全 文 ：第 20卷　第 4期 中　南　林　学　院　学　报 Vo1. 20　 No. 4
　 2000年 12月 JOU RN AL OF CENT RAL SOUT H FO RESTRY UNIV ERSITY Dec. 2000　
⒇
[文章编号 ] 1000- 2502( 2000) 04- 0076- 05
福建含笑杉木混交林幼龄期生产力
及 生 态 特 性 研 究
苏秀城
(福建省建瓯市林业技术推广中心 ,中国福建 建瓯 353100)
[摘　要 ]　为开发利用优良珍稀阔叶树资源、增加造林树种生物多样性及防治人工林地力衰退 ,对福建含笑纯林及福建含笑×杉木
混交林进行造林试验 ,研究了福建含笑杉木混交林幼龄期的林分生产力、小气候特征以及土壤改良效果与机制 .结果表明 ,福建含笑
杉木混交林林分生物量和生产力较高 ,具有调节林分小气候、改善土壤环境状况、充分利用营养空间、提高土壤微生物数量及土壤酶
活性等生态特性 ,从而促进林木的生长 ,是一种较好的混交组合 ,值得推广应用 .
[关键词 ]　福建含笑 ;杉木 ;混交林 ;生产力 ;生态特性
[中图分类号 ]　 S725. 2; S718. 55+ 6; S718. 5　　　 [文献标识码 ]　 A
Studies of the Productivity and Ecological Characteristics
of the Mixed Forest of Michelia fujianens is
andCunninghamia lanceolata at Its Young Stage
SU Xiu-cheng
( Th e Popularization Cent re of Forest ry Tech niques of Jian ou City, Jian ou 353100, Fujian, China)
Abstract: Th e pu re Michel ia fuj ianensis fo rest and th e mixed forest of Michelia fa jianensis and Cunnin ghamia lanceolata w ere af-
forested at a tes t level. The resul ts sh ow that the s tand biomass and th e prod uctivity of th e mixed fores t are relat ively high , and th e
mixed forest h as such featu res as reg ulating th e s tand microclimate, imp roving the soil envi ronment s tatus , u tili zing nu tri tive space
fully and increasing the microbial num ber of the soil and th e s oi l enzyme activi ties. Therefore, i t promotes th e fores t t ree grow th. Th e
mixed forest is a nice mix ed com bination; it s hould be applied and populari zed in th e future.
Key words: Michelia fuj ianensis; Cunningham ia Lanceolata; mixed fores t; productivi ty; ecological ch aracteri st ics
杉木 Cunningham ia lanceolata ( Lamb) Hook是我国南方主要用材树种之一 ,但因其针叶养分含量低 ,分
解慢 ,林地自肥能力差 ,加上多代连栽过程中不合理营林措施反复作用的结果 ,导致地力衰退、生产力下降 .福
建含笑 Michelia f uj ianensis Q. F. Zheng属于木兰科含笑属 ,为福建省特有的乡土珍稀阔叶树种 ,生长快 ,材质
好 ,用途广 ,是优等的用材树种 .为克服目前福建省营造大面积针叶纯林的弊端 ,发展针阔混交林 ,保存和发展
珍稀阔叶树资源 ,改善杉木人工林地肥力等提供科学依据 ,本文对福建含笑杉木混交林的生产力及生态特性进
行研究 .
1　试验地概况
试验地位于福建省建瓯市皇康村矮康山 ,该区属亚热带季风湿润气候 ,热量充沛 ,年均气温 16. 8℃ ,平均
降雨量 1 900 mm,年蒸发量 1 460 mm ,年平均相对湿度 82% ,霜雪偶见 .试验地土壤为山地红壤 ,海拔高
⒇ [收稿日期 ] 2000-02-28
[基金项目 ] 福建省林业厅课题“福建含笑杉木混交林效益研究”的部分内容 .
[作者简介 ] 苏秀城 ( 1967- ) ,男 ,福建德化人 ,林业工程师 ,大学本科 ,主要从事林木栽培及组培研究工作 .
DOI : 10. 14067 /j . cnki . 1673 -923x . 2000. 04. 016
380 m,坡度 21°,西南坡 ,土层深厚 ,腐殖质层中等 .试验地原为杂灌木 ,林地经清杂后 ,于 1992年春按常规营
林措施进行造林和抚育管理 .
2　材料与方法
2. 1　试验设计
试验设计按随机区组进行 ,设杉木纯林、含笑纯林及含笑、杉木混交林 (混交林比例 1∶ 3) 3种处理 ,重复 3
次 ,每样地面积为 0. 066 7 hm2 ,试验样地面积共 0. 6 hm2 ,共营建福建含笑纯林及其混交林约 8 hm2 ,造林密度
为 2 505株 /hm2 ,株行距为 2 m× 2 m,造林时底施复合肥每株 250 g.
2. 2　调查方法
1998年 11月底对 7年生的混交林及纯林全面调查生长量后 ,每种林分分别选取 3株平均木按分层切割
法作生物量调查 ;用“样方收获法”测定各林分林下枯枝落叶量 ;按 “ S”形路线多点采集 0～ 40 cm土层的混合
土样供作养分元素分析 ,并用“环刀法”采集 0～ 40 cm的原状土作水分物理性状测定 ;用“日立”光照计同时多
点测定林分及空旷地离地面 40 cm处的光照强度 ,用湿度计测定林内温度和湿度 ;用曲管温度计测定地温 .
2. 3　室内分析方法
土壤水分物理性质按常规方法测定 [ 1] ;土壤化学分析按国标分析方法测定 [2 ] ;土壤酶活性中的磷酸酶活性
用改进后的 Hoffman法 ,酶活性单位用 mg· g- 1 ( 37℃ , 12 h)表示 ,脲酶活性用 G. Hof fman和 K. Feicher法 ,酶
活性单位用 mg· g- 1 ( 37℃ , 24 h)表示 ,转化酶用硫代硫酸钠法 ,单位用 mL· g- 1表示 ,过氧化氢酶用高锰酸钾
滴定法 ,单位用 mL· g- 1表示 ,过氧化物酶、多酚氧化酶用没子食素比色法 ,单位用 mg· g- 1 ( 30℃ , 2 h )表
示 [3, 4 ] ;土壤微生物数量及组成测定用牛肉膏蛋白胨琼脂混菌法 ,放线菌用可溶性淀粉琼脂混菌法 ,真菌用马丁
氏培养基混菌法 ,这些生物类群均采用稀释法测定 [5 ] .
3　结果与分析
3. 1　混交林生长分析
混交林营造成功与否很大程度上取决于混交树种种间关系协调情况和竞争 .从表 1看出 ,混交林中的杉木
树高、胸径、单株材积及蓄积量等都明显地高于杉木纯林 ,而混交林中的含笑各生产量指标虽不及杉木但与含
笑纯林相当 .可见 ,福建含笑与杉木混交明显地促进了杉木的生长 ,而其本身并不因混交而生长受抑制且具有
很强的耐荫能力 .此外 ,从表 1还可以看出 ,混交林中的杉木平均树高、冠幅比福建含笑大 ,而冠长却比福建含
笑小 ,两者组成了复层林冠结构 ,充分利用了营养空间 .两者混交相得益彰 ,促进了林分的生长 , 7年生混交林
蓄积量分别比杉木纯林、福建含笑纯林提高了 57. 48%和 134. 02% .
表 1　 混交林与纯林生长情况
Table 1　 The growth condit ions of the mixed forest and pure forest
林分 现有密度
/ (株· hm- 2) 冠幅/m 冠长/m 平均树高/m 平均胸径/ cm 单株材积/m3 蓄积量/( m3· hm- 2 )
A含笑纯林 2 436 2. 33 5. 36 5. 56 8. 85 0. 018 1 44. 09
B杉木 1 830 2. 55 4. 29 7. 29 12. 83 0. 050 4 92. 23
含笑 615 2. 05 5. 47 5. 97 8. 42 0. 017 8 10. 95
小计 2 445 - - - - - - - - - - 103. 18
C杉木纯林 2 400 2. 45 3. 83 6. 08 10. 20 0. 027 3 65. 52
　　† 　V含笑= 0. 000 052 76D1. 882 161 H1. 009 317　　 V杉木 = 0. 000 058 06D1. 955 335 H0. 894 033
3. 2　混交林分生物量及生产力分析
从表 2看出 ,不同林分的地上部、地下部生物量不同 ,福建含笑纯林的地下部生物量高于地上部生物量 ,而
其他林分的地上部生物量大于地下部生物量 . 3种林分尤以混交林分的总生物量为最大 ,达 80. 92 t /hm2 ,是杉
木纯林的 1. 26倍 ,其次是福建含笑纯林 ,达 65. 71 t /hm2 ,是杉木纯林的 1. 02倍 ,而杉木纯林的生物量最低 .林
77第 4期 苏秀城: 福建含笑杉木混交林幼龄期生产力及生态特性研究
分平均生产力也以混交林为最大 ,达 11. 56 t· hm- 2· a- 1 ,其大小排序为:混交林> 含笑纯林> 杉木纯林 .由此
可见 ,因杉木冠幅大、冠层薄 ,而福建含笑冠层厚、枝叶繁茂、根深且多、冠形小 ,两者混交种间关系协调 ,从而大
大提高了混交林分生产力 .
表 2　 混交林与纯林林分生物量及生产力
Table 2　 The stand biomass and productivity of the mixed forest and the pure forest
林分 总生物量
/( t· hm- 2 )
地上部分 / ( t· hm- 2 )
干 枝 叶 合计
地下部分 / ( t· hm- 2)
根桩 粗根 细根 合计
平均生产力
/ ( t· hm- 2· a- 1 )
含笑纯林 65. 71 16. 68 4. 21 7. 43 28. 32 21. 78 12. 58 3. 03 37. 39 9. 39
含笑杉木混交林 80. 92 33. 68 10. 10 7. 89 51. 67 13. 77 12. 15 3. 33 29. 25 11. 56
杉木纯林 64. 26 28. 60 8. 74 6. 71 44. 05 8. 16 9. 46 2. 59 20. 21 9. 18
表 3　 混交林与纯林林分小气候特征
Table 3　 The stand microclimate f eatures of the mixed forest and the pure forest
林分 林内温度
/℃ 地温/℃ 湿度/% 光照强度/ ( lm· s ) 相对光照强度/%
含笑纯林 18. 8 13. 8 83 23 184 38. 94
混交林 18. 3 13. 6 88 18 300 34. 18
杉木纯林 19. 5 14. 5 80 25 570 46. 36
　　† 　数据为 1998年 11月 20日中午 12: 15～ 12: 45分测定平均值 .
3. 3　混交林的小气候特征
混交林因林分结构不同
于纯林 ,因而林内小气候也
发生了相应的变化 .从表 3
看出 ,因混交林林分结构复
杂 ,形成复层林冠 ,能层层截
留吸收太阳辐射光 ,从而降
低了林内光照强度 ,其林内
相对光照强度比纯林降低了 4. 76%～ 12. 18% ,林内气温比纯林降低 0. 5～ 1. 2℃ ,地温降低了 0. 2～ 0. 9℃ ,而
空气湿度却比纯林提高了 5% ～ 8% .无疑这在林木生长最旺的夏秋季节 ( 11月份仍为该地区林木生长的旺盛
时期 ) ,混交林有更多机会处于相对湿度较大的环境中 ,从而利于光合作用的进行 .总之 ,混交林能充分利用光
能 ,抵达林地表面的太阳辐射光减小 ,从而降低了林内温度和地温 ,减少地表水分蒸发 ,提高湿度 ,利于林木生
长发育 .
3. 4　混交林改土效果及机制
3. 4. 1　混交林对土壤理化性状的改善
混交林与纯林比较 ,因林分结构、枯枝落叶的数量及组成以及根系分布等状况的差异 ,引起林地土壤理化
性状的变化 .从表 4可以看出 ,含笑纯林的林地土壤水分等物理性能较好 ,充分显示了福建含笑的改土效果 ,其
与杉木组成的混交林地土壤水分物理性状也得到了较大的改善 .混交林地土壤容重比杉木纯林下降了 3. 4% ,
而土壤最大持水量、毛管持水量、田间持水量、毛管孔隙、非毛管孔隙及通气度比杉木纯林分别提高了 17. 48% ,
18. 83% , 5. 36% , 14. 93% , 1. 8%和 52. 57% .由此可见 ,福建含笑杉木混交林土层 ( 0～ 40 cm )较为疏松 ,土壤
通气性能得到明显地改善且水分容蓄能力大 ,这有利于降水的渗透和杉木根系的生长 .
表 4　 混交林与纯林土壤水分 -物理性状 ( 0～ 40 cm)
Table 4　 The physical characters of the soil moisture of the mixed forest and the pure forest
林分 密度
/ ( g· cm- 3 ) 最大持水量/% 毛管持水量/% 田间持水量/% 毛管孔隙/% 非毛管孔隙/% 总孔隙/% 透气度/%
含笑纯林 1. 09 48. 56 43. 42 37. 36 47. 33 5. 60 52. 93 12. 21
混交林 1. 18 47. 05 42. 73 32. 45 50. 42 5. 08 55. 50 17. 21
杉木纯林 1. 22 40. 05 35. 96 30. 80 43. 87 4. 99 48. 86 11. 28
森林土壤养分在自然环境中是一个复杂的变量 ,林分生长与土壤养分动态变化有着密切的关系 .从表 5看
出 ,福建含笑纯林林地 ( 0～ 40 cm)土壤有机质、全氮及全磷含量在 3种林分中居于最高 ,这主要与其枯枝落叶
量多且易分解以及细根多有关 .但福建含笑杉木混交林的枯枝落叶量也比较多且成分复杂 ,枯枝落叶分解进入
土壤中的养分也相对较多 ,同时 ,在混交林分小气候特点及根系相互作用的影响下 ,土壤养分得到了一定程度
78 中　南　林　学　院　学　报 第 20卷
的矿化和积累 ,致使土壤中的速效氮磷钾养分有了很大的提高 .研究表明 ,混交林的土壤有机质、全氮、全磷、水
解氮、速效磷及速效钾等养分含量比杉木纯林分别提高了 28. 57% , 30. 14% , 38. 10% , 43. 94% , 207. 80%和
43. 45% .可见 ,福建含笑与杉木混交能明显提高土壤养分含量特别是速效养分含量 ,从而能及时供应林木所需
的养分 ,这对混交林中杉木生长是极为有利的 .总之 ,福建含笑与杉木混交在培肥地力 ,防治杉木人工林地力衰
退上具有重要的意义 .
表 5　 枯落物及土壤化学性质 ( 0～ 40 cm)
Table 5　 The chemical properties of the litter and the soil
林分 有机质
/%
全氮
/%
全磷
/%
水解氮
/ ( mg· kg- 1)
速效磷
/( mg· k g- 1)
速效钾
/ ( mg· kg- 1 )
枯落物量
/( t· hm- 2 )
含笑纯林 3. 641 0. 098 0. 064 83. 25 5. 83 89. 63 4. 974
混交林 2. 984 0. 095 0. 058 98. 11 6. 71 112. 41 4. 083
杉木纯林 2. 321 0. 073 0. 042 68. 16 2. 18 78. 36 3. 211
3. 4. 2　 土壤微生物状况
表 6　 不同林分土壤 ( 0～ 40 cm)微生物数量及组成
Table 6　 The microbial number and the microbial composition of the
soil of various stands 104个· g- 1
林分 细菌 真菌 放线菌 总菌数
含笑纯林 274. 8( 92. 56) 8. 4( 2. 83) 13. 7( 4. 61) 296. 9( 100)
混交林 285. 7( 91. 95) 9. 2( 2. 96) 15. 8( 5. 09) 310. 7( 100)
杉木纯林 169. 7( 92. 73) 4. 9( 2. 86) 8. 4( 4. 59) 184. 0( 100)
　　凋落物腐烂分解 ,养分转化只有在土壤
微生物和酶的参与下才能完成 ,土壤微生物
和酶活性越高则分解转化速度越快 [6 ] .从表
6看出 ,福建含笑杉木混交林地土壤细菌、放
线菌及真菌三大微生物的数量均比福建含笑
纯林及杉木纯林高 ,且三大菌的组成相对比
较平衡 ,其微生物总数量最多 ,每克土数量达
285. 7× 104个 ,其次为含笑纯林 ,每克土数
量达 278. 4× 104个 ,而杉木纯林最低 ,每克土数量仅为 169. 7× 104个 .在凋落物分解过程中 ,细菌生长繁殖快
以及生物化学的多样性使它成为先锋菌 ,分解那些简单易分解的成分 ,因此 ,此时秋冬落叶时期细菌较多 ,占
90%以上 .放线菌主要参与分解难分解的物质 ,而真菌具有复杂的酶系统 ,能分解纤维素、半纤维素及其他类似
化合物 ,分解一些植物保存物质如木质素的能力特别强 .因混交林的枯枝落叶量较多及成分复杂 ,加上小气候
条件的改善 ,促进了微生物的繁殖 ,这是混交林土壤细菌、放线菌及真菌微生物数量比纯林多的主要原因 .无疑
混交林这种提高土壤微生物数量并改善细菌、放线菌及真菌三大菌的组成 ,有利于有机质的分解和积累 ,提高
土壤肥力 .
3. 4. 3　土壤酶活性状况
土壤中营养物质的循环和能量交换过程都是在一系列酶的参与下进行的 ,酶对土壤的发育、土壤微生物的
代谢活动以及植物根系营养物质的供应都起着促进作用 .此外 ,土壤酶活性是表征土壤肥力的重要标志之
一 [7 ] .从表 7可以看出 ,混交林土壤酸性磷酸酶、中性磷酸酶、转化酶、多酚氧化酶、过氧化氢酶以及过氧化物酶
活性均比福建含笑纯林及杉木纯林高 ,而杉木纯林的土壤这些酶活性最低 .土壤酸性、中性磷酸酶活性在南方
山地酸性土壤中酶促作用能加速土壤中复合磷脱磷速度 ,提高磷的有效性 ,这在南方山地酸性红壤有效磷含量
相当低的情况下 ,混交林土壤磷酸酶活性的增强对土壤供磷水平具有特别重要的意义 .脲酶活性可用于评价土
壤中
表 7　 混交林与纯林土壤酶活性 ( 0～ 40 cm)
Table 7　 The soil enzyme activities of the mixed forest and the pure forest
林分 酸性磷酸酶
/ ( mg· g- 1)
中性磷酸酶
/( mg· g- 1 )
脲酶
/( mg· g- 1 )
转化酶
/( m L· g- 1 )
多酚氧化酶
/ (mg· g- 1 )
过氧化氢酶
/ (m L· g- 1)
过氧化物酶
/ ( mg· g- 1)
含笑纯林 1. 83 0. 32 0. 19 1. 36 0. 48 2. 73 1. 72
混交林 2. 18 0. 53 0. 31 1. 89 0. 57 2. 98 2. 00
杉木纯林 1. 38 0. 29 0. 14 1. 13 0. 38 2. 64 1. 54
79第 4期 苏秀城: 福建含笑杉木混交林幼龄期生产力及生态特性研究
氮营养供应水平 ,转化酶活性不仅能表征土壤生物活性而且能表征土壤熟化程度 ,而多酚氧化酶、过氧化物酶
及过氧化氢酶活性程度表征土壤腐殖化程度大小和有机质积累程度 [8, 9 ] .本研究测定表明 ,混交林土壤酸性磷
酸酶、中性磷酸酶、脲酶、转化酶、多酚氧化酶、过氧化氢酶和过氧化物酶活性分别是杉木纯林的 1. 58, 1. 38,
2. 21, 1. 67, 1. 50, 1. 13和 1. 30倍 ,表明混交林土壤有机残体分解及腐殖质再合成强度均比杉木纯林高 ,这对
促进林木生长 ,改良林地地力具有重要的意义 .
4　结论与讨论
1)福建含笑与杉木混交 ( 1∶ 3)在幼龄期已表现出两树种种间关系协调 ,其生长量、生物量及生产力均比
福建含笑和杉木纯林高 .混交林林分蓄积量、生产力比杉木纯林分别提高了 57. 48%和 25. 93% ,而福建含笑生
长良好且具有一定的耐荫能力 .
2)福建含笑与杉木混交 ,能改善林分的光照强度、温度及湿度等小气候环境 ,利于林分的生长 .
3)福建含笑杉木混交林 ,其林分枯枝落叶量大且成分复杂 ,林下微生物多 ,土壤酶活性强 ,加速了有机质
的分解和养分的积累 ,从而改善土壤理化性质 ,提高了林地土壤肥力 .
4)福建含笑与杉木混交 ( 1∶ 3)是该地区较好的混交组合 ,不但有较高的林分生产力 ,而且具有良好的培
肥土壤能力 ,可在本地扩大营造面积 ,这对改善本地区造林树种单调状况及防治地力衰退具有重要意义 .
[参　考　文　献 ]
[1 ]　张万儒 .森林土壤定位研究方法 [M ] .北京:中国林业出版社 , 1986. 1～ 45
[2 ]　国家标准局 .森林土壤标准分析方法 [M ] .北京:中国标准出版社 , 1987. 1～ 25
[3 ]　关松荫 .土壤酶及其研究方法 [M ] . 北京:农业出版社 , 1986. 124～ 330
[4 ]　郑洪元 .土壤动态生物化学研究法 [M ] .北京:科学出版社 , 1982. 173～ 265
[5 ]　许光辉 .土壤微生物分析手册 [M ] .北京:农业出版社 , 1986. 91～ 110
[6 ]　 A. D.麦克拉伦著 .土壤生物化学 [M ]. 闵九康译 .北京:农业出版社 , 1984. 236～ 264
[7 ]　周礼恺 .土壤酶学 [M ].北京:科学出版社 , 1982. 144～ 146
[8 ]　陈 竣 ,李传涵 .杉木林地土壤酶活性与土壤肥力 [ J] .林业科学研究 , 1993, 6( 3): 321～ 326
[9 ]　 周东雄 .杉木深山含笑混交林土壤肥力的研究 [ J ].福建林学院学报 , 1994, 14( 3): 220～ 224
[责任编辑:邱德勇 ]
80 中　南　林　学　院　学　报 第 20卷