冷春暉 伍艷芳 盛亞晶 李升星

江西省林業(yè)科學(xué)院，江西 南昌 330013

0 引言

閩楠［Phoebe bournei（Hemsl.）Yang］為樟科楠屬高大常綠闊葉喬木，是國(guó)家二級(jí)珍稀漸危種［1］，主要分布于江西省、浙江省、福建省、湖南省、湖北省、廣東省、廣西壯族自治區(qū)等地，是我國(guó)特有的珍貴用材樹(shù)種和優(yōu)良觀賞樹(shù)種［2-3］。閩楠干型通直，材質(zhì)結(jié)構(gòu)細(xì)密，耐腐性強(qiáng)，削面光滑美觀，可加工成高檔家具、精致藝術(shù)品等［4］。閩楠天然林資源匱乏，并受到長(zhǎng)期過(guò)度砍伐、人工林生長(zhǎng)緩慢等影響，木材產(chǎn)量非常有限。但閩楠林相整齊，通常無(wú)病無(wú)害，發(fā)展前景廣闊，適合大力發(fā)展人工林。大力發(fā)展閩楠人工林，一方面可以彌補(bǔ)亂砍濫伐對(duì)閩楠資源造成的破壞，另一方面可以帶來(lái)較高的經(jīng)濟(jì)效益［5］。近年來(lái)，我國(guó)學(xué)者加大了對(duì)閩楠苗木繁育、人造林經(jīng)營(yíng)模式、木材材性等方面的研究力度，但對(duì)于不同經(jīng)營(yíng)模式下土壤養(yǎng)分變化的研究甚少［6-7］。了解閩楠生長(zhǎng)情況和土壤養(yǎng)分變化規(guī)律，對(duì)促進(jìn)其生長(zhǎng)、縮短輪伐期、解決資源短缺問(wèn)題具有重要意義。

營(yíng)造混交林是當(dāng)前森林經(jīng)營(yíng)的主要手段之一。混交林對(duì)地力和光照的利用更加充分，可促進(jìn)林木生長(zhǎng)，增加土壤營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)儲(chǔ)備，提高主栽樹(shù)種的產(chǎn)量和質(zhì)量［8］。楠木混交杉木能明顯提高楠木胸徑、樹(shù)高、單株材積和林分蓄積量［9］；楨楠和浙江楠混交泡桐時(shí)，其樹(shù)高、胸徑、材積、冠幅、枝下高和分枝角均優(yōu)于純林［10］。土壤養(yǎng)分是林木生長(zhǎng)發(fā)育所必需的物質(zhì)基礎(chǔ)，直接影響林木的長(zhǎng)勢(shì)和品質(zhì)［11］。有研究表明，不同的混交模式對(duì)土壤物理環(huán)境、土壤養(yǎng)分含量具有顯著的影響。例如，杉木混交楊樹(shù)時(shí)，其樹(shù)木生長(zhǎng)、林地土壤結(jié)構(gòu)和養(yǎng)分含量均優(yōu)于純林［12］；油松、遼東櫟針闊混交能顯著增加土壤最大持水量、毛管持水量、土壤總孔隙度、毛管孔隙度和非毛管孔隙等［13］；華北落葉松混交白樺能明顯改善土壤理化性質(zhì)，提高土壤中的水分、有機(jī)碳、全氮、全磷、有效磷、硝氮、氨氮等含量［14］。

此外，林木混交可以維持和提高林地生產(chǎn)力，較好地發(fā)揮林地的生態(tài)效益和社會(huì)效益。例如，油松、刺槐人工混交林對(duì)涵養(yǎng)水源、保持水土、改善生態(tài)環(huán)境以及建立穩(wěn)定、高效、多功能的森林生態(tài)系統(tǒng)具有明顯的促進(jìn)作用［15］。

紅豆杉是典型的陰性樹(shù)種，其生長(zhǎng)需要陰濕溫暖的環(huán)境。光照過(guò)強(qiáng)會(huì)導(dǎo)致紅豆杉枝葉變?yōu)辄S褐色；但光照嚴(yán)重不足時(shí)，也會(huì)抑制紅豆杉的生長(zhǎng)。將紅豆杉與其他樹(shù)種混交不僅有助于減緩紅豆杉多代純林土壤肥力退化的趨勢(shì)，還能拓展紅豆杉的栽培范圍［16］。桂花實(shí)生苗有明顯的主根，根系發(fā)達(dá)，屬于較耐寒的樹(shù)種，且其綠化效果顯現(xiàn)較快，栽植當(dāng)年就能發(fā)揮較好的綠化作用［17］。枸骨耐旱喜陽(yáng)，也耐陰，適宜生長(zhǎng)在陰濕的環(huán)境中，是優(yōu)良的觀葉、觀果樹(shù)種［18］。因此，此次研究采用紅豆杉（針葉樹(shù)）、桂花（闊葉樹(shù)）、枸骨（灌木）分別與閩楠營(yíng)造混交林，以閩楠純林為對(duì)照，綜合分析不同混交模式與純林之間閩楠林木生長(zhǎng)情況、根際土壤養(yǎng)分含量的差異，揭示不同混交模式對(duì)閩楠生長(zhǎng)性狀、根際土壤養(yǎng)分含量的影響，為閩楠人工林培育、樹(shù)種合理搭配提供依據(jù)。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況及試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)基地位于江西省宜春市奉新縣甘坊鎮(zhèn)甘坊村，地處北緯28°12′、東經(jīng)114°84′，海拔190 m；光照充足，雨量充沛，屬于亞熱帶山地濕潤(rùn)氣候區(qū)，年均降水量1 671.5 mm，無(wú)霜期平均260 d，年平均日照時(shí)間1 784.9 h。

2016年10月中下旬，筆者于自江西省宜春市奉新縣甘坊鎮(zhèn)采集閩楠種子，并于2017 年3 月播種育苗。2018年2月，閩楠平均苗高0.47 m、地徑0.68 cm。2018年3月，采用閩楠1年生苗營(yíng)造試驗(yàn)林，以閩楠純林為對(duì)照，3種混交林分別為閩楠+紅豆杉混交林、閩楠+桂花混交林、閩楠+枸骨混交林。閩楠為主栽樹(shù)種，紅豆杉（2年生）、桂花（3年生）、枸骨（2年生）為混交樹(shù)種。

1.2 生長(zhǎng)性狀調(diào)查及土壤養(yǎng)分測(cè)定

2021年4月，對(duì)閩楠純林、閩楠+紅豆杉混交林、閩楠+桂花混交林、閩楠+枸骨混交林進(jìn)行調(diào)查（調(diào)查林分詳細(xì)信息如表1 所示），每種林分隨機(jī)調(diào)查30 株，應(yīng)用長(zhǎng)直尺和游標(biāo)卡尺測(cè)量苗高、地徑，利用卷尺分別測(cè)量樹(shù)木東西和南北兩個(gè)方向樹(shù)冠的垂直投影，并以東西和南北方向樹(shù)冠的平均值作為樹(shù)木的冠幅。在4種林分中各隨機(jī)選3個(gè)點(diǎn)采集土壤樣本，采樣時(shí)先除去地面凋落物，按0～20 cm、20～40 cm 土層分別采集，采用體積為100 cm3的環(huán)刀采集原狀土樣本，每層取3 個(gè)環(huán)刀。

表1 2021年4月調(diào)查林分信息

土壤樣本委托國(guó)家林業(yè)和草原局林產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)檢測(cè)中心（南昌）進(jìn)行測(cè)定，測(cè)定方法采用國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《森林土壤含水量的測(cè)定》（LY/T 1213－1999）、《森林土壤pH 值的測(cè)定》（LY/T 1239－1999）、《森林土壤氮的測(cè)定》（LY/T 1228－2015）、《森林土壤磷的測(cè)定》（LY/T 1232－2015）、《森林土壤鉀的測(cè)定》（LY/T 1234－2015）和《森林土壤有機(jī)質(zhì)的測(cè)定及碳氮比的計(jì)算》（LY/T 1237－1999）。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel、SPSS 等統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行處理與分析。

2 試驗(yàn)結(jié)果和分析

2.1 不同混交模式對(duì)閩楠生長(zhǎng)性狀的影響

由表2、圖1可知，閩楠純林的樹(shù)高、地徑和冠幅與閩楠+紅豆杉混交林、閩楠+桂花混交林和閩楠+枸骨混交林之間均存在極顯著差異，說(shuō)明不同混交模式對(duì)閩楠的生長(zhǎng)發(fā)育具有較大的影響。閩楠與紅豆杉、枸骨混交后，閩楠樹(shù)高分別比閩楠純林提高18.8%、5.8%；閩楠與桂花混交后，閩楠株高則比閩楠純林有所降低。閩楠與紅豆杉、桂花、枸骨混交后，閩楠地徑分別比閩楠純林顯著提高89.7%、88.8%、85.0%，冠幅分別比閩楠純林顯著提高90.6%、71.9%、71.9%。由此可見(jiàn)，這3 種混交模式對(duì)閩楠生長(zhǎng)均具有顯著促進(jìn)作用。其中，閩楠與紅豆杉混交模式下閩楠生長(zhǎng)性狀表現(xiàn)最優(yōu)，樹(shù)高、地徑均高于其他兩種混交模式。

表2 2021年4月不同混交模式下閩楠的生長(zhǎng)性狀

圖1 不同混交模式下閩楠的生長(zhǎng)狀況

2.2 不同混交模式對(duì)閩楠根際土壤養(yǎng)分含量的影響

由表3 可知，閩楠與紅豆杉、桂花、枸骨混交后，均不同程度地提高了閩楠根際土壤的養(yǎng)分含量。在閩楠+紅豆杉混交林土壤的7個(gè)檢測(cè)指標(biāo)中，0～20 cm土層有4 個(gè)指標(biāo)高于閩楠純林，分別為有效磷含量、速效鉀含量、全磷含量、全鉀含量，分別比純林提高了266.78%、66.30%、36.36%、56.09%；20～40 cm 土層有3 個(gè)指標(biāo)高于閩楠純林，為堿解氮含量、全磷含量、有機(jī)質(zhì)含量，分別比純林提高了14.17%、0.85%、2.73%。在閩楠+桂花混交林中，0～20 cm土層除全磷含量外，其他6個(gè)指標(biāo)均高于純林，有效磷、速效鉀、堿解氮、全鉀、全氮、有機(jī)質(zhì)等含量分別比純林提高了18.66%、5.77%、40.15%、1.24%、70.00%、13.36%；20～40 cm 土層有4個(gè)指標(biāo)高于閩楠純林，分別為堿解氮含量、全磷含量、全氮含量、有機(jī)質(zhì)含量，分別比純林提高了63.86%、4.27%、37.20%、26.08%。在閩楠+枸骨混交林中，0～20 cm 土層除堿解氮含量外，有效磷、速效鉀、全磷、全鉀、全氮、有機(jī)質(zhì)等含量分別比純林提高了44.20%、64.01%、6.61%、51.48%、53.53%、12.83%；20～40 cm土層的全磷含量、全氮含量、有機(jī)質(zhì)含量分別比純林提高了2.56%、14.06%、10.85%。

表3 不同混交模式下閩楠根際土壤養(yǎng)分含量

綜合比較閩楠純林、閩楠+紅豆杉混交林、閩楠+桂花混交林、閩楠+枸骨混交林中閩楠根際土壤養(yǎng)分含量發(fā)現(xiàn)，在0～20 cm 土層中，有效磷、速效鉀、全磷、全鉀等含量在閩楠+紅豆杉混交林土壤中表現(xiàn)最高，堿解氮、全氮、有機(jī)質(zhì)等含量在閩楠+桂花混交林土壤中表現(xiàn)最高；在20～40 cm土層中，堿解氮、有機(jī)質(zhì)等含量在閩楠+桂花混交林土壤中表現(xiàn)最高，有效磷、速效鉀、全鉀等含量在閩楠純林土壤中表現(xiàn)最高。這說(shuō)明混交林土壤養(yǎng)分含量變化在0～20 cm土層更為活躍，提升效果優(yōu)于20～40 cm土層。

2.3 不同混交模式對(duì)閩楠根際土壤含水量及pH值的影響

由表4 可知，閩楠+桂花混交林與閩楠+枸骨混交林的土壤含水量相差不大，且都高于閩楠純林，說(shuō)明這兩種混交模式均能有效提高土壤含水量。除0～20 cm土層閩楠+枸骨混交模式的土壤pH 值低于閩楠純林外，3 種混交模式下的閩楠根際土壤pH 值均高于閩楠純林，其中閩楠+紅豆杉混交林的pH 值改變最大，說(shuō)明營(yíng)造混交林能明顯改變土壤的理化性質(zhì)。在閩楠+紅豆杉混交林中，0～20 cm、20～40 cm土層的土壤pH值分別為4.97、4.86，比閩楠純林提高16.94%、10.45%，但其含水量均略低于純林。在閩楠+桂花樹(shù)混交林中，0～20 cm土層的土壤含水量、pH值分別比純林提高了12.42%、8.71%，20～40 cm土層的土壤含水量、pH值分別比純林提高10.88%、5.91%。閩楠+枸骨混交林在0～20 cm、20～40 cm 土層的土壤含水量分別比純林提高4.58%、12.93%，20～40 cm 土層的土壤pH 值比純林提高2.27%。

表4 不同混交模式下閩楠根際土壤含水量及pH值

3 結(jié)論與討論

林分生長(zhǎng)主要受立地條件的影響，但合理的林分組合會(huì)促進(jìn)各組分的生長(zhǎng)，且能增加林分穩(wěn)定性。在該試驗(yàn)中，閩楠+紅豆杉、閩楠+桂花、閩楠+枸骨的混交模式對(duì)閩楠的生長(zhǎng)均具有顯著的促進(jìn)作用。相較閩楠純林，混交林中的閩楠地徑得到了顯著提升。閩楠+紅豆杉混交林、閩楠+枸骨混交林中的閩楠樹(shù)高得到了顯著提升，這與前人研究結(jié)果中不同混交模式對(duì)楠木生長(zhǎng)量的影響均優(yōu)于楠木純林結(jié)果一致［6，19］。通過(guò)對(duì)比福建柏［20］、泡桐［21］、杉木［22］等樹(shù)種混交造林結(jié)果，發(fā)現(xiàn)相比于純林，混交林可較充分地利用光能和地力，從而改善林地的立地條件，促進(jìn)林木生長(zhǎng)。在此次研究中，筆者還發(fā)現(xiàn)閩楠+桂花混交林中的閩楠樹(shù)高低于純林，這可能與樹(shù)種的生物學(xué)特性有關(guān)。閩楠初期生長(zhǎng)緩慢，而桂花植株分枝多，在生長(zhǎng)早期可能會(huì)阻礙閩楠的高生長(zhǎng)。在與紅豆杉混交時(shí)，閩楠的樹(shù)高、地徑、冠幅表現(xiàn)最優(yōu)，因此，就生長(zhǎng)指標(biāo)而言，紅豆杉是比桂花樹(shù)、枸骨更為理想的混交樹(shù)種。這可能與紅豆杉為針葉樹(shù)種，林地通風(fēng)透光性更好有關(guān)。

混交林能有效改善土壤理化性狀，從而促進(jìn)林木生長(zhǎng)［23］。張鼎等［24］對(duì)油松、刺槐人工混交林和油松純林的林木生長(zhǎng)狀況及不同土層土壤肥力進(jìn)行了樣地調(diào)查，發(fā)現(xiàn)混交林0～20 cm、20～40 cm 土層中，除速效鉀含量外，有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷等含量均優(yōu)于純林。在此次研究中，3種混交模式均不同程度地提高了閩楠根際土壤養(yǎng)分及水分含量，且在0～20 cm、20～40 cm土層呈現(xiàn)出不同程度的變化。在0～20 cm 土層，混交林中閩楠根際土壤中有效磷、速效鉀、全鉀等含量均得到提升，這可能與混交林的凋落物更為豐富，土壤的微生物活動(dòng)趨于旺盛，加速了枯落物的分解和轉(zhuǎn)化有關(guān)，使得混交林土壤中有機(jī)質(zhì)含量增加，土壤的理化性質(zhì)得到改善。其中，閩楠+紅豆杉混交林提高了閩楠根際土壤中全磷含量，閩楠+桂花混交林提高了閩楠根際土壤中堿解氮、全氮、有機(jī)質(zhì)含量，閩楠+枸骨混交林提高了閩楠根際土壤中全磷、全氮、有機(jī)質(zhì)含量。不同混交林土壤營(yíng)養(yǎng)成分含量不同，其原因可能在于不同樹(shù)種根系對(duì)于營(yíng)養(yǎng)元素的吸收利用具有互補(bǔ)作用，從而導(dǎo)致不同混交林土壤呈現(xiàn)不同的養(yǎng)分水平［25-26］。黃容［27］研究柏木純林及其混交林的土壤水肥效應(yīng)，比較發(fā)現(xiàn)0～20 cm 土層混交林的持水量明顯高于純林。楊曾獎(jiǎng)等［28］研究發(fā)現(xiàn)，在0～20 cm 土層，桉樹(shù)+相思混交林的土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、速效鉀含量均高于桉樹(shù)純林。余奕然等［29］研究發(fā)現(xiàn)，在0～20 cm 土層中，杉木+毛竹混交林的土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、全鉀含量均高于毛竹純林。以上研究結(jié)果均與筆者研究結(jié)果一致。此外，在此次研究中，混交林0～20 cm 土層的土壤養(yǎng)分提升效果相對(duì)較好，這可能與樹(shù)齡有關(guān)。樹(shù)木幼齡時(shí)期根系生長(zhǎng)較淺，養(yǎng)分主要集中在淺土層。閩楠+桂花混交林和閩楠+枸骨混交林土壤含水量皆高于閩楠純林。閩楠+紅豆杉混交林下閩楠根際土壤pH 值最高，這與前面相互驗(yàn)證：閩楠+紅豆杉混交林0～20 cm土層有效磷、速效鉀、全磷、全鉀含量是3 種混交模式中最高的，說(shuō)明閩楠+紅豆杉混交林土壤微生物活動(dòng)最為活躍，促進(jìn)了凋落物分解，從而提高了土壤pH值。

綜上所述，以上3 種混交模式均能顯著促進(jìn)閩楠生長(zhǎng)，其中閩楠+紅豆杉混交林中閩楠樹(shù)高、地徑生長(zhǎng)表現(xiàn)最優(yōu)，說(shuō)明在實(shí)際造林中，紅豆杉是楠木混交造林比較好的樹(shù)種選擇。在0～20 cm 土層，混交林中閩楠根際土壤養(yǎng)分含量有較大提升，在檢測(cè)的7 個(gè)指標(biāo)中，閩楠+桂花混交林、閩楠+枸骨混交林均有6 個(gè)指標(biāo)大于閩楠純林，閩楠+紅豆杉混交林有4個(gè)指標(biāo)大于閩楠純林且表現(xiàn)最優(yōu)。閩楠+紅豆杉混交林根際土壤pH值最高，閩楠+桂花混交林土壤儲(chǔ)水能力最強(qiáng)。這說(shuō)明混交林具有較強(qiáng)的培肥土壤和涵養(yǎng)水源的作用，不但能促進(jìn)林木生長(zhǎng)發(fā)育，對(duì)緩解楠木多代連栽造成的地力衰退問(wèn)題具有參考意義，也為閩楠混交林營(yíng)造提供了技術(shù)支撐。