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海岸内侧丘陵山地木麻黄和马占相思混交造林研究



全 文 :作者简介:沈振洪(1960 -),男,福建诏安人,林业工程师,从事林业规划设计、森林资源管理和营林生产工作。 收稿日期:2011 -03 -01
海岸内侧丘陵山地木麻黄和马占相思混交造林研究
沈 振 洪
(东山县林业局林业规划设计队,福建东山 363400)
摘 要:对海岸内侧丘陵山地马尾松采伐迹地采用木麻黄和马占相思混交造林进行更新试验,通过 5a 生林分在生长
量、防风效果及土壤理化性质等方面的测定,结果表明,木麻黄与马占相思多行(3∶ 3)混交林在生长量和防风作用上
与木麻黄、马占相思单行混交林及木麻黄纯林相比具有更大的优势,木麻黄与马占相思多行混交有利于土壤结构的
改善和土壤养分的提高。沿海地区海岸内侧丘陵山地马尾松林地更新以木麻黄和马占相思多行混交效果比较理想。
关键词:海岸;丘陵山地;木麻黄;马占相思;混交林
中图分类号 S792. 93 文献标识码 A 文章编号 1007 - 7731(2011)07 - 143 - 02
福建省南部沿海地区海岸内侧丘陵山地多为石质性
土壤,土层薄、土壤肥力低下,以往这部分山地多采用马尾
松造林,由于立地条件差,林分生长量不高,但对于荒山绿
化和保持水土具有一定的效果。近年来,由于马尾松松材
线虫病的发生和蔓延,沿海马尾松种植区也不可避免,目
前对感染线虫病的马尾松林处置的办法多采取砍伐并集
中烧毁,对于清理后的马尾松林地更换树种栽植。福建省
东山县陈城镇陈城村一片马尾松林因感染线虫病于 2005
年砍伐后采用木麻黄无性系粤 601 和马占相思 2 种树种
通过混交方式进行改造试验,旨在探索一条适合沿海贫瘠
丘陵山地马尾松林采伐后的更新途径。
1 试验地概况
试验点位于漳州市东山县陈城镇,地处东经 117°18,
北纬 23°40。属于亚热带海洋性气候,干、湿季节明显,年
平均降水量 945mm,大部分降雨集中于 5 ~ 9 月,11 月至
翌年 2月为旱季,年平均蒸发量 1056mm,年平均气温 20.
8℃,最高气温 36. 6℃,最低气温 3. 8℃。主要自然灾害为
台风和干旱,台风多发生在 7 ~ 8 月,年平均 5. 1 次。试验
地位于该镇陈城村 1 大班 10小班,总面积 4. 6hm2,该小班
坡向西北,海拔在 35 ~ 90m,主要植被有芒萁、墨面神、桃
金娘和一些草本植物。
2 研究方法
2. 1 试验设计和试验林营造 2005 年,将林地上的马尾
松林采伐后,挖尽树根,2005 年底进行穴状整地,挖穴规
格为 40cm × 30cm × 30cm,于 2006 年春以木麻黄无性系粤
601和马占相思进行造林,造林方式采取木麻黄和马占相
思混交,比例有 1∶ 1和 3∶ 3 两种,木麻黄纯林为对照,试验
沿山坡随机布设,3次重复,上、中、下坡各 3 块小区,每小
区面积 30m × 30m,株行距 2. 0m × 3. 0m。造林时间选择在
雨天,容器苗深栽,造林前穴内投放适量灭蚁灵诱杀白蚁,
造林时每穴施放呋喃丹 5g,以防治白蚂蚁危害。
2. 2 试验林调查 造林后每年底分树种调查各种林分的
保存率和生长量,2010 年 11 月,对试验林全面调查,包括
每个树种保存率和每株树的树高、胸径,每种林分林前和
林内的风速,每块小区土壤理化特性。土壤性质测定:在
不同林分内,按照梅花型机械设置 5 个取样点,分 0 ~
20cm和 20 ~ 40cm土层取 1kg混合土样,并用环刀法取原
状土壤,并带回实验室内,按常规方法测定其土壤水分物
理性质和化学性质[1 - 2]。
3 结果与分析
3. 1 木麻黄、马占相思混交林生长状况和防护效果 木
麻黄和马占相思是沿海沙地主要的防护林树种,同时又能
作为用材兼具防护作用在山地上生长。通过对 5a 生的木
麻黄、马占相思混交林和木麻黄纯林生长量和风速测定表
明(表 1) ,木麻黄和马占相思多行混交的林分在树种生长
量和防护功能上都优于木麻黄马占相思单行混交林和木
麻黄纯林。多行混交林中木麻黄树高、胸径总生长量与单
行混交林中木麻黄及木麻黄纯林相比较,分别增加了
5. 1%、12. 2%和 19. 2%、15. 0%;多行混交林中马占相思
树高、胸径总生长量与单行混交林中马占相思相比,提高
了 19. 0%和 17. 0%;多行混交林降风率与单行混交林及
木麻黄纯林相比,分别提高了 7. 1 和 9. 0 个百分点。经方
差分析[3],不同林分类型木麻黄树高差异明显而胸径差别
不显著:FH = 7. 58
* ,FD = 3. 11,F0. 05(2,6)= 5. 14,F0. 01(2,
6)= 10. 9;不同比例混交林中马占相思树高和胸径差异显
著:FH = 10. 5
* ,FD = 9. 07
* ,F0. 05(1,4)= 7. 71,F0. 01(1,4)
= 21. 2。这是因为木麻黄和马占相思均为强阳性树种,对
光能的需求强烈,而木麻黄的生长速度要快于马占相思,
木麻黄与马占相思多行混交,林分结构比较合理,几年后
形成上层木麻黄下层马占相思的复层林分,2 个树种在空
间伸展上相协调,生长较快,林分防风效果明显。木麻黄
341安徽农学通报,Anhui Agri. Sci. Bull. 2011,17(07)
DOI:10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2011.07.095
与马占相思单行混交树种间对光照争夺激烈,而木麻黄生
长迅速对马占相思产生遮蔽作用,导致马占相思生长空间
和所需光照受限而影响生长。混交林中木麻黄生长量大
于木麻黄纯林,这与混交林中马占相思对土壤具有改良作
用有关,而混交林由于具有高度和上下层结构优势而使其
防风作用比木麻黄纯林强。
表 1 木麻黄、马占相思混交林生长状况和防护效果
树种组成 比例
生长量
树高(m)胸径(cm)
林前风速
(m/s)
林内风
速(m/s)
降风率
(%)
木麻黄 1 5. 9 4. 1 5. 5 2. 0 63. 6
马占相思 1 4. 2 4. 7 2. 0
木麻黄 3 6. 2 4. 6 5. 8 70. 7
马占相思 3 5. 0 5. 5 1. 7
木麻黄 5. 2 4. 0 6. 0 2. 3 61. 7
3. 2 木麻黄、马占相思混交林土壤物理性质 土壤容重
是对土壤坚实程度和通气透水性能的反映,对林木根系
伸展有较大的影响,而土壤孔隙度直接影响土壤容重、
透水及根系穿插,是表征土壤结构的一个重要指标。对
木麻黄马占相思混交林和木麻黄纯林的土壤物理性质测
定结果显示 (表 2) ,木麻黄、马占相思混交林土壤容重
比木麻黄纯林小,土壤容重从大到小的林分类型顺序为
木麻黄纯林 >木麻黄、马占相思单行混交林 > 木麻黄、
马占相思多行混交林,而土壤孔隙度和持水量表现为木
麻黄、马占相思混交林大于木麻黄纯林,其大小顺序为
木麻黄、马占相思多行混交林 >木麻黄、马占相思单行
混交林 >木麻黄纯林。以木麻黄、马占相思多行混交林
(3∶ 3)中 0 ~ 20cm土层为例,多行混交林土壤容重与木
麻黄纯林相比下降了 8. 0%,而土壤最大持水量、毛管
持水量、非毛管空隙、毛管空隙和总孔隙度分别增加了
14. 7%、10. 9%、32. 1%、20. 7% 和 22. 6%。木麻黄、
马占相思多行混交林土壤容重略低于木麻黄马占相思单
行混交林,而土壤持水量和孔隙度略高于木麻黄马占相
思单行混交林。土壤容重越大说明土壤紧实度越大,土
壤的通气性和透水性也就越差,这对林木根系充分伸展
不利。可见,木麻黄与马占相思混交后对土壤结构和物
理性状起到较好的改善作用,减少了地表径流,提高了
土壤涵养水源能力。这可能是木麻黄与马占相思混交后,
一方面随着 2种树种根系在不同深度土壤中分布和生长
穿插,与木麻黄纯林中根系仅分布在同一层次土层相比,
土壤对水分的贮藏具有更大的能力;另一方面随着混交
林的生长,马占相思落叶量较大,混交林地表枯落物较
厚,这对于地面对水分的吸存和减少水土流失都相当有
利,同时地面较多的凋落物对于改善土壤结构也有较大
的作用。因此,木麻黄、马占相思混交林土壤与木麻黄
纯林相比具有更好的持水能力和土壤结构。
表 2 木麻黄马占相思混交林土壤物理性质
林分类型
土 层
(cm)
容重
(g /cm3)
最大持水
量(%)
毛管持水
量(%)
非毛管孔
隙度(%)
毛管孔隙
度(%)
总孔隙度
(%)
木麻黄、马占
相思混交林(1∶ 1)
0 ~ 20 1. 06 56. 17 54. 30 11. 21 56. 94 68. 15
20 ~ 40 1. 15 52. 90 50. 92 10. 53 52. 64 63. 17
木麻黄、马占
相思混交林(3∶ 3)
0 ~ 20 1. 03 58. 63 53. 82 12. 85 58. 22 71. 07
20 ~ 40 1. 12 53. 11 51. 14 9. 78 52. 53 62. 31
木麻黄纯林
0 ~ 20 1. 12 51. 13 48. 52 9. 72 48. 25 57. 97
20 ~ 40 1. 25 48. 16 46. 12 8. 03 46. 29 54. 32
3. 3 木麻黄、马占相思混交林土壤化学性质 土壤化学
性质是表征土壤肥力状况的重要指标,从表 3 可知,木麻
黄、马占相思混交林土壤肥力状况比木麻黄纯林好,表现
为木麻黄、马占相思多行混交林 >木麻黄、马占相思单行
混交林 >木麻黄纯林。以木麻黄马占相思多行混交林(3
∶ 3)中 0 ~ 20cm土层为例,混交林土壤的有机质、全氮、全
磷、水解氮、速效磷和速效钾含量分别比木麻黄纯林高出
17. 0%、11. 6%、12. 2%、15. 3%、77. 5% 和 38. 2%。可见
木麻黄与马占相思混交可以增加土壤养分,从而改善土壤
肥力状况。这是因为马占相思具有较强的固氮自肥能力,
而且马占相思凋落物量大且容易分解,枯落物中有机质等
营养成分及时回归土壤,促进了林木与土壤之间的养分循
环顺畅进行,因而提高了土壤肥力和林木生长量。而木麻
黄纯林凋落量虽然也比较大,但由于木麻黄小枝中含有单
宁等不易分解物质而影响其有效营养元素及时回归土壤,
木麻黄在生长过程中从土壤中吸收消耗了养分而凋落物
中有效物质又无法回归,因此林地肥力低于木麻黄、马占
相思混交林。
表 3 木麻黄、马占相思混交林土壤化学性质
林分类型
土层
(cm)
有机质
(g /kg)
全 N
(g /kg)
全 P
(g /kg)
水解 N
(mg/kg)
速效 P
(mg/kg)
速效 K
(mg/kg)
木麻黄、马占
相思混交林(1∶ 1)
0 ~ 20 31. 59 1. 26 0. 51 113. 51 1. 66 31. 13
20 ~ 40 22. 42 1. 05 0. 38 97. 14 1. 30 18. 75
木麻黄、马占
相思混交林(3∶ 3)
0 ~ 20 33. 53 1. 15 0. 55 125. 38 1. 58 34. 68
20 ~ 40 19. 16 0. 96 0. 42 100. 57 1. 42 21. 06
木麻黄纯林
0 ~ 20 28. 60 1. 03 0. 49 108. 70 0. 89 25. 09
20 ~ 40 24. 09 0. 85 0. 40 85. 31 0. 73 18. 86
4 结论与讨论
研究结果表明,福建省海岸内侧贫瘠山地马尾松迹地
采用木麻黄和马占相思混交造林,与木麻黄纯林更新相
比,在生长量和防护效果上具有更大的优势;而且混交林
对土壤保持水土和结构改善方面作用较大,同时增加了土
壤养分,提高了土壤肥力。木麻黄与马占相思单行混交由
于 2个树种在地上空间的激烈竞争引起马占相思有可能
在生长过程中受到限制,而木麻黄和马占相思采取多行混
交可避免马占相思因种间竞争而生长不良。
福建沿海地区在海岸内侧多为丘陵山地且立地条件
差,过去多种植耐瘠薄先锋树种马尾松,主要目的是涵养
水源以防止水土流失。近年来,马尾松松材线虫病严重发
生和蔓延,致使沿海地区许多马尾松林因感病而被砍伐并
就地销毁,由于这部分林地土壤肥力低下,(下转 172 页)
441 安徽农学通报,Anhui Agri. Sci. Bull. 2011,17(07)
理与绿化美化相结合,坚持水保方案具有投资省、效益好
和可操作性原则,实现生态、经济和社会的同步协调发展。
2. 2 目标 在坚持防治原则的基础上,根据工程的建设
特点,建立有效的水土流失防治体系,其目标为: (1)从保
护水土资源角度出发,尽可能减少损坏原有的水土保持设
施,由工程建设引起的水土流失区域,根据主体工程的水
土流失特点和预测的危害程度,采取不同的水土流失防治
措施,并对损坏的水土保持设施予以补偿。(2)工程弃土
堆放于指定地点,并采取有效防护措施,保证不发生大面
积的水土流失。对于临建工程采取临时防护措施,以减少
施工期的水土流失,防止水溅冲蚀流入周边沟、河道,以免
危害下游。(3)按设计所列各项措施治理后,使工程建设
区和管理区生态环境得到一定的改善,使水土保持生态、
社会效益有所提高。(4)在工程建设期对水土流失和生
态环境进行适时有效的监测,为水土保持方案的合理性提
供科学依据,并为全面减少工程区水土流失服务。
2. 3 水土保持方案与措施
2. 3. 1 工程中已有的水土保持措施 在主体工程设计中
具有水土保持功能的措施有:在进洪闸上下游导流堤内侧
采用干砌石和草皮护坡,外侧全为草皮护坡,并设有堤顶
道路;翼墙及顶平台两侧闲置地采用正六边形预制砼框格
内植草皮,六边形的外接半径为 35cm,内植草皮圆直径为
25cm;上下游防冲消能起防冲护坡作用;管理庄台面积为
2000m2,其中绿化面积为 260m2,在管理区中种植树木和
草坪,以达到绿化美化的作用。闸左岸弃土冲填区临时征
用后复耕。
2. 3. 2 弃土区 弃土场选择在闸左岸弃土冲填区及淮河
侧分流导堤、封闭堤和老堤之间,弃土场表面应平整,表面
及边坡水土流失防护采用植物措施。进洪闸工程共产生
弃土 15. 34 万 m3。其中,闸左岸的弃土冲填区,已考虑作
临时耕地并复耕,不再另行规划;淮河侧分流导堤、封闭堤
和老堤之间弃土区占地 2. 08hm2,规划在该弃土区采用树
草间种,进行美化绿化。草坪选用马尼拉、狗芽根,种植面
积分别为 13864 m2、5202m2;树种选用广玉兰、水杉,按行
株距 3m × 4m种植,共需广玉兰 500 株,水杉 1234株。
2. 3. 3 临建工程 包括:临时围堰、临时道路、施工工场
等,主要的水土保持措施为临时围堰的临时防护,以防施
工期的水力侵蚀。采用草垫防护,在围堰的两侧围堰肩处
各设 0. 5m宽的草垫,长度为 1900m,草垫面积为 1900m2。
2. 3. 4 取土区 取土区占地 10. 06hm2,取土深度 2. 7m,
难以回填复耕,可利用其形成的水面种植水生植物或进行
水产养殖。
3 水土流失监测
根据工程总布置,确定工程水土流失监测区域包括:
主体工程区、弃土区、取土区、管理庄台、临建工程。监测
时段为工程施工期及运行期第一年,监测项目包括水土流
失因子(降水、土壤条件、地形地貌、植被覆盖等)、水土流
失形式、水土流失量、水土流失危害及水土保持效益,监测
以定点监测为主,分别在主体工程区、弃土区、取土区、管
理庄台布设监测点。
4 投资估算
设计投资概算由植物措施、临时工程、独立费用和基
本预备费组成。水土保持方案总投资 14. 08 万元,见表 3。
表 3 荆山湖进洪闸水土保持概算
序号 工程或费用名称 单位 数量 单价(元)合 计(万元)
一 植物防护工程 10. 19
1 狗芽根草皮 m2 5202 2. 08 1. 08
2 马尼拉草皮 m2 13864 2. 50 3. 47
3 广玉兰 株 500 98. 04 4. 90
4 水杉 株 1234 6. 00 0. 74
二 临时防护工程 1. 99
1 草垫拦护(围堰) m2 1900 9. 21 1. 75
2 其他临时工程 万元 11. 94 2. 00% 0. 24
三 独立费用 1. 49
1 建设管理费 万元 12. 18 2. 00% 0. 24
2 工程建设监理费 万元 12. 18 2. 50% 0. 31
3 科研勘测设计费 万元 12. 18 6. 00% 0. 73
4 水土流失监测费 万元 12. 18 1. 50% 0. 18
5 工程质量监督费 万元 12. 18 0. 25% 0. 03
四 基本预备费(3%) 0. 41
工程总投资 14. 08
5 结束语
水土保持是河道治理工程建设中的重要组成部分之
一,是有效发挥河道治理工程作用的保障,在每一个河道
治理工程中都必须考虑可能发生的水土流失现象,切实做
好水土保持设计和实施工作。 (责编:陶学军)
(上接 144 页)因而选择合理的树种以保证造林成功成为
更新的关键。沿海地区多风,所以海岸内侧丘陵山地造林
树种选择需要考虑既能耐贫瘠土壤又要有较强的抗风作
用。木麻黄、相思类树种均为海岸丘陵山地造林可选树
种,但最好采用混交且多行或带状方式,这样可发挥 2 种
树种各自的优势,在提高防风作用的同时又增加生产力和
改善土壤肥力状况。
参考文献
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学技术出版社,1978:1 - 135.
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出版社,1986:1 - 45.
[3]唐守正 . 多元统计分析方法[M]. 北京:中国林业出版社,1986.
(责编:施婷婷)
271 安徽农学通报,Anhui Agri. Sci. Bull. 2011,17(07)