全 文 ：文章编号:1000-2286(2003)06-0819-05
杉木 、山杜英混交林及其纯林生物量研究
何贵平1 ,陈益泰1 ,余元华2 ,刘化桐2 ,蔡宏明2
(1.中国林业科学研究院 亚热带林业研究所 ,浙江 富阳 311400;2.福建省邵武市 林业局 , 福建 邵武 354000)
摘要:从林分生长 、生物量 、林分结构及土壤养分等方面 , 对营造于福建邵武的 7 年生杉木与山杜英不同模式
混交林及其纯林进行了研究。结果表明:杉木与山杜英混交林及山杜英纯林具有较高的林分生产力 ,山杜英
纯林(81.921 0 t/ hm2)和杉 3∶山 1(58.194 0 t/ hm2)混交林生物量分别比杉木纯林高出 2.01 倍 、1.13 倍 , 杉 5
∶山 1(49.711 7 t/ hm2)和杉 2∶山 1(44.539 5 t/hm2)混交林生物量 ,分别比杉木纯林高 82.67%和 63.66%;杉
木与山杜英混交林不仅有利于地力维护 ,促进杉木生长 , 而且还能形成较好的林分结构 , 因此 ,杉 3∶山 1 混交
模式是值得推广的杉阔造林模式。
关键词:杉木;山杜英;混交林;生物量;土壤养分
中图分类号:S725.2　　文献标识码:A
A Study on the Biomass of Pure and Mixed Stands of
Elacocarpus sylvestris and Chinese fir
HE Gui-ping1 ,CHEN Yi-tai1
YU Yuan-hua2 ,LIU Hua-tong2 ,CAI Hong-ming2
　　(1.The Research Institute of Subtropical Forestry CAF , Fuyang 311400 , China;2.Fo restry Bureau
of Shaowu Ci ty , Fujian Province ,Shaowu 354000 , China)
　　Abstract:Dif ferent mixed models of seven-year-old E lacocarpus sylvestris and Chinese fir and their
pure stands in Shaowu , Fujian were studied by comparing their stand grow th , biomass , st ructure and soil
nutrition.The results showed that the pure stands of E lacocarpus sy lvestris and its mixed stands w ith Chi-
nese fir had higher productivity.The biomass of pure Elacocarpus sylvestris stand (81.9210 t/hm2)and
that of the mixed stand of 3 Chinese fir∶1 Elacocarpus sylvestris(58.1940t/hm2)were 2.01 times and 1.
13 times that of pure Chinese fir stand respectively , the biomass of mixed stands of 5 Chinese fi r∶1 Elaco-
carpus sylvestris(49.711 7 t/hm2)and that of 2 Chinese fir ∶1 Elacocarpus sylvestris (44.5395 t/hm2)
were 82.67% and 63.66% larger than that of pure Chinese fi r stand respectively .The mixed stands of
E lacocarpus sylvestris with Chinese fi r not only help maintain soil fertili ty and promote g row th of Chinese
fir but form better stand st ructure.The mixed stand of 3 Chinese fi r∶1 Elacocarpus sylvestris was a practi-
cable plantation model.
Key words:Chinese fir;E lacocarpus sylvestris;mixed stand;biomass;soil nut rition
　　长期以来 ,由于多方面的原因 ,我国南方林区的造林树种针叶化和单一化现象相当严重 ,杉木
(Cunnighamia lanceolata(Lamb.)Hook.)、马尾松(Pinus massoniana Lamb.)人工林占南方林区人工林
收稿日期:2003-07-30
基金项目:1995 ～ 1998 年国际合作 ASARDL 项目中“乡土阔叶树资源开发及在退化地改造中的应用”(95A04)和
1998～ 2002 年中国林科院重点基金“南方阔叶装饰用材树种选择与栽培技术研究”(9802)内容之一
作者简介:何贵平(1962-), 男 ,副研究员 , 主要从事森林培育和林木遗传改良工作。
第 25卷第 6期 江 西 农 业 大 学 学 报 Vol.25 ,No.6
2003年 12月 Acta Agriculturae Universitatis Jiangxiensis Dec.,2003
DOI :10.13836/j.j jau.2003188
面积的 80%以上 ,树种组成 、林分结构过于单一 ,导致生物多样性减少 、病虫害频发 、地力衰退 、水土流
失严重 、林分生产力下降等不良后果 ,杉木人工纯林尤为突出[ 1～ 3] 。在杉木砍伐迹地上 ,选择何种造林
树种 ,采用怎样的栽培模式既可获得较高的林地生产力 ,实现林地的可持续经营 ,又可充分发挥森林的
多功能效应 ,这是现阶段急需解决的关键问题 。国内外学者在这方面均进行了有益的探索 ,认为营造针
阔 、阔叶混交林是较理想的方法之一[ 4 ～ 7] 。
山杜英(Elacocarpus sy lvestris (Lour.)Poir.)树形美观 ,常绿 ,落叶时叶变红色 ,树干通直 ,生长较
快 ,材质较优良 ,落叶量大 ,适应性强 ,是较好的装饰用材 、板材 、菌菇原料 、生态造林和绿化观赏树
种[ 8] 。1996年春 ,在福建邵武市水北镇三都村的杉木人工林采伐迹地上 ,营造了杉木与山杜英不同混
交模式及其纯林的试验林 ,旨在了解不同混交模式的林分生产力 、生物量 、林分结构和土壤的肥力变化 ,
为林地的可持续经营提供科学依据 。
1　材料与方法
1.1　试验地概况
试验地位于福建省邵武市水北镇三都村 , 117°40′E ,27°25′N 。属中亚热带海洋性季风气候 。海拔
265 m ,年平均气温 17.7 ℃,年降雨量 1 786.0 mm ,年蒸发量 1 206.5 mm ,相对湿度 82%,林地为杉木
人工林采伐迹地 。土壤为花岗岩发育而成的红壤 ,土层厚度 1 m 以上 ,坡度 25°左右 ,坡向东 ,每区组立
地条件和肥力基本一致 。在 0 ～ 30 cm 土层 ,土壤的 pH 值 4.76 ,有机质 22.75 g/kg ,全 N 1.25 g/kg ,
全 P 0.23 g/kg ,速效 N 85.32 mg/kg ,速效 P 1.02 mg/kg ,速效 K 52.2 mg/kg 。
1.2　试验设计和研究方法
1996年 2 月 ,在杉木人工林采伐迹地上 ,采用随机区组设计 ,杉木与山杜英组成试验 ,每区组分为
①杉木纯林(1∶0);②杉木(2)×山杜英(1)行间混交(2∶1);③杉木(3)×山杜英(1)为 1行杉木和 1行杉木
山杜英株间混交(3∶1);④杉木(5)×山杜英(1)为 2行杉木和 1行杉木山杜英株间混交(5∶1);⑤山杜英纯
林(0∶1),共 5个小区 ,各小区林分模式如图 1 ,每小区面积为 0.048 hm2(10行×12株=120 株),造林密
度为 2 490株/hm2 ,重复 3次 。
② 2∶1 ③ 3∶1 ④ 5∶1
× × 0 × × 0 × ×
× × 0 × × 0 × ×
× × 0 × × 0 × ×
× × 0 × × 0 × ×
× 0 × 0 × 0 ×
× × × × × × ×
× 0 × 0 × 0 ×
× × × × × × ×
× × 0 × × 0 × ×
× × × × × × × ×
× × 0 × × 0 × ×
× × × × × × × ×
　注:×杉木;0山杜英
图 1　各小区林分模式图
1995年冬整地前 ,林地经火烧炼山后 ,挖大穴(50 cm×50 cm×40 cm)造林 ,苗木均为 1年生 ,幼林
抚育管理按常规方法进行 。2002年 10月 ,每小区调查小区中间几行树木 ,杉木 20 株(纯林时 30株),
阔叶树 10株(纯林时 30株),测定树高 、胸径 ,经计算后 ,在每小区内选取 1株杉木和 1株山杜英平均
木 ,进行生物量测定。每树种测定 2个重复 ,共 16 株 ,生物量测定采用 Satoo 提出的“分层切割法”进
行[ 9] ,以 2 m 定长分别测定干 、枝 、叶的鲜重 ,同时测定平均木的枝下高和冠幅 。多干树的测定则是根
据先前每分株的测定结果 ,经计算后取平均分株进行测定 ,只是计算林分生物量时 ,相应地乘以每小区
分株倍数。取各树种干 、枝 、叶部分样品 ,分别称重后 ,置于 105 ℃烘箱内烘干 ,计算含水率和各部位干
物质重量 。
土壤样品是在每小区内按多点取样法分别 0 ～ 20 cm(A 层)和 20 ～ 40 cm(B层)进行采集 ,然后混
合。取测定生物量相应的 2个重复 ,共 20份土样 ,按常规方法测定土壤有机质 、全 N 、全 P 、速效 N 、速
效 P 、速效 K含量[ 10 , 11] 。
文中生物量和土壤养分含量均为 2个重复平均值 。
·820· 　江 西 农 业 大 学 学 报 第 25卷
2　结果与分析
2.1　不同混交模式林分生产力
表 1　杉木 、山杜英不同混交模式林分生长情况(7 年生)
混交模式 树种 平均树高/ m
平均胸径
/cm
枝下高
/ m
冠幅
/ m
蓄积量＊
/ m3·hm-2
纯杉 1∶0 杉木 6.71 9.03 1.0 2.1 61.87
杉 2∶山 1 杉木 7.25 9.52 1.3 2.4 49.10
山杜英 6.33 8.89 1.7 2.25 35.45
总　和 84.55
杉 3∶山 1 杉木 7.83 10.21 1.6 2.0 68.01
山杜英 6.84 10.69 1.2 2.5 44.21
总　和 112.22
杉 5∶山 1 杉木 7.77 10.56 1.4 2.35 80.16
山杜英 6.66 10.00 1.25 2.5 25.30
总　和 105.46
纯山 0∶1 山杜英 7.03 8.92 1.75 2.1 125.75
　　注:＊表示山杜英材积为单株材积乘以分株倍数 , (2∶1)的倍数为 1.83 倍 , (3∶1)的倍数为 2.0 倍 ,(5∶1)的倍数为 2.0
倍 ,(0∶1)的倍数为 2.0 倍。
由表 1可知 ,杉木与山杜英混交后 ,杉木的生长得到了促进 , 7年生不同混交模式的林分中 ,杉木的
平均树高和平均胸径分别比杉木纯林提高了 8.1%～ 16.7%和 5.4%～ 16.9%。在杉木与山杜英混交
林以及山杜英纯林中 ,虽然山杜英有双株萌生 ,但每分株的树高和胸径生长比杉木生长略低或相近 ,但
各林分单位面积蓄积量均比杉木纯林大 ,其中山杜英纯林最高 ,为 125.75 m3/hm2 ,高出杉木纯林 1.03
倍;杉 3∶山 1混交林分次之 ,为 112.22 m3/hm2 ,比杉木纯林高出 81.38%;杉 5∶山 1和杉 2∶山 1则分别比
杉木纯林高 70.45%和 36.66%。混交林中 ,以杉 3∶山 1混交模式生产力最高。在各模式林分中 ,以山
杜英纯林的枝下高最高 ,冠幅也较其它模式中的山杜英小 ,表明山杜英纯林中个体间的竞争较混交林分
中的激烈 。值得注意的是 ,如果以培育用材林为目的 ,在造林初期必须对山杜英进行除萌 ,保留一枝生
长旺盛的萌枝 ,以利形成单独主干 ,保证胸径的正常生长。
2.2　不同混交模式林分生物量
杉木 、山杜英不同模式混交林及纯林各器官生物量见表 2 ,山杜英纯林生物量最大 ,其次为杉 3∶山 1
混交林 ,它们分别比杉木纯林高出 2.01倍和 1.13倍;再依次为杉 5∶山 1和杉 2∶山 1混交林 ,它们分别比
杉木纯林高 82.67%和 63.66%,最小为杉木纯林 。除杉木纯林各器官生物量是干>叶>枝外 ,其余各
林分中各器官生物量均为干>枝>叶;但各林分中各器官所占的比例不尽相同 ,干材量占比例最大的是
山杜英纯林 ,为 76.41%, 其次是杉 2∶山 1混交林 ,为 70.82%,其余林分相近。在混交林中 ,杉 5∶山 1林
分和杉 3∶山 1林分中杉木的干材量大于杉木纯林的干材量 ,杉 2∶山 1林分中的杉木干材量也较相同株数
的杉木纯林明显提高 ,表明杉木与山杜英混交后 ,促进了杉木的生长。而叶占总生物量的比例 ,与上述
干材量顺序正好相反 ,以杉木纯林为最高 ,山杜英纯林为最低 。山杜英为常绿树种 ,但每年将有大量的
落叶回到林地内 ,这对增加林地土壤的肥力 、提高林木的生长量 ,将起到重要作用。
2.3　不同混交模式林分土壤养分
从表 3可知 ,杉木 、山杜英不同模式混交林及其纯林土壤养分在 0 ～ 20 cm 以及 20 ～ 40 cm 土层均
有一定的差异。杉木山杜英混交林以及山杜英纯林的土壤肥力均高于杉木纯林 ,且以0 ～ 20 cm 表土层
差异明显 ,其中又以有机质 、全 N 、水解性 N 更为明显 ,在山杜英纯林和 3种混交林中 ,以山杜英纯林和
杉 3∶山 1混交林土壤养分最高。山杜英纯林及杉木山杜英混交林林地土壤养分的改善与其凋落物的数
·821·第 6 期 何贵平等:杉木 、山杜英混交林及其纯林生物量研究
量和分解速度有关 ,山杜英每年均有大量的落叶量 ,且易于分解 ,能较快地转化成土壤养分 ,被林木根系
吸收;而杉木纯林在林分生长初期 ,凋落物很少 ,且难以分解 ,只有吸收土壤中养分而少有归还 。表明山
杜英对维护地力起着重要作用 。
表 2　杉木 、山杜英不同模式混交林及纯林各器官生物量及分配(7年生) t/hm2 , %
林分类型 项目 干 枝 叶 总和＊
纯杉 1∶0 杉生物量 17.724 4 3.665 3 5.824 6 27.214 3
所占比例 65.13 13.47 21.40 100
杉 2∶山 1 杉生物量 13.103 1 2.733 0 4.901 3 20.737 4
山生物量 18.439 3 4.164 3 1.198 5 23.802 1
合　计 31.542 4 6.897 3 6.099 8 44.539 5
所占比例 70.82 15.48 13.70 100
杉 3∶山 1 杉生物量 17.946 4 3.480 2 6.302 8 27.729 4
山生物量 19.357 8 9.619 0 1.487 8 30.464 6
合　计 37.304 2 13.099 2 7.790 6 58.194 0
所占比例 64.10 22.51 13.39 100
杉 5∶山 1 杉生物量 21.090 0 3.755 8 6.549 1 31.394 9
山生物量 11.870 0 5.551 0 0.895 8 18.316 8
合　计 32.960 0 9.306 8 7.444 9 49.711 7
所占比例 66.30 18.72 14.98 100
纯山 0∶1 山生物量 62.593 0 15.626 6 3.701 4 81.921 0
所占比例 76.41 19.08 4.52 100
　　注:＊表示山杜英各器官生物量是单株乘以分株倍数 ,(2∶1)的倍数为 1.83 倍 , (3∶1)的倍数为 2.0 倍 ,(5∶1)的倍数为
2.0 倍 ,(0∶1)的倍数为 2.0 倍。
表 3　杉木 、山杜英不同模式混交林及纯林土壤养分(7 年生)
林分
类型
土层
/cm
有机质
/ g·kg -1
全氮
/g·kg-1
全磷
/g·kg-1
水解性氮
/ mg·kg -1
速效磷
/mg·kg -1
速效钾
/mg·kg-1
纯杉 1∶0 0 ～ 20 29.829 1.409 0.221 123.62 0.84 45.1
20 ～ 40 15.069 0.874 0.207 47.06 0.34 24.8
杉 2∶山 1 0 ～ 20 38.073 2.061 0.262 150.92 1.48 67.3
20 ～ 40 21.936 1.313 0.232 82.44 0.55 36.7
杉 3∶山 1 0 ～ 20 42.905 2.068 0.258 153.67 1.60 53.5
20 ～ 40 24.452 1.442 0.238 91.31 0.61 38.1
杉 5∶山 1 0 ～ 20 32.028 1.402 0.251 142.97 1.10 54.2
20 ～ 40 18.343 1.029 0.234 75.44 0.42 31.3
纯山 0∶1 0 ～ 20 39.795 2.036 0.270 153.76 1.46 64.8
20 ～ 40 16.820 1.231 0.205 49.25 0.58 27.3
3　结论与讨论
(1)在杉木采伐迹地上 ,营造的杉木与山杜英不同模式混交林及其纯林蓄积量差异明显 ,7 年生时
表现为山杜英纯林>杉3∶山1林分>杉 5∶山 1林分>杉2∶山1林分>杉木纯林。在杉木与山杜英不同模
式混交林及纯林中 ,山杜英纯林为 125.75 m3/hm2 ,高出杉木纯林 1.03 倍;杉 3∶山 1混交林为 112.
22 m3/hm2 ,高出杉木纯林 81.38%;杉 5∶山 1 和杉 2∶山 1 混交林则分别比杉木纯林高 70.45%和 36.
66%。混交林中 ,以杉 3∶山 1混交模式生产力最高。与杉木纯林相比 ,各模式混交林中的杉木生长也得
·822· 　江 西 农 业 大 学 学 报 第 25卷
到不同程度的促进。
(2)杉木与山杜英不同模式混交林及其纯林生物量差异较明显 ,山杜英纯林>杉 3∶山 1林分>杉 5∶
山 1林分>杉 2∶山 1林分>杉木纯林 。在杉木与山杜英不同模式混交林及纯林中 ,山杜英纯林生物量
最大 ,为 81.921 0 t/hm2;其次为杉 3∶山 1混交林 ,为 58.194 0 t/hm2 ,它们分别比杉木纯林高出 2.01
倍 、1.13倍;再依次为杉 5∶山 1(49.711 7 t/hm2)和杉 2∶山 1(44.539 5 t/hm2)混交林 ,它们分别比杉木
纯林大 82.67%和 63.66%,杉木纯林最小(27.214 3 t/hm2)。
(3)杉木与山杜英混交后 ,林地土壤肥力状况均得到不同程度的改善 。山杜英纯林及其混交林在 0
～ 20 cm土层内 ,土壤有机质 、全氮 、全磷 、速效氮 、速效磷 、速效钾含量均高于杉木纯林 ,且改善程度较
明显 , 20 ～ 40 cm 土层的养分含量与杉木纯林相比也有不同程度的提高 。在山杜英纯林及各模式混交
林中 ,又以山杜英纯林和杉 3∶山 1混交林林地土壤养分较高 ,表明山杜英是较理想的培肥混交树种。
(4)综合杉木 、山杜英混交林林分生产力 、生物量 、林分结构和土壤肥力状况 ,认为杉 3∶山 1 混交比
例是比较理想的混交模式 ,值得大力推广。如果以培育用材林为目的 ,由于山杜英树干多为双干 ,早期
应及时除萌 ,以利形成独立主干 ,同时在林龄 9 ～ 10年时 ,可将与山杜英株间混交的杉木和在纯杉木行
中隔株间伐 ,获得一定的间伐材 ,形成 4 m ×2 m 株行距的山杜英与杉木的行间混交模式 ,同时进行松
土 、施肥 ,以利于林木的生长 ,再过 5 ～ 6年可将剩余的杉木再次间伐 ,最终可培育出大中径级优质阔叶
材。
致谢:土壤样品养分分析得到亚热带林业研究所裴致达高级工程师等人帮助 , 谨表谢意。
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·823·第 6 期 何贵平等:杉木 、山杜英混交林及其纯林生物量研究