全 文 ：文章编号:1006-1126-2010 (3) -0127-05
湿地松×荷木 (大叶栎)异龄混交造林
技术及其成效研究
作者简介:唐玉贵 (1956—), 女 , 高级工程师 , 主要从事乡土树种研究。
唐玉贵1 , 朱积余1 , 蒋 1 , 梁杰森2
(1.广西林业科学研究院 , 南宁 530002;2.广西梧州市林业局 , 梧州 543002)
摘 要:研究珠江流域南亚热带季风气候区湿地松 (Pinus elliottii)低效防护林采取异龄混交荷木 (Schima su-
perba)、 大叶栎 (Castanopsis f issa)改造后的林分结构 、 生物量 、 凋落物 、 土壤理化性质 、 林地涵养水源和固土
功能 、 林地土壤侵蚀量和林分生长量等的变化规律及其影响作用 , 全面评价湿地松×荷木 (大叶栎)异龄混交
林的综合效益 。
关键词:湿地松×荷木;异龄混交造林
中图分类号:S725.2 文献标识码:A
Study on Afforestation Techniques of Mixed Plantation of Pinus
elliottii ×Schima superba (Castanopsis f issa)
at Different Ages and Their Effects
TANG Yu-gui1 , ZHU Ji-yu1 , JIANG Yi1 , LIANG Jie-sen2
(1.Guangxi Fo restry Research Institute , Nanning 530002 , Guangxi , China;
2.Wuzhou City Forestry Bureau , Wuzhou 543002 , Guangx i , China)
Abstract:Change patterns and the effects of forestland st ructure , biomass , lit ter , soil charac-
ters , forestland w ater and soil conservation ability , forestland erosion and forestland grow th volume of
mixed plantation of Pinus el liott ii × Schima superba(Castanopsis f issa)were studied in the paper.
It w as aimed to evaluate the comprehensive benefit s of mixed plantation of P.elliot tii × S.superba
(C.f issa).
Key words:Pinus elliot tii × Schima superba;Mixed afforestation at dif ferent ages
1 试验区自然概况
苍梧县地处广西东部 , 位于 10°51′E , 22°58′
～ 24°10′N , 北回归线从县境中部贯穿 , 属南亚热
带季风性气候 , 雨热同季 , 年平均气温 21.2℃,
极端最高温 39.9℃, 极端最低温-2.4℃, 年平均
降水量 1500 mm , 年平均相对湿度 80%。珠江上
游的浔江将全县分为江南 、江北两大块 , 属典型的
丘陵地貌 。江南以低丘陵地貌为主 , 海拔 20 ～ 200
m , 土壤为花岗岩发育而成的赤红壤;江北以中丘
陵地貌为主 , 夹杂少部分低山 , 海拔 50 ～ 500 m ,
土壤为砂页岩发育而成的赤红壤 。主要森林群落为
南亚热带常绿阔叶林类型。
苍梧县是珠江防护林体系建设的重点县 , 也是
水土流失的重灾区 。人为干扰 、 经营措施不合理等
原因 , 导致在上世纪 80年代末期形成了低效湿地
第 39 卷 第 3 期
2010 年 9 月
广 西 林 业 科 学
Guangxi Forestry Science
Vol.39 No.3
Sep.2010
松纯林 4 910 hm2 , 需进行改造 , 提高防护效益。
2 试验研究方法
2.1 采取的异龄混交技术
在 10 ～ 15年生的低效湿地松 (Pinus ell iot ti i)
纯林中每公顷混交荷木 (Schima superba)或大叶
栎 (Castanopsis f issa)1 200 ～ 1 500株 , 穴垦 , 用
1年生容器苗木造林 , 苗木规格 25 ～ 30 cm , 早春
雨后造林。造林后每年单株抚育 1次 , 抚育 3年 ,
经间伐 , 成林保持湿地松 1 200 ～ 1 500株/hm2 ,
上层乔木郁闭度控制在 0.5 ～ 0.6 , 第二层荷木
(大叶栎)覆盖度控制在 50%～ 70%, 针阔混交比
例5∶5 ～ 6∶4。
2.2 样地调查
设立各种处理的固定样地 , 每处理 3次重复 ,
以湿地松纯林为对照。共测定样地 36个 , 测定对
象为湿地松 (32 a)×荷木 (18 a)、 湿地松 (32
a)×大叶栎 (3.5 a)异龄混交林试验林和湿地松
纯林 (32 a)。
2.2.1 生物量调查
采用标准地法和样方法调查生物量 。标准地为
20 m×20 m 的正方形。先进行每木检尺 , 根据标
准地平均直径和平均树高选取平均标准木 , 混交林
中则按树种分别选择标准木。选取的标准木经伐倒
后 , 分别干 、枝 、叶称鲜重。然后分别选取各部分
样本 , 烘干后计算干重/鲜重比 , 求出各种林分各
部位的生物量 , 并推算出单位面积的总生物量。灌
木 、 草本和凋落物采用 2 m×2 m 的样方 , 分别收
集称重 , 同样选取样本经烘干后计算干重 , 求得单
位面积的总生物量。其中凋落物按分解程度分为未
分解状态和半分解状态两类。
2.2.2 土壤理化性状及水源涵养功能调查
在研究区域内 , 选择代表性林地设置调查标准
地 , 标准地面积为 20 m ×20 m 。调查林地包括湿
地松纯林低效林和采取异龄混交措施改造后的湿地
松×荷木异龄混交林 、 湿地松×大叶栎异龄混交
林。调查记录林地的立地条件 , 包括海拔 、坡度 、
地形 、起源 、土壤类型等 。
2.2.3 凋落物蓄水功能调查
在苍梧县的湿地松纯林 、湿地松×大叶栎混交
林 、湿地松×荷木混交林林分中 ,分别选择 2 ～ 4块
面积为 20 m ×20 m 的标准地 ,在所设的标准地中
进行每木检尺 ,测出每株树木的高度 ,求出该标准地
内林木的平均胸径 、平均树高以及该林分郁闭度 ,同
时调查林下植被种类 。在不同的林分标准地内分别
随机布设 3 个 1 m ×1 m 的样方 ,先测量每块样方
内凋落物层的厚度 ,按全分解 、未分解 、半分解分别
收集凋落物 ,装入标有标签的袋中 ,待实验用。
2.3 数据处理
2.3.1 土壤物理 、化学性质测定及数据处理
土壤物理性质测定方法参见中国科学院南京土
壤研究所土壤理化分析方法[ 9] 和中华人民共和国
国家标准分析方法[ 10] 。
pH值测定采用电位法 , 有机质测定采用高温
外热重铬酸钾氧化-容量法 , 全 N 测定采用半微
量凯氏法 , 碱解 N 测定采用碱解扩散法 , 全 P 测
定采用 NaOH 熔融 -钼锑抗比法 , 速效 P 采用双
酸浸提-钼锑抗比色法 , 全 K 测定采用 NaOH 熔
融-火焰光度法 , 速效 K 采用 NH4OAC 浸提-原
子吸收分光光度法测定 。
所有统计用SPSS for Windows 15.0软件完成。
2.3.2 含水量数据测定及处理
(1)凋落物持水量及持水率 将收集到的凋落
物放于电子天平上称其湿重 m1 , 然后放于 80℃的
烘箱中烘至恒定质量后立即称量 , 得到其干重 m2 ,
求算出各凋落物的持水量 R0 =m1 -m2 、 持水率
R0/ =(m1-m2)/m2×100%。
(2)凋落物最大持水量及持水率 将烘干后的
凋落物在水中浸泡 24 h , 取出将其气干 (以无水
滴为标准), 迅速称其质量 m3 , 求算出每种凋落物
的最大持水量 Rm =m3-m2 、 最大持水率 Rm′=
(m3-m2)/m2×100%。以上所测及所求各量均为
各林分类型下 1 m2 样方内的量 , 换算成每公顷凋
落物的现存量 、持水量及持水率 。
3 结果与分析
1996—2008年 , 项目在苍梧县林科所 、 沙头
镇 、 六堡镇 、 木双镇 、 梨埠镇 、 共青林场和天洪岭
林场等建立试验点 , 建立湿地松×荷木和湿地松×
大叶栎异龄混交林试验林共 22.5 hm2 , 试验示范
林 68 hm2 , 开展了一系列的试验研究。
3.1 林分结构和植被的变化
试验结果明显地表现出低效湿地松林分经改造
后 , 其结构由单层林变为复层异龄林 , 林内植被由
以铁芒箕 (Dicranopteris dichotoma)、 桃 金娘
(Rhodomyrtus tomentosa )、 岗 松 (Baeckea
frutescens)等阳性植被为主向以竹叶草 (Oplis-
menus composi tus)、 东方乌毛蕨 (Blechnum orien-
tale)、 三叉苦 (Evodia lepta)、 鸭脚木 (Schef-
f lera octophyl la)、 柃木 (Eurya japonica)、 白背叶
128 广 西 林 业 科 学 第 39 卷
(Mallotus apel ta)等耐阴或中性植被为主的方向
转变 , 从低劣结构向优良结构转化 , 基本改造成乔
木 、 灌木 、草本层次错落 、具有复层结构的森林植
被。
3.2 枯枝落叶层生物量的变化
林分枯枝落叶层中未分解厚度和生物量 、半分
解厚度和生物量 、总厚度和总生物量比较 , 湿地松
×大叶栎异龄混交林 、湿地松×荷木异龄混交林比
对照 (湿地松纯林)分别要大 3 ～ 20倍 。方差分析
结果表明 , 差异均达极显著水平。
3.3 林分生长的变化
对 45个样地的生长研究表明 , 改造措施对主
要树种生长具有较好的促进作用 。湿地松与大叶栎
异龄混交林中湿地松的平均树高和平均胸径分别比
对照 (湿地松纯林)提高 3.09%和 7.92%, 平均
材积量增加 5.99%, 试验林 3.5年生增加 2.63 m3
/hm2 , 平均每年增加0.75 m3/hm2;湿地松×荷木
异龄混交林平均树高和平均胸径比对照 (湿地松纯
林)提高 6.66%和 3.99%, 总 材积 量 增 加
31.51%, 试验林 18 年生增加 39.15 m3/hm2 , 平
均每年增加材积量 2.18 m3/hm2 (表 1)。
表 1 不同林分生长变化
林分
类型
树种
组成
林龄
/ a
平均株数
/ (株 hm2)
平均
树高/ m
平均
胸径/cm
平均
冠幅/ m
平均单株
材积/ m3
平均单位
面积材积
/ (m3/ hm2)
湿地松× 湿地松 32 990 12.59 15.65 3.53 0.128 38 127.09
大叶栎 大叶栎 3.5 1 290 5.86 5.17 3.40
湿地松× 湿地松 32 970 13.12 15.62 3.09 0.132 72 128.74
荷木 荷木 18 1 260 8.76 9.07 4.06 0.029 49 37.16
纯林 湿地松 18 1 065 12.83 13.89 3.22 0.098 76 105.18
单株材积公式:
湿地松:V =0.000058777042 D1.96998310 H0.89646157
大叶栎:V =0.000059599784 D1.85640050 H0.98056206
荷 木:V =0.000052750716 D1.94503240 H0.93885330
单位面积材积量:
混交林=树种 1 现存株数×树种 1 单株材积+树种 2 现存株数×树种 2 单株材积
纯林=单位面积株数×平均单株材积
3.4 土壤物理化学性状的变化
3.4.1 土壤物理性状
由表 2可知 , 湿地松×荷木异龄混交林 0 ～ 20
cm土层土壤容重比湿地松纯林降低 29.60%, 总
孔隙度 、 毛管孔隙度 、 非毛管孔隙度分别提高
21.58%、 21.69%、 21.20%;20 ～ 40 cm 土层的
土壤容重 、非毛管孔隙度比湿地松纯林分别降低
15.38%、 9.43%, 总孔隙度和毛管孔隙度比湿地
松纯林分别提高 14.62%、 19.57%。
湿地松×大叶栎异龄混交林 0 ～ 20 cm 土层土
壤容重比湿地松纯林降低 28.80%, 总孔隙度 、毛
管孔隙度 、非毛管孔隙度则比湿地松纯林分别提高
15.16%、 13.20%、 24.70%;20 ～ 40 cm 土层的
土壤容重比湿地松纯林降低 16.15%, 总孔隙度 、
毛管孔隙度 、非毛管孔隙度比湿地松纯林分别提高
11.57%、 10.47%、 17.01%。与混交大叶栎比较 ,
混交荷木更有利改善湿地松低效林土壤物理状况。
不同土层相比 , 0 ～ 20 cm 土层土壤物理性状改善
幅度大于 20 ～ 40 cm土层。
3.4.2 土壤化学性状
由表 3可知 , 湿地松×荷木异龄混交林 0 ～ 20
cm 土层土壤有机质 、 全量 N 、 P 、 K 和速效 N 、
P 、K 含量比对照分别提高 10.61 倍 、 2.49 倍 、
0.35倍 、 0.05 倍 、 4.58 倍 、 10.50倍 、 20%;20
～ 40 cm土层 , 湿地松×荷木异龄混交林的各指标
比对照分别提高 9.51倍 、 2.24 倍 、 0.4倍 、 0.04
倍 、 4.65倍 、 6倍 , 而速效 K 无变化。湿地松×
大叶栎异龄混交林 0 ～ 20 cm 土层土壤有机质 、 全
量 N 、 P 、 K 和速效 N 、 P 、 K 含量比对照分别提
高 7.63倍 、 1.86倍 、 0.57倍 、 0.03倍 、 3.81倍 、
5倍 、 0.1倍;20 ～ 40 cm 土层 , 湿地松 ×大叶栎
异龄混交林的各指标比对照分别提高 5.39 倍 、
129第 3 期 唐玉贵 , 朱积余 , 蒋 , 等:湿地松×荷木 (大叶栎)异龄混交造林技术及其成效研究
1.57倍 、 0.60倍 、 0.02 倍 、 3.43倍 、 4倍 , 而速 效 K无变化 。
表 2 林地土壤物理性质
树种组成 土层/ cm 容重/ (g/cm3)
总孔隙度
(容积)/ %
毛管孔隙
(容积)/ %
非毛管孔隙
(容积)/ %
湿地松 0～ 20 1.25 58.33 48.32 10.00
20～ 40 1.30 54.30 45.07 9.23
湿地松×荷木 0～ 20 0.88 70.92 58.80 12.12
20～ 40 1.10 62.24 53.89 8.36
湿地松×大叶栎 0～ 20 0.89 67.17 54.70 12.47
20～ 40 1.09 60.58 49.79 10.80
表 3 林地土壤化学性质变化
树种组成 土层/ cm pH
有机质
/ (g/kg)
全量/ (g/ kg)
N P K
速效/ (mg/ kg)
N P K
湿地松 0 ～ 20 4.44 7.15 0.59 0.23 7.76 24.70 0.20 11.00
20～ 40 4.74 4.38 0.42 0.20 7.69 18.40 0.10 8.80
湿地松×荷木 0 ～ 20 3.80 83.03 2.06 0.31 8.16 137.90 2.30 13.20
20～ 40 3.87 46.04 1.36 0.28 7.96 104.00 0.70 8.80
湿地松×大叶栎 0 ～ 20 3.96 61.70 1.69 0.36 8.01 118.80 1.20 12.10
20～ 40 4.14 28.01 1.08 0.32 7.88 81.50 0.50 8.80
综上所述 , 改造后的林地土壤养分含量均有提
高 , 且提高的幅度不同 , 按大小顺序排列为有机质
>速效 P>速效 N>全量 N>全量 P >速效 K>全
量K 。不同土层相比 , 0 ～ 20 cm 土层土壤养分含量
变化幅度大于 20 ～ 40 cm 。湿地松×荷木与湿地松
×大叶栎相比 , 混交荷木更有利于改善低效林土壤
养分状况 。
3.5 林地涵水固土功能的变化
3.5.1 土壤水分状况
由表 4可知 , 湿地松×荷木异龄混交林 0 ～ 20
cm 土层土壤最大持水量 、 毛管持水量 、 田间持水
量比对照分别提高 72.09%、 71.85%、 74.04%;
20 ～ 40 cm 土层土壤最大持水量 、 毛管持水量 、 田
间持水量比对照分别提高 35.07%、 40.87%、
37.79%。湿地松×大叶栎异龄混交林 0 ～ 20 cm 土
层土壤最大持水量 、毛管持水量 、田间持水量比对
照分别提高 61.72%、 59.67%、 58.53%;20 ～ 40
cm 土层各指标比湿地松纯林分别提高 32.91%、
31.10%、 30.17%。
表 4 林地土壤水分状况
树种组成 土层/ cm 最大持水量/ % 毛管持水量/ % 田间持水量/ %
湿地松 0～ 20 46.97 38.93 34.29
20～ 40 42.06 34.89 30.96
湿地松×荷木 0～ 20 80.83 66.90 59.68
20～ 40 56.81 49.15 42.66
湿地松×大叶栎 0～ 20 75.96 62.16 54.36
20～ 40 55.90 45.74 40.30
130 广 西 林 业 科 学 第 39 卷
3.5.2 土壤蓄水能力
土壤蓄水量反映了土壤储蓄和调节水分的潜在
能力 。湿地松×荷木 、湿地松×大叶栎的土壤蓄水
量分别达到 2 753 、 2 637 t/hm2 , 比对照分别提高
54.60%、 48.11%。
3.5.3 土壤渗透性能
湿地松纯林经低效林改造后 , 土壤渗透性能得
到明显提高 。湿地松×荷木异龄混交林 0 ～ 20 cm 、
20～ 40 cm 土层土壤渗透指标分别提高 2.62 倍 、
0.66倍 , 湿地松×大叶栎异龄混交林 0 ～ 20 cm 、
20 ～ 40 cm 土层土壤渗透指标分别提高 2.73 倍 、
0.82倍 , 差异均达到显著水平 。
3.6 林地凋落物蓄水功能的变化
凋落物是森林土壤凋落物层的主要来源 , 是影
响森林水量平衡及土壤发育的重要因素。凋落物的
数量及持水量 、持水率主要取决于林木生物学特性
和林木的生长环境 。
表 5 主要林分凋落物储量 、 持水量及持水率比较
林分类型 样地数 郁闭度 凋落物平均厚度/ cm
凋落物
平均质量/ (kg/m2)
持水率
/ %
最大持水量
/ (t/ hm2)
湿地松×大叶栎 3 0.7 ～ 0.8 31.0 10.68 126.8 59.88
湿地松×荷木 3 0.8 ～ 0.9 27.9 16.84 106.26 94.39
湿地松 3 0.7 2.3 1.97 129.33 9.70
从表 5还可看出 , 就持水量而言 , 针阔异龄混
交林的凋落物持水量要比针叶纯林高 , 湿地松纯林
混交荷木 、大叶栎后 , 凋落物最大持水量分别达到
94.39 、 59.88 t/hm2 , 比湿地松纯林分别提高
9.41倍 、 5.17倍。
4 结论与讨论
湿地松×大叶栎 、湿地松×荷木异龄混交造林
技术是行之有效的湿地松低效防护林改造技术。混
交造林 3年后 , 湿地松低效林的林分结构已由单层
林变为复层林 , 林内植被已由阳性向耐阴或中性转
变 , 由低劣向较优结构转化 , 明显地朝良性方向演
替 , 向合理的针阔混交林方向发展 , 基本形成乔
木 、 灌木 、草本层次错落 、具有复层结构的森林植
被。湿地松×荷木异龄混交林 0 ～ 20 cm 土层有机
质 、全量 N 、 P 、 K 和速效 N 、 P 、 K 含量比对照
分别提高 10.61 倍 、 2.49 倍 、 35%、 5%、 4.58
倍 、 10.50倍 、 20%, 不同土层相比 , 0 ～ 20 cm土
层物理性状改善幅度大于 20 ～ 40 cm 土层。湿地松
×大叶栎和湿地松×荷木林地土壤蓄水量比对照分
别提高 972 t/hm2 和 925 t/hm2 , 湿地松×荷木混
交林 、湿地松×大叶栎混交林的凋落物最大持水量
比湿地松纯林分别提高 9.41 倍 、 5.17倍。异龄混
交对主要树种生长具有较好的促进作用 , 湿地松×
荷木混交林总材积量比对照增加 31.51%, 平均每
年增加材积 2.18 m3/hm2 。
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131第 3 期 唐玉贵 , 朱积余 , 蒋 , 等:湿地松×荷木 (大叶栎)异龄混交造林技术及其成效研究