马尾松混合造林实践与成果探索范文

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作者：唐玉贵蒋焱梁杰森徐康单位：广西优良用材林资源培育重点实验室广西林业科学研究院广西梧州市林业局广西苍梧县林业局

凋落物量调查

在固定样地内,凋落物采用2m@2m的样方收集称重,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。按分解程度分为未分解状态和半分解状态两类[2]。

1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20m@20m。每样地挖取3个土壤剖面。

2凋落物蓄水功能调查

在所设不同林分标准地内分别随机布设3个1m@1m的样方,先测量每块样方内凋落物层的厚度,后按全分解、未分解、半分解分别区分并收集其凋落物,分别装入标有标签的袋中,待测定用。

测定与数据处理方法

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和中华人民共和国国家标准分析方法。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SPSSforWindows1510软件完成,文中图表在MicrosoftofficeExcel2003中制作完成。

2含水量数据测定及处理

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,将其放于80e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R0c=(m1-m2)/m2@100%。

凋落物最大持水量及持水率测定将烘干后的凋落物在水中浸泡24h,取出将其气干(以无水滴滴下为标准),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Rmc=(m3-m2)/m2@100%。以上所测及所求各量均为各林分类型下1m2样方内的量,换算成每公顷每种林型下凋落物的现存量、持水量及持水率。

结果与分析

1林分结构和植被变化

试验结果表明虽然松荷异龄混交林林内灌木种类减少,但林内灌木个体数量明显增加,明显地表现出湿地松林、马尾松林等的林分结构已由单层林变为复层异龄林,林内植被由以铁芒箕、桃金娘、岗松等阳性植被为主向以竹叶草、东方乌毛蕨、三叉苦、野脚木、柃木、白背叶等耐阴或中性植被为主的方向转变,已从低劣结构向优良结构转化,已基本改造成乔木、灌木、草本层次错落、具有复层结构的森林植被。

2枯枝落叶层生物量变化

从表1知,湿地松@荷木异龄混交林的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对照分别要大3~9倍。马尾松@荷木异龄混交林的未分解厚度和生物量、半分解厚度和生物量、总厚度和生物量要比对照分别要大2~5倍。方差分析结果表明,马尾松纯林未分解层生物量、半分解层生物量、枯枝落叶层生物量与马尾松@荷木混交林未分解层生物量、半分解层生物量、枯枝落叶层生物量差异达极显著水平;湿地松纯林未分解层生物量、半分解层生物量、枯枝落叶层生物量与湿地松@荷木混交林未分解层生物量、半分解层生物量、枯枝落叶层生物量差异均达极显著水平。

3林分生长量变化分析

从表2知,通过对4种林分30个样地的生长调查研究表明,湿地松@荷木混交林平均树高和平均胸径比对照提高6166%和3199%,总材积量增加31151%,试验林平均每年增加材积量2118m3/hm2;马尾松@荷木混交林中马尾松的树高和胸径比对照分别提高1156%和4110%,总材积量增加27133%,试验林平均每年增加材积量2105m3/hm2。不同林分之间冠幅的生长影响不明显。

4土壤物理化学性状变化分析

4.1土壤物理性状变化分析

由表3可知,马尾松纯林土壤容重、土壤总孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度分别为1119~1124g/cm3、58107%~59141%、48137%~48152%、9155%~11104%。马尾松@荷木混交林0~20cm土层土壤容重、非毛管孔隙度比马尾松纯林分别降低了26105%、21147%,总孔隙度和毛管孔隙度则比马尾松纯林提高了15119%、22142%;就20~40cm土层而言,土壤容重、非毛管孔隙度比马尾松纯林分别降低了15132%、79135%,总孔隙度和毛管孔隙度则比马尾松纯林分别提高了5115%、24146%。

湿地松纯林土壤容重、土壤总孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度分别为1125~1130g/cm3、5413%~58133%、45107%~48132%、9123%~10100%。湿地松@荷木混交林0~20cm土层土壤容重比湿地松纯林降低了29160%,总孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度则分别提高了21158%、21169%、21120%;20~40cm土层,土壤容重、非毛管孔隙度比湿地松纯林分别降低了15138%、9143%,总孔隙度和毛管孔隙度则比湿地松纯林分别提高了14162%、19157%。

4.2土壤化学性状变化分析

马尾松、湿地松低效纯林经改造后,土壤pH有不同程度的降低,土壤养分状况得到改善。马尾松纯林土壤有机质、全量N、P、K和速效N、P、K的含量分别为23179~39165、1117~1160、0139~0152、23188~25101、86100~126143、019~211、3310~4017g/kg。马尾松@荷木混交林0~20cm土层土壤有机质、全量N、P、K和速效N含量比对照分别提高了70197%、46188%、7169%、18151%、59114%,速效P、K含量则分别降低了33133%、8111%;20~40cm土层,马尾松@荷木混交林土壤有机质、全量N、P、K和速效N含量比对照分别提高了56169%、20151%、20151%、14171%、55147%,速效P、K含量则分别降低了33133%、40100%。

改造后,除速效P、K含量降低外,林地的土壤有机质、全量N、P、K和速效N含量均有所提高,且提高的幅度不同,按大小顺序排列为有机质>速效N>全量N>全量K>全量P。不同土层相比,马尾松@荷木混交林0~20cm土层土壤有机质、全N、全K、速效N含量变化幅度大于20~40cm,全P、速效P、速效K含量的变化趋势则相反(表4)。

由表4可知,湿地松纯林土壤有机质、全量N、P、K和速效N、P、K的含量分别为4138~7115、0142~0159、0120~0123、7169~7176、18140~24170g、011~012、818~1110g/kg。湿地松@荷木混交林0~20cm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了10161倍、2149倍、0135倍、0105倍、4158倍、10150倍、20%;20~40cm土层,湿地松@荷木混交林的各指标比对照分别提高了9151倍、2124倍、014倍、0104倍、4165倍、6倍,而速效K无变化。综上所述,混交对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,0~20cm土层土壤养分含量变化幅度大于20~40cm。土壤有机质等养分含量提高有利于改善土壤结构,提高土壤蓄水能力和林地水源涵养功能,更有利于促进林木生长。

林地涵水固土功能变化

1土壤水分变化分析

由表5可知,马尾松@荷木混交林0~20cm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了54156%、64133%、65155%;20~40cm土层土壤各指标比对照分别提高了23154%、46144%、56127%。

湿地松@荷木混交林0~20cm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了72109%、71185%、74104%;20~40cm土层各指标比对照分别提高35107%、40187%、37179%。总体来说,异龄混交林对土壤水分状况各指标影响的变化趋势与土壤物理状况相似。与20~40cm土层比,0~20cm土层土壤水分状况改善幅度较大。林地土壤最大持水量、毛管持水量、田间持水量的增加,与土壤良好结构的形成、土壤孔隙状况的改善有关,尤其是非毛管孔隙度的增加,提高了土壤对降雨的贮存能力。可见,松荷异龄混交林改善了土壤结构,从而提高了林地土壤的透水、蓄水和供水能力,可为植被生长提供所需的水分,不仅提高了防护能力,也提高了林分本身生产力,促进林木生长。

2土壤蓄水能力变化分析

土壤蓄水量反映了土壤储蓄和调节水分的潜在能力。马尾松@荷木混交林土壤蓄水量达到2716t/hm2,比马尾松纯林的1952t/hm2增加764t/hm2,提高39118%;湿地松@荷木的土壤蓄水量达到2753t/hm2,比湿地松纯林的1781t/hm2增加972t/hm2,提高54160%。

3土壤渗透性能变化分析

土壤渗透性能是表征土壤对降水的入渗和吸收能力,渗透性能良好的土壤在降雨强度不大时,水分可以充分地进入土壤中储存起来或变为土内径流或地下径流,不易形成地表径流,使林地水土流失得到有效的控制。土壤渗透能力的大小,一般用10e时土壤稳渗渗透系数K10表示。

调查林地土壤渗透速率和渗透系数K10(图1~图4)。马尾松纯林土壤渗透速率和渗透系数K10分别为0187~1134、0153~0181mm/min。马尾松@荷木混交林0~20cm、20~40cm土层土壤渗透指标比对照分别提高67151%、5138%。湿地松纯林土壤渗透速率和渗透系数K10分别为0173~1109、0144~0166mm/min。湿地松@荷木混交林0~20cm、20~40cm土层土壤渗透指标比对照分别提高2162倍、0166倍,达到显著水平(P<0105)。

林地凋落物蓄水功能及养分变化规律分析

1主要林分下凋落物存储量、持水量及持水率变化分析

凋落物是森林土壤枯落物层的主要来源,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。从表6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,马尾松纯林凋落物最大持水量为24197t/hm2,异龄混交林凋落物最大持水量达到4615t/hm2,比马尾松纯林提高87158%,增加21171t/hm2。湿地松纯林凋落物最大持水量为917t/hm2,通过异龄混交荷木后,凋落物最大持水量达到94139t/hm2,比湿地松纯林提高9141倍,增加84169t/hm2。

2凋落物养分变化分析

湿地松@荷木混交林凋落物有机碳含量最高(44136%),马尾松@荷木混交林凋落物N、P、K的养分含量最高,分别为10105g/kg、203mg/kg、1148mg/kg,其全N含量比对照(马尾松)高24184%,其P、K的含量则略有减少。

结论与讨论

1松荷异龄混交林改善了土壤理化性质,增加了土壤养分

松荷异龄混交林的土壤结构得到明显改善,通气性增加。不同土层相比,0~20cm土层土壤物理性状改善幅度大于20~40cm土层。松荷异龄混交林的土壤物理状况得到改善的原因可能是:一方面,纯林枯落物单一,其分解速率较慢,混交荷木后,增加了林地枯落物,相互作用加速其分解,而阔叶林枯落物分解速率较针叶林快,其养分归还速率和归还量也较大,从而促进土壤团粒结构的形成;另一方面,植被根系穿插作用有利于土壤孔隙的形成。

松荷异龄混交林的林地土壤养分含量均有所提高,但提高的幅度不同,按大小顺序排列为有机质>速效N、P>全量N、P、K。不同土层相比,0~20cm土层土壤养分含量变化幅度大于20~40cm。马尾松@荷木混交林0~20cm土层土壤有机质、全量N、P、K和速效N含量比对照分别提高了70197%、46188%、7169%、18151%、59114%。湿地松@荷木混交林0~20cm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了10161倍、2149倍、35%、5%、4158倍、10150倍、20%。

2松荷异龄混交林有效地提高了水源涵养功能

马尾松@荷木异龄混交林的凋落物最大持水量达到4615t/hm2,比马尾松纯林提高87158%,增加21171t/hm2。湿地松@荷木异龄混交林凋落物最大持水量达到94139t/hm2,比湿地松纯林提高9141倍,增加84169t/hm2。松荷异龄混交林的林地土壤渗透性显著提高(P<0105),熟化程度提高,有利于增加土壤的降水渗透速度,减少因超渗而引起的地表径流的产生,因而有利于林地的水土保持。土壤良好结构的形成和土壤孔隙状况的改善,促进了林地土壤水源涵养功能的改善,有利提高林地土壤的透水、蓄水和供水能力。马尾松@荷木林地土壤蓄水量比马尾松纯林提高746t/hm2;湿地松@荷木林地土壤蓄水量比湿地松纯林提高925t/hm2。松荷异龄混交形成的复层林凋落物在保水和持水能力方面具有明显的优势。

3松荷异龄混交林提高了林分稳定性能

通过营造松荷异龄混交林,低效湿地松林、低效马尾松林的林分结构已由单层林变为复层异龄林,虽然林内灌木种类减少,但林内灌木个体数量明显增加,植被已由阳性向耐阴性转变,已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,基本改造成乔木、灌木、草本层次错落、具有复层结构的森林植被。这对于提高林分稳定性能,增强林分对火灾和病虫害的自控能力,形成高效稳定防护林结构,具有十分重要的作用。

4松荷异龄混交林对主要树种生长有明显的促进作用

马尾松@荷木混交林中马尾松的树高和胸径比马尾松纯林分别提高1156%和4110%,总材积量增加27133%,平均每年增加材积量2105m3/hm2;湿地松@荷木混交林平均树高和总平均胸径比湿地松纯林提高6166%和3199%,总材积量增加31151%,平均每年增加材积量2118m3/hm2。