英德林場不同類型林分生長及生態效應

李裕和 李玲珍

(1.清遠市英德林場，廣東 清遠 511500；2.廣東生態工程職業學院，廣州 510000)

清遠市英德林場原為廣東省屬林場，2000年進行鎮場分開設置，開始實行自主經營、自負盈虧的管理，林場主要以木材經營為主。目前，全場林木蓄積量為8.2×105m3，其中杉木蓄積量最大為3.1×105m3,其次為馬尾松1.8×105 m3。相較闊葉樹，針葉樹蓄積量占全場總林木蓄積量的74.4%，樹種結構嚴重不平衡。在“綠水青水就是金山銀山”的現代化森林經營理念下，必須以提高森林質量，建立健康穩定、優質高效的森林生態系統為目標,科學、合理的樹種結構是實現高效的可持續森林經營的前提與保障。

森林枯落物和土壤共同調節著森林生態系統中養分和水分的循環情況。其中，枯落物具有良好的吸水能力，可有效地調節地表徑流和減少土壤侵蝕，同時通過分解進行養分歸還[1]。土壤作為林木生長過程中儲存水分和養分的載體，其持水能力和養分情況直接反映了森林的水土保持能力[2]。因此，該研究以林場分布最多的杉木林為參照，選擇了幾種較為常見且具有顯著生態、經濟效益的闊葉樹種為研究對象，通過分析各林分生長、枯落物儲量、持水性以及土壤養分方面的變化，旨在為今后樹種結構調整方面的研究提供參考。

1 試驗地及林分概況

1.1 研究區概況

試驗區位于廣東清遠市英德林場，地理位置113°30′37″ E，24°7′42″ N，氣候屬南亞熱帶季風氣候，雨量充沛，年平均降雨量1 750～2 200 mm，年平均氣溫在21 ℃左右，最高氣溫35 ℃，最低氣溫0 ℃，年平均相對濕度為79%，林地為砂巖、頁巖、花崗巖發育而成的紅壤，土層厚度45～60 cm，腐殖質層較薄。試驗地位于東南面坡地，坡度約20～25°。

1.2 試驗材料

以9年生杉木(Cunninghamialanceolata)林為參照，選取了5種較為常見且具有較高生態、經濟價值的闊葉樹種楓香(Liquidambarformosana)、紅椎(Castanopsishystrix)、火力楠(Machilusmacclurei)、木荷(Schimasuperba)、樟樹(Cinnamomumcamphora)幼齡林(8～10 a)為研究對象，試驗林株行距均為2 m×2 m，面積約100畝。每個樹種試驗林內分別設置20 m×20 m大小的3個固定樣地，按每木檢尺的方法，調查每株樹的樹高與胸徑。在每個樣地中沿對角線布置5個1 m×1 m小樣方，用于枯落物及土壤樣品采集。

1.3 試驗方法

1.3.1 枯落物持水性分析

野外收集各小樣方中所有已分解和未分解枯落物后立刻用電子稱(精度：0.01 g)稱量，用于估算各林分單位面積枯落物儲量(L1)。取小樣方中部分枯落物稱重(L2)后帶回實驗室，在80℃烘箱中烘至恒重(L3)，再采用網袋泡水24 h后測定枯落物重量(L4)，然后即可計算出枯落物最大持水率和最大持水量。公式如下：

枯落物最大持水率(%)=(L4-L3)/ L3×100

枯落物最大持水量(t/hm2)=(L4-L3) /L2×L1

1.3.2 土壤養分測定

在每個小樣方中用內徑7 cm，高5.2 cm的不銹鋼環刀(容積：200 cm3)采集0～20 cm土層的土樣，稱重后(S1)帶回實驗室烘干至恒重(S2)，即可算出單位面積土壤持水量，公式為：

土壤持水量(t/hm2)=(S1-S2) ×10

將烘干土樣去雜后用于土壤養分含量測定。其中，全氮含量采用凱氏定氮法測定，有效氮含量采用堿解擴散法測定，全磷含量采用鉬銻抗比色法測定，有效磷含量采用鹽酸—氟化銨法測定，全鉀、有效鉀含量采用火焰光度法測定[3]。

1.4 數據分析

數據處理用SPSS19.0統計軟件進行分析，不同類型林分間各指標差異性采用Duncan’s多重比較進行分析(p<0.05)。

2 結果與分析

2.1 生長差異分析

通過調查6種不同樹種林分生長情況發現，胸徑生長表現為：杉木林和楓香林最大，紅椎林次之，火力楠林、木荷林和樟樹林較??；從樹高生長來看，杉木林最大，楓香林和紅椎林次之，樟樹林最小。調查結果表明，相較其他闊葉樹種，杉木樹高生長優勢極為顯著，但楓香與杉木胸徑生長量相近，達到13 cm以上,見圖1。這說明，作為速生用材樹種，楓香具有很好的推廣栽培潛力。

圖1 不同類型林分生長差異

2.2 枯落物儲量與持水性變化

枯落物儲量在森林系統養分循環中起到至關重要的作用[4]。由圖2可以看出，根據8～10 a生的6種林分枯落物儲量差異分析結果，整體上，杉木林枯落物儲量顯著低于其他林分。其中，就供試5種闊葉樹林而言，楓香林、紅椎林、樟樹林較大，火力楠林、木荷林枯落物儲量小于楓香林，但與紅椎林、樟樹林無明顯差異。這說明，在供試6種林分中，由于杉木林凋落物儲量顯著低于其他闊葉樹林，導致其林分養分歸還潛力最小。相較闊葉樹林，長時間進行杉木純林經營，不利于地力維持與保護。

圖2 不同類型林分枯落物儲量及持水性

枯落物持水性與森林水源涵養能力密切相關，在森林生態保護中起到重要作用[5]。從供試所有林分的枯落物持水性來看，5種闊葉樹林的枯落持水性均大于杉木林。其中，楓香林、樟樹林最大持水率與最大持水量較大，分別為293.9～300.4%和21.4～22.1 t·hm-2，而杉木林的最大持水率和持水量最小，僅為203.4%和8.1 t·hm-2。其中，杉木林最大持水率、持水量僅為楓香林的67.7%和36.7%，見圖2。

2.3 土壤持水量與養分含量變化

林地土壤水分與養分情況是評價森林生態效應最客觀、直接的指標[6,7]。由表1可知，6種林分土壤持水量大小為：杉木林<木荷林<楓香林≈紅椎林≈火力楠林≈樟樹林。根據土壤養分中氮、磷、鉀元素含量的統計分析結果，全量磷、全量鉀含量在6種林分間無明顯差異，而全量氮含量在不同林分間差異顯著，表現為：杉木林≈木荷林<楓香林≈紅椎林≈火力楠林≈樟樹林。從土壤中有效氮、磷、鉀含量的變化來看，整體上，木荷林、杉木林偏低，紅椎林偏高。這即是說，從生態功能中保水保肥角度，紅椎林表現最優，杉木林和木荷林較差。

表1 不同類型林分土壤持水量及養分含量變化

3 結論與討論

林木生長量是傳統森林經營中最重要的指標[8]。杉木作為一種優良的速生造林用材樹種，與楓香、紅椎、火力楠、木荷、樟樹相比，除楓香的胸徑接近杉木外，其余樹種的高徑生長均顯著低于杉木，這反映了杉木具有極高的經濟效益。針對英德林場各樹種營林面積占比情況來看，盡管杉木偏高，其他樹種偏低，但建議以杉闊混葉的形式更能同時兼顧生態、經濟效益，符合林場長期可持續經營管理要求。

通過對森林枯落物及土壤水肥條件方面的評價，能直接、有效地反映林分的生態效應[9-10]。與其他5個樹種相比，杉木枯落物儲量、最大持水量、最大持水率最低。在闊葉樹中，樹種不同枯落物儲量及持水性也不同。相較而言，楓香、樟樹的枯落物儲量及持水性最高，火力楠最低。因此，若立地質量指數較小、土地貧瘠、水土流失情況較為嚴重的林地，建議以營建楓香、樟樹為主，并盡量避免選擇火力楠。從土壤水肥條件變化來看，杉木仍顯著低于其他供試5個闊葉樹種，其中杉木土壤持水量僅為448.3 t·hm-2，而5個闊葉樹的土壤持水量為511.2～553.2 t·hm-2。土壤持水量與土壤容重、孔隙度等理化性質有關。本試驗中試驗林所在試驗地的立地條件基本一致，說明受造林樹種影響，土壤理化性質發生了改變。在5種闊葉樹林中，木苛林土壤持水量顯著低于其他4個闊葉樹林，這可能與木荷枯落物分解較慢有關，說明在生境條件改善中，木荷作用進程較為緩慢，不利于作為荒山造林先鋒樹種。從土壤中氮磷鉀養分含量變化來看，全量磷和鉀為明顯差異，而全量氮除木荷外，杉木低于其他4個樹種。在有效氮、磷、鉀含量差異分析中，杉木與木荷接近，但顯著低于楓香等其他4個樹種。這表明，相較杉木，營建闊葉樹(枯落物分解速率大于木荷)能大大提升土壤中有效氮、磷、鉀含量，增加土壤持水量，提高林地水土保持能力。

綜上所述，6種林分中杉木林生長優勢明顯，但枯落物儲量、持水能力及土壤養分含量等生態效應評價方面的指標顯著偏低。在供試5個闊葉樹中，紅椎、楓香胸徑、樹高生長最快，楓香、樟樹枯落物儲量及持水能力最強，紅椎土壤水持水力、氮/磷/鉀養分含量最高。從森林生態系統健康穩定角度，建議加大闊葉樹營造面積，但具體選擇的造林樹種，宜根據樹種生長生理特性與適地適樹原則進行。