全 文 ：作者简介:刘春华(1960-),男 ,福建古田人 ,大专学历 ,林业工程师 ,主要从事森林资源管理和森林培育工作。
　　收稿日期:2008-04-29
杉木观光木混交林生长及生态效益分析
刘 春 华
(南平市林业局 ,福建南平　 353001)
摘　要:杉木人工纯林栽培技术容易引起地力衰退和林分生产力下降 , 为探索有效治理杉木纯林所产生的弊端 , 开展
了杉木与观光木混交研究。结果表明:杉木与观光木混交可以促进杉木生长 , 混交林生物多样性增强 , 林内小气候 、
土壤水分物理性质和化学性质都得到不同程度的改善 ,土壤肥力提高。观光木是杉木较为理想的混交树种 , 杉木与
观光木混交有利于缓解杉木地力衰退。
关键词:杉木;观光木;混交林;生态效益
中图分类号　S727.05　　　文献标识码　A　　　文章编号　1007-7731(2008)11-165-02
　　杉木(Cunninghamialanceolata(Lamb.)HooK)是中国
南方重要的用材造林树种 ,具有悠久的栽培历史 ,但由于
传统的杉木纯林连栽模式 ,致使林分生产量和林地生产力
逐代下降 ,林分生态稳定性和生物多样性不断降低 ,生态
环境渐趋恶化 ,对杉木人工林的可持续经营和林地持续利
用造成极为不利的影响 [ 1] 。为了克服营造大面积针叶纯
林所引起的弊端 ,发展针阔混交林 ,以保持人工林生态系
统的持续稳定性和增加造林树种的生物多样性已十分必
要 。观光木(Tsoongiodenronodorum)属于木兰科观光木
属 ,常绿乔木 ,是我国特有的古老子遗植物 ,国家二级保护
树种 ,分布于广东 、广西 、江西和福建等地。观光木生长
快 、材质好 、形体优美 ,有较高的材用和观赏价值 。观光木
林下枯落物丰富 ,枯枝落叶分解快 ,对于改善土壤肥力状
况 ,特别是缓解针叶纯林多代连栽引起的地力衰退有重要
作用 [ 2] 。为充分挖掘观光木发展潜力 ,以及探讨治理杉木
连栽造成的地力退化的有效措施 ,于 1984年在福建省建
瓯市芝城镇东安村林场开展杉木观光木混交造林试验 ,
2005年对 22a生混交林的生产力 、生物多样性 、林内小气
候及土壤肥力状况进行研究。
1　材料与方法
1.1　试验地概况　试验地位于福建省建瓯市芝城镇东
安村林场 ,属于亚热带季风气候 ,年平均气温 18.8℃,年
平均降雨量 1665.7mm, 降雨日 170d, 平均蒸发量为
1499.2mm, 7-9月蒸发量最大 ,年平均相对湿度 79%,日
照总时数 1829.3h。土壤为山地红壤 ,前茬植被为马尾松
天然林 。
1.2　研究方法
1.2.1　试验设计　试验按随机区组设计 ,造林密度 2500
株 /hm2(株行距 2m×2m),设置杉木 -观光木混交林(杉
木∶观光木 =3∶1)和杉木纯林 2种处理 ,重复 3次 ,每块样
地面积 20m×20m,共 6块试验小区 。试验林 12a生时进
行疏伐 ,调整林分密度 ,杉木纯林保留 1200株 /hm2 ,杉木
-观光木混交林保留 1400株 /hm2 ,其中杉木密度为 1050
株 /hm2 ,观光木密度为 350株 /hm2。
1.2.2　调查与测定　 2005年 11月对 22a生的杉木 -观
光木混交林和杉木纯林按常规方法进行每木调查 ,调查因
子包括胸径 、树高 、枝下高 、冠幅 、林分郁闭度 、土层厚度 、
腐殖质层厚度等 ,计算出各树种的平均树高和胸径 。在每
个小区中以梅花形排列各设置 5个 2m×2m的小样方 ,调
查每块小样方中灌木 、草木及藤本的种类 、高度 、多度和盖
度等;每样地按 “S”形路线多点(5 -6点)采集 0-20cm
和 20-40cm层的混合土样供做养分化学分析 ,并用 “环
刀法 ”采集 0-20cm和 20-40cm的原状土做水分物理性
状测定 。土壤水分物理性质按常规方法测定 [ 3] ,土壤化学
分析按国际分析方法测定 [ 4] ;用 “日立 ”光照计同时多点
测定林内和林外空旷地的光照强度 ,用温湿计测定林内温
度和湿度 ,用曲卡温度计测定地温。
1.2.3　数据处理方法　立木材积按福建省林木二元材积
公式计算:V观光木 =0.00003546D1.782514957H1.256710514 , V杉木 =
0.000058061860D1.9553351H0.89403304 ,蓄积量 =单株平均立木
材积 ×林分保留株数。
林下植被生物多样性计算方法:
(1)物种丰富度 S:指物种总的种数;
(2)物种多样性指数:Simpson指数 D=N(N-1)/∑
Ni(Ni-1);
Shannon-Wiener指数 H=-∑Ni/Nlog2Ni/N
(3)物种均匀度 J:J=N(N/S-1)/∑Ni(Ni-1)
式中:Ni表示某个种的个体数目 , N表示所有种个体
树木总和。
2　结果与分析
2.1　混交林生产力　从表 1看出 , 22a生混交林中杉木
平均胸径与纯林相比增加 6.8%,平均树高增加 6.3%,平
均单株材积增加 20.0%,杉木蓄积量增加 5.0%,总蓄积
量增加 20.4%。由此说明 ,杉木与观光木混交后 ,在一定
165安徽农学通报 , AnhuiAgri.Sci.Bul.2008, 14(11)
DOI :10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2008.11.100
程度上促进杉木个体生长和林分生产力的提高 ,其原因在
于观光木为阔叶树种 ,其较为丰富的枯落物分解改良了混
交林土壤肥力 ,而且观光木根系的穿插作用对混交林土壤
结构的改善也起到一定的作用 。
表 1 　杉观混交林和杉木纯林生长状况
林分类型 树种 年龄(a)
密度
(株 /hm2)胸径(cm)树高(m)
单株材积
(m3)
林分蓄积
(m3 /hm2)
杉木 22 1050 20.5 17.0 0.2682 281.6
混交林 观光 350 14.2 14.8 0.1180 41.3
木
总和 1400 322.9
纯林 杉木 22 1200 19.2 16.0 0.2235 268.2
2.2　混交林生物多样性　生物多样性是植物群落物种
数 、个体总数和均匀度的综合概念 ,可用于表征群落的结
构水平及其生态特征。由表 2可见 ,杉观混交林其林下植
被种类比杉木纯林增加 16.7%;林下灌木和草本的均匀
度比杉木纯林分别增加 6.7和 3.7个百分点;林下灌木
simpson指数和 shannon-wiener指数比纯林分别增加
7.7%和 43.2%;林下草本 simpson指数和 shannon-wiener
指数比纯林分别增加 4.9%和 39.3%。可见 , 杉 -观混交
林生物多样性指数 、丰富度和均匀度均大于杉木纯林 ,杉
木与观光木混交有利于林下植被的种类增加和生长发育。
这主要是因为杉 -观混交林形成了杉木上层观光木下层
的结构较为合理的林分 ,与杉木纯林相比 ,混交林中林下
植物特别是阴生植被得到较快的恢复和发展 ,增加了植被
种类和数量 ,提高了混交林生物多样性 。
表 2　杉-观混交林和杉木纯林生物多样性特征
林分类型 层次 丰富度 均匀度(%)
生物多样性指数
simpson
指数
shannon-wiener
指数
杉 -观混交林 灌木 20 87.3 10.95 5.37
草本 15 78.6 9.22 4.36
杉木纯林 灌木 17 80.6 10.17 3.75
草本 13 74.9 8.79 3.13
2.3　混交林内小气候　杉木与观光木混交形成了复层林
冠 ,可以层层吸收太阳光能 ,从而对林内的小气候条件起
到改善作用。从混交林与纯林的林内温湿度和光照强度
测定情况看出 (表 3)。混交林林内空气湿度比纯林高
6.3%,而林内气温 、土温和林内光照强度与纯林相比分别
降低了 6.4%、6.7%、19.2%,可见 ,杉木观光木混交林能
充分吸收太阳光用于自身生长 ,改善了林内温湿度条件 ,
促进土壤微生物繁殖和提高其活动能力 ,有利于林木快速
生长。
表 3　杉 -观混交林与杉木纯林林内小气候条件对比
林分类型 林内湿度(%)
林内气温
(℃)
林地土温
(℃)
林内相对光
照强度(%)
杉 -观混
交林 87.5 26.6 20.9 54.7
杉木纯林 82.3 28.3 22.3 65.2
　　数据为 2005年 8月 27日 10∶30-12∶30时测定的平均值
2.4 　混交林土壤肥力状况　
2.4.1　土壤水分物理性质　土壤孔隙度直接影响土壤容
重 、透水及根系穿插难易 ,是表征土壤结构的一个重要指
标。土壤容重则反映了土壤坚实度 ,对根系伸展有较大的
影响 ,其大小也反映出土壤的透水性和透气性 。从表 4看
出 ,杉木观光木混交林的土壤水分物理性状好于杉木纯
林 ,混交林 0-20cm土层容重与纯林相比 ,降低 7.6%,而
最大持水量 ,毛管持水量 、毛管空隙度 、非毛管孔隙度 、总
孔隙度和通气度比纯林分别提高了 39.10%、61.46%、
35.89%、51.42%、37.71%和 64.04%,说明杉木与观光木
混交有利于改善土壤物理性状 ,这主要是因为杉木与观光
木形成复层林冠 ,对降雨的截留作用较大 ,减少了雨水对
地表冲击力和地表径流发生 ,地表表层坚实度较小 ,容重
也较小 。另一方面 ,混交林中凋落物量大且覆盖于地表 ,
有利于提高土壤孔隙度和改良土壤结构 ,使土壤变得更加
疏松 、透气和透水。而且杉木和观光木地下根系分布层有
一定差别 ,不同树种的根在地下各个空间伸展穿插也促进
了土壤良好结构的形成 。
表 4杉 -观混交林与杉木纯林土壤水分物理性质
林分
类型
深度(cm)
容重(g/
cm3)
最大
持水量(%)
毛管
持水量(%)
毛管
孔隙度(%)
非毛管
孔隙度(%)
总孔
隙度(%)
通气度(%)
杉 -观 0-20 1.09 52.76 45.84 50.43 7.45 57.88 26.69
混交林 20-40 1.20 46.85 41.23 46.50 6.70 53.20 20.71
杉木 0-20 1.18 37.93 28.39 37.11 4.92 42.03 16.27
纯林 20-40 1.37 30.66 25.72 35.26 3.57 38.83 11.90
表 5　杉 -观混交林与杉木纯林土壤化学性质
林分
类型
深度
(cm)
有机质
(%)
全氮(g/
kg1)
全磷(g/
kg)
水解氮(mg/
kg)
速效磷(mg/
kg)
速效钾(mg/
kg)
杉 -观 0-20 18.52 1.201 0.588 44.33 7.95 80.8
混交林 20-40 16.89 0.863 0.530 38.62 5.02 71.9
杉木 0-20 12.26 0.902 0.437 33.27 1.56 62.4
纯林 20-40 10.63 0.740 0.385 21.50 0.61 47.3
2.4.2　土壤化学性质　土壤养分直接供应林木的生长
发育。一般来说 ,土壤养分与林木生长速度有密切关系 ,
一方面 ,土壤养分供给林木生长所需的营养物质 ,另一方
面 ,林木生长过程中 ,通过凋落物分解和根系分泌物产生
养分 ,又对土壤肥力产生明显影响 ,从而促进养分在林分
与土壤中良性循环 。从表 5看出 ,混交林土壤化学性质优
于杉木纯林 ,与纯林相比 ,混交林 0-20cm土层有机质 、全
氮 、全磷 、水解氮 、速效磷和速效钾分别增加了 51.06%、
33.15%、34.55%、33.24%、386.53%和 29.49%。说明杉
木与观光木混交能改善土壤肥力状况 ,主要原因是杉木与
观光木混交形成的复层结构改善了林内小气候条件 ,促进
土壤微生物繁殖和增加了活力 ,林地表层凋落物量多且成
分比较复杂 ,凋落物得到较快分解 ,有机质等营养物质及
时回归土壤 ,使土壤肥力增加。
3　结论
研究结果表明 ,杉木与观光木混交后 , 22a生时杉木
林平均树高 、胸径 、单株材积生长量均比同年龄杉木纯林
大 ,杉木与观光木混交可以促进杉木生长 ,而且混交林总
蓄积量也超过杉木纯林 。杉木与观光木混 (下转 79页)
166 安徽农学通报 , AnhuiAgri.Sci.Bul.2008, 14(11)
包括蓄水于水窖 ,也包括蓄水于农田。通过涝池 、渠道(管
道)将雨洪资源引入农田和水窖 ,为作物生长提供必要的
水分和养分 ,满足作物生长需要。
我县中 、北部有 3万 hm2川台地和壕掌地 ,土壤肥沃 ,
其上部又有一定的集水面积(公路 、城镇或荒坡),通过工
程措施将径流拦蓄利用 ,即可减轻下游洪涝灾害 ,防治水
土流失 ,又可为作物生长提供一定数量的水肥资源 ,满足
作物生长需求 。要根据新时期水利工作的特点和要求 ,调
整防洪 、抗旱工作思路 ,努力实现 “两个转变 ”即 “由控制
洪水向洪水管理转变 ,由单一被动抗旱向全面主动抗旱转
变 ”。防汛抗旱工作思路的重大调整 ,是实践科学发展观
的具体体现。从堵洪 、疏洪 ,到引洪 、用洪 ,这是我们认识
自然 、改造自然的重大进步。主动抗旱 ,对于干旱山区来
说 ,就是要强化洪水管理 ,努力实现洪水资源化。这不仅
可增加粮食产量 ,巩固退耕还林还草成果 ,还可减轻下游
洪涝灾害 ,化害为利 。雨洪资源是水和泥沙的组合 ,水是
我们干旱山区所必须的 ,也是非常缺少的一种自然资源 ,
泥沙是土地耕作层的土壤因水而流失所致 ,因此 ,水沙资
源是当地最宝贵的财富 ,通过工程设施可化害为利 ,充分
利用。我县水资源短缺 ,土壤贫瘠 ,又有大片的台地和壕
掌地 ,其上游又有集水面积 ,利用涝池对雨洪径流进行调
节 ,引入田地 ,蓄水聚肥于田间 ,解决了库坝淤积和水窖蓄
水不足的矛盾 ,是充分利用了水沙资源 ,化害为利 ,实现粮
食稳产高产 ,实现农民增收 、农业增效和农村奔小康的有
效途径 。
充分利用涝池 、水窖 、农田等设施拦截泥沙 、雨洪径
流 ,可有效减轻下游水库 、塘坝洪水和泥沙压力 ,同时引洪
入田可培肥地力 ,提高土壤含水率 ,引水入窖可供作物需
水时取用 ,这是防汛与抗旱的有机统一。将涝池放水涵管
置于池底只起调节洪峰流量的作用 ,不淤积泥沙 ,将泥沙
引入田地 ,不仅可肥田 ,还可使涝池永远发挥效益 ,改变了
传统的拦泥拦沙 ,由于泥沙淤积 ,库坝自身防洪标准降低
的做法 ,同时充分利用了泥沙等自然资源 。将涝池与水窖
联合运用 ,将清水引入水窖。根据山区地形利用虹吸作用
或自流取水 ,为抗旱补灌提供充足水源;将浑水引入田地
可缓解旱情 ,培肥地力 ,实现粮食稳产高产 。拦蓄利用水
沙资源可有效减轻下游洪涝灾害 ,是变被动防洪为主动防
洪 ,是防汛理念的一种变革。
3.2　保水措施　我们除通过打碾耙耱等传统的农业措
施外 ,还采取了秋施肥 ,以肥调水等技术 ,但仍然不能满足
农业生产的需要。近年来随着种植结构的调整 ,可腹膜作
物面积逐年扩大 ,通过腹膜技术保持土壤墒情 ,为作物生
长提供必要的水分条件 。对当年种植的作物采取免拆腹
膜保持土壤墒情;对空地在秋季土壤墒情较好时采取秋腹
膜措施保持土壤墒情;对部分土地在来年灌溉后采取早春
腹膜等措施保持土壤水分 ,最大限度的防止土壤水分无效
散失。我县每年种植地膜玉米等腹膜作物 1万 hm2 ,通过
秋腹膜和来年早春腹膜等措施可再发展保墒面积 0.6万
hm2 ,可有效抵御旱灾 ,确保我县粮食生产安全。
3.3　补水措施　补水措施就是在作物生长的关键时期 ,
通过座水种 、注水灌溉等节水灌溉措施 ,满足作物需水关
键时期的用水要求 。这种措施只有在作物苗期 ,旱情较为
严重的情况下采用 ,也称之为救命水 。根据近年来的实
践 ,这种措施可确保禾苗齐全 ,保证粮食作物稳产高产。
4　结语
我县中 、北部约有 3万 hm2土地可发展雨洪灌溉 ,按
全县 21万农业人口计算 ,人均 0.14 hm2。因此 ,建设和改
造这部分农田是实现当地粮食增产 ,农民增收和巩固退耕
还林还草成果的有效途径 ,是实现当地经济跨越式发展的
根本措施。
根据 2000年至 2006年的田间试验 ,引洪水淤灌和窖
水微灌粮食作物平均每 667m2增产 40-60kg,近年来引洪
淤灌及利用水窖补充微灌 ,每年发展灌溉面积 0.33— 0.67
万 hm2 ,年增产效益 300— 600万元。全县可发展雨洪灌溉
面积 3万 hm2 ,每年可增产 1500万 kg粮食 ,按每 kg单价 2
元计算 ,每年可增加产值 3000万元 ,经济效益相当可观 。
项目实施后 ,可有效拦蓄降水资源 ,调节局部环境小气候 。
拦蓄泥沙 ,培肥地力 ,减少入黄泥沙量和下游洪涝灾害 ,水
土保持 、防洪效益十分显著。同时解放了大批劳动力 ,为
外出打工创造了条件。提高了粮食单产 ,巩固了退耕还林
还草成果 ,对建设山川秀美 、经济繁荣的大西北创造了条
件。因此该项目社会效益和生态效益十分显著 。同时可
促进当地人口 、资源 、环境健康 、协调 、可持续发展。这种
利用模式在彭阳县乃至宁夏回族自治区南部山区都具有
广阔的发展前景 。
(责编:陶学军)
(上接 166页)交增强了林分生物多样性 ,使林下植物特别
是阴生植物种类和数量增加 。杉木观光木混交林能充分
利用光照条件 ,改善林内小气候 ,促进土壤各种微生物繁
殖和活动 。杉木与观光木混交有利于改善土壤水分物理
性质 ,使土壤变得疏松 、通气 、透水。杉木与观光混交后 ,
土壤中的有机质 、氮 、磷 、钾含量都得到不同程度的增加。
因此 ,针对杉木纯林带来的地力衰退等问题 ,选用观光木
与其混交不仅可以缓解林地退化 ,而且对杉木生长可以起
到辅佐作用。但对于杉木与观光木混交应采取何种模式
和比例最为恰当还有待于进一步研究。
参考文献
[ 1]俞新妥.杉木人工林地力和养分循环研究进展 .福建林学院学
报 , 1992, 12(3):264-275
[ 2] 傅立国.中国珍稀濒危植物.上海:上海教育出版社 , 1987, 228
-229
[ 3]张万儒.森林土壤定位研究方法 [ M].北京:中国林业出版社 ,
1986.1-45
[ 4] 国家标准局.森林土壤标准分析方法 [ M].北京:中国标准出版
社 , 1987.1-28 (责编:张琪琪)
79安徽农学通报 , AnhuiAgri.Sci.Bul.2008, 14(11)