馬尾松混合造林實踐與成果探索范文

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作者：唐玉貴蔣焱梁杰森徐康單位：廣西優良用材林資源培育重點實驗室廣西林業科學研究院廣西梧州市林業局廣西蒼梧縣林業局

凋落物量調查

在固定樣地內,凋落物采用2m@2m的樣方收集稱重,同樣選取樣本經烘干后計算干重,求得單位面積的總生物量。按分解程度分為未分解狀態和半分解狀態兩類[2]。

1土壤理化性狀及水源涵養功能調查

在研究區域內,選擇代表性林地設置調查標準地,標準地面積為20m@20m。每樣地挖取3個土壤剖面。

2凋落物蓄水功能調查

在所設不同林分標準地內分別隨機布設3個1m@1m的樣方,先測量每塊樣方內凋落物層的厚度,后按全分解、未分解、半分解分別區分并收集其凋落物,分別裝入標有標簽的袋中,待測定用。

測定與數據處理方法

1土壤物理、化學性質測定及數據處理

土壤物理性質測定方法參見中國科學院南京土壤研究所土壤理化分析方法和中華人民共和國國家標準分析方法。pH值測定采用電位法;有機質測定采用高溫外熱重鉻酸鉀氧化-容量法;全N測定采用半微量凱氏法,堿解N測定采用堿解擴散法;全P測定采用NaOH熔融-鉬銻抗比法;速效P采用雙酸浸提-鉬銻抗比色法;全K測定采用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測定。所有統計用SPSSforWindows1510軟件完成,文中圖表在MicrosoftofficeExcel2003中制作完成。

2含水量數據測定及處理

凋落物持水量及持水率將收集到的凋落物放于電子天平上稱其濕重m1,然后,將其放于80e的烘箱中烘至恒定質量后立即稱量,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測定將烘干后的凋落物在水中浸泡24h,取出將其氣干(以無水滴滴下為標準),迅速稱其質量m3,求算出每種凋落物的最大持水量Rm=m3-m2、最大持水率Rmc=(m3-m2)/m2@100%。以上所測及所求各量均為各林分類型下1m2樣方內的量,換算成每公頃每種林型下凋落物的現存量、持水量及持水率。

結果與分析

1林分結構和植被變化

試驗結果表明雖然松荷異齡混交林林內灌木種類減少,但林內灌木個體數量明顯增加,明顯地表現出濕地松林、馬尾松林等的林分結構已由單層林變為復層異齡林,林內植被由以鐵芒箕、桃金娘、崗松等陽性植被為主向以竹葉草、東方烏毛蕨、三叉苦、野腳木、柃木、白背葉等耐陰或中性植被為主的方向轉變,已從低劣結構向優良結構轉化,已基本改造成喬木、灌木、草本層次錯落、具有復層結構的森林植被。

2枯枝落葉層生物量變化

從表1知,濕地松@荷木異齡混交林的枯枝落葉層中未分解厚度和生物量、半分解厚度和生物量、總厚度和總生物量比對照分別要大3~9倍。馬尾松@荷木異齡混交林的未分解厚度和生物量、半分解厚度和生物量、總厚度和生物量要比對照分別要大2~5倍。方差分析結果表明,馬尾松純林未分解層生物量、半分解層生物量、枯枝落葉層生物量與馬尾松@荷木混交林未分解層生物量、半分解層生物量、枯枝落葉層生物量差異達極顯著水平;濕地松純林未分解層生物量、半分解層生物量、枯枝落葉層生物量與濕地松@荷木混交林未分解層生物量、半分解層生物量、枯枝落葉層生物量差異均達極顯著水平。

3林分生長量變化分析

從表2知,通過對4種林分30個樣地的生長調查研究表明,濕地松@荷木混交林平均樹高和平均胸徑比對照提高6166%和3199%,總材積量增加31151%,試驗林平均每年增加材積量2118m3/hm2;馬尾松@荷木混交林中馬尾松的樹高和胸徑比對照分別提高1156%和4110%,總材積量增加27133%,試驗林平均每年增加材積量2105m3/hm2。不同林分之間冠幅的生長影響不明顯。

4土壤物理化學性狀變化分析

4.1土壤物理性狀變化分析

由表3可知,馬尾松純林土壤容重、土壤總孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度分別為1119~1124g/cm3、58107%~59141%、48137%~48152%、9155%~11104%。馬尾松@荷木混交林0~20cm土層土壤容重、非毛管孔隙度比馬尾松純林分別降低了26105%、21147%,總孔隙度和毛管孔隙度則比馬尾松純林提高了15119%、22142%;就20~40cm土層而言,土壤容重、非毛管孔隙度比馬尾松純林分別降低了15132%、79135%,總孔隙度和毛管孔隙度則比馬尾松純林分別提高了5115%、24146%。

濕地松純林土壤容重、土壤總孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度分別為1125~1130g/cm3、5413%~58133%、45107%~48132%、9123%~10100%。濕地松@荷木混交林0~20cm土層土壤容重比濕地松純林降低了29160%,總孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度則分別提高了21158%、21169%、21120%;20~40cm土層,土壤容重、非毛管孔隙度比濕地松純林分別降低了15138%、9143%,總孔隙度和毛管孔隙度則比濕地松純林分別提高了14162%、19157%。

4.2土壤化學性狀變化分析

馬尾松、濕地松低效純林經改造后,土壤pH有不同程度的降低,土壤養分狀況得到改善。馬尾松純林土壤有機質、全量N、P、K和速效N、P、K的含量分別為23179~39165、1117~1160、0139~0152、23188~25101、86100~126143、019~211、3310~4017g/kg。馬尾松@荷木混交林0~20cm土層土壤有機質、全量N、P、K和速效N含量比對照分別提高了70197%、46188%、7169%、18151%、59114%,速效P、K含量則分別降低了33133%、8111%;20~40cm土層,馬尾松@荷木混交林土壤有機質、全量N、P、K和速效N含量比對照分別提高了56169%、20151%、20151%、14171%、55147%,速效P、K含量則分別降低了33133%、40100%。

改造后,除速效P、K含量降低外,林地的土壤有機質、全量N、P、K和速效N含量均有所提高,且提高的幅度不同,按大小順序排列為有機質>速效N>全量N>全量K>全量P。不同土層相比,馬尾松@荷木混交林0~20cm土層土壤有機質、全N、全K、速效N含量變化幅度大于20~40cm,全P、速效P、速效K含量的變化趨勢則相反(表4)。

由表4可知,濕地松純林土壤有機質、全量N、P、K和速效N、P、K的含量分別為4138~7115、0142~0159、0120~0123、7169~7176、18140~24170g、011~012、818~1110g/kg。濕地松@荷木混交林0~20cm土層土壤有機質、全量N、P、K和速效N、P、K含量比對照分別提高了10161倍、2149倍、0135倍、0105倍、4158倍、10150倍、20%;20~40cm土層,濕地松@荷木混交林的各指標比對照分別提高了9151倍、2124倍、014倍、0104倍、4165倍、6倍,而速效K無變化。綜上所述,混交對林地土壤養分含量均有提高,且提高的幅度不同,按大小順序排列為有機質>速效P>速效N>全量N>全量P>速效K>全量K。不同土層相比,0~20cm土層土壤養分含量變化幅度大于20~40cm。土壤有機質等養分含量提高有利于改善土壤結構,提高土壤蓄水能力和林地水源涵養功能,更有利于促進林木生長。

林地涵水固土功能變化

1土壤水分變化分析

由表5可知,馬尾松@荷木混交林0~20cm土層土壤最大持水量、毛管持水量、田間持水量比對照分別提高了54156%、64133%、65155%;20~40cm土層土壤各指標比對照分別提高了23154%、46144%、56127%。

濕地松@荷木混交林0~20cm土層土壤最大持水量、毛管持水量、田間持水量比對照分別提高了72109%、71185%、74104%;20~40cm土層各指標比對照分別提高35107%、40187%、37179%。總體來說,異齡混交林對土壤水分狀況各指標影響的變化趨勢與土壤物理狀況相似。與20~40cm土層比,0~20cm土層土壤水分狀況改善幅度較大。林地土壤最大持水量、毛管持水量、田間持水量的增加,與土壤良好結構的形成、土壤孔隙狀況的改善有關,尤其是非毛管孔隙度的增加,提高了土壤對降雨的貯存能力?？梢?松荷異齡混交林改善了土壤結構,從而提高了林地土壤的透水、蓄水和供水能力,可為植被生長提供所需的水分,不僅提高了防護能力,也提高了林分本身生產力,促進林木生長。

2土壤蓄水能力變化分析

土壤蓄水量反映了土壤儲蓄和調節水分的潛在能力。馬尾松@荷木混交林土壤蓄水量達到2716t/hm2,比馬尾松純林的1952t/hm2增加764t/hm2,提高39118%;濕地松@荷木的土壤蓄水量達到2753t/hm2,比濕地松純林的1781t/hm2增加972t/hm2,提高54160%。

3土壤滲透性能變化分析

土壤滲透性能是表征土壤對降水的入滲和吸收能力,滲透性能良好的土壤在降雨強度不大時,水分可以充分地進入土壤中儲存起來或變為土內徑流或地下徑流,不易形成地表徑流,使林地水土流失得到有效的控制。土壤滲透能力的大小,一般用10e時土壤穩滲滲透系數K10表示。

調查林地土壤滲透速率和滲透系數K10(圖1~圖4)。馬尾松純林土壤滲透速率和滲透系數K10分別為0187~1134、0153~0181mm/min。馬尾松@荷木混交林0~20cm、20~40cm土層土壤滲透指標比對照分別提高67151%、5138%。濕地松純林土壤滲透速率和滲透系數K10分別為0173~1109、0144~0166mm/min。濕地松@荷木混交林0~20cm、20~40cm土層土壤滲透指標比對照分別提高2162倍、0166倍,達到顯著水平(P<0105)。

林地凋落物蓄水功能及養分變化規律分析

1主要林分下凋落物存儲量、持水量及持水率變化分析

凋落物是森林土壤枯落物層的主要來源,是影響森林水量平衡及土壤發育的重要因素。凋落物的數量及持水量、持水率主要取決于林木生物學特性和林木的生長環境。從表6還可看出,就持水量而言,針闊異齡混交林的凋落物持水量要比針葉純林高,馬尾松純林凋落物最大持水量為24197t/hm2,異齡混交林凋落物最大持水量達到4615t/hm2,比馬尾松純林提高87158%,增加21171t/hm2。濕地松純林凋落物最大持水量為917t/hm2,通過異齡混交荷木后,凋落物最大持水量達到94139t/hm2,比濕地松純林提高9141倍,增加84169t/hm2。

2凋落物養分變化分析

濕地松@荷木混交林凋落物有機碳含量最高(44136%),馬尾松@荷木混交林凋落物N、P、K的養分含量最高,分別為10105g/kg、203mg/kg、1148mg/kg,其全N含量比對照(馬尾松)高24184%,其P、K的含量則略有減少。

結論與討論

1松荷異齡混交林改善了土壤理化性質,增加了土壤養分

松荷異齡混交林的土壤結構得到明顯改善,通氣性增加。不同土層相比,0~20cm土層土壤物理性狀改善幅度大于20~40cm土層。松荷異齡混交林的土壤物理狀況得到改善的原因可能是:一方面,純林枯落物單一,其分解速率較慢,混交荷木后,增加了林地枯落物,相互作用加速其分解,而闊葉林枯落物分解速率較針葉林快,其養分歸還速率和歸還量也較大,從而促進土壤團粒結構的形成;另一方面,植被根系穿插作用有利于土壤孔隙的形成。

松荷異齡混交林的林地土壤養分含量均有所提高,但提高的幅度不同,按大小順序排列為有機質>速效N、P>全量N、P、K。不同土層相比,0~20cm土層土壤養分含量變化幅度大于20~40cm。馬尾松@荷木混交林0~20cm土層土壤有機質、全量N、P、K和速效N含量比對照分別提高了70197%、46188%、7169%、18151%、59114%。濕地松@荷木混交林0~20cm土層土壤有機質、全量N、P、K和速效N、P、K含量比對照分別提高了10161倍、2149倍、35%、5%、4158倍、10150倍、20%。

2松荷異齡混交林有效地提高了水源涵養功能

馬尾松@荷木異齡混交林的凋落物最大持水量達到4615t/hm2,比馬尾松純林提高87158%,增加21171t/hm2。濕地松@荷木異齡混交林凋落物最大持水量達到94139t/hm2,比濕地松純林提高9141倍,增加84169t/hm2。松荷異齡混交林的林地土壤滲透性顯著提高(P<0105),熟化程度提高,有利于增加土壤的降水滲透速度,減少因超滲而引起的地表徑流的產生,因而有利于林地的水土保持。土壤良好結構的形成和土壤孔隙狀況的改善,促進了林地土壤水源涵養功能的改善,有利提高林地土壤的透水、蓄水和供水能力。馬尾松@荷木林地土壤蓄水量比馬尾松純林提高746t/hm2;濕地松@荷木林地土壤蓄水量比濕地松純林提高925t/hm2。松荷異齡混交形成的復層林凋落物在保水和持水能力方面具有明顯的優勢。

3松荷異齡混交林提高了林分穩定性能

通過營造松荷異齡混交林,低效濕地松林、低效馬尾松林的林分結構已由單層林變為復層異齡林,雖然林內灌木種類減少,但林內灌木個體數量明顯增加,植被已由陽性向耐陰性轉變,已由低劣向較優結構轉化,明顯地朝良性方向演替,向合理的針闊混交林方向發展,基本改造成喬木、灌木、草本層次錯落、具有復層結構的森林植被。這對于提高林分穩定性能,增強林分對火災和病蟲害的自控能力,形成高效穩定防護林結構,具有十分重要的作用。

4松荷異齡混交林對主要樹種生長有明顯的促進作用

馬尾松@荷木混交林中馬尾松的樹高和胸徑比馬尾松純林分別提高1156%和4110%,總材積量增加27133%,平均每年增加材積量2105m3/hm2;濕地松@荷木混交林平均樹高和總平均胸徑比濕地松純林提高6166%和3199%,總材積量增加31151%,平均每年增加材積量2118m3/hm2。