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马尾松林冠下套种阔叶树20年间土壤肥力变化

詹学齐

詹学齐. 马尾松林冠下套种阔叶树20年间土壤肥力变化[J]. 北京林业大学学报, 2018, 40(6): 55-62. doi: 10.13332/j.1000-1522.20170463
引用本文: 詹学齐. 马尾松林冠下套种阔叶树20年间土壤肥力变化[J]. 北京林业大学学报, 2018, 40(6): 55-62. doi: 10.13332/j.1000-1522.20170463
Zhan Xueqi. Changes in soil fertility after interplanting pure Pinus massioniana plantations with broadleaved forest under the canopy during 20 years[J]. Journal of Beijing Forestry University, 2018, 40(6): 55-62. doi: 10.13332/j.1000-1522.20170463
Citation: Zhan Xueqi. Changes in soil fertility after interplanting pure Pinus massioniana plantations with broadleaved forest under the canopy during 20 years[J]. Journal of Beijing Forestry University, 2018, 40(6): 55-62. doi: 10.13332/j.1000-1522.20170463

马尾松林冠下套种阔叶树20年间土壤肥力变化

doi: 10.13332/j.1000-1522.20170463
基金项目: 

福建省高校产学合作重大项目“适应区位生态功能的生态公益林优化经营关键技术研究与示范” 2015N5010

矿山生态修复研究中心开放基金项目 MECERC20161138

详细信息
    作者简介:

    詹学齐,高级工程师。主要研究方向:森林经营及林业经济管理。Email: 362769841@qq.com 地址:365004 福建省三明市荆东路25号三明学院

  • 中图分类号: S750; S714.8

Changes in soil fertility after interplanting pure Pinus massioniana plantations with broadleaved forest under the canopy during 20 years

  • 摘要: 目的探讨马尾松公益林林相改造后土壤肥力的变化,以便为马尾松公益林经营提供依据。方法在马尾松公益林中采用间伐后套种细柄阿丁枫、木荷、闽楠的林相改造试验,把马尾松纯林改造培育为异龄复层的针阔混交林,并在改造当年、改造后5年、改造后10年、改造后20年对4种林分的土壤理化性质进行测定。结果4种林分土壤的水稳性团聚体组成、土壤孔隙、土壤的有机质及养分含量均随着时间的推移呈增加的趋势,并且这种趋势随时间的进展而加大,增加的量表现为马尾松细柄阿丁枫混交林>马尾松木荷混交林>马尾松闽楠混交林>马尾松纯林,前3种林分相差较小,但前3种林分与马尾松纯林间的差异显著。马尾松纯林套种阔叶树林相改造后20年(2016年)与套种当年(1996年)相比,马尾松细柄阿丁枫混交林、马尾松木荷混交林、马尾松闽楠混交林、马尾松纯林林地土壤0~20cm层土壤,干土>0.25mm水稳性团聚体分别增加了5.21%、4.67%、3.78%、1.24%,土壤总孔隙度分别增加了3.82%、3.78%、3.01%、0.49%,土壤有机质分别增加了9.67、8.39、7.26、2.84g/kg,土壤全N含量分别增加了0.22、0.13、0.14、0.05g/kg,土壤全P分别增加了0.10、0.06、0.05、0.04g/kg。结论马尾松公益林套种阔叶树林相改造后形成的混交林具有较好的培肥土壤功能,有利于公益林的地力维持和持续经营。
  • 表  1  马尾松公益林培育改造后20年林分状况(2016年)

    Table  1.   Stand status of Pinus massoniana ecological public welfare forest 20 years after cultivation and transformation (in 2016)

    标准地
    Standard plot
    树种
    Species
    生长量Growth 生物量/Biomass
    树高
    Height/
    m
    胸径
    DBH/
    cm
    单株材积
    Individual
    volume/m3
    林分密度/
    (株· hm-2)
    Stand density/
    (tree· ha-1)
    林分蓄积/
    (m3· hm-2)
    Stand volume/
    (m3· ha-1)
    单株
    Single tree/kg
    林分/
    (t· hm-2)
    Stand/
    (t· ha-1)
    A1 马尾松Pinus massoniana 20.2 27.0 0.500 3 550 275.17 432.4 237.82
    细柄阿丁枫Altingla gracilipes 13.6 15.2 0.123 3 1 375 169.54 156.5 215.19
    B1 马尾松Pinus massoniana 18.8 26.3 0.444 8 525 233.52 352.4 185.01
    木荷Schima superba 12.4 14.0 0.096 2 1 425 137.09 122.5 174.56
    C1 马尾松Pinus massoniana 19.5 26.3 0.460 7 575 264.90 378.6 217.70
    闽楠Phoebe bournei 8.5 7.6 0.020 8 1 425 29.64 23.1 32.92
    D1 马尾松Pinus massoniana 20.5 26.4 0.486 7 575 279.85 421.6 242.42
    A2 马尾松Pinus massoniana 21.8 27.5 0.556 8 450 250.56 458.3 206.24
    细柄阿丁枫Altingla gracilipes 14.2 16.4 0.148 5 1 400 207.90 170.3 238.42
    B2 马尾松Pinus massoniana 20.8 26.9 0.511 0 425 217.18 436.5 185.51
    木荷Schima superba 13.0 14.7 0.110 6 1 425 157.61 132.6 188.96
    C2 马尾松Pinus massoniana 22.3 28.5 0.608 0 435 264.48 532.8 231.77
    闽楠Phoebe bournei 7.4 6.8 0.014 7 1425 20.95 18.9 26.93
    D2 马尾松Pinus massoniana 22.4 27.1 0.556 1 425 236.34 485.2 206.21
    A3 马尾松Pinus massoniana 24.1 27.9 0.629 5 300 188.85 634.9 190.47
    细柄阿丁枫Altingla gracilipes 14.6 16.5 0.154 5 1 400 216.30 158.6 222.04
    B3 马尾松Pinus massoniana 25.3 29.6 0.735 9 275 202.37 748.2 205.76
    木荷Schima superba 13.7 16.0 0.136 8 1 375 188.10 154.3 212.16
    C3 马尾松Pinus massoniana 24.5 28.8 0.678 3 325 220.45 675.8 219.64
    闽楠Phoebe bournei 7.6 7.2 0.016 8 1 425 23.94 21.6 30.78
    D3 马尾松Pinus massoniana 24.8 28.9 0.690 6 275 189.92 687.3 189.01
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    表  2  马尾松林相改造后不同时期土壤的水稳性团聚体 > 0.25mm组成

    Table  2.   Composition of water stable aggregates of soil in different periods after transformation of Pinus massoniana

    %
    林分Stand 土壤类型Soil type 1996 2001 2006 2016
    A 湿Wet 73.68 ±0.76a 75.850±0.32a 76.50±0.58a 79.32±0.78a
    干Dry 82.35±0.99a 84.21±0.39a 85.63±0.37a 87.56±0.49a
    B 湿Wet 74.12±0.57a 76.06±0.19a 76.85±0.69a 78.77±0.56b
    干Dry 82.78±0.38a 84.43±0.34a 85.79±0.21a 87.45±0.32a
    C 湿Wet 74.48±0.43a 75.64±0.26b 76.37±0.68a 77.55±0.08c
    干Dry 83.34±0.26a 84.57±0.27a 85.21±0.44b 87.12±0.51b
    D 湿Wet 73.85±0.55a 74.22±0.34c 74.46±0.34b 74.98±0.60d
    干Dry 82.65±0.34a 82.88±0.27b 83.18±0.41c 83.89±0.27c
    注:A表示马尾松细柄阿丁枫混交林,B表示马尾松木荷混交林,C表示马尾松闽楠混交林,D表示马尾松纯林。下同。同列不同小写字母表示林分之间差异显著(P < 0.05)。Notes: A represents Pinus massoniana and Altingla gracilipes forest, B represents Pinus massoniana and Schima superba forest, C represents Pinus massoniana and Phoebe bournei forest, D represents Pinus massoniana pure forest. The same below. Different lowercase letters in the same column indicate the significant differences among different forests (P < 0.05).
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    表  3  马尾松林相改造后不同时期土壤的孔隙组成

    Table  3.   Pore composition of soil in different periods after transformation of Pinus massoniana

    空隙指标
    Pore index
    年份
    Year
    A B C D
    0~20cm 20~40cm 0~20cm 20~40cm 0~20cm 20~40cm 0~20cm 20~40cm
    土壤密度
    Soil density/(g·cm-3)
    1996 1.23±0.02Ac 1.31±0.01Ac 1.22±0.01Ac 1.30±0.03Ac 1.23±0.02Ac 1.31±0.02Ac 1.23±0.02Ab 1.30±0.02Aa
    2001 1.21±0.01Ac 1.29±0.03Ac 1.20±0.02Ab 1.29±0.03Ab 1.21±0.02Ac 1.30±0.02Ac 1.22±0.03Ab 1.30±0.03Aa
    2006 1.16±0.02Ab 1.23±0.03Ab 1.17±0.02Ab 1.24±0.02Ab 1.18±0.02Bb 1.26±0.01Bb 1.20±0.02Cb 1.29±0.02Ca
    2016 1.08±0.03Aa 1.16±0.02Aa 1.12±0.03Ba 1.18±0.02Ba 1.14±0.01Ca 1.19±0.03Ba 1.17±0.03Da 1.27±0.02Ca
    毛管孔隙
    Capillary pore/%
    1996 44.45±0.33Ad 38.56±0.31Ad 44.59±0.34Ad 38.72±0.30Ad 44.68±0.50Ac 38.83±0.29Ab 44.53±0.41Aa 38.64±0.21Aa
    2001 44.58±0.35Bc 39.34±0.32Ac 44.75±0.25Bc 39.33±0.32Ac 44.97±0.31Ab 39.14±0.22Ab 44.18±0.11Ca 38.80±0.15Ba
    2006 44.83±0.22Ab 40.23±0.21Ab 44.90±0.25Ab 39.86±0.32Ab 44.14±0.21Bb 39.58±0.21Ba 43.84±0.21Ca 38.87±0.31Ca
    2016 44.88±0.21Aa 41.15±0.13Aa 45.08±0.22Aa 40.67±0.21Ba 44.25±0.23Ba 39.76±0.23Ba 43.95±0.31Ca 38.92±0.32Ca
    非毛管孔隙
    Non-capillary pore/%
    1996 9.29±0.13Ad 7.34±0.14Ac 9.38±0.22Ad 7.41±0.24Ab 9.39±0.24Ad 7.50±0.23Ab 9.34±0.22Ac 7.53±0.13Aa
    2001 9.96±0.32Bc 7.75±0.21Bb 9.94±0.25Bc 7.80±0.21Ab 10.01±0.22Ac 7.62±0.23Cb 9.90±0.18Cb 7.62±0.16Ca
    2006 11.39±0.22Ab 8.04±0.14Ab 11.30±0.15Ab 8.25±0.14Aa 11.21±0.17Bb 7.87±0.21Bb 10.25±0.11Ca 7.71±0.14Ca
    2016 12.68±0.31Aa 8.56±0.23Aa 12.67±0.21Aa 8.43±0.23Aa 12.83±0.22Aa 8.12±0.20Ba 10.47±0.22Ba 7.85±0.14Ca
    总孔隙
    Total pore/%
    1996 53.74±0.20Ad 45.90±0.17Ad 53.97±0.12Ad 46.13±0.54Ad 54.04±0.53Ac 46.33±0.06Ab 53.87±0.19Aa 46.17±0.34Aa
    2001 54.54±0.03Bc 47.09±0.11Ac 54.69±0.03Bc 47.13±0.54Ac 54.98±0.53Ab 46.76±0.01Bb 54.08±0.36Ca 46.42±0.31Ca
    2006 56.22±0.44Ab 48.27±0.35Ab 56.20±0.40Ab 48.11±0.46Ab 55.35±0.38Bb 47.45±0.42Ba 54.09±0.32Ca 46.58±0.45Ca
    2016 57.56±0.52Aa 49.71±0.36Aa 57.75±0.43Aa 49.10±0.44Aa 57.08±0.45Ba 47.88±0.43Ba 54.42±0.53Ca 46.77±0.46Ca
    注:同行不同大写字母表示林分之间差异显著(P < 0.05),同列不同小写字母表示同一林分不同时期之间差异显著(P < 0.05)。下同。Notes: difference capital letters in the same line mean the significant differences among different forests (P < 0.05), difference lowercase letters in the same column indicate the significant difference among different periods.The same below.
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    表  4  马尾松林相改造后不同时期土壤的养分含量

    Table  4.   Soil nutrient content in different periods after transformation of Pinus massoniana

    养分含量
    Nutrient content
    年份
    Year
    A B C D
    0~20cm 20~40cm 0~20cm 20~40cm 0~20cm 20~40cm 0~20cm 20~40cm
    有机质
    Organic matter/(g·kg-1)
    1996 20.58±0.49Ac 15.32±0.31Ad 21.12±0.32Ad 15.21±0.19Ad 20.73±0.37Ad 15.83±0.31Ac 21.10±0.33Ad 15.77±0.22Ab
    2001 22.11±0.43Bc 16.21±0.19Ac 23.04±0.24Ac 15.98±0.32Ac 22.80±0.35Ac 16.02±0.32Ab 21.73±0.22Cc 15.68±0.21Bb
    2006 25.90±0.33Ab 17.55±0.31Ab 25.74±0.22Ab 16.85±0.41Bb 24.62±0.31Bb 16.45±0.32Cb 22.68±0.31Cb 16.64±0.23Ca
    2016 30.28±0.38Aa 18.76±0.22Aa 29.51±0.31Aa 17.66±0.31Ba 27.96±0.33Ba 17.48±0.31Ba 23.94±0.41Ca 16.89±0.32Ca
    全N
    Total N/(g·kg-1)
    1996 1.63±0.02Ac 1.17±0.02Ab 1.65±0.03Ab 1.15±0.01Ab 1.61±0.02Ac 1.18±0.03Aa 1.64±0.03Aa 1.17±0.02Aa
    2001 1.65±0.03Ac 1.19±0.02Bb 1.67±0.03Ab 1.18±0.03Bb 1.63±0.02Ac 1.21±0.03Aa 1.65±0.03Aa 1.17±0.03Ba
    2006 1.71±0.03Ab 1.23±0.03Aa 1.70±0.02Ab 1.24±0.03Aa 1.68±0.03Ab 1.23±0.02Aa 1.67±0.03Aa 1.18±0.02Ba
    2016 1.85±0.03Aa 1.26±0.03Aa 1.78±0.03Ba 1.28±0.04Aa 1.75±0.02Ba 1.25±0.03Aa 1.69±0.02Ca 1.20±0.02Ba
    全P
    Total P/(g·kg-1)
    1996 0.38±0.02Ab 0.28±0.02Ab 0.40±0.02Aa 0.29±0.03Aa 0.38±0.01Ab 0.27±0.02Ab 0.39±0.02Aa 0.28±0.02Aa
    2001 0.40±0.02Ab 0.30±0.02Ab 0.41±0.03Aa 0.32±0.03Aa 0.39±0.01Ab 0.29±0.03Ab 0.38±0.01Aa 0.29±0.02Aa
    2006 0.42±0.03Ab 0.34±0.03Aa 0.43±0.04Aa 0.34±0.02Aa 0.41±0.02Aa 0.32±0.03Aa 0.39±0.02Aa 0.29±0.03Aa
    2016 0.48±0.04Aa 0.37±0.03Aa 0.46±0.03Aa 0.36±0.03Aa 0.43±0.03Aa 0.35±0.02Aa 0.41±0.02Aa 0.31±0.03Aa
    水解性
    N HydrolyticN/(mg·kg-1)
    1996 74.32±1.12Ac 50.34±1.11Ad 73.78±1.13Ac 50.21±0.81Ad 74.01±0.97Ac 50.73±1.13Ac 73.35±1.07Aa 50.29±1.04Aa
    2001 76.58±1.31Ac 53.46±1.13Ac 75.81±1.14Ac 52.89±1.02Ac 75.56±1.12Ac 51.98±1.13Ac 73.76±0.92Aa 50.65±1.11Aa
    2006 79.76±1.12Ab 57.29±1.15Ab 78.03±1.32Bb 55.76±1.22Bb 76.87±1.12Cb 53.24±1.23Cb 74.23±1.13Da 51.17±1.11Da
    2016 85.46±1.32Aa 63.56±1.32Aa 82.39±1.22Ba 59.70±1.17Ba 79.44±1.14Ca 55.62±1.31Ca 75.48±1.24Da 52.35±1.06Da
    速效磷P
    Available P/(mg·kg-1)
    1996 2.18±0.08Aa 1.78±0.11Aa 2.10±0.12Aa 1.70±0.12Aa 2.23±0.22Aa 1.82±0.06Aa 2.13±0.11Aa 1.75±0.11Aa
    2001 2.27±0.14Aa 1.85±0.14Aa 2.19±0.14Aa 1.77±0.1Aa 2.28±0.27Aa 1.85±0.13Aa 2.17±0.12Aa 1.79±0.12Aa
    2006 2.35±0.21Aa 1.89±0.14Aa 2.25±0.19Aa 1.85±0.12Aa 2.30±0.24Aa 1.89±0.12Aa 2.21±0.14Aa 1.80±0.13Aa
    2016 2.56±0.23Aa 2.13±0.12Aa 2.48±0.26Aa 2.09±0.22Aa 2.38±0.22Aa 2.03±0.18Aa 2.26±0.15Aa 1.84±0.12Aa
    速效K
    Available K/(mg·kg-1)
    1996 77.85±1.21Ac 62.34±1.21Ad 76.59±1.24Ac 61.90±1.32Ac 78.53±1.31Ac 62.56±1.23Ad 77.72±1.13Ab 62.87±1.22Ab
    2001 79.67±1.21Ac 65.42±1.35Ac 78.75±1.21Ac 63.47±1.31Ab 80.21±1.18Ac 64.88±1.24Ac 78.86±1.11Ab 63.90±1.25Ab
    2006 82.56±1.32Ab 68.55±1.31Ab 81.90±1.22Ab 66.01±1.44Bb 82.77±1.22Ab 67.32±1.24Ab 79.02±1.11Bb 64.21±1.18Ca
    2016 95.81±1.51Aa 78.63±1.32Aa 90.35±1.51Ba 74.87±1.42Ba 87.75±1.24Ca 71.78±1.21Ca 82.41±1.34Da 66.36±1.22Da
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    [20] 胡建忠, 张丽丽, 杜晓, 刁一伟, 陈玮, 韩烈保, 赵博光, 刘晓丽, 莫秋云, 武三安, 李成茂, 石娟, 张建军, 贾黎明, 郭惠红, 张厚江, 姜笑梅, 李镇宇, 申世杰, 宋菲, 清水晃, 马履一, 邢长山, 梁波, 张峻萍, 徐文铎, 王昌俊, 王安志, 李文彬, 骆有庆, 苏德荣, 李景锐, 金昌杰, 王小平, 沉昕, 赵林果, 曾凡勇, 石碧, 壁谷直记, 李海林, 殷亚方, 崔英颖, 徐梅, 韩瑞东, 蒋艳灵, 苗毅, 关德新, 胡青, 陈卫平2, 韦艳葵, 延廣竜彦, 裴铁璠, 赵永利, 高述民, 徐君, 王瀛坤, 严晓素, 周军, 蒋平, 蒋平, 李凤兰, .  松材线虫入侵对马尾松林主要种群生态位的影响 . 北京林业大学学报, 2005, 27(6): 76-82.
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-12-25
  • 修回日期:  2018-03-01
  • 刊出日期:  2018-06-01

马尾松林冠下套种阔叶树20年间土壤肥力变化

doi: 10.13332/j.1000-1522.20170463
    基金项目:

    福建省高校产学合作重大项目“适应区位生态功能的生态公益林优化经营关键技术研究与示范” 2015N5010

    矿山生态修复研究中心开放基金项目 MECERC20161138

    作者简介:

    詹学齐,高级工程师。主要研究方向:森林经营及林业经济管理。Email: 362769841@qq.com 地址:365004 福建省三明市荆东路25号三明学院

  • 中图分类号: S750; S714.8

摘要: 目的探讨马尾松公益林林相改造后土壤肥力的变化,以便为马尾松公益林经营提供依据。方法在马尾松公益林中采用间伐后套种细柄阿丁枫、木荷、闽楠的林相改造试验,把马尾松纯林改造培育为异龄复层的针阔混交林,并在改造当年、改造后5年、改造后10年、改造后20年对4种林分的土壤理化性质进行测定。结果4种林分土壤的水稳性团聚体组成、土壤孔隙、土壤的有机质及养分含量均随着时间的推移呈增加的趋势,并且这种趋势随时间的进展而加大,增加的量表现为马尾松细柄阿丁枫混交林>马尾松木荷混交林>马尾松闽楠混交林>马尾松纯林,前3种林分相差较小,但前3种林分与马尾松纯林间的差异显著。马尾松纯林套种阔叶树林相改造后20年(2016年)与套种当年(1996年)相比,马尾松细柄阿丁枫混交林、马尾松木荷混交林、马尾松闽楠混交林、马尾松纯林林地土壤0~20cm层土壤,干土>0.25mm水稳性团聚体分别增加了5.21%、4.67%、3.78%、1.24%,土壤总孔隙度分别增加了3.82%、3.78%、3.01%、0.49%,土壤有机质分别增加了9.67、8.39、7.26、2.84g/kg,土壤全N含量分别增加了0.22、0.13、0.14、0.05g/kg,土壤全P分别增加了0.10、0.06、0.05、0.04g/kg。结论马尾松公益林套种阔叶树林相改造后形成的混交林具有较好的培肥土壤功能,有利于公益林的地力维持和持续经营。

English Abstract

詹学齐. 马尾松林冠下套种阔叶树20年间土壤肥力变化[J]. 北京林业大学学报, 2018, 40(6): 55-62. doi: 10.13332/j.1000-1522.20170463
引用本文: 詹学齐. 马尾松林冠下套种阔叶树20年间土壤肥力变化[J]. 北京林业大学学报, 2018, 40(6): 55-62. doi: 10.13332/j.1000-1522.20170463
Zhan Xueqi. Changes in soil fertility after interplanting pure Pinus massioniana plantations with broadleaved forest under the canopy during 20 years[J]. Journal of Beijing Forestry University, 2018, 40(6): 55-62. doi: 10.13332/j.1000-1522.20170463
Citation: Zhan Xueqi. Changes in soil fertility after interplanting pure Pinus massioniana plantations with broadleaved forest under the canopy during 20 years[J]. Journal of Beijing Forestry University, 2018, 40(6): 55-62. doi: 10.13332/j.1000-1522.20170463
  • 土壤肥力是森林林地最重要的指标之一,它直接影响到林木的生长,从而决定着林分质量。众多研究表明人工针叶纯林的长期经营会导致地力衰退等问题[1-4]。马尾松(Pinus massoniana)是我国南方最重要的造林树种,分布在我国南方广大林区,适应性强,对立地要求不高,能够在土壤肥力较差的林地上生长良好。但马尾松纯林存在着树种单一、林分质量低、生物多样性下降、美学效果差、森林火灾风险大、生态功能等级低等系列问题[5-7],因此如何对马尾松纯林进行林相改造,提高林分质量和生态功能,已成为当前马尾松纯林经营过程中急需解决的重大课题。许多研究表明营造马尾松阔叶树混交林不仅能够提高生长量,而且有利于林地肥力的提高[8-14],是维持林地的较好方法。但有关马尾松纯林进行林相改造后对土壤肥力长期观测研究目前国内未见报道。本文在福建省尤溪国有林场进行马尾松林冠下套种阔叶树林相改造试验[15],并对培育改造后20年的林分进行长期的土壤肥力测定,以期为马尾松人工林的经营提供技术支撑。

    • 研究地区位于福建省中部的戴云山脉北侧的福建省三明市尤溪县,地理位置为117°48′~118°36′E、25°48′~26°24′N,属中亚热带海洋性季风气候,气候温暖,雨量充沛,年平均气温为18.9℃,1月平均气温为8℃,最高气温为39℃,最低气温为-4.5℃;年平均降水量为1580mm,年蒸发量为1380mm,年相对湿度为83%,无霜期为299~322d,年积温为5783~7161℃,历年最大日降水量为131.7mm,3—6月为多雨季节,4个月降水占全年降水量的56%。

      试验地设在福建尤溪县县城附近的尤溪国有林场城关工区水南山场,海拔为200~500m,土壤为红壤,土层为40~80cm,土壤肥力较差。1995年林分改造时马尾松为22年生的中龄林,平均胸径为16.5cm,平均树高为13.6m,郁闭度为0.8,密度为900株/hm2。1995年10月在马尾松林中进行强度间伐,间伐后林分郁闭度在0.4~0.5之间,马尾松保留密度为450~600株/hm2,同年11月进行挖暗穴,穴规格为40cm×30cm×30cm,穴密度为1500穴/hm2,1996年1月造林,造林后3年每年采用块状锄草抚育2次。基本情况见表 1

      表 1  马尾松公益林培育改造后20年林分状况(2016年)

      Table 1.  Stand status of Pinus massoniana ecological public welfare forest 20 years after cultivation and transformation (in 2016)

      标准地
      Standard plot
      树种
      Species
      生长量Growth 生物量/Biomass
      树高
      Height/
      m
      胸径
      DBH/
      cm
      单株材积
      Individual
      volume/m3
      林分密度/
      (株· hm-2)
      Stand density/
      (tree· ha-1)
      林分蓄积/
      (m3· hm-2)
      Stand volume/
      (m3· ha-1)
      单株
      Single tree/kg
      林分/
      (t· hm-2)
      Stand/
      (t· ha-1)
      A1 马尾松Pinus massoniana 20.2 27.0 0.500 3 550 275.17 432.4 237.82
      细柄阿丁枫Altingla gracilipes 13.6 15.2 0.123 3 1 375 169.54 156.5 215.19
      B1 马尾松Pinus massoniana 18.8 26.3 0.444 8 525 233.52 352.4 185.01
      木荷Schima superba 12.4 14.0 0.096 2 1 425 137.09 122.5 174.56
      C1 马尾松Pinus massoniana 19.5 26.3 0.460 7 575 264.90 378.6 217.70
      闽楠Phoebe bournei 8.5 7.6 0.020 8 1 425 29.64 23.1 32.92
      D1 马尾松Pinus massoniana 20.5 26.4 0.486 7 575 279.85 421.6 242.42
      A2 马尾松Pinus massoniana 21.8 27.5 0.556 8 450 250.56 458.3 206.24
      细柄阿丁枫Altingla gracilipes 14.2 16.4 0.148 5 1 400 207.90 170.3 238.42
      B2 马尾松Pinus massoniana 20.8 26.9 0.511 0 425 217.18 436.5 185.51
      木荷Schima superba 13.0 14.7 0.110 6 1 425 157.61 132.6 188.96
      C2 马尾松Pinus massoniana 22.3 28.5 0.608 0 435 264.48 532.8 231.77
      闽楠Phoebe bournei 7.4 6.8 0.014 7 1425 20.95 18.9 26.93
      D2 马尾松Pinus massoniana 22.4 27.1 0.556 1 425 236.34 485.2 206.21
      A3 马尾松Pinus massoniana 24.1 27.9 0.629 5 300 188.85 634.9 190.47
      细柄阿丁枫Altingla gracilipes 14.6 16.5 0.154 5 1 400 216.30 158.6 222.04
      B3 马尾松Pinus massoniana 25.3 29.6 0.735 9 275 202.37 748.2 205.76
      木荷Schima superba 13.7 16.0 0.136 8 1 375 188.10 154.3 212.16
      C3 马尾松Pinus massoniana 24.5 28.8 0.678 3 325 220.45 675.8 219.64
      闽楠Phoebe bournei 7.6 7.2 0.016 8 1 425 23.94 21.6 30.78
      D3 马尾松Pinus massoniana 24.8 28.9 0.690 6 275 189.92 687.3 189.01
    • 试验采用完全随机区组设计,4个处理,3次重复。4个处理分别为A(林冠下套种细柄阿丁枫Altingla gracilipes 1500株/hm2)、B(林冠下套种木荷Schima superba 1500株/hm2)、C(林冠下套种闽楠Phoebe bournei 1500株/hm2)、D(不套种为对照)。3次重复,共设立12个标准地,每个标准地面积20m×20m。

    • 分别于改造当年(1996年)、改造后第5年(2001年)、改造后第10年(2006年)和改造后第20年(2016年)对标准地进行全面调查,调查林木生长量、林地土壤。

    • 在标准地内调查林木树高、胸径和株数,计算单位面积蓄积量。

    • 在标准地内采用S型定点布点(5点)进行土壤调查,每个点均在两棵树之间,能够代表样地的状况,分别0~20cm和20~40cm土层采集土壤样品,每个样地5个点的土样混合后取样土,分别测定土壤物理和化学性质。土壤水分测定采用环刀法,土壤水稳性团聚体用机械筛分法(干筛和湿筛),有机质用重铬酸钾法,全氮用凯氏法,全磷用氢氧化钠碱熔钼锑抗比色法,水解氮用扩散吸收法,速效磷用盐酸氟化铵法,速效钾用火焰光度计法[16]

    • 土壤团聚体是土壤有机碳稳定和保护的载体,团聚体的粒径大小不同,储存有机碳的组成和能力也不同[17]。马尾松人工林经过间伐套种阔叶树培育后,林分结构发生了很大的改变,由原来的马尾松纯林培育为异龄复层的针阔混交林,从而影响了林地结构和肥力。从表 2可知,马尾松林分随着时间的推移,林地0~20cm及20~40cm层水稳性团聚体含量均呈增加的趋势,但不同林分组成增加的量有较大差异,马尾松纯林增加的量很小,而改造后的马尾松阔叶树混交林增加的量较大。改造的当年(1996年)4种林分0~20cm层干土水稳性团聚体在82%~83%,差异不显著。改造后的第5年(2001年)马尾松细柄阿丁枫混交林、马尾松木荷混交林、马尾松闽楠混交林、马尾松纯林林地土壤0~20cm层干土水稳性团聚体分别为84.21%±0.39%、84.43%±0.34%、84.57%±0.27%、82.88%±0.27%,马尾松细柄阿丁枫混交林、马尾松木荷混交林、马尾松闽楠混交林水稳性团聚体显著高于马尾松纯林(P<0.05),3种改造林分之间均无显著差异。改造后的第10年(2006年)马尾松细柄阿丁枫混交林、马尾松木荷混交林、马尾松闽楠混交林、马尾松纯林林地土壤0~20cm层干土水稳性团聚体分别为85.63%±0.37%、85.79%±0.21%、85.21%±0.44%、83.18%±0.41%,马尾松细柄阿丁枫混交林、马尾松木荷混交林、马尾松闽楠混交林均显著高于马尾松纯林(P<0.05)。改造后的第20年(2016年)马尾松细柄阿丁枫混交林、马尾松木荷混交林、马尾松闽楠混交林、马尾松纯林林地土壤0~20cm层干土水稳性团聚体分别为87.56%±0.49%、87.45%±0.32%、87.12%±0.51%、83.89%±0.27%,马尾松细柄阿丁枫混交林、马尾松木荷混交林、马尾松闽楠混交林均显著高于马尾松纯林(P<0.05)。增加的量表现为马尾松细柄阿丁枫混交林>马尾松木荷混交林>马尾松闽楠混交林>马尾松纯林。湿土与干土呈现出相同的变化趋势,这表明马尾松人工林经间伐套种阔叶树培育后,土壤结构得到明显改善,土壤的稳定性增强。

      表 2  马尾松林相改造后不同时期土壤的水稳性团聚体 > 0.25mm组成

      Table 2.  Composition of water stable aggregates of soil in different periods after transformation of Pinus massoniana

      %
      林分Stand 土壤类型Soil type 1996 2001 2006 2016
      A 湿Wet 73.68 ±0.76a 75.850±0.32a 76.50±0.58a 79.32±0.78a
      干Dry 82.35±0.99a 84.21±0.39a 85.63±0.37a 87.56±0.49a
      B 湿Wet 74.12±0.57a 76.06±0.19a 76.85±0.69a 78.77±0.56b
      干Dry 82.78±0.38a 84.43±0.34a 85.79±0.21a 87.45±0.32a
      C 湿Wet 74.48±0.43a 75.64±0.26b 76.37±0.68a 77.55±0.08c
      干Dry 83.34±0.26a 84.57±0.27a 85.21±0.44b 87.12±0.51b
      D 湿Wet 73.85±0.55a 74.22±0.34c 74.46±0.34b 74.98±0.60d
      干Dry 82.65±0.34a 82.88±0.27b 83.18±0.41c 83.89±0.27c
      注:A表示马尾松细柄阿丁枫混交林,B表示马尾松木荷混交林,C表示马尾松闽楠混交林,D表示马尾松纯林。下同。同列不同小写字母表示林分之间差异显著(P < 0.05)。Notes: A represents Pinus massoniana and Altingla gracilipes forest, B represents Pinus massoniana and Schima superba forest, C represents Pinus massoniana and Phoebe bournei forest, D represents Pinus massoniana pure forest. The same below. Different lowercase letters in the same column indicate the significant differences among different forests (P < 0.05).
    • 土壤孔隙是土壤中物质和能量贮存和交换的场所,是土壤众多动物和微生物活动的地方,也是植物根系伸展并从中获取水分和养料的场所[17]。从表 3可知,马尾松林分随着时间的推移,土壤孔隙呈增加的趋势,但不同林分组成增加的量有较大差异,马尾松纯林增加的量很小,而改造后的马尾松阔叶树混交林增加的量较大。以0~20cm层土壤为例,改造的当年(1996年),马尾松细柄阿丁枫混交林、马尾松木荷混交林、马尾松闽楠混交林、马尾松纯林土壤总孔隙度分别为53.74%±0.20%、53.97%±0.12%、54.04%±0.53%、53.87%±0.19%,不同林分之间无显著差异(P>0.05)。改造后的第5年(2001年),4种林分土壤总孔隙度分别增加了0.80%、0.72%、0.94%、0.21%。马尾松细柄阿丁枫混交林、马尾松木荷混交林、马尾松闽楠混交林土壤总孔隙度均显著高于马尾松纯林(P<0.05)。改造后的第10年(2006年),4种林分分别增加了2.48%、2.23%、1.31%、0.22%,马尾松细柄阿丁枫混交林、马尾松木荷混交林、马尾松闽楠混交林均显著高于马尾松纯林(P<0.05)。改造后的第20年(2016年),4种林分分别增加了3.82%、3.78%、3.04%、0.55%,马尾松细柄阿丁枫混交林、马尾松木荷混交林、马尾松闽楠混交林均显著高于马尾松纯林(P<0.05)。增加的量表现为马尾松细柄阿丁枫混交林>马尾松木荷混交林>马尾松闽楠混交林>马尾松纯林。

      表 3  马尾松林相改造后不同时期土壤的孔隙组成

      Table 3.  Pore composition of soil in different periods after transformation of Pinus massoniana

      空隙指标
      Pore index
      年份
      Year
      A B C D
      0~20cm 20~40cm 0~20cm 20~40cm 0~20cm 20~40cm 0~20cm 20~40cm
      土壤密度
      Soil density/(g·cm-3)
      1996 1.23±0.02Ac 1.31±0.01Ac 1.22±0.01Ac 1.30±0.03Ac 1.23±0.02Ac 1.31±0.02Ac 1.23±0.02Ab 1.30±0.02Aa
      2001 1.21±0.01Ac 1.29±0.03Ac 1.20±0.02Ab 1.29±0.03Ab 1.21±0.02Ac 1.30±0.02Ac 1.22±0.03Ab 1.30±0.03Aa
      2006 1.16±0.02Ab 1.23±0.03Ab 1.17±0.02Ab 1.24±0.02Ab 1.18±0.02Bb 1.26±0.01Bb 1.20±0.02Cb 1.29±0.02Ca
      2016 1.08±0.03Aa 1.16±0.02Aa 1.12±0.03Ba 1.18±0.02Ba 1.14±0.01Ca 1.19±0.03Ba 1.17±0.03Da 1.27±0.02Ca
      毛管孔隙
      Capillary pore/%
      1996 44.45±0.33Ad 38.56±0.31Ad 44.59±0.34Ad 38.72±0.30Ad 44.68±0.50Ac 38.83±0.29Ab 44.53±0.41Aa 38.64±0.21Aa
      2001 44.58±0.35Bc 39.34±0.32Ac 44.75±0.25Bc 39.33±0.32Ac 44.97±0.31Ab 39.14±0.22Ab 44.18±0.11Ca 38.80±0.15Ba
      2006 44.83±0.22Ab 40.23±0.21Ab 44.90±0.25Ab 39.86±0.32Ab 44.14±0.21Bb 39.58±0.21Ba 43.84±0.21Ca 38.87±0.31Ca
      2016 44.88±0.21Aa 41.15±0.13Aa 45.08±0.22Aa 40.67±0.21Ba 44.25±0.23Ba 39.76±0.23Ba 43.95±0.31Ca 38.92±0.32Ca
      非毛管孔隙
      Non-capillary pore/%
      1996 9.29±0.13Ad 7.34±0.14Ac 9.38±0.22Ad 7.41±0.24Ab 9.39±0.24Ad 7.50±0.23Ab 9.34±0.22Ac 7.53±0.13Aa
      2001 9.96±0.32Bc 7.75±0.21Bb 9.94±0.25Bc 7.80±0.21Ab 10.01±0.22Ac 7.62±0.23Cb 9.90±0.18Cb 7.62±0.16Ca
      2006 11.39±0.22Ab 8.04±0.14Ab 11.30±0.15Ab 8.25±0.14Aa 11.21±0.17Bb 7.87±0.21Bb 10.25±0.11Ca 7.71±0.14Ca
      2016 12.68±0.31Aa 8.56±0.23Aa 12.67±0.21Aa 8.43±0.23Aa 12.83±0.22Aa 8.12±0.20Ba 10.47±0.22Ba 7.85±0.14Ca
      总孔隙
      Total pore/%
      1996 53.74±0.20Ad 45.90±0.17Ad 53.97±0.12Ad 46.13±0.54Ad 54.04±0.53Ac 46.33±0.06Ab 53.87±0.19Aa 46.17±0.34Aa
      2001 54.54±0.03Bc 47.09±0.11Ac 54.69±0.03Bc 47.13±0.54Ac 54.98±0.53Ab 46.76±0.01Bb 54.08±0.36Ca 46.42±0.31Ca
      2006 56.22±0.44Ab 48.27±0.35Ab 56.20±0.40Ab 48.11±0.46Ab 55.35±0.38Bb 47.45±0.42Ba 54.09±0.32Ca 46.58±0.45Ca
      2016 57.56±0.52Aa 49.71±0.36Aa 57.75±0.43Aa 49.10±0.44Aa 57.08±0.45Ba 47.88±0.43Ba 54.42±0.53Ca 46.77±0.46Ca
      注:同行不同大写字母表示林分之间差异显著(P < 0.05),同列不同小写字母表示同一林分不同时期之间差异显著(P < 0.05)。下同。Notes: difference capital letters in the same line mean the significant differences among different forests (P < 0.05), difference lowercase letters in the same column indicate the significant difference among different periods.The same below.

      随着改造时间的推移,不同的林分组成土壤孔隙增加的量不同。从表 3可知,土壤0~20cm层,马尾松细柄阿丁枫混交林、马尾松木荷混交林、马尾松楠木混交林土壤总孔隙均随着时间的推移而显著增加(P<0.05),3种林分4个年度间均有显著增加(P<0.05),而马尾松纯林随着时间的推移增加的量较小(P>0.05)。

    • 土壤养分是土壤肥力的重要物质基础,也是植物营养元素的主要来源。土壤养分状况除了土壤的矿物质分解外,很大程度上与凋落物的量及分解速率有关。林木自土壤中吸收的矿物质养分相当一部分是以凋落物的形成归还土壤,由于不同树种生物学特性不同,使得其凋落物的质和量及分解速率均有较大的差异,从而影响土壤的养分状况[13-14]。马尾松纯林经过套种阔叶树改造后,其凋落物的量比马尾松纯林有较大的提高,其分解速率也较快,回归土壤的养分量较多,从而提高了林地的养分含量。

    • 表 4可知,马尾松林经套种阔叶树培育后,随着时间的推移,土壤的有机质呈增加的趋势。以0~20cm层土壤为例,改造的当年(1996年),土壤有机质含量在4种林分间无显著差异(P>0.05)。改造后的第5年(2001年),马尾松细柄阿丁枫混交林、马尾松木荷混交林、马尾松闽楠混交林、马尾松纯林4种林分土壤有机质分别增加了1.53、1.92、2.07、0.63g/kg,马尾松木荷混交林、马尾松闽楠混交林土壤有机质均显著高于马尾松纯林(P<0.05)。改造后的第10年(2006年),4种林分土壤有机质分别增加了5.32、4.62、3.89、1.58g/kg,马尾松细柄阿丁枫混交林、马尾松木荷混交林、马尾松闽楠混交林均显著高于马尾松纯林(P<0.05)。改造后的第20年(2016年),4种林分土壤有机质分别增加了9.70、8.39、7.23、2.84g/kg,马尾松细柄阿丁枫混交林、马尾松木荷混交林、马尾松闽楠混交林均显著高于马尾松纯林(P<0.05)。

      表 4  马尾松林相改造后不同时期土壤的养分含量

      Table 4.  Soil nutrient content in different periods after transformation of Pinus massoniana

      养分含量
      Nutrient content
      年份
      Year
      A B C D
      0~20cm 20~40cm 0~20cm 20~40cm 0~20cm 20~40cm 0~20cm 20~40cm
      有机质
      Organic matter/(g·kg-1)
      1996 20.58±0.49Ac 15.32±0.31Ad 21.12±0.32Ad 15.21±0.19Ad 20.73±0.37Ad 15.83±0.31Ac 21.10±0.33Ad 15.77±0.22Ab
      2001 22.11±0.43Bc 16.21±0.19Ac 23.04±0.24Ac 15.98±0.32Ac 22.80±0.35Ac 16.02±0.32Ab 21.73±0.22Cc 15.68±0.21Bb
      2006 25.90±0.33Ab 17.55±0.31Ab 25.74±0.22Ab 16.85±0.41Bb 24.62±0.31Bb 16.45±0.32Cb 22.68±0.31Cb 16.64±0.23Ca
      2016 30.28±0.38Aa 18.76±0.22Aa 29.51±0.31Aa 17.66±0.31Ba 27.96±0.33Ba 17.48±0.31Ba 23.94±0.41Ca 16.89±0.32Ca
      全N
      Total N/(g·kg-1)
      1996 1.63±0.02Ac 1.17±0.02Ab 1.65±0.03Ab 1.15±0.01Ab 1.61±0.02Ac 1.18±0.03Aa 1.64±0.03Aa 1.17±0.02Aa
      2001 1.65±0.03Ac 1.19±0.02Bb 1.67±0.03Ab 1.18±0.03Bb 1.63±0.02Ac 1.21±0.03Aa 1.65±0.03Aa 1.17±0.03Ba
      2006 1.71±0.03Ab 1.23±0.03Aa 1.70±0.02Ab 1.24±0.03Aa 1.68±0.03Ab 1.23±0.02Aa 1.67±0.03Aa 1.18±0.02Ba
      2016 1.85±0.03Aa 1.26±0.03Aa 1.78±0.03Ba 1.28±0.04Aa 1.75±0.02Ba 1.25±0.03Aa 1.69±0.02Ca 1.20±0.02Ba
      全P
      Total P/(g·kg-1)
      1996 0.38±0.02Ab 0.28±0.02Ab 0.40±0.02Aa 0.29±0.03Aa 0.38±0.01Ab 0.27±0.02Ab 0.39±0.02Aa 0.28±0.02Aa
      2001 0.40±0.02Ab 0.30±0.02Ab 0.41±0.03Aa 0.32±0.03Aa 0.39±0.01Ab 0.29±0.03Ab 0.38±0.01Aa 0.29±0.02Aa
      2006 0.42±0.03Ab 0.34±0.03Aa 0.43±0.04Aa 0.34±0.02Aa 0.41±0.02Aa 0.32±0.03Aa 0.39±0.02Aa 0.29±0.03Aa
      2016 0.48±0.04Aa 0.37±0.03Aa 0.46±0.03Aa 0.36±0.03Aa 0.43±0.03Aa 0.35±0.02Aa 0.41±0.02Aa 0.31±0.03Aa
      水解性
      N HydrolyticN/(mg·kg-1)
      1996 74.32±1.12Ac 50.34±1.11Ad 73.78±1.13Ac 50.21±0.81Ad 74.01±0.97Ac 50.73±1.13Ac 73.35±1.07Aa 50.29±1.04Aa
      2001 76.58±1.31Ac 53.46±1.13Ac 75.81±1.14Ac 52.89±1.02Ac 75.56±1.12Ac 51.98±1.13Ac 73.76±0.92Aa 50.65±1.11Aa
      2006 79.76±1.12Ab 57.29±1.15Ab 78.03±1.32Bb 55.76±1.22Bb 76.87±1.12Cb 53.24±1.23Cb 74.23±1.13Da 51.17±1.11Da
      2016 85.46±1.32Aa 63.56±1.32Aa 82.39±1.22Ba 59.70±1.17Ba 79.44±1.14Ca 55.62±1.31Ca 75.48±1.24Da 52.35±1.06Da
      速效磷P
      Available P/(mg·kg-1)
      1996 2.18±0.08Aa 1.78±0.11Aa 2.10±0.12Aa 1.70±0.12Aa 2.23±0.22Aa 1.82±0.06Aa 2.13±0.11Aa 1.75±0.11Aa
      2001 2.27±0.14Aa 1.85±0.14Aa 2.19±0.14Aa 1.77±0.1Aa 2.28±0.27Aa 1.85±0.13Aa 2.17±0.12Aa 1.79±0.12Aa
      2006 2.35±0.21Aa 1.89±0.14Aa 2.25±0.19Aa 1.85±0.12Aa 2.30±0.24Aa 1.89±0.12Aa 2.21±0.14Aa 1.80±0.13Aa
      2016 2.56±0.23Aa 2.13±0.12Aa 2.48±0.26Aa 2.09±0.22Aa 2.38±0.22Aa 2.03±0.18Aa 2.26±0.15Aa 1.84±0.12Aa
      速效K
      Available K/(mg·kg-1)
      1996 77.85±1.21Ac 62.34±1.21Ad 76.59±1.24Ac 61.90±1.32Ac 78.53±1.31Ac 62.56±1.23Ad 77.72±1.13Ab 62.87±1.22Ab
      2001 79.67±1.21Ac 65.42±1.35Ac 78.75±1.21Ac 63.47±1.31Ab 80.21±1.18Ac 64.88±1.24Ac 78.86±1.11Ab 63.90±1.25Ab
      2006 82.56±1.32Ab 68.55±1.31Ab 81.90±1.22Ab 66.01±1.44Bb 82.77±1.22Ab 67.32±1.24Ab 79.02±1.11Bb 64.21±1.18Ca
      2016 95.81±1.51Aa 78.63±1.32Aa 90.35±1.51Ba 74.87±1.42Ba 87.75±1.24Ca 71.78±1.21Ca 82.41±1.34Da 66.36±1.22Da

      随着改造时间的推移,不同的林分土壤有机质均有不同程度的增加。从表 4可知,土壤0~20cm层,马尾松细柄阿丁枫混交林、马尾松木荷混交林、马尾松楠木混交林和马尾松纯林4种林分土壤有机质均随着时间的推移而显著增加(P<0.05),4种林分在4个年度间均有显著增加(P<0.05)。

    • 表 4可知,马尾松林分经套种阔叶树培育后,4种林分土壤全N含量有所增加。以土壤0~20cm层为例,改造后的第5年(2001年),马尾松细柄阿丁枫混交林、马尾松木荷混交林、马尾松闽楠混交林、马尾松纯林土壤分别增加了0.02、0.02、0.02、0.01g/kg,4种林分差异较小(P>0.05)。改造后的第10年(2006年),4种林分土壤全N含量分别增加了0.08、0.05、0.07、0.03g/kg,前3种增加的量均比马尾松纯林高,但差异不显著(P>0.05)。改造后的第20年(2016年),4种林分土壤全N含量分别增加了0.22、0.13、0.14、0.05g/kg,马尾松细柄阿丁枫混交林、马尾松木荷混交林、马尾松闽楠混交林均达到显著高于马尾松纯林(P<0.05)。

      随着改造时间的推移,不同的林分全氮含量增加的量不同。从表 4可知,土壤0~20cm层,马尾松细柄阿丁枫混交林、马尾松木荷混交林、马尾松楠木混交林全氮含量均随着时间的推移而显著增加(P<0.05),而马尾松纯林随着时间的推移增加的量较小(P>0.05)。

    • 我国南方林区土壤普遍缺磷,因此土壤磷的含量是土壤肥力的重要指标[18]。从表 4可知,马尾松林分经套种阔叶树培育后,4种林分土壤全P含量有所增加,但增加的量较少。4个年度4种林分间均无显著差异。以土壤0~20cm层为例,马尾松细柄阿丁枫混交林、马尾松木荷混交林、马尾松闽楠混交林、马尾松纯林土壤2016年比1996年全P含量分别增加了0.10、0.06、0.05、0.04g/kg,前3种增加的量分别是马尾松纯林的250.0%、150.0%、125.5%,表明改造林分比没有改造林分增加的量大,有利于土壤P的积累。

      随着改造时间的推移,不同的林分全P含量增加的量不同。从表 4可知,土壤0~20cm层,马尾松细柄阿丁枫林分随着时间的推移而显著增加(P<0.05),而马尾松木荷混交林、马尾松楠木混交林、马尾松纯林林分随着时间的推移增加的量均较小(P>0.05)。

    • 表 4可知,马尾松细柄阿丁枫混交林、马尾松木荷混交林、马尾松闽楠混交林、马尾松纯林4种林分土壤水解氮含量1996年和2001年差异较小(P>0.05)。2006年与2016年差异较大(P<0.05),2016年马尾松细柄阿丁枫混交林、马尾松木荷混交林、马尾松闽楠混交林均显著高于马尾松纯林(P<0.05),2016年4种林分间均达到显著差异,表现为马尾松细柄阿丁枫混交林>马尾松木荷混交林>马尾松闽楠混交林>马尾松纯林。不同年度比较,马尾松细柄阿丁枫混交林、马尾松木荷混交林、马尾松闽楠林分均随着时间的推移而极显著的增加(P<0.05),而马尾松纯林林分随着时间的推移增加的量较小(P>0.05)。

      速效磷含量,1996年表现为马尾松闽楠混交林>马尾松细柄阿丁枫混交林>马尾松纯林>马尾松木荷混交林,2001年表现为马尾松闽楠混交林>马尾松细柄阿丁枫混交林>马尾松木荷混交林>马尾松纯林,2006年表现为马尾松细柄阿丁枫混交林>马尾松闽楠混交林>马尾松木荷混交林>马尾松纯林,2016年表现为马尾松细柄阿丁枫混交林>马尾松木荷混交林>马尾松闽楠混交林>马尾松纯林,但差异不显著(P>0.05)。4种林分随着时间的推移增加的量也均较小(P>0.05)。

      速效钾含量,1996年和2001年4种林分基本相近,差异不显著(P>0.05);2006年马尾松闽楠混交林、马尾松细柄阿丁枫混交林、马尾松木荷混交林均显著高于马尾松纯林(P<0.05);2016年马尾松细柄阿丁枫混交林、马尾松木荷混交林、马尾松闽楠混交林均显著高于马尾松纯林(P<0.05)。不同年度比较,马尾松细柄阿丁枫混交林、马尾松木荷混交林、马尾松闽楠混交林分均随着时间的推移而显著的增加(P<0.05),而马尾松纯林林分随着时间的推移较显著的增加(P<0.05)。

    • 土壤肥力是土壤的基本属性和本质特征的反映,是土壤从营养和环境方面供应与协调植物生长的能力,表现为直接为植物生长提供所需要的物质养分和机械支撑[19]。本研究经过20年的试验发现,马尾松纯林的林地土壤的理化性质发生变化,土壤养分含量是随着时间的推移逐步提高的,土壤肥力也是慢慢提高的,这与传统的针叶纯林会引起地力衰退[2-8]的说法是不同的。马尾松林分由于针叶是束状的,较稀疏,林下透光较多,林下植被旺盛,而且马尾松的针叶较易分解,自肥能力较强,因此不会引起地力衰退。

      本研究发现,在马尾松纯林中套种阔叶树从而使马尾松纯林改变为异龄复层的针阔混交林[25],不仅有利于改善林分结构提高林分生产力,而且也有利于林地土壤理化性质的改善,有利于土壤肥力的提高。本研究选择细柄阿丁枫、木荷、闽楠3个阔叶树种进行马尾松林冠下套种,形成的3种针阔混交林及马尾松纯林4种林分土壤的水稳性团聚体组成、土壤孔隙、土壤的有机质及养分含量均随着时间的推移呈增加的趋势,并且这种趋势随时间的进展而加大,增加的量表现为马尾松细柄阿丁枫混交林>马尾松木荷混交林>马尾松闽楠混交林>马尾松纯林,前3种林分相差较小,但前3种林分与马尾松纯林间的差异显著。这与陈绍栓等在杉木纯林中套种细柄阿丁枫、木荷的研究相一致[13-14]。从表 1可知,采用间伐套种的培育改造不仅保证了套种阔叶树种的生长,而且也促进了马尾松的生长,有利于培育马尾松大径材,这些都表明对马尾松纯林进行套种阔叶树的培育改造是提高林分生产力和生态功能的有效方法。

      土壤理化性质是评价土壤肥力的重要指标,国内外研究表明,不同森林植被中土壤理化性状差异较大[19-24],因此对不同林分的土壤肥力进行研究,可为林业生产经营提供科学依据。本研究发现,选择不同的阔叶树种在马尾松林冠进行套种其效果是不同的,这不仅表现在林木生长量上,同时也表现在改善土壤肥力的功能上。马尾松纯林套种阔叶树林相改造后20年(2016年)与套种当年(1996年)相比,马尾松细柄阿丁枫混交林、马尾松木荷混交林、马尾松闽楠混交林、马尾松纯林林地土壤0~20cm层土壤,干土水稳性团聚体分别增加了5.21%、4.67%、3.78%、1.24%,土壤总孔隙度分别增加了3.82%、3.78%、3.01%、0.49%,土壤有机质分别增加了9.67、8.39、7.26、2.84g/kg,土壤全N含量分别增加了0.22、0.13、0.14、0.05g/kg,土壤全P含量分别增加了0.10、0.06、0.05、0.04g/kg,这些都表明套种不同的树种不仅生长量有差异,而且培肥土壤的效果也有较大的差异。细柄阿丁枫是耐荫树种,在马尾松林冠下生长良好,生长量最大,林分结构也较好,林地的培肥功能最好;木荷是中性树种,在马尾松林冠下生长会受到一定的影响,生长量不如全光照,但生长基本上还是良好的,因而培肥土壤功能也较好;闽楠是珍贵树种,虽是耐荫树种,但由于生长较慢,所形成的混交林结构较简单,生长量较差,培肥土壤的功能也较差。所以在马尾松纯林中进行套种阔叶树的培育改造中,要选择耐荫的生长快的乡土阔叶树种。

参考文献 (25)

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