全 文 ：文章编号:1000-2286(2003)04-0599-05
杉木拟赤杨混交林土壤肥力性状研究
高培军1 ,郑郁善1 ,王 妍1 , 陈礼光1 ,李庆荣1 ,吴大忠2
(1.福建农林大学 林学院 ,福建 南平 353001;2.福建省尤溪县 林科所 ,福建 尤溪 356100)
摘要:通过对 11年生杉木拟赤杨混交林土壤肥力测定结果表明:杉拟混交林土壤结构体 、孔隙状况 、水分状
况和土壤化学性质均较杉木纯林有所改善;各模式 0 ～ 20 cm 土壤>0.25 mm 的水稳性团聚体含量比杉木纯
林提高6.21%;总孔隙度和通气度分别较杉木纯林增加 9.87%和 18.06%;杉拟 3∶1混交林0 ～ 20 cm 土层的最
大持水量 、毛管持水量和最小持水量比杉木纯林分别提高了 11.96%, 20.55%, 22.46%;各模式土壤养分含量
有所提高 ,杉拟 3∶1 混交林土壤有机质比杉木纯林提高 43.96%。这说明通过落叶阔叶树和常绿针叶树之间的
混交具有较强的培肥土壤和水源涵养作用 ,对防止杉木多代连栽造成的地力衰退问题具有重要的指导意义。
关键词:杉木;拟赤杨;混交林;土壤肥力
中图分类号:S714.8　　文献标识码:A
A Study on Soil Fertility Properties under Mixed Forest of
Alniphyllum fortunei and Chinese Fir
GAO Pei-jun1 ,ZHENG Yu-shan1 ,WANG yan1
CHEN Li-guang1 ,LI Qing-rong1 ,WU Da-zhong2
　　(1.Forestry College of Fujian Agriculture and Forestry University , Nanping 353001 , China;2.Youxi Forestry
Science Research Institute , Youxi 356100 ,China)
　　Abstract:The soil fertility under the mixed forest of Alniphyllum fortunei and Chinese fir was tested.The re-
sults were as follows :Soil structure , porous property , soil water and chemical properties were better than those un-
der pure Chinese fir forest.In the 0 ～ 20 cm soil depths , in all the proportions , the waterstable aggregation(d>0.
25)was improved by 6.21%compared to that under the pure fir forest.The total porosity and aeration increased by
9.87% and 18.0%.In the 0 ～ 20 cm soil depths under the mixed forest(Chinese fir 3∶Alniphyllum fortunei 1), by
contrast with those under the pure Chinese fir , maximal water-holding capacity , porous water-holding capacity
and minimal water-holding capacity increased by 11.96% , 20.55%and 22.46% respectively .The soil nutrient
content was increased to a certain extent in all the mixed proporions , and soil organic matter under the mixed forest
(Chinese fir 3∶Alniphyllum fortunei 1)was improve by 43.96%.At the same time , these data showed that the mix-
ture of deciduous broad-leaved sperms/evergreen conifer forest could enhance soil fertility and has water-conser-
vation effect.Furthermore , the mixed forest could prevent the decline of soil fertility due to multigeneration planta-
tion of Chinese fir.
Key words:Chinese fir;Alniphyllum fortunei ;mixed forest;soil fertility
收稿日期:2003-03-28
基金项目:福建省科委科学基金资助项目(9933)
作者简介:高培军(1974-),男 ,硕士 ,主要从事森林培育和竹林栽培研究。
第 25卷第 4期 江 西 农 业 大 学 学 报 Vol.25 ,No.4
2003年 8月 Acta Agriculturae Universitatis Jiangxiensis Aug.,2003
DOI :10.13836/j.j jau.2003137
　　杉木(Cunninghamia lanceolata)是我国南方特有的速生用材林树种之一 ,生长快 ,材质好 ,产量高 ,栽
培面积广而受广大林农的喜爱 ,具有悠久的栽培历史[ 1 ,2] 。拟赤杨(Alniphyllum fortunei)生长快 ,适应性
强 ,干形直 ,材质好 ,切削容易 ,是制作火柴盒 、家具 、造纸等优良用材 ,是重要的速生乡土树种 ,常与杉木
混交于天然林中 ,但目前多处于野生状态[ 3] 。我国南方杉木林大面积集中连片 、多代连栽 ,引起地力衰
退 ,生境恶化 ,林分稳定性下降 ,产量逐代递减 ,病虫害蔓延等严重生态后果 ,已引起人们的极大关注 ,而
杉阔混交林则被认为是维持杉木人工林长期生产力的较好途经之一[ 3 ,4] 。根据不同树种的生物学和生
态学特性 ,合理配置针阔混交林 ,增加系统的生物多样性 ,能有效地保持林分稳定性和改善土壤肥
力[ 5 ～ 10] ,对保持人工林生态系统的持续生产力和稳定性具有重要意义。本文仅对杉木拟赤杨混交林的
土壤肥力效应进行分析探讨。
1　试验地自然概况
本实验地设在福建省松溪县县城北面的山地(东经 118°33′～ 118°55′,北纬 27°24′～ 27°51′),属亚热
带季风湿润气候 。气温较高 ,降水丰富 ,夏长冬短 ,霜雪偶见 ,有利森林植物生长。全县年平均气温为
118.1 ℃,雨量充沛 , 年平均降雨量 1 658.8 mm ,降雨日 170 d , 3 ～ 6 月为雨季 。全年平均蒸发量为
1 440 mm ,7 ～ 9月份蒸发量最大 ,年平均绝对湿度为 17.7 毫巴 ,相对湿度为 79%。试验地土壤类型属
暗红壤 ,海拔高度 250 ～ 400 m。地带性植被以常绿阔叶林 、杉松针叶林和毛竹林为主 。
2　土壤肥力测定方法
分别在不同造林模式标准地内按对角线随机布点 ,分不同层次 0 ～ 20 cm 、20 ～ 40 cm 取土样 1 kg 左
右 ,取样点均设在两树之间的正下方 ,各标准地样点按相同层次分别等量混合后供室内分析测定用 。用
环刀和铝盒取原状土壤供土壤物理性质分析[ 11] 。
土壤容重 、渗透系数和土壤水分物理性质采用环刀法;土壤团聚体组成采用机械筛分法;土壤机械
组成和微团聚体采用吸管法。土壤有机质采用硫酸重铬酸钾法 ,全 N 采用硒粉-硫酸铜-硫酸消化 、
蒸馏滴定法 ,全 P采用钼锑抗比色法 ,水解性N 采用扩散吸收法 ,速效 P 采用盐酸-氟化铵法 ,速效K
采用四苯硼钠比浊法[ 11] ,转化酶用 E.Hoff Mann与A.Seegerer法 ,过氧化氢酶用 J.L.John与K.L.Temple
法[ 12 ,13] 。
3　结果与分析
3.1　各模式土壤结构状况
3.1.1　土壤水稳性团聚体组成　土壤团聚体和水稳性团聚体状况是影响土壤肥力的一个重要因素 ,其
在一定程度上甚至有时在很大程度上会对土壤物理机械性质(抗蚀性)和水 、肥 、气 、热状况造成影响。
各模式分析结果见表 1。
表 1　各模式土壤水稳性团聚体组成(0～ 20 cm)
模式 各级团聚体含量百分数/ %>5 5～ 2 2～ 1 1～ 0.5 0.5 ～ 0.25 <0.25 >0.25
结构体破坏率
/ %
拟赤杨纯林 26.3
28.2 13.013.2 12.213.8 10.811.5 3.37.4 34.425.9 65.674.1 9.17
杉木纯林 24.1
40.4 1 6.516.6 12.713.4 10.811.3 6.97.1 29.011.4 71.088.6 19.86
杉拟 2∶1混交 8.3
9.1 14.215.8 22.725.0 17.220.5 9.112.5 28.517.1 71.182.9 14.23
杉拟 3∶1混交 15.2
16.6 18.319.0 21.523.5 13.417.8 7.310.0 24.313.1 75.786.9 12.89
杉拟 4∶1 混交 12.8
14.0 16.117.9 18.520.1 14.018.2 8.912.1 29.717.7 70.382.3 14.58
杉拟 5∶1混交 13.1
15.7 16.919.6 18.223.4 16.519.3 6.510.0 28.812.5 71.287.5 18.65
　　注:结构体破坏率/ %=干筛>0.25 mm 团聚体-湿筛>0.25 mm 团聚体/干筛>0.25 mm 团聚体;分子为湿筛 ,分母
为干筛。
·600· 　江 西 农 业 大 学 学 报 第 25卷
从表 1中可以看出:各模式 0 ～ 20 cm土壤>0.25 mm的团聚体 、水稳性团聚体含量大多在 70%～
80%以上 。杉拟 3∶1混交林 0 ～ 20 cm 土层>0.25 mm 水稳性团聚体含量比杉木纯林增加 6.21%,而表
征土壤团聚体稳定性的结构体破坏率降低 35.10%,而且不同模式的杉拟混交林均有这种趋势 ,这说明
混交林同杉木纯林相比不仅土壤团聚体数增加 ,而且稳定性也加强 。由于混交比例及树种的生物学特
性的影响 ,这种趋势同拟赤杨纯林相比 ,仍表现出拟赤杨纯林的土壤团聚体数量更多 ,稳定性更强 。
3.1.2　土壤微团聚体 、机械组成　不同混交模式林地土壤>0.01 mm的物理性砂粒含量均较杉木纯林
大。混交林中以杉拟 3∶1混交模式的土壤>0.01 mm 的物理性砂粒含量较大 ,为55.21%,在拟赤杨纯林
中以中等密度的林分的土壤>0.01 mm的物理性砂粒含量较大 ,为 57.51%。对于土层 0 ～ 20cm>0.01
mm的物理性砂粒来看 ,3∶1杉拟混交林比杉木纯林增加 37.03%。由此可见 ,不同混交模式的林分均比
杉木纯林有较好的改良土壤颗粒组成程度 ,其中在不同混绞模式中以 3∶1和 2∶1杉拟混交林为较佳 。土
壤颗粒组成的改变也使土壤通气性得到一定程度的改善(表 2)。
表2　各混交模式壤微团聚体/机械组成 %
模式 土壤微团聚体/机械组成(粒径/mm)
1～ 0.25 0.25～ 0.05 0.05～ 0.01 0.01～ 0.005 0.005～ 0.001 <0.001 >0.01
分散
系数
结构
系数
拟赤杨纯林 36.57
28.31 13.1410.52 23.4418.67 7.455.27 11.2010.72 8.2026.50 71.1557.51 30.94 69.06
杉木纯林 23.10
19.23 13.5311.25 10.869.72 19.4618.04 18.3015.71 11.7825.96 50.4940.29 45.38 54.62
杉拟 2∶1混交 28.71
19.35 13.5211..33 19.6514.81 15.7214.73 12.1011.35 10.3028.43 61.8845.49 36.23 63.77
杉拟 3∶1混交 29.7524.32 17.3115.11 23.0115.78 6.433.94 15.1014.32 8.4026.53 70.0755.21 31.66 68.34
杉拟 4∶1混交 23.69
18.73 14.9712.25 19.0212.23 18.1215.61 14.5013.64 9.7027.54 57.6843.21 35.22 64.78
杉拟 5∶1混交 30.01
19.56 11.5710.65 14.0112.28 19.5419.67 14.3013.55 10.5724.09 55.6942.49 43.88 56.12
土壤中微团聚体的含量能反映土壤的团聚状况和土壤抗侵蚀性。不同模式土壤>0.01 mm 水稳性
微团聚体含量以拟赤杨纯林(中等密度)和杉拟 3∶1混交林较大 ,分别为 71.15%和 70.07%。杉木纯林
最差 ,仅为 50.49%,这说明不同模式的混交林较杉木纯林都不同程度地改善了土壤微团聚体状况 ,有
利于林地水土保持(表 2)。
分散系数愈低 ,表明土壤的微结构的水稳性愈差 ,其保水保肥能力就愈弱。各种混交模式及拟赤杨
纯林的分散系数均较杉木纯林大 ,杉木纯林仅为 54.62%,而且随杉拟混交比例的增大 ,越接近杉木纯
林的林分 ,其土壤的分散系数愈小 。这说明通过营造混交林 ,可以改变土壤的颗粒组成 ,从而改善土壤
的微结构 ,提高土壤的结构性能和保水保肥能力 ,促进林木的生长(表 2)。
3.2　各模式土壤水分状况
森林土壤水分是森林土壤的一个重要组成养分 ,它积极参与土壤中物质的转化过程 ,是植物生长所
必需的 ,它影响着土壤结构的形成以及土壤结构的稳定性 ,也是土壤肥力的重要指标之一 ,分析结果见
表3 。
营造混交林后 ,随着林地孔隙状况的改善 ,林地的持水性能也得到了不同程度的改善。0 ～ 40 cm
土层的最大持水量 、毛管持水量 、最小持水量均比杉木纯林 、拟赤杨纯林有所提高 ,其中杉拟 3∶1混交林
的0 ～ 20 cm 土层的最大持水量 、毛管持水量 、最小持水量分别比杉木纯林提高了 11.96%,20.55%, 22.
46%;比中等密度的拟赤杨林分(3 000株/hm2)提高了 28.49%, 27.92%,26.78%,这说明混交林有林地
持水能力得到一定的提高 。此外 ,混交林的排水能力也较纯林有所提高 ,但是混交林及拟赤杨纯林 0 ～
20 cm ,20 ～ 40 cm土层的自然含水量均低于杉木纯林 ,这是杉拟混交林不利于杉木生长的一面 ,这与混
交林林内光照和林地蒸发量比杉木强 ,及拟赤杨阔叶树种蒸腾作用较强有关(表 3)。
·601·第 4期 高培军等:杉木拟赤杨混交林土壤肥力性状研究
表 3　各模式土壤水分状况
模式 密度/株·hm-2
土层厚度
/ cm
自然含水量
/ %
最大持水量
/ %
毛管持水量
/ %
最小持水量
/ mm
贮水量
/mm
排水能力
/mm
拟赤杨纯林 3 000 0～ 20
20～ 40
8.6
11.0
63.04
65.19
50.30
52.99
46.19
48.53
20.30
24.73
36.16
34.97
杉木纯林 3 000 0～ 20
20～ 40
9.0
11.4
52.99
48.03
44.42
45.11
38.22
38.20
17.17
23.67
28.18
20.41
杉拟2∶1 混交 3 000 0～ 20
20～ 40
6.1
8.7
61.88
52.00
46.30
44.27
41.54
39.77
10.09
16.03
33.64
22.53
杉拟3∶1 混交 3 000 0～ 20
20～ 40
6.5
13.3
68.19
53.48
55.91
49.84
49.29
34.83
12.0
28.12
20.12
18.29
杉拟4∶1 混交 3 000 0～ 20
20～ 40
6.1
7.5
48.89
51.21
41.86
45.80
37.34
40.44
12.26
15.54
23.22
22.44
杉拟5∶1 混交 3 000 0～ 20
20～ 40
9.6
12.4
64.48
58.64
51.88
57.32
47.80
55.65
13.82
22.54
24.02
5.44
3.3　各模式土壤孔隙组成状况
土壤孔隙状况影响着土壤的通气性 、透水性及林木根系穿插等 ,是土壤肥力的一个重要指标之一 ,
各模式土壤孔隙组成分析结果见表 4。营造混交林后林地 0 ～ 20 cm、20 ～ 40 cm 土层的容重下降 ,土壤
总孔隙 、通气度增加 ,其中杉拟 3∶1混交模式最为明显 ,其总孔隙度和土壤通气度分别比杉木纯林增加
9.87%和 18.06%,较中等密度的拟赤杨纯林(3 000株/hm2)增加 9.39%和 18.00%;而土壤容重较杉木
纯林下降了 3.36%,较中等密度的拟赤杨纯林(3 000株/hm2)下降了 27.84%。这是由于不同林分其土
壤腐殖质和根系穿插能力的差异 ,形成了不同土壤团聚体结构 、孔隙大小。可见杉木拟赤杨混交林林地
表层的土体构造疏松 ,通气性能得到改善 ,林地的孔隙状况明显优于杉木纯林 ,这无疑有利于林木的生
长。
表 4　各模式土壤孔隙组成状况
模式 密度/株·hm-2
土层厚度
/ cm
毛管孔隙度
/ %
非毛管孔隙度
/ %
总孔隙度
/ %
土壤通气度
/ %
容重
/ g·cm-3
拟赤杨纯林 3 000 0 ～ 20
20 ～ 40
47.55
48.32
3.23
2.47
50.78
50.79
40.63
38.43
1.180
1.124
杉木纯林 3 000 0 ～ 20
20 ～ 40
42.38
46.82
8.18
3.03
50.56
49.85
41.97
38.02
0.954
1.038
杉拟2∶1 混交 3 000 0 ～ 20
20 ～ 40
38.29
40.77
12.88
7.12
51.17
47.89
46.13
39.88
0.827
0.921
杉拟3∶1 混交 3 000 0 ～ 20
20 ～ 40
51.60
40.00
3.95
5.95
55.55
45.96
49.55
31.90
0.923
1.057
杉拟4∶1 混交 3 000 0 ～ 20
20 ～ 40
42.07
47.45
7.07
5.67
49.14
53.12
43.01
45.35
1.005
1.036
杉拟5∶1 混交 3 000 0 ～ 20
20 ～ 40
37.35
52.10
9.07
1.20
46.42
53.30
39.51
42.03
0.720
0.909
3.4　各模式土壤化学性质与酶活性变化
森林土壤中的养分动态变化是养分在自然环境循环中的一个复杂的变量 ,林分生长与土壤养分的
动态变化有着密切关系。试验结果见表 5。
混交林及拟赤杨纯林中土壤的有机质 、全 N 、全 P 和速效性养分均较杉木纯林大。其中杉拟 3∶1混
交林和中等密度拟赤杨纯林土壤有机质 ,比杉木纯林分别提高 43.96%,53.82%。究其原因可能是由于
拟赤杨为落叶阔叶树 ,每年都归还一定数量的叶子 ,而杉木纯林很少落叶归还土壤 ,而且阔叶树的落叶
又较针叶树分解快 ,及时补充土壤中养分。同时 ,由于混交林中更多根系穿插和扩展 ,土壤水分和孔隙
·602· 　江 西 农 业 大 学 学 报 第 25卷
状况改善 ,有利于土壤矿化作用 ,因而混交林土壤肥力较杉木纯林高。此外 ,杉拟混交林和拟赤杨纯林
土壤酶的活性均比杉木纯林强 。这说明通过落叶阔叶树与常绿针叶树之间的混交可以维护土壤肥力 ,
防止杉木多代连栽所造成的地力衰退问题。
表 5　各模式土壤化学性质
模式 密度/株·hm-2
土层厚度
/ cm
有机质
/ g·kg-1
全 N
/ g·kg-1
全磷
/ g·kg-1
水解氮
/ mg·kg -1
速效 P
/mg·kg-1
速效 K
/mg·kg-1 pH
转化
酶
过氧化
氢酶
拟赤杨纯林 3 000 0 ～ 20
20 ～ 40
37.541
24.361
1.943
1.354
0.391
0.342
123.37
81.32
3.92
3.30
147.95
130.21 5.3 15.22 3.57
杉木纯林 3 000 0 ～ 20
20 ～ 40
19.832
11.251
0.944
0.697
0.263
0.242
93.75
65.53
1.99
1.73
98.96
87.33 4.4 10.75 2.13
杉拟 2∶1混交 3 000 0 ～ 20
20 ～ 40
29.792
18.341
1.665
0.808
0.353
0.315
106.65
68.57
3.15
2.68
108.83
95.47 4.7 12.76 2.79
杉拟 3∶1混交 3 000 0 ～ 20
20 ～ 40
30.346
20.075
1.849
1.098
0.369
0.311
119.51
80.31
3.82
3.15
139.12
113.55 5.0 15.03 3.26
杉拟 4∶1混交 3 000 0 ～ 20
20 ～ 40
25.177
8.319
1.655
0.531
0.295
0.281
105.73
43.22
3.21
2.70
101.21
95.52 4.7 12.68 2.63
杉拟 5∶1混交 3 000 0 ～ 20
20 ～ 40
20.433
12.572
1.200
0.800
0.291
0.280
99.02
68.77
2.57
2.01
102.26
83.76 4.5 11.86 2.40
　　注:转化酶单位为:0.1NNa2S2O3 mL/g;过氧化氢酶单位为:0.1NKMnO4 mL/ g。
4　小　结
各模式林地土壤其结构体破坏率 、团聚体 、水稳性团聚体 、土壤结构系数 ,以密度为 3 000株/hm2拟
赤杨纯林最好 ,在混交林中以杉拟 3∶1混交林最好 ,而杉木纯林最差;杉拟混交林均比杉木纯林好。对
于土壤孔隙度 、通气度 、最大持水量 、毛管持水量 、最小持水量 、土壤贮水量都以密度为 3 000株/hm2 拟
赤杨纯林表现出比其它模式更佳的数值 ,各模式均比杉木纯林好得多 ,而混交林中又以杉拟 3∶1混交林
林分最好 。
土壤化学性质分析结果表明 ,对于有机质含量 、全N 、全P 、水解性N 、速效P 、速效K 、转化酶 、过氧化
氢酶基本上都是 3 000株/hm2的拟赤杨纯林最好;在混交林中又以混交比例为 3∶1的最好;而杉木纯林
的以上各项指标都最差。这是由于拟赤杨纯林有利于养分的加速循环和土壤肥力的保持 ,而杉木纯林
由于对土壤养分的消耗大而且不利于土壤养分的改善 ,因此以上各指标显得较差。从 pH值看 ,各模式
基本上都比较接近(接近 5),但针阔混交林的 pH值总体上略偏小 。
参考文献:
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·603·第 4期 高培军等:杉木拟赤杨混交林土壤肥力性状研究