不同混交模式对杉木-红锥混交林生长及土壤养分的影响分析

莫钟柏 曾戍秀 杨连春

广西壮族自治区国有高峰林场，广西 南宁 530001

0 引言

森林是地球生态系统的重要组成部分之一，具有固碳、调节气候、防风固沙等功能［1］。同时，森林是重要的木材和非木材产品供应源。为满足人们对木材资源的需求，营造人工林是重要手段之一［2］。早期的营林工作以营造纯林为主［3］。但随着时间的推移，人工纯林较低的生物多样性、较弱的抗病虫害能力等劣势逐渐显现。而营造混交林可为动物提供多样化的栖息地和食物资源，有利于丰富生物多样性，维护生态系统的稳定性；同时，不同树种对病虫害的抵抗能力不同，混交林可降低病虫害在整个林区的蔓延速度，从而减少对单一树种的破坏，增强林分整体病虫害抵御能力［4］。混交林中不同树种的凋落物能够为土壤提供更丰富的养分，改良土壤结构，并增加土壤肥力［5］。此外，不同树种的生长周期和用途差异使得混交林的资源利用更加灵活，降低了经营风险。杉木-红锥混交林是广西壮族自治区（以下简称广西）主要营林模式之一，其不同的混交模式对林分生长和土壤养分均有一定影响。为寻找广西南宁市杉木-红锥混交林适宜的混交模式，笔者以当地国有高峰林场为研究区域，分析不同混交模式对林木生长和土壤养分的影响，旨在为该地区的造林工作提供参考。

1 研究区概况

南宁市（东经107°45′～108°51′、北纬22°12′～23°06′）位于广西西南部，地形复杂多样，包括山地、丘陵、平原等多种地貌，最高海拔496 m［6］。南宁市属亚热带季风气候区，气候温和，四季常绿，年平均气温21.6 ℃，年均降水量1 304 mm，主要土壤类型包括赤红壤、冲积土、紫色土等。研究区所在的广西国有高峰林场位于南宁市西乡塘区，始建于1953 年，森林资源丰富，经营面积达10万hm2，森林蓄积量达700万m3。

2 试验材料与方法

2.1 试验材料

试验材料为广西国有高峰林场2015 年营造的杉木-红锥混交林。

2.2 试验设计

2022 年秋季，在广西国有高峰林场选择林龄相近的5 种不同混交模式的杉木-红锥混交林作为研究对象，在每个林分内设置1 块100 m×100 m 的大样地，共设置5个不同处理（见表1），然后沿每块大样地的对角线设置3块20 m×20 m的调查样地，即3个重复。

表1 试验设计

2.3 林木生长量测定

在每块调查样地内进行每木检尺，测定每棵树的树高和胸径。然后在每块调查样地内的对角线处设置3块1 m×1 m的采集样方，采集样方内的凋落物层和半分解层放入档案袋内，并使用野外天平称其质量。

2.4 土壤养分测定

在采集样方内使用环刀按五点采样法采集0～20 cm 土层的土样，测定指标与方法如表2所示。

表2 土壤养分测定指标及方法

2.5 统计分析

使用Excel 软件进行数据记录和预处理；使用SPSS软件进行单因素方差分析，采用最小显著极差法（Least Significant Difference，LSD）进行多重比较，分析不同处理下林木生长情况和土壤养分的差异性。

3 试验结果与分析

3.1 不同处理下林木树高差异

由图1 可知，随着杉木混交比例的不断降低，杉木树高呈先升高后降低趋势，而红锥树高则呈逐渐升高趋势；不同处理间杉木树高、红锥树高均存在显著差异（P<0.05）。由图1（a）可知，T3处理杉木树高最高，平均树高为（13.003±1.140）m，显著高于其他4 个处理（P<0.05）；其次为T2处理，显著高于其他3个处理（P<0.05）；T1和T4处理杉木树高相对较小，平均树高分别为（11.767±0.948）m和（12.034±0.758）m，二者之间不存在显著差异，但均显著高于T5处理。由图1（b）可知，T5处理红锥树高最高，平均树高为（10.226±0.572）m，显著高于其他4 个处理（P<0.05）；其次为T4处理，显著高于其他3 个处理（P<0.05）；T2和T3处理红锥树高相对较低，平均树高分别为（8.074±0.583）m和（8.119±0.659）m，二者之间不存在显著差异，但均显著高于T1处理。

图1 不同处理下杉木和红锥树高的多重比较

3.2 不同处理下林木胸径差异

由图2 可知，随着杉木混交比例的不断降低，杉木胸径呈先增大后减小趋势，而红锥胸径则呈逐渐减小趋势；不同处理间杉木胸径、红锥胸径均存在显著差异（P<0.05）。由图2（a）可知，不同处理下杉木胸径表现为T3处理>T2处理>T4处理>T1处理>T5处理，其中T3处理杉木胸径最大，为（17.851±1.531）cm；T5处理杉木胸径最小，为（11.865±0.989）cm。由图2（b）可知，红锥胸径表现为T1处理>T2处理>T3处理>T4处理>T5处理，其中T1处理胸径最大，为（16.072±1.178）cm。

图2 不同处理下杉木和红锥胸径的多重比较

3.3 不同处理下凋落物量差异

由图3 可知，随着杉木混交比例的不断降低，不同处理下凋落物量呈逐渐增加趋势，且各处理凋落物量存在显著差异（P<0.05）。其中，T5处理林下凋落物量最多，为（5.452±2.013）t/hm2；T1处理林下凋落物量最少，为（2.783±0.846）t/hm2。

图3 不同处理下凋落物量的多重比较

3.4 不同处理下土壤养分差异

3.4.1 不同处理下土壤氮素差异

由图4 可知，随着杉木混交比例的不断降低，土壤全氮和有效氮质量分数均呈逐渐增加趋势；不同处理间土壤全氮和有效氮质量分数存在显著差异（P<0.05）。由图4（a）可知，T5处理土壤全氮质量分数最高，为（2.197±0.122）g/kg，与T4处理差异不显著，但显著高于其他3 个处理（P<0.05）；其次是T4处理，土壤全氮质量分数为（1.986±0.153）g/kg，与T3处理差异不显著，但高于T1、T2处理（P<0.05）。由图4（b）可知，T5处理土壤有效氮质量分数最高，为（171.544±26.511）g/kg；T1处理土壤有效氮质量分数最低，为（79.113±13.117）g/kg。

图4 不同处理下土壤全氮和有效氮质量分数的多重比较

3.4.2 不同处理下土壤磷素差异

由图5 可知，随着杉木混交比例的不断降低，土壤全磷质量分数差异不显著（P>0.05），但有效磷质量分数呈显著增加趋势（P<0.05）。由图5（b）可知，各处理间土壤有效磷质量分数存在显著差异（P<0.05），其中T5处理土壤有效磷质量分数最高，为（4.931±0.274）mg/kg，与T4处理差异不显著（P>0.05）；其次为T4处理，有效磷质量分数为（4.521±0.348）mg/kg，显著高于其他3个处理（P<0.05）；再次为T1和T3处理，分别为（3.253±0.181）mg/kg 和（3.143±0.196）mg/kg，二者之间不存在显著差异，但显著高于T2处理（P<0.05）。

图5 不同处理下土壤全磷和有效磷质量分数的多重比较

3.4.3 不同处理下土壤钾差异

由图6 可知，随着杉木混交比例的不断降低，土壤全钾质量分数变化不大，各处理差异不显著（P>0.05）；有效钾质量分数呈增加趋势，各处理间存在显著差异（P<0.05）。由图6（b）可知，T5处理土壤有效钾质量分数最高，与T3、T4处理差异不显著（P<0.05），T2、T3和T4处理间差异不显著，T1处理土壤有效钾质量分数最低，为（28.400±2.367）mg/kg。

图6 不同处理下土壤全钾和有效钾质量分数的多重比较

4 结论与讨论

杉木-红锥混交林是广西主要营林模式之一，此次研究分析了南宁市不同混交模式对林木生长量和土壤养分的影响，并得出以下结论。

第一，随着杉木混交比例的不断降低，杉木树高和胸径均呈先升高后降低趋势，而红锥树高则呈逐渐升高趋势，胸径则呈逐渐减小趋势，其中T3处理杉木的树高和胸径最大，T5处理红锥树高最高，T1处理红锥胸径最大。

第二，随着杉木混交比例的不断降低，林下凋落物量呈逐渐增加趋势，其中T5处理凋落物量最多。这可能与阔叶树种比例的提高有关，一般而言，针阔混交林的森林群落生物量会明显高于针叶纯林［7-9］。

第三，随着杉木混交比例的不断降低，土壤全磷、全钾质量分数变化不大；有效磷质量分数呈增加趋势；有效钾质量分数呈增加趋势，但增加幅度不大。其中，T5处理土壤有效氮、有效磷质量分数最高；T3、T4和T5处理的土壤有效钾质量分数最高。石昊楠等［10］也在研究中发现，杉木混交比例在50%～70%更有利于土壤养分的积累，与此次研究结论一致。

综合来看，在杉木林内适当混交红锥对杉木林生长具有促进作用，对红锥树高生长也有促进作用，但对其胸径生长有一定的抑制作用。同时，由于红锥为阔叶树种，随着其混交比例的提高，混交林林下凋落物量及土壤养分均有一定程度的增加。当杉木-红锥混交比例超过7∶3 后，杉木树高、胸径生长量和红锥胸径生长量均有明显降低。农辉林等［11］也在研究中发现，7杉、3 锥的混交比例，林分生长指标最好。因此，在生产实践中推荐杉木与红锥以7∶3的比例营造混交林。