杉木米槠混交林土壤肥力研究

摘要 ［目的］探究6年生杉木米槠混交林与杉木纯林的土壤肥力差异。［方法］通过多点取样，测定与分析土壤容重、土壤>0.25 mm水稳性团聚体、孔隙状况、土壤水分性质及主要土壤养分含量。［结果］混交林0～20 cm容重下降2.8%，土壤水稳性团聚体增加5.6%，土壤结构体破坏率降低16.7%，非毛管孔隙度、总孔隙度分别增加11.9%和4.1%，自然含水量、最大持水量及田间持水量分别增加2.3%、20.2%和11.6%。土壤有机质、全氮、全磷、水解氮、速效磷、速效钾分别增加24.1%、17.4%、6.1%、13.3%、6.5%和13.7%。20～40 cm土层土壤理化性质也有不同程度的变化，尤其是土壤表层变化较为明显。［结论］杉木米槠混交林可以改善土壤肥力，起到遏制或减缓地力衰退的积极作用。

关键词 米槠；杉木；土壤肥力；地力衰退

中图分类号 S 714.8  文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2022）20-0092-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.20.024

Study on Soil Fertility of Mixed Forest of Cunninghamia lanceolata and Castanopsis carlesii

LI Peng-cheng

（Sanming City Meilie Chenda Forest Farm， Sanming， Fujian 365000）

Abstract ［Objective］To study the difference of soil fertility between 6-year-old mixed forest of Cunninghamia lanceolata and Castanopsis carlesii and pure forest of Cunninghamia lanceolata.［Method］Through multi-point sampling， soil bulk density， water stable aggregates >0.25 mm，pore status， soil water properties and main soil nutrient contents were determined and analyzed.［Result］The 0-20 cm bulk density of the mixed forest decreased by 2.8%， the soil water stable aggregates increased by 5.6%， the soil structure damage rate decreased by 16.7%， the non capillary pores and total pores increased by 10.2% and 4.1% respectively， and the natural water content， maximum water capacity and field water capacity increased by 2.3%， 20.2% and 11.6% respectively.Soil organic matter， total nitrogen， total phosphorus， hydrolyzed nitrogen， available phosphorus and available potassium increased by 24.1%， 17.4%， 6.1%， 13.3%， 6.5% and 13.7% respectively. The physical and chemical properties of 20-40 cm main soil also changed in different degrees， especially in the surface layer of soil.［Conclusion］Mixed forest of Cunninghamia lanceolata  can improve soil fertility and play a positive role in curbing or slowing down the decline of soil fertility.

Key words Castanopsis carlesii;Cunninghamia lanceolata;Soil fertility;Land degradation

杉木［Cunninghamia lanceolata （Lamb.） Hook.］是南方林区主要用材树种。其生长迅速，树干圆满通直，材质优良。福建省闽西北地区经营杉木林历史悠久，积累了较为丰富的经验，是林农喜爱的人工造林树种的首选，造林面积大。据国家林业和草原局公布的第九次全国森林资源清查结果，福建省杉木林面积达到135.67万hm2，占全省森林的16.72%［1］，在林业建设中占有重要地位。三明市是杉木生长中心产区，杉木生长快、适应性强，是主要人工造林树种，甚至出现了多代连栽的现象。研究结果表明，营造杉木大面积纯林，尤其是多代连栽会导致严重的地力衰退，林分生产力下降［2-6］。如何科学、有效地解决杉木经营中存在的问题，在林业生产中有着重大意义和深远影响。营造杉木阔叶树混交林是三明地区林业发展具有地域特色的经营模式，有研究表明一些杉木阔叶树混交林对改善土壤肥力有积极意义［7-10］，但有关杉木米槠混交林对土壤肥力的影响尚鲜见报道。

米槠［Castanopsis carlesii （Hemsl.） Hay.］系壳斗科栲属大乔木，是中亚热带常绿阔叶林主要建群种之一，树冠开展，枝繁叶茂，生态适应性强，能够培肥土壤，有很强的涵养水源和碳汇能力。谌小勇［11-12］研究表明，24年生米槠人工林，有机碳储量

259.84 t/hm2，是优良的环境保护树种。涂育合等［13］研究表明，米槠生长较快，树干通直，木材材质优良，气干密度0.625 g/cm2，属于硬木类木材，坚果可食，同时还是正红菇（Russula vinosa lindbl Fr.）的宿主植物，经济价值较高。笔者对杉木米槠混交林土壤肥力进行了测定与分析，揭示其保肥培肥的能力，旨在为解决杉木地力衰退提供合理的混交组合和理论依据。

1 试验地自然概况

陈大国有林场位于三明市区西北部（117°30′～117°47′E，26°14′～26°25′N），处于武夷山脉东伸支脉与戴云山脉交接地带，属于中亚热带大陆性兼有海洋性季风气候区。常年平均气温19.6 ℃，>10 ℃积温6 550 ℃，常年平均降水量1 820 mm，降水量大于蒸发量，空气相对湿度79%，四季分明，温暖湿润，雨量充沛，林地土壤主要为发育于花岗岩的山地红壤，土层深厚，发育状况良好，地带性林分为常绿阔叶林。试验林位于陈大国有林场溪垅工区4林班5大班6小班和9小班，海拔350～450 m，均为东南坡，坡度20 ℃左右。原为杉木林，2015年皆伐。主要植被有苦竹（Pleioblastus amarus）、五节芒（Miscanthus floridulus）、黄瑞木（Adinandra millettii）、紫金牛（Ardisia japonica）等，林地为较肥沃立地类型（Ⅱ 类地）。

2 试验方法

2015年底在采伐迹地上，经过清杂，按照1.8 m×1.8 m块状整地，穴规格50 cm×50 cm×30 cm。2016年春营造杉木米槠1∶1混交林，混交方式为株间混交。杉木采用相同的1年生裸根苗，米槠苗采用容器苗。容器苗育苗方法：米槠种子经湿沙层积贮藏，待种壳微微开裂，露白后，密播在高20 cm细沙土苗床上，苗床细沙土采用硫酸亚铁30 g/m2消毒。培育至5月上旬，小心取出芽苗，同时在根长3 cm处剪断（切根），用5 000倍萘乙酸溶液蘸根后，移到容器袋中种植。容器规格为4.8 cm×10.0 cm，无纺布，基质为泥炭土60%+杉木屑20%+黄心土20%。按照常规方法育苗后，于第2年春季起苗，上山造林。幼林抚育管理采用常规方法。林分郁闭前，每年除草松土2次，第1次在6—7月，第2次在9—10月。在混交林林分中建立3个标准地，标准地面积为20 m×20 m。同时在相邻林地（约150 m）同一坡面，立地条件相似的杉木纯林中（株行距同样为1.8 m×1.8 m，苗木为1年生实生苗）建立相对应的3块标准地。幼林抚育管理方法与混交林处理相同。

2020年底分别在杉木米槠混交林和杉木纯林中，按照“X”形，建立5个1 m×1 m的土壤剖面，混交林土壤剖面建立在杉木与米槠中间，杉木纯林建立在杉木与杉木中间。在0～20、20～40 cm土层采用容重圈和普通饭盒取土样。土壤肥力测定方法［13］：土壤容重和土壤孔隙采用容重圈法，土壤团聚体采用机械筛分法。土壤结构体破坏率采用下式计算：

结构体破坏率=

＞0.25 mm干筛团聚体-＞0.25 mm湿筛团聚体＞0.25 mm干筛团聚体×100%

土壤养分分析：先将同一标准地5个剖面的同一层次土壤混匀后进行主要养分分析［14］，取平均值。有机质含量采用硫酸重铬酸钾法测定，全氮含量采用硫酸重铬酸钾法消化蒸馏滴定法测定，全磷含量采用目锑抗比色法测定，速效氮含量采用蒸馏滴定法测定，速效磷含量采用盐酸-氟化铵法测定，速效钾含量采用四苯硼钠比浊法测定。利用Excel 2007进行数据统计分析。

3 结果与分析

3.1 土壤容重

由表1可知，混交林0～20 cm土层土壤容重为1.096 g/cm3，杉木纯林0～20 cm土层土壤容重为1.128 g/cm3，混交林比杉木纯林下降2.8%；混交林20～40 cm土层土壤容重1.227 g/cm3，杉木纯林20～40 cm土层土壤容重1.253 g/cm3，混交林比杉木纯林下降2.1%。由此可见，0～20 cm土层土壤容重降幅大于20～40 cm土层。0～40 cm土层土壤容重比较表明，混交林比杉木纯林土壤容重轻。土壤容重是表示土壤紧实状况的重要指标，其大小取决于土壤结构和垒结情况。混交林土壤容重值降低，说明混交林地土壤较为疏松多孔。

杉木系浅根性树种，根系穿透力较差，米槠则是深根性树种，根系穿透能力较强。杉木与米槠混交林分，深根性的米槠树种根系向深层穿插后，根系更新、死亡，遗留在土壤深层，有利于改善土壤容重，也为杉木根系扩展创造了有利条件。杉木纯林土壤容重增加，与传统杉木经营密度较大，大量根系密集分布在土壤表层有关。集中分布的大量根系对土体产生了挤压，致使土壤容重变大。这种变化必然影响细根分布的深度和均匀性，进而影响林木对水分和营养物质的吸收，最终导致生长量下降。

3.2 土壤水稳性团聚体

土壤是由大小不同的土粒按不同比例组合而成，不同粒级混合在一起表现出的土壤粗细状况影响土壤水分、空气和热量运动，也影响养分的转化，还影响土壤结构类型。在土壤组成结构中发挥重要作用的是土壤水稳性团聚体含量。由表1可知，混交林0～20和20～40 cm土层>0.25 mm水稳性团聚体组成分别为69.84%和65.07%，与杉木纯林同一土层比较，土壤水稳性团聚体含量分别增加5.6%和0.4%。土壤水稳性团聚体含量增加意味着土壤胶结能力增强，能够形成更多通气状况良好的土壤结构，从而影响水、肥、气、热诸因子的协调，提高土壤肥力，增强抗冲能力。混交林0～20和20～40 cm土壤结构体破坏率分别为13.0%和16.4%，比杉木纯林分别降低16.7%和3.0%。混交林土壤水稳性团聚体含量增加及土壤结构体破坏率降低与米槠、杉木树种特性有关，米槠虽然是常绿树种，但每年都有大量枯枝落叶掉落，回归土壤表面，且米槠枯枝落叶易分解，增加了土壤有机胶结物。杉木为针叶树种，叶寿命长，结构紧密。掉落时枝叶连在一起，不易接触土壤，枝叶又含有防腐物质，不易分解，在相当长时期内难以利用，即使分解有机胶结物含量也较低，多为酸性物质。这些酸性物质，还易引起土壤板结和pH降低。