全 文 ：　　1996—10—28收稿。
孙翠玲副研究员, 郭玉文(中国林业科学研究院森林生态环境研究所　北京　100091) ;朱占学,焦如珍(中国林业科学
研究院林业研究所) ;佟超然(河南省民权县林场) ;王珍(北京市大兴县林场)。
* 本文系国家“八五”攻关项目“杉木、杨树维护地力措施研究”专题的部分内容。土壤养分分析由祁月清协助完成,在此
表示谢意。
杨树混交模式养分变化及林木增长率的研究*
孙翠玲　郭玉文　朱占学　佟超然　王珍　焦如珍
　　摘要　通过杨树与豆科乔、灌木树种混交以及轮作等生物措施, 定量研究不同处理对土壤营养
元素和林地生产力的影响。河南与北京的两地试验林,采用统一的试验设计, 5个处理, 3 次重复,试
验林分别为 3. 2 hm2和 1. 8 hm 2。1992～1995 年试验结果表明,不同处理间树高、胸径的相对增长
率差异极显著(
= 0. 01)、显著(
= 0. 05)或较显著(
= 0. 10)。北京点处理间相对增长率胸径 F=
3. 916* 、
= 0. 05,树高 F= 2. 423*、
= 0. 10。民权点胸径 F= 28. 76* *、
= 0. 01,树高 F = 3. 39* 、

= 0. 05。杨树混交模式土壤营养元素变化呈现规律性; 杨树混交和刺槐纯林有利于林地土壤肥力的
改善; 杨树重茬林地营养元素含量普遍下降, 明显地出现地力衰退。
关键词　杨树混交模式　营养元素消长率　重茬　地力衰退
　　杨树( Pop lus spp. )是我国北方平原绿化及防护林和短周期工业用材林的主要树种,由于
同一林地上多代重复栽种以及育林措施不当,林地土壤肥力逐年下降,生物生产力降低,直接
影响杨树人工林持续经营与稳定发展[ 1～4]。以往国内外曾在杨树混交改善林地人工林生产力
方面作过研究 [ 5, 6] , 但由于缺乏同一水平上几种混交模式比较, 定量说理性不够。为此, “八五”
期间,国家林业攻关设置防治地力衰退及维护地力措施研究,本项研究企图通过杨树混交, 特
别是与固N 树种混交以及轮作等生物措施,定量研究不同处理土壤营养元素变化及其对林地
生产力的影响。本文是 1992～1995年试验的总结。
1　试验条件与研究方法
1. 1　试验条件
试验林设置在杨树中心栽培区河南省国营民权县林场(面积 3. 2 hm 2)和北京市大兴县林
场(面积 1. 8 hm 2)。试验地区的自然条件具有代表性,林地条件基本一致(见表 1)。
表 1　试验地区基本概况
地点 经度
(°′) E
纬度
(°′) N
海拔
( m)
平均温度
(℃)
最高温度
(℃)
最低温度
(℃)
年降水量
( m m)
无霜期
( d)
土壤
质地
杨树
连茬
河南民权 115 09 34 39 50. 6 14. 10 43. 60 - 18. 10 771. 90 204 粘沙土 二茬
北京大兴 116 26 39 29 30. 2 11. 90 40. 90 - 23. 80 610. 00 191 沙　土 三茬
1. 2　研究方法
1. 2. 1　试验材料　两地点选用适用于当地生长的肥土品种: 刺槐( Robinia p seudoacacia L. )、
紫穗槐( A morp ha f rut icosa Linn. )、沙棘( H ippophae r hamnoides L. )以及抗旱性强的千头椿
林业科学研究　1997, 10( 2) : 164～169
Forest Resear ch 　　 　
( A ilanthus altissima ( Mill . ) Sw ing le)、加拿大杨( P .×euramericana ( Dode) Guineir )。另外,
刺槐材料全部采用新选育的 A 05优良无性系苗木, 各处理中杨树材料和对照( CK )分别选用当
地主栽品种山海关杨 ( P . deltoides Barr. cv . ‘Shanhaiguanensis’)和中林 46杨 ( P . deltoides
Bart r . cv .‘Zhonglin-46’)。
1. 2. 2　试验林设计与营造　两地点试验林统一随机区组设计(详见表 2) , 5个处理, 3次重
复,每小区 40株,试验林四周设保护行。试验林造林时间:民权于 1992年 4月初, 大兴于1993
年 4月初。试验林采用当地生产技术(水平)营造和管护,当年成活率都达 90%以上,并于翌年
补植。
1. 2. 3　试验观测与分析　试验林营造后的一周内进行苗木和土壤营养元素本底调查,民权于
1994年 11月,大兴于 1995年 11月进行观测和土壤营养元素动态测定;生长量调查,每小区
中央 15株。土壤营养元素分析取样,按不同处理,在每小区中央用土钻采集 0～60 cm 混合土
壤样品,作为土壤养分分析。土壤化学性质分析方法如下:有机质:外加热法(重铬酸钾氧化) ;
pH :酸度计法(水浸) ; 全 N:定 N 法(凯氏) ;碱解 N: 碱解扩散法;有效 P: HCl-H2SO 4浸提法;
速效K :火焰光度法。观测数据采用常规的方差分析和回归分析。为了比较的规范与简便,两
地点不同处理的生长量变化, 采用了树高、胸径的生长量(同一处理内)相对增长率 W ( %) , 设
i个处理 j 个年代,试验的本底调查 j = 0,第 3年年终调查 j = 3,两试验林的3 a生长量相对增
长率: W i3( % ) = X i3/ X i0× 100
土壤营养元素 0～3 a 的动态变化,采用处理比较对照的相对消长率
di ( %)表示。设 i个
处理 0～3 a 土壤养分含量的消长差值
d i ( %) , 正值表示增长, 负值表示下降,杨树对照 0～3
a 养分含量消长差值 dCK ,那么,不同栽培模式处理比较对照的相对消长率:

d i( %) = d i/ dCK×100
表 2　试验处理与造林设计
试　验　处　理
符号 配置与比例 地点、品种及苗龄
株行距( m) 整地方式( cm)
A 杨树×刺槐 民权,中林 46杨
,一年生苗 4×4 60×60×60(杨)
1∶3 大兴,山海关杨
,一年生苗 3×6 30×30×30(刺槐)
B 杨树×紫穗槐 民权,中林 46杨,一年生苗 4×4 60×60×60(杨)
1∶3 大兴,山海关杨,一年生苗 3×6 30×30×30(紫穗槐)
C 刺槐纯林 民权刺槐 30×30×30
大兴刺槐 30×30×30
D 千头椿 民权,千头椿,一年生苗 3×3 60×60×60
加拿大杨 大兴,加拿大杨
,一年生苗 3×3 60×60×60
E (CK) 中林 46杨 民权,中林 46杨,一年生苗 4×4 60×60×60
山海关杨 大兴,山海关杨,一年生苗 3×3 60×60×60
　　
刺槐均采用 A 05无性系一年生苗,紫穗槐采用当地一年生苗;
二茬;
三茬;
因大兴点备苗损失,原设计用千头椿
处理改用加拿大杨。
2　结果分析
2. 1　5个处理 3 a生长量统计分析
统计分析结果表明,不同处理间树高、胸径的相对增长率差异极显著(
= 0. 01)、显著(
=
1652 期　　　　　　　　　孙翠玲等: 杨树混交模式养分变化及林木增长率的研究
0. 05)或较显著(
= 0. 10)。北京点的不同处理相对增长率、胸径差异显著, F= 3. 916* (
= 0.
05) ;树高差异较显著, F= 2. 423 ( * ) (
= 0. 10)。民权点不同处理相对增长率、胸径差异极显著,
F= 28. 769
* *
(
= 0. 01) ;树高差异显著, F= 3. 39* (
= 0. 05)。以下用民权试验林为例列表
(表 3、4) , 比较方差分析结果和多重比较结果,由表 4看到, 无论树高还是胸径, A、B的相对增
长率都是显著(
= 0. 05)优于其它处理; C、D处理的树高相对增长率与对照差异不显著,但是
胸径相对增长率对照优于 C、D。由此表明,杨树与刺槐、杨树与紫穗槐两种混交模式能显著提
高杨树生长量,比连栽加拿大杨树高和胸径分别提高 36%、59%和 49%。杨树纯林与刺槐纯
林、千头椿纯林的生长差异反映出不同树种林地生产力不同, 符合常规效应。研究结果进一步
量化了杨树混交能提高林地生产率的结论 [ 7, 8]。
表 3　民权试验林相对增长率Wi3( % )方差分析结果
变异因素 胸　　径
SS df MS F值
树　　高
SS df MS F值
重复 516. 20 2 758. 10 6 810. 53 2 3 405. 26
处理 122 368. 93 4 30 592. 23 28. 77* * 13 107. 33 4 4 516. 83 3. 93( * )
误差 8 507. 07 8 1 063. 38 10 651. 47 8 1 331. 43
总和 130 891. 60 14 30 569. 33 15
　　注: * * 表示
= 0. 01,差异极显著; ( * )表示
= 0. 10,差异较显著。
2. 2　杨树混交林改善和提高土壤营养元素状
况
土壤养分本底含量与评价含量, 民权试验
林 0～4 a, 大兴试验林 0～3 a,杨树混交不同
模式的土壤有机质、全 N、碱解 N、有效 P、速
效 K 的变化, 相对含量消长率(表 5)分析表
明,杨树混交处理, 有利于土壤养分的改善和
提高 [ 5] , 但不同处理土壤营养变化规律不同
(图 1) ,主要结论是:
表 4　民权试验林树高、胸径相对增长率Wi3 ( % )多
重检验
WH
处理 ( % ) LSD 0. 05
WDBH
处理 ( % ) LSD 0. 05
A 230 A 385
B 217 B 348
D 175 37. 40 E 256 58. 45
E 163 D 181
C 155 C 153
表 5　民权、大兴两地试验林土壤养分含量相对消长率 (单位: % )
试验地点 处理方式 试验年份 全N 碱解 N 速效 K 有效 P 有机质
( A)　杨×刺 1992～1995 + 823. 1 + 671. 2 + 198. 6 + 128. 0 + 274. 0
民 ( B)　杨×紫 1992～1995 + 769. 2 + 424. 1 + 212. 8 + 110. 0 + 140. 0
( C)　纯刺槐 1992～1995 + 538. 5 + 301. 3 + 163. 1 + 110. 6 + 166. 9
权 ( D)　千头椿 1992～1995 + 507. 5 + 185. 0 + 113. 5 + 105. 3 + 136. 2
( E)　( CK)纯杨 1992～1995 - 100. 0 + 100. 0 + 100. 0 + 100. 0 + 100. 0
( A)　杨×刺 1993～1995 + 588. 2 + 498. 5 + 309. 6 + 243. 7 + 354. 3
大 ( B)　杨×紫 1993～1995 + 147. 1 + 245. 1 + 149. 6 + 116. 5 + 314. 3
( C)　纯刺槐 1993～1995 + 185. 3 + 104. 6 + 245. 0 + 227. 3 + 151. 4
兴 ( D)　加拿大杨 1993～1995 - 35. 3 + 80. 3 + 86. 3 + 92. 9 - 71. 4
( E)　( CK)纯杨 1992～1995 - 100. 0 + 100. 0 + 100. 0 + 100. 0 - 100. 0
166 林 业 科 学 研 究　　　　　　　　　　　　　　　10卷
( 1)杨树混交和刺槐纯林有利于林地土壤肥力的改善, 由图 1可以看出, 在两地所有处理
中,杨、刺混交处理最好,其中有机质、全 N、碱解 N 相对消长率
d i( %)都是正值, 且最高, 两
地分别为 274%、823%、671%和 354%、588%、498%。杨、紫混交处理次之,再次为纯刺槐和千
头椿处理, 最差为加拿大杨。其它几种营养元素的相对消长率
d i ( % )两地各处理中有波动,
特别是大兴县无明显规律(见表 5)。两地5个处理的 4种土壤营养元素和有机质,经方差分析
处理间相对消长率差异极显著, F= 13. 343* * ,从统计学角度证明了杨树混交明显地改善土壤
肥力这一结论,本研究结果与现有报道基本一致 [ 9～12]。
( 2)从表 5看出,大兴试验点加拿大杨处理, 在所有处理中有机质、全 N 相对消长率都是
负值, 而且有效 P、速效 K、碱解 N 含量最低, 表明重茬(三茬)同一杨树品种,相同养分消耗过
大,造成地力明显下降。这种现象揭示了相同立地条件下,相同杨树品种连栽,不加任何施肥措
施,必然导致地力退化 [ 13～15]。杨树林地轮作不同杨树品种,如山海关杨替代加拿大杨, 比同一
品种连栽有利于改善林地土壤营养状况(图 1) ,但不如杨树混交林及轮作其它树种有利。
图 1　两地试验林土壤营养元素含量相对消长率
2. 3　杨树混交林改善土壤营养状况的规律性
图 1中, 两地点 5种土壤营养元素含量相对消长率
d i( % )几乎对称,虽然民权点是 0～4
a 差值,大兴点是 0～3 a差值, 但不难看出, 4种元素和有机质的 5个处理变化图形对称,反映
了两块试验林的试验评价具有一致性。试验结果的直观重演性,通过两地点处理间与土壤元素
间相关分析得到统计学的证明(表 6)两地点处理 A、B、E相关极密切相关, A 处理最稳定。两
地点土壤营养元素中, 全 N、速效 N、有效 P 和有机质都极密切相关,表现出稳定的重演性; 速
效 K 密切相关。两地点试验林土壤营养元素重演性研究, 进一步证明了上一节有关方面结论
的规律性。
1672 期　　　　　　　　　孙翠玲等: 杨树混交模式养分变化及林木增长率的研究
表 6　两地点处理间和土壤营养元素间相对消长率
di( % )相关分析
处 理间 相关
处理 相关系数 r
土壤营养元素间相关
营养元素 相关系数 r
A 0. 664 5* * 全　N 0. 900 4* *
B 0. 700 1* * 速效 N 0. 895 2* *
C 0. 222 3NS 速效 K 0. 603 5*
D 0. 547 8* 有效 P 0. 904 3* *
E 0. 645 9* * 有机质 0. 794 8* *
　　　(1)每处理 7×3组观测数据, df = 19 　　　( 1)每元素 5×3组观测数据, df = 13
　　　(2) r 0. 01= 0. 548 7, r0. 05= 0. 432 9 　　　( 2) r0. 01= 0. 641 1, r 0. 05= 0. 513 9
3　结论与讨论
( 1)本文研究总结 0～3 a、0～4 a两块同一试验设计的杨树混交模式林,通过林木生长量
相对增长率与土壤养分含量相对消长率的统计分析,得到的结论是:
杨树相同品种重茬(连
栽)纯林存在地力衰退问题,不同品种轮作,稍有利于改善林地土壤肥力但作用不大。
杨树与
刺槐、紫穗槐混交,能显著提高杨树林地生产力,混交林和刺槐纯林能明显改善土壤肥力,较好
地维护地力。
( 2)考虑到 3～4年生的杨树郁闭度在 0. 32～0. 50,尚未出现个体间明显竞争,因此,杨树
纯林与杨树混交林生长量比较, 本文只比较单株平均生长量, 有关单位面积生产率分析和完整
的技术经济评价, 留待中龄林时一并做出。
参　考　文　献
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168 林 业 科 学 研 究　　　　　　　　　　　　　　　10卷
A Study on Nutrient Dynamics and the Relative Increment Rate
in Different Types of Poplar Intercropping
Sun Cui ling　 Guo Yuw en 　Zhu Zhanx ue
Tong Chaor an　Wang Zhen 　J iao R uz hen
　　Abstract　T hrough the intercropping o f poplar w ith legume, arbo rs and shrubs and the
rotat ional cropping of poplar , the effects of dif ferent t reatments on the soil nutr ient elements
and the fo rest land product ivity w ere studied quant itat ively . The experimental stands in
Henan Pr ovince and Beijing cover an area of 3. 2 hm 2 and 1. 8 hm 2 r espect ively , w here the
same experimental design w ith f ive t reatments and three repl ications w ere adopted. T he r e-
sults f rom 1992 to 1995 show ed that the relat iv e increment rates of height and diameter at
breast height ( DBH ) w ere signif icant ly dif ferent betw een treatments at 0. 01, 0. 05 and 0. 10
level. At the site in Beijing, the relat ive increment rates of DBH and height w ere significant ly
dif ferent between tr eatments at 0. 05 level ( F= 3. 916) and at 0. 10 lev el ( F= 2. 423) respec-
tiv ely , at the M inquan site in Henan Province, the r elat ive incr ement rates o f DBH and height
w er e significant ly dif ferent at 0. 01 level ( F= 28. 769) and 0. 05 level ( F= 3. 39) . T he soil
nut rient elements of dif ferent types of m ixed poplar stands var ied r egularly; poplar mix ture
and black locust can improve the soil fert ility of the fo rest land; in the poplar cont inuous
cr opping forest land, all the amount of soil nut rient elements declined and the land pr oduct iv-
ity deg randed signif icant ly.
　　Key words　type of poplar intercropping　 variat ion rate of nut rient element　 cont inu-
ous cropping　 soil degradat ion
　　Sun Cuil ing, Ass ociate Pr ofessor, Guo Yuwen ( Th e Research Ins t itu te of Forest Ecology an d Environment , CAF 　Bei-
jing　 100091) ; Zhu Zhanxue, Jiao Ruzhen ( T he Research In st itute of Forest ry, CAF) ; Ton g Chaor an ( M ingquan County
Fores t Farm of Henan Provin ce) ; Wang Zhen ( Daxing County Forest Farm of Beijing) .
1692 期　　　　　　　　　孙翠玲等: 杨树混交模式养分变化及林木增长率的研究