), 侧根(1 cm ≤d<3 cm)、 细根(d<1 cm), 再分别测定各级根重 , 取 1/2样品测定含水量 、
生物量.环刀法取土测定各层土壤的含水量和孔隙状况[ 8] , 机械筛分法测定团聚体量[ 9].在标准地内建
立径流区 , 面积10 m×10 m , 雨后取集水池水样进行测定 , 计算土壤侵蚀量.应用计算纸实测叶面积.
3　结果与分析
3.1　林分特征
3.1.1　乔木层林木生长与结构　林分生长状况见表 1.表 1中可见混交林中杉木生长较好.在混交林中
杉木中性偏阳 , 喜侧方遮荫 , 在乳源木莲的庇荫下生长迅速 , 占据林冠上层.乳源木莲位于林冠亚林
层 , 在林分郁闭条件下 , 乳源木莲平均枝下高仅 45 cm , 占树高的比例为 5.1%.从生物学角度看 , 乳
源木莲属耐荫树种.林分结构上则表现在冠层增厚 , 枝叶叠加.经加权平均混交林冠层厚达 8.29 m ,
冠幅 3.62 m , 分别比杉木纯林增加 48.6%和 10.7%.混交林林分叶面积指数 9.05 , 是纯林叶面积指数
(6.54)的 138.4%, 混交林枝叶生物量是纯林的 118.1%.
表 1　10 年生混交林与纯林林分状况
Table 1　Condit ion of stands in pu re plantat ion and di fferent mixed plantat ions(10 years)
林　分 树　种 现有密度/株·hm-2
平均胸径
/cm
平均树高
/ m
立木材积
/ m3·hm-2
林分总蓄积
/ m3·hm-2
冠幅
/ m
枝下高
/cm
叶面积
指 　数
根　　幅
水平 / m 垂直 / m
混交林杉　　木乳源木莲
1 940
　978
9.8
8.7
8.7
7.6
67.580 1
23.441 8 91.021 9
3.73
3.21
176
45
5.13
3.92
4.5
5.6
4.4
5.4
纯　林杉　　木 2 842 8.5 7.4 64.855 7 64.855 7 3.62 183 6.54 4.3 4.3
3.1.2　林下植物生长与生物量　不同林分结构形成了不同的林下环境 ,影响着林下植被的种类和生长.
混交林分郁闭度 0.89 ,林内湿润较荫 ,主要分布一些耐荫植物 ,如杜茎山 、翠云草 、乌毛蕨等 ,其林下植被
层生物量为 2.87 t/hm2.杉木纯林林下植被种类较少 ,生长势较弱 ,主要有百两金 、柃木 、地稔 、铁线蕨等 ,
其林下植被层生物量为 2.08 t/hm2.
3.1.3　枯枝落叶层的生物量与积累　乳源木莲叶片较大 ,平均单叶叶面积 45 cm2左右 ,每年有大量叶片
凋落 ,易分解.杉木枯枝落叶量不及乳源木莲 ,而且叶和枝是连在一起掉在林地上 ,很难与土壤紧密接触 ,
杉木枝叶含有防腐物质 ,较难分解[ 10] ,而杉木乳源木莲混交形成荫蔽湿润的小环境也有利于枯枝落叶分
解.混交林调落物现存量 24.56 t/hm2 (表 2), 具明显的 F 层(半分解)、 H 层(腐殖质)、 L 层(枯枝落
叶).杉木纯林凋落物现存量 5.86 t/hm2 , 前者是后者的 4.19倍.两者半分解和腐殖质与枯枝落叶的比
分别为 1.74和 0.09 , 可见混交林中枯枝落叶分解速率比杉木纯林的快.混交林中乳源木莲 L 层的枯枝
落叶现存量为 5.72 t/hm2 , 占 62.2%;杉木的则为 3.48 t/hm2 , 占 37.8%.乳源木莲株数少 , 分解快 ,
现存量仍比杉木多 2.24 t/hm2 , 足见乳源木莲总凋落物量之大.
表 2　不同林分生物量及分配　/ t·hm-2
Table 2　Biomass proportion in different stands
林　分 树　　种 乔　　木　　层干 枝 叶 根
林下植被层
灌木层 草木层
枯枝落叶现存量
F H L 小计
混交林 杉　　木乳源木莲
58.12
26.04
8.32
3.32
4.02
2.13
16.86
8.69 1.85 1.02
6.42
0.08
9.31
0.24
5.72
3.48 24.56
纯　林 杉　　木 69.00 9.96 5.10 23.35 1.43 0.65 0.11 0.35 5.36 5.86
3.1.4　根系生长与空间分布　乳源木莲和杉木均为浅根性树种.乳源木莲主根不明显 ,侧根粗壮发达.
69　第 1 期　　　　　　　　　　　周东雄:杉木乳源木莲混交林分特征与固土保水功能
混交林中乳源木莲平均木根系水平生长达 6.8 m(表 3).根幅可达 30.2 m2 , 根系分布范围比杉木大.
混交林中乳源木莲 0 ～ 20 cm 土层根量占 47.5%;20 ～ 40 cm 土层根量占43.2%, 40 cm 以下根系较少.
混交林中杉木 0 ～ 20 cm 土层根量占 5.8%;20 ～ 40 cm 土层根量占 40.4%, 分布最多;40 ～ 60 cm 土层
根量占 14.7%, 根幅 18.5 m2.而杉木纯林表层 0 ～ 20 cm 内根系较少;20 ～ 40 cm 土层根量占较大比
例 , 达 51.0%;40 ～ 60 cm土层根量占 27.3%;根幅 12.9 m2.混交林中杉木与纯林杉木比 , 前者根系
有向上扩散的事实 , 表土层根量增加625.7%, 这可能是两树种间根系的竞争所致.无论是水平方向还是垂直
方向都得到扩大 , 尤其是表土层杉木根系的侵入 , 根系总量的增加 , 混交林 0 ～ 20 cm 土层根系总量 10.16 t/
hm2 , 杉木纯林是2.87 t/hm2 , 混交林的是杉木纯林的3.5倍.这在固土护土上具有积极性.
3.2　固土保水功能
混交林林分结构 , 枯枝落叶生
物量和分解速率不同 , 导致了林内
环境和土壤结构不同 , 对固土保水
功能产生了积极的影响.
3.2.1　林分持水性　良好的林分结
构和丰富的生物量是固土保水功能
的基础和前提.由表 4可以看出 , 混
交林林冠层 、 林下植物层和枯枝落
叶层的持水量分别是 8.667 、 1.563
和 30.693 t/hm2 , 分别是杉木纯林
的1.08 、 1.62和3.33倍.表明混交
林林分的持水性显著提高.说明了
混交林有利于提高林地固土保水能
力.这与混交林冠层增厚 , 枝叶叠
加 , 林下植物生物量和枯枝落叶量
增加而杉木纯林林分结构单一 , 枝
叶生物量低 , 枯枝落叶回归量少 ,
不易分解.这使得混交林分表现出
比纯林更好的持水性[ 11].
表 3　不同林分根系生物量及分配
Table 3　Root biomass proportion in diffeerent stands
林　分 树　　种 土　层/ cm
粗　　根
/ kg·株-1
侧　　根
/ kg·株-1
细　　根
/ kg·株-1
混交林 杉　　木乳源木莲
0～ 20
20～ 40
40～ 60
>60　
0～ 20
20～ 40
40～ 60
>60　
0.61
1.71
0.87
0.27
1.70
1.26
0.38
0.01
2.06
1.12
0.26
1.98
1.08
0.25
0.44
1.21
0.15
0.54
1.49
0.19
纯　林 杉　　木
0～ 20
20～ 40
40～ 60
>60　
0.64
1.69
0.86
0.28
0.37
1.65
0.67
0.45
0.85
0.72
0.03
表 4　不同林分持水量
Table 4　Water holding capaci ties in dif ferent stands
林　分 持　　　水　　　量 / t·hm
-2
林冠层 林下植被层 枯枝落叶层 土壤层
森林总持水量
/ t·hm-2
混交林 8.667 1.563 30.693 2 758.27 2 799.19
纯　林 8.034 0.966 9.214 1 716.33 1 734.54
3.2.2　土壤抗蚀性　土壤水稳性团聚体量 ,结构体破坏率等都是土壤抗蚀性的表征指标.从表 5中可以
看出混交林中 0 ～ 20 、20 ～ 40 cm 土层大于 0.25 mm 的水稳性团聚体含量分别比杉木纯林增加了 4.8%和
7.1%.混交林与杉木纯林比土壤结构体破坏率减少 3.1%和 8.5%.表明混交林土壤抗蚀性比杉木纯林
更强.这与林分对降水截持 ,再分配有关 ,也与混交后大量枯枝落叶归还林地 ,土壤有机胶结物含量增加
有关.同时 ,不能排除混交后根系空间分布差异 ,尤其是混交林表土层根系的大量分布 ,网结土壤有关.
表 5　不同林分土壤物理性质
Table 5　Soi l physical property in diff erent stands
林　分 土　层/cm
容　　重
/ g·cm-3
孔隙状况 / %
非毛管 总孔隙度
>0.25 mm 水稳性
团聚体 / %
毛管持水量
/ %
田间持水量
/ %
最大持水量
/ %
混交林 0 ～ 20
20 ～ 40
1.090
1.193
12.01
8.73
58.66
54.76
85.49/ 89.46
74.75/ 87.21
38.45
31.83
35.15
29.51
43.29
33.24
纯　林 0 ～ 20
20 ～ 40
1.151
1.254
8.75
3.19
55.02
47.05
77.74/ 88.02
69.80/ 90.47
34.77
30.05
32.46
32.24
36.62
28.31
3.2.3　土壤渗透性　土壤渗透性能是评价林分涵养水源的重要指标.由于不同林分土壤的胶结 、垒结不
同 ,导致了土粒间连接方式 ,空间数量也不同 ,使得土壤的孔隙状况发生变化 ,从而影响了入渗性能和产生
径流的差异.从表6中可以看出:混交林初渗速度5.81 mm/min ,稳渗速度3.47 mm/min ,分别是杉木纯
70　　　　　　　　　　　　　　　　　　福　建　林　学　院　学　报　　　　　　　　　　　　　　　　　第 24 卷
林的 1.4和 1.3倍.而纯林
的地表径流系数比混交林
大.表明混交林土壤入渗能
力得到提高 , 地表径流减
少.这是由于混交林具有多
层次结构 ,较多的枯枝落叶 ,
较好土壤结构的缘故.
表 6　不同林分土壤渗透性能和土壤侵蚀量
Table 6　Infilt ration propert ies of soils and corroed capacities in di fferent stands
林　分 渗透速度 / mm·min
-1
初渗 稳渗
地表径流
系　　数
土壤侵蚀量 / kg·hm-2
22 mm 38 mm 53 mm 87 mm 104 mm
混交林 5.81 3.47 0.36 0.41 1.07 2.15 3.11 3.37
纯　林 4.12 2.72 0.48 0.68 1.39 2.25 3.75 4.15
3.2.4　不同降水量对土壤锓蚀的影响　从表 6造林当年不同等级降水量对土壤侵蚀情况的观测分析 ,混
交林五次不同等级降水量土壤侵蚀量总计 10.11 kg/hm2 ,而杉木纯林是 12.49 kg/hm2 ,杉木纯林比混交
林侵蚀量增加了 23.5%.同时 ,从表 6中可以看出降水量较小时 ,土壤侵蚀较小 ,两种林分间侵蚀量差异
也较小.但是随着降雨强度的增加 ,土壤侵蚀量增大 ,两种林分间侵蚀量差异也增大.混交林林分土壤侵
蚀量的减少与混交林林分结构复杂 ,使得降雨经过林冠层 、草灌层 ,凋落物层的多层截留 ,削弱了雨水对土
壤地表直接击溅 ,减少了冲刷力 ,降低了地表径流 ,有利于林地的固土保水.
3.2.5　土壤贮水力　土壤是涵养水源的最重要的载体.混交林的作用是多方面的 ,通过改良土壤;提高
其土壤涵养水源能力是营造混交林主要目的之一.由表 5中可以看出:混交林 0 ～ 20 cm 土层非毛管孔隙
是杉木纯林的 137.3%,容重为杉木纯林的 94.7%,表明土壤结构得到了改善 ,混交林保护了良好的土壤
结构 ,贮水性能较好 ,而杉木纯林的土壤结构遭受破坏 ,土壤贮水性能变差[ 5].而这种改善促进了土壤贮
水力提高.从表 4 中可以看出混交林不同土层的最大持水量 ,田间持水量均高于纯林 ,土壤层持水量
2 758.27 t/hm2.
4　小结
乳源木莲较耐荫 ,它与杉木混交能形成稳定的复层结构.树冠增厚扩大 ,枝叶量较多.与杉木纯林比
叶面积指数增加 38.4%,枝叶量增加 18.1%.林下植物种类的生长发育良好 ,生物量较大.混交林根系
分布合理 ,根系分布的广度和深度都得到提高.
乳源木莲树种叶片大 ,落叶多 , 易分解.混交林中凋落物现存量 24.56 t/hm 2 ,杉木纯林现存量
5.86 t/hm2 ,混交林比杉木纯林增加 3倍多.混交林 ,杉木纯林半分解和腐殖质与枯枝落叶的比值分别为
1.74和 0.09.改善了土壤结构 ,土壤容重小 ,孔隙度大 ,有机胶结物增加.
混交林林分结构 、凋落物和土壤结构的改善 ,提高了固土保水能力 .与杉木纯林比表土层大于
0.25 mm的水稳性团聚体增加 4.8%;结构体破坏率减少了 3.1%;土壤侵蚀量减少 ,土壤入渗能力增强 ,
地表径流系数减少.林分总的涵养水源能力达到 2 799.19 t/hm2 ,比杉木纯林增加 60.7%.由此可见 ,混
交林比杉木纯林具有更好的固土保水功能.
参 考 文 献:
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(责任编校:卢凤美)
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