全 文 ：第 25卷　第 6期 中　南　林　学　院　学　报 Vol. 25　 No. 6
　 2005年 12月 JOU RN AL OF CENT RAL SOUT H FO RESTRY UNIV ERSITY Dec. 2005　

[文章编号 ] 1000- 2502( 2005) 06- 0047- 05
香叶树和杉木人工林生态功能的比较
刘爱琴 1 ,刘春华 2
(1.福建农林大学林学院 ,福建 福州 350003; 2.福建农林大学莘口教学林场 ,福建 三明 353600)
[摘　要 ]　通过对 28年生香叶树和杉木人工林生物量和土壤肥力的测定 ,进行香叶树和杉木人工林培肥土壤和涵养水源功能的比
较研究 ,结果表明:与杉木人工林相比 ,营造香叶树人工林后林地土壤水稳性团聚体含量增加 ,团聚体稳定性增强 ,土壤密度降低 ,总
孔隙度增加 ,林地土壤结构状况、孔隙和水分状况得到不同程度的改善 ,表层土壤养分得到富集 ,香叶树具有比杉木林更好的培肥土
壤功能 ;香叶树叶的最大持水率高于杉木叶 ,其林分地上部分持水量是杉木纯林的 1. 21倍 ,同时由于香叶树人工林土壤结构及孔隙
状况的改善 ,林地的蓄水能力增强 ,使得香叶树人工林表现出比杉木林更好的涵养水源功能 .
[关键词 ]　生态学 ;香叶树 ; 杉木 ; 人工林 ; 土壤肥力 ; 涵养水源功能 ;生态效益
[中图分类号 ]　 S718. 554　　　　 [文献标识码 ]　 A
Study on the Ecological Benefits of Lindera communis and
Cunninghamia lanceolata Plantations
LIU Ai-qin
1 , L IU Chun-hua
2
( 1. Fujian Ag ricul tu re and Fores t ry Univ ersi ty, Fuzh ou 350003, Fujan, China;
2. Xinkou Fores t ry Farm of Fujian Ag ricul tu re and Fores t ry Univ ersi ty, Sanming 353600, Fujan, China)
Abstract: The w ater holding capaci ty and soil f erti lit y of Lindera communis and Cunningham ia lanceolata plan tations w ere analyzed
th rough the biomas s inves tigation and soil m easurement. The result indicates th at the tw enty eigh t year-old Lind era comm unis
plantation had good function to im prov e w ater h olding capacity and soi l ferti lit y compared to th e Cunnin ghamia lanceolata plantation.
Th e soil ag gregate com posi ti on, po rosi ty, w ater and nu trient condition in the Lind era commun is plantation w ere b et ter than th ose in
th e Cunninghamia lanceolata plantat ion. The w ater h olding rate of leaf of Lindera commun is was high er th an th at of Chin ese f ir, and
i t s water holding capaci ti es w as 1. 21 times of Cunnin ghamia lanceolata plantation. Th erefo re, the function to imp rove w ater h olding
capaci ty and soil f er tili ty of Lindera communis plan tation w ere bet ter than those of Cunnin ghamia lanceola ta plan tation.
Key words: ecolog y; Lindera communis; Cunnin ghamia lanceolata; plantation; soil ferti lit y; water h olding capaci ty; ecological
ben efi t s
长期以来我国南方造林树种主要以杉木Cunningham ia lanceolata、马尾松 Pinus massoniana等针叶树种为
主 ,使得南方林区人工林针叶化现象明显 ,造林树种单一 ,树种结构不合理 ,引起了林地生境恶化和地力衰退等
一系列生态问题 ,因此 ,如何解决针叶树种人工林出现的这些生态问题已成为当前林业生产中急需解决的重大
课题 [1～ 4 ] .
香叶树 Lindera communis是樟科山胡椒属的常绿乔木树种 ,其木材结构细致 ,坚重 ,耐腐 ,是农具、家具和
细木工板的优良用材 ,由于长期以来对香叶树的不合理采伐利用导致南方林区香叶树天然林资源的严重破坏 ,
其天然林资源已日趋枯竭 [5 ] .为此 ,福建农林大学莘口教学林场于 1977年开始进行香叶树人工造林试验 ,目前
试验林分长势良好 .目前有关天然林改良地力和涵养水源功能的研究相对较多 [ 6～ 10] ,而人工林这方面研究较
少 [11, 12 ] .为掌握香叶树人工林改良地力和涵养水源功能 ,充分发挥香叶树人工林的生态效益 ,通过对 28年生香
叶树和杉木人工林生物量和土壤肥力的系统测定 ,进行香叶树和杉木人工林培肥土壤和涵养水源功能的比较
研究 .
[收稿日期 ] 2005-05-28
[基金项目 ] 福建省教育厅科学基金项目 ( JB04127) .
[作者简介 ] 刘爱琴 ( 1966- ) ,女 ,福建浦城人 ,副研究员 ,主要从事森林培育及林木营养方面的研究 .
DOI : 10. 14067 /j . cnki . 1673 -923x . 2005. 06. 010
1　试验地概况
试验地位于福建三明市三元区南郊莘口教学林场小湖工区 (东经 117°26′,北纬 26°11′) ,属中亚热带季风性
气候 ,年降水量为1 500～ 1 800 mm,年均气温 19. 4℃ ,年均蒸发量 1 749mm,年均相对湿度 79% ,全年日照时数
为 1 840 h.试验区海拔 180 m ,坡度 25°～ 33°,母岩为砂岩 ,土壤为山地红壤 .
选择立地条件基本一致的坡面设计香叶树与杉木人工造林对比试验 .林地伐前为天然次生林 ,于 1976年
采伐 ,同年 10月进行劈草炼山 , 11月进行穴状整地 ,整地规格 60 cm× 40 cm× 40 cm, 1977年进行造林 ,初植密
表 1　不同林分概况
Table 1　 The general situation of dif ferent plantations
林分类型 胸径 / cm 树高 /m 现存密度 /(株· hm-2 ) 蓄积量 /( m3· hm-2 )
香叶树人工林 17. 80± 2. 45 16. 9± 0. 67 2 042± 22 421. 88± 18. 7
杉木人工林 18. 10± 2. 18 16. 6± 0. 49 1 875± 28 393. 94± 13. 8
度 2 505株 /hm2 .造林后 ,前 3
年每年全面锄草抚育 2次 ,第
4、 5年每年劈草抚育 1次 .不同
林分概况见表 1.
2　研究方法
2. 1　林木生长和生物量调查
2004年在福建农林大学莘口教学林场的香叶树和杉木人工林林分内 ,分别设置 3块 20 m× 20 m的标准
地 ,对标准地林木进行每木检尺及树高测定 .以平均标准木法选择 2株平均木 ,采用分层切割法 ,将标准木分为
干、皮、枝、叶、根 ,分别测定其鲜质量 ,随机抽取 30%样品带回室内 ,烘干测定后换算成为干物质质量 .
2. 2　林下植被生物量及凋落物现存量测定
在各标准地上 ,分别设置 5个 1 m× 1 m的小样方 ,采用样方收获法 ,测定林下植被生物量及凋落物现存
量 ,即在调查样方内所有植被种类及数量基础上 ,收集样方内所有的灌木、草本及凋落物 (半分解层、腐殖质层
和枯枝落叶层 ) ,分别称质量后带回室内烘干称质量 .
2. 3　土壤肥力测定
分别在香叶树和杉木人工林标准地内 ,按 S形布点 ,分 0～ 20 cm、 20～ 40 cm土层采集土样 ,同时用环刀及
饭盒取原状土 ,取两树之间正下方土壤 ,每个处理 4个重复 ,各处理标准地样品带回室内 ,分别按不同层次混
合 ,供土壤物理、化学分析测定 .
水分物理性质用环刀法 ,水稳性团聚体用机械筛分法 .有机质用重铬酸钾硫酸法 ,全 N用硒粉硫酸铜硫酸
钾催化法 ,全 P用高氯酸消化钼锑抗比色法 ,水解 N用扩散吸收法 ,速效 P用盐酸氟化铵浸提钼锑抗比色法 ,速
效 K用火焰光度法 ,土壤 pH值用酸度计法 [ 13, 14] .
2. 4　林分涵养水源功能测定
分别取林冠层、灌木层、草本层及凋落物层样品 ,带回室内浸水 24 h,测定其最大持水率 ,然后根据各林分
生物量鲜质量计算林冠层、灌木层、草本层及凋落物层的最大持水量 .
3　结果与分析
3. 1　香叶树人工林的培肥土壤功能
3. 1. 1　土壤结构
从表 2可看出 , 28年生香叶树人工林 0～ 10 cm土层土壤水稳性团聚体含量为 73. 36% ,比杉木人工林增加
4. 32% ,香叶树人工林土壤结构体破坏率为 13. 47% ,比杉木人工林下降 2. 41% ,说明营造香叶树人工林后林地
土壤水稳性团聚体含量增加 ,团聚体的稳定性增强 ,林地土壤结构状况得到一定改善 ,这与营造香叶树后林地
林下植被发育、凋落物量及土壤有机胶结物质增加有关 .
48 中　南　林　学　院　学　报 第 25卷
表 2　不同人工林的水稳性团聚体组成
　　　　　　 Table 2　 The composit ion of water aggregate in the diff erent plantations　　　　　　　　　%
林分类型 粒级 /mm
> 5 5～ 2 2～ 1 1～ 0. 5 0. 5～ 0. 25 > 0. 25
结构体破坏率
香叶树人工林 38. 89( 45. 33) 10. 56( 12. 78) 8. 13( 11. 29) 10. 17( 11. 87) 5. 61( 3. 51) 73. 36( 84. 78) 13. 47
杉木人工林 34. 98( 42. 54) 10. 16( 12. 17) 8. 59( 9. 88) 9. 89( 12. 19) 5. 42( 5. 29) 69. 04( 82. 07) 15. 88
　　† 括号外数据为湿筛 ,括号里数据为干筛 .
3. 1. 2　土壤的孔隙状况
土壤孔隙组成是土壤养分、水分和空气以及微生物、植物根系等的活动通道和贮藏库 ,是土壤肥力的重要
指标之一 .从表 3可知 , 28年生香叶树人工林土壤 0～ 20 cm土壤密度为 1. 03 g /cm3 ,而杉木人工林为
1. 15 g /cm
3
;香叶树人工林表层土壤非毛管孔隙和总孔隙分别比杉木人工林高 2. 44%和 3. 54% ;同样香叶树人
工林 20～ 40 cm土层孔隙状况也表现出与表层土壤相同的规律 ,这说明营造香叶树人工林后林地土壤密度降
低 ,总孔隙度增大 ,孔隙状况有了明显改善 .
表 3　不同人工林土壤的孔隙状况
Table 3　 The pore condition of soil in the diff erent plantations
林分 土层
/cm
土壤密度
/ ( g· cm- 3 )
非毛管孔隙度
/%
毛管孔隙度
/%
总孔隙度
/%
通气度
/%
香叶树人工林 0～ 20 1. 03± 0. 08 13. 15± 1. 21 39. 12± 1. 86 52. 27± 4. 96 35. 91± 2. 03
20～ 40 1. 21± 0. 07 5. 86± 1. 04 34. 82± 1. 21 40. 68± 3. 67 24. 64± 1. 67
杉木人工林 0～ 20 1. 15± 0. 11 10. 71± 1. 18 38. 02± 1. 65 48. 73± 4. 18 33. 29± 2. 37
20～ 40 1. 27± 0. 08 5. 35± 1. 09 34. 39± 1. 25 39. 74± 3. 17 23. 18± 1. 42
3. 1. 3　土壤水分状况
土壤水分状况对林木生长有较大的影响 ,同时也影响着土壤结构的形成及土壤结构的稳定性 ,是表征土壤肥
力的重要指标之一 .从表 4可知 , 28年生香叶树人工林 0～ 20 cm土层土壤自然含水量为 15. 89% ,高于杉木林林
地的 13. 42% ;香叶树林地土壤最大持水量和毛管持水量分别为 50. 75%和 37. 98% ,分别比杉木林高 8. 38%和
4. 92% ; 20～ 40 cm土层的水分状况变化也表现出相同的规律 ,这说明营造香叶树人工林后林地土壤的水分状况
有了明显的改善 .
表 4　不同人工林土壤的水分状况比较
Table 4　 The water condition of soil in the diff erent plantations
林分 土层/ cm 自然含水量/% 容积湿度/% 最大持水量/% 毛管持水量/% 最小持水量/%
香叶树人工林 0～ 20 15. 89± 1. 57 16. 37± 1. 59 50. 75± 5. 24 37. 98± 2. 76 23. 17± 2. 29
20～ 40 13. 26± 1. 18 16. 04± 1. 44 33. 62± 3. 28 28. 78± 2. 19 20. 92± 1. 89
杉木人工林 0～ 20 13. 42± 1. 28 15. 43± 1. 43 42. 37± 4. 29 33. 06± 2. 58 16. 87± 1. 67
20～ 40 13. 04± 1. 03 16. 56± 1. 36 31. 29± 3. 32 27. 08± 2. 07 13. 12± 1. 26
3. 1. 4　土壤化学性质
从表 5可看出 ,与杉木人工林相比 ,营造香叶树人工林后林地表层土壤各项养分指标均有不同程度的提高 ,其
中有机质比杉木林提高 23. 98% ,全 N和全 P分别增加 20. 66%和 16. 49% ;而且表层土壤速效养分也有不同程度
增加 ,其中 0～ 20 cm土层土壤的水解性 N、速效 P、速效 K分别比杉木人工林提高 3. 64% 、 28. 99%和 5. 36% .同
样 ,与杉木纯林相比 ,香叶树人工林林地 20～ 40 cm土层土壤的各项养分指标亦有不同程度的提高 .
营造香叶树人工林后林地养分状况的改善与其凋落物数量增加及凋落物分解速率有关 .调查表明: 28年
生香叶树和杉木人工林凋落物现存量分别为 5. 11 t /hm2和 3. 89 t /hm2 ,香叶树凋落物现存量是杉木林的 1. 31
倍 ;而且香叶树凋落物的分解速率也快于杉木纯林 ,一般地林地凋落物分解速率可用林地半分解层 ( F)及腐殖
质层 ( H)与枯枝落叶层 ( L)的比值表示 , ( F+ H) /L比值越大 ,表明凋落物分解越快 ,根据调查 ,香叶树人工林
林地凋落物的 ( F+ H) /L的比值为 0. 39,明显高于杉木纯林的 0. 23,可见香叶树人工林的凋落物分解速率比杉
木林快 .
49第 6期 刘爱琴等:香叶树和杉木人工林生态功能的比较
表 5　不同人工林的土壤化学性质
Table 5　 The chemical propert ies of soil in the dif f erent plantations
林分类型 土层
/cm
有机质
/( g· kg-1)
全 N
/( g· kg-1)
全 P
/ (g· kg-1 )
水解性 N
/( mg· k g-1 )
速效 P
/ ( mg· kg-1 )
速效 K
/( mg· kg-1) pH C /N
香叶树人工林 0～ 20 27. 4± 0. 6 1. 31± 0. 09 1. 13± 0. 09 114. 5± 13. 8 8. 81± 1. 07 118± 17. 4 4. 81± 0. 7 12. 10
20～ 40 18. 6± 0. 3 0. 86± 0. 04 0. 82± 0. 07 78. 72± 10. 7 4. 68± 0. 91 79± 12. 3 4. 94± 0. 6 12. 53
杉木人工林 0～ 20 22. 1± 0. 50 1. 09± 0. 07 0. 97± 0. 08 110. 48± 11. 6 6. 83± 0. 89 112± 15. 2 4. 42± 0. 5 11. 77
20～ 40 17. 7± 0. 3 0. 76± 0. 05 0. 77± 0. 06 75. 98± 9. 34 3. 87± 0. 79 71± 10. 9 4. 40± 0. 6 13. 44
3. 2　香叶树人工林的涵养水源功能
3. 2. 1　香叶树人工林地上部分最大持水率
从表 6可知 ,不同树种各器官的最大持水率存在差异 .除皮外 ,香叶树各器官的最大持水率明显大于杉木
林 ;在乔木层中以香叶树叶的最大持水率最高 ,为 140. 45% ,而杉木叶的最大持水率为 133. 67% ;香叶树和杉木
不同器官的最大持水率均表现为叶> 皮> 枝 .
由于林分林下植被的差异 ,不同林分灌木层、草本层的最大持水率明显不同 .不论是香叶树人工林 ,还是杉
木人工林 ,其林分地上部分的最大持水率均以凋落物层为最大 ,这与凋落物层含水量较低、枯枝落叶疏松多孔
及蓄水能力强有关 ,林分不同层次的最大持水率大小排序为凋落物层> 灌木层> 草本层> 乔木层 .
表 6　不同人工林地上部分最大持水率
　　　　　　　　 Table 6　 The maximal water-holding rate in the dif f erent plantations　　　　　　　　　　%
林分类型 乔木层枝 叶 皮 灌木层 草本层 凋落物层
香叶树人工林 119. 95± 13. 85 140. 45± 16. 87 120. 53± 13. 29 146. 89± 17. 58 143. 68± 18. 97 217. 25± 23. 56
杉木人工林 124. 12± 15. 43 133. 67± 15. 38 129. 87± 13. 87 152. 23± 18. 36 142. 34± 16. 53 203. 28± 21. 07
3. 2. 2　香叶树林分地上部分持水量
从表 7可看出 ,不同林分的地上部分最大持水量存在较大差异 .其中以 28年生香叶树林分为最高 ,达 49. 40
t /hm
2
,高于杉木人工林 ( 40. 66 t /hm2 ) ,可见营造香叶树人工林比杉木林更有利于林分地上部分持水量的提
高 .从最大持水量分配看 ,林分不同层次的最大持水量以乔木层最大 ,均占地上部分最大持水量的 70%以上 .香
叶树人工林最大持水量大小排序为乔木层> 凋落物层> 灌木层> 草本层 ,而杉木人工林则表现为乔木层> 灌
木层> 凋落物层> 草本层 ,可见乔木层持水量是林分涵养水源的功能主体 .
可见 ,香叶树人工林林分地上部分持水性能比杉木人工林有所改善 ,使得降雨通过乔木层、灌木层、草本层
及凋落物层的多层截留 ,减弱了雨滴击溅力 ,延缓了雨滴到达地面的时间 ,林地地表径流减少 ,同时由于林地土
壤结构及孔隙状况的改善 ,林地水分的容蓄能力增强 ,从而使得香叶树人工林表现出比杉木林更好的涵养水源
功能 .
表 7　不同人工林林分地上部分最大持水量
Table 7　 The maximal water-holding capacity in the dif f erent plantations
林分类型
乔木层
持水量
/ ( t· hm-2) 比例/%
灌木层
持水量
/ ( t· hm-2 ) 比例/%
草本层
持水量
/ ( t· hm-2) 比例/%
凋落物层
持水量
/ ( t· hm-2 ) 比例/%
合计
/ ( t· hm-2)
香叶树人工林 39. 47± 4. 28 79. 90 1. 28± 0. 12 2. 59 0. 27± 0. 07 0. 55 8. 38± 1. 08 16. 96 49. 40± 5. 28
杉木人工林 28. 52± 3. 17 70. 14 7. 83± 0. 23 19. 26 0. 42± 0. 09 1. 03 3. 89± 0. 87 9. 57 40. 66± 4. 69
4　小　结
28年生香叶树人工林表层土壤水稳性团聚体含量比杉木人工林增加 4. 32% ,土壤结构体破坏率比杉木林
下降 2. 41% ,非毛管孔隙和总孔隙分别比杉木人工林高 2. 44%和 3. 54% ,说明营造香叶树人工林后林地土壤水
稳性团聚体含量增加 ,团聚体的稳定性增强 ,土壤密度降低 ,总孔隙度增加 ,林地土壤结构状况、孔隙和水分状
况得到不同程度的改善 .
50 中　南　林　学　院　学　报 第 25卷
香叶树人工林林地凋落物的 (半分解层+ 腐殖质层 ) /枯枝落叶层比值明显高于杉木林 ,说明香叶树人工林
凋落物归还量高于杉木林 ,使得香叶树人工林土壤养分状况得到明显改善 ;香叶树 0～ 20 cm土层有机质、全 N、
全 P分别比杉木林增加 23. 98%、 20. 66%和 16. 49% ,林地土壤肥力状况明显优于杉木林 ,可见香叶树具有比杉
木人工林更好的培肥土壤功能 .
香叶树叶的最大持水率高于杉木叶 ,而且香叶树人工林林分地上部分持水量也高于杉木人工林 ,同时由于
香叶树人工林土壤结构及孔隙状况的改善 ,林地蓄水能力增强 ,从而使得香叶树林表现出比杉木林更好的涵养
水源功能 .
不同林分最大持水量的分配规律明显不同 ,林分不同层次的最大持水量以林冠层最大 ,均占林分地上部分
最大持水量的 70%以上 ,香叶树人工林最大持水量大小排序为乔木层> 凋落物层> 灌木层> 草本层 ,而杉木人
工林则表现为乔木层> 灌木层> 凋落物层> 草本层 ,可见乔木层持水量是林分涵养水源功能的主体 .
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[本文编校:谢荣秀 ]
51第 6期 刘爱琴等:香叶树和杉木人工林生态功能的比较