优化模式就是优良的林分结构模式，它的含义在于：根据适地适树的原则，经济效益与生态效益兼顾，建立起林冠郁闭度适中、林下植被丰富的乔灌草相结合的多层次、多树种、多用途的混交林结构，且人为修枝、割灌、铲草以及搜集枯落物得到合理控制。
在沿海基岩质海岸防护林体系建设攻关研究中，有关防护林体系的布局、结构模式和效益等问题，是其关键所在。我国基岩质海岸地形复杂，立地类型众多，只有合理布局防护林体系，形成合理的结构，才能达到控制水土流失、调节水源涵养的目的。但在合理布局中，有一个必须十分重视的问题，就是在临海一面坡上如何将较好的森林类型按照布局特点有机地合理组合，以充分发挥其生态、经济和社会的综合效益。因此，开展防护林优化模式的研究，探讨其林分结构组成、发生发育过程、演替动态以及功能特点等具有十分重要的理论与实践意义。
为进行基岩质海岸防护林体系建设的优化模式选择，首先对已有的乡土树种和外来树种，通过生理测定、树种对比试验和生产力评价等方法，筛选出一批抗盐风、耐干旱瘠薄，以及防护效能和经济价值均较高的造林树种。我们从湿地松、火炬松、晚松、日本扁柏、柏木、枫香、木荷、杜英、南酸枣、香椿、香樟、化香、胡枝子、杨梅、玉环长柿、二次结实板栗、胡柚、桃形李（均为亚热带树种），日本黑松、侧柏、山杏、五角枫、火炬树、刺槐、杜仲（均为暖温带树种）25个树种中，选择出杜英、木荷、枫香、湿地松、火炬松、日本扁柏、柏木、杨梅、二次结实板栗和火炬树10个抗盐风耐干旱及多用途多功能树种。然后遵循树种配置的原则，根据树种生长情况及生态功能进行优化组合，选择优化模式。
沿海基岩质海岸主要树种林分生长量列于表5-22。从表中可以看出，马尾松混交林生长量显著大于马尾松纯林，如临海05号标准地16年生马尾松枫香（9马1枫）混交林，平均每公顷蓄积量为临海04号标准地16年生马尾松纯林的157%；又如宁海16号标准地26年生马尾松木荷（9马1荷）混交林，平均每公顷蓄积量为宁海17号标准地25年生马尾松纯林的138%；从宁海试验基地的实验示范林生长情况看，湿地松混交林（混交比例6∶1）生长量比湿地松纯林大134%。这是因为混交林与纯林相比，不仅能充分利用空间（光能）和地力（水分、养分），而且能发挥树木的种间关系，促进林木生长，提高单位面积的生产力。
表5-22 沿海基岩质海岸主要树种林分生长情况
样地号
树种
树龄
密度（株/
）
郁闭度
平均树高（m）
平均胸径（cm）
平均材积（
）
宁海17
马尾松
25
2430
0.7
10.0
10.6
0.0461
112.079
4.4832
宁海16
马尾松+木荷
26
2250
0.8
10.5
12.4
0.0686
154.254
5.9329
临海01
枫香
25
1125
0.6
14.2
20.3
0.2304
259.181
10.3672
临海04
马尾松
16
1755
0.7
5.2
8.7
0.0152
26.582
1.6614
临海05
马尾松+枫香
16
1680
0.7
5.5
9.7
0.0249
41.795
2.6122
舟山23
湿地松
17
1500
0.9
13.3
16.4
0.1243
186.380
10.9635
宁海试验基地
湿地松湿地松+木荷混交林
9
2500
0.8
5.4
9.6
0.0215
53.750
5.9722
9
2142
—
5.7
11.0
0.0325
69.615
（松）
9
358
—
4.5
4.7
0.0065
2.327
（木荷）
9
合计：2500
0.8
—
—
—
合计：71.942
合计：7.9935
从生长量情况看出，常绿松阔混交林与落叶松阔混交林的生长量起码比纯松林高30%~80%，从生长量方面佐证了混交林模式是一种林分优化模式。
（一）不同树种地上部分生物量比较
对各树种地上部分各器官生物量的测定和分析结果（表5-23）表明，4个4年生参试树种中，湿地松在主干生物量、叶生物量和总生物量方面明显高于其他3个阔叶类树种，其中与枫香主干、叶和总生物量干重差值分别达3346.4g、1494.6g和5163.8g；但在枝生物量方面，湿地松则小于杨梅和杜英，而枫香仍属最低，表明杨梅、杜英对于沿海基岩质海岸防护林林分的迅速郁闭和成林具特殊意义。
表5-23 不同树种地上部分生物量比较
树种
主干（g）
枝（g）
叶（g）
总量（g）
鲜重
干重
鲜重
干重
鲜重
干重
鲜重
干重
湿地松
11000.0
4003.3
1680.0
571.2
2850.0
1628.6
15530.0
6203.1
杜英
2180.0
1019.7
2000.0
940.0
1560.0
688.2
5740.0
2647.9
枫香
1375.0
656.9
520.0
248.4
315.0
134.0
2210.0
1039.3
杨梅
2500.0
1156.7
2700.0
1188.0
2100.0
880.6
7300.0
3225.3
极差值
9625.0
3346.4
2180.0
939.6
2535.0
1494.6
13320.0
5163.8
（二）不同树种地下部分生物量比较
对4年生各树种地下部分不同土壤深度根分布生物量的调查和测定结果（表5-24）表明，就根生物总量来看，以湿地松为最高，且与其他三树种差异明显，其余依次为杨梅、杜英和枫香；而从根在不同深度土壤分布量来看，湿地松和枫香属根生物量以在浅土层（0~10cm）中分布为主，其比值为（3.0~2.3）∶1；杜英、杨梅在浅土层中的生物量和在深土层（10~30cm）中的生物量相对均衡，其比值为（1.1~1.3）∶1。
表5-24 不同树种地下部分生物量比较
根\树种
湿地松（g）
杜英（g）
枫香（g）
杨梅（g）
极差值（g）
鲜重
干重
鲜重
干重
鲜重
干重
鲜重
干重
鲜重
干重
0~10cm
4200.0
1455.2
640.0
305.5
740.0
346.1
810.0
340.0
3560.0
1149.7
10~30cm
1400.0
485.1
580.0
276.7
320.0
147.2
620.0
260.4
1080.0
337.9
总量
5600.0
1940.3
1220.0
582.2
1060.0
493.3
1430.0
600.4
4540.0
1447.0
浅根量/深根量
3.0
3.0
1.1
1.1
2.3
2.4
1.3
1.3
—
—
（三）不同树种总生物量比较
从各树种总生物量调查结果来看（表5-25），其大小排序依次为湿地松、杨梅、杜英和枫香，其中枫香总生物量仅为湿地松的18.82%，同时，也仅为杨梅的40.06%、杜英的47.45%；而从地上部分和地下部分生物总量比值来看，杨梅和杜英地上部分生物量明显占优，而湿地松和枫香则相对较平衡。
表5-25 不同树种总生物量比较
树种生物量
湿地松（g）
杜英（g）
枫香（g）
杨梅（g）
极差值（g）
地上部分
6203.1
2647.9
1039.3
3225.3
5163.8
地下部分
1940.3
582.2
493.3
600.4
1447.0
总量
8143.4
3230.1
1532.6
3825.7
6610.8
地上/地下
3.2
4.5
2.1
5.4
—
（四）不同树种根数量及其分布
对4年生各参试树种根数量及其分布的调查结果（表5-26）表明，4个树种在大于4mm的粗根数量方面差异不大，而在小于4mm的细根方面则存在一定差异，其中以枫香细根量最多，其次为杜英和杨梅；而在根长度来看，根长度较长的为湿地松和杨梅，枫香和杜英则相对较短。
根据广西林科所的调查，马尾松与刺栲混交林的根量比纯松、纯刺栲林分别大91.48％与44.25％，混交林中松小于0.5cm及0.5～1.0cm的吸收根系干重分别比纯松林大1.0倍与2.3倍。在混交林内吸收根系的94.57％集中于表土层，而纯松林只有56.67％，刺栲集中表层土的根量占总量的89.84％，而松根只占30.30％。这两树种混交后，根系互相穿插，分层交错分布，协调利用土壤水分和养分，从而提高林地生产力。
表5-26 各树种根数量及其分布
项目
湿地松
杜英
枫香
杨梅
<4mm根数量
6
9
11
8
>4mm根数量
14
15
14
13
根长幅度（cm）
70~220
20~130
50~132
30~195
总根数量
20
24
25
21
徐英宝等（1993）研究表明，广东增城林场对31年生的马尾松、11年生的黎蒴栲（比例1∶2）其现存总生物量、净生产量和热能比纯林分别高47.8％、113.0％和46.8％。
南方混交林科研协作组对松栎混交林调查与试验研究结果表明（1993），混交林由于生态条件改善，提高了光能利用程度，生物量较高，15年生马尾松麻栎混交林乔木层生物量为73.07t/，分别是对照栎纯林、松纯林的1.55和1.61倍。35年生马尾松麻栎混交林乔木层生物量为 53.37t/，高于对照松纯林的20.9％。马尾松栓皮栎混交林乔木层生物量亦较纯林大，比马尾松纯林、栓皮栎纯林分别提高104.4％和40.0％。从各部分的比例来看，马尾松麻栎混交林松树干材、枝、叶、根的干物质比例为（46.9～65.3）∶（15.4～11.3）∶（16.2～6.4）∶（21．6～17．1）；纯林松树则为（47.2～62.7）∶（29.1～12.5）∶（16.4～8.3）∶（12.9～16.5）。混交林麻栎与纯林相似。马尾松栓皮栎混交林中马尾松、栓皮栎干材比例较大，枝占比例较小，经济系数高。混交林中松根比例较纯林高，有利于树木抗旱和利用地力。叶生物量比例，混交林与纯林差异不大。
（一）提高地力和改善土壤养分循环
对广东开平县东山林场松（16年生）、木荷（14年生）混交的1号标准地和松纯林6号标准地养分状况分析表明（徐英宝等，1993），前者枯枝落叶量为11665kg/、有机质含量4.7910％、全N量0.1093％、有效P 0.229mg/kg、有效K 1.350mg/kg，而后者相应分别为4305kg/、1.9300％、0.0780％，P和K无痕迹；物理性质方面，前者总孔隙度为47.59％，非毛管孔隙度为17.17％，而后者分别为41.85％和12.41％，说明混交林比纯林的土壤理化性状有所改善。对广东增城林场马尾松黎蒴栲混交林研究更进一步表明，混交林乔木层的养分总贮量比纯林高，N、P、K、Ca、Mg和灰分分别比纯林大185.55％、68.03％、80.14％、21.17％、27.75％和85.52%；混交林的年吸收量、存留量、归还量均大于纯林，松栲混交林0～20cm土层的土壤，除氨化细菌量、嫌气性固氮菌数量比纯林低外，土壤的微生物生理群数量、生化强度（氢化、硝化、固氮、纤维分解作用）、酶活性（蛋白酶、转化酶、接触酶、脲酶）以及土壤养分（全氮、水解氮、铵态氮、硝态氮、有效磷、速效钾等）均比纯林高。这一切充分说明，松栲混交林具有良好的养分转化和生物循环机制，能够改善局部环境条件，对马尾松的速生丰产有利（徐英宝等，1993）。
（二）协调林分种间关系
徐英宝等对松栲种间关系研究表明，利用示踪原子P32测定松栲混交林与松纯林，其吸收养分能力从大到小依次为：混交林的栲、混交林的松、纯林的松，说明混交林松的吸收能力相对提高了，松栲根系之间的种间关系是协调的。种间克生作用试验表明，栲的叶、枝、根、枯落物及其联合样品所浸提的16种试验液，其中栲的根、叶+枝、枝+枯落物、叶+根+枯落物、枝+根+枯落物、叶+枝+根+枯落物的7种浸提液对松吸收P32的能力有促进作用；松则以枝、根等5种浸提液对栲有促进作用。地上部分相互作用使松与栲的吸收能力比对照组分别提高了41.13％和55.76％。广东开平县东山林场对马尾松木荷混交林根系研究发现，木荷主根深度为140cm，马尾松却深达250cm；木荷细根密集垂直幅度为50cm，马尾松为150cm。由此可见，松根深广，木荷根浅窄，地下种间关系较协调。
（三）混交林与纯林蓄水功能比较
由表5-27可知，亚热带基岩质海岸不同植被类型的土壤含水率比对照提高17.94%，其中宁海试验区不同植被类型的土壤含水率比对照提高16.63%，增加率的排序为湿地松×板栗＞湿地松×木荷＞湿地松纯林；临海试验区不同植被类型地的土壤含水率平均比对照提高19.24%，增加率的排序为湿地松×枫香＞湿地松×木荷＞湿地松纯林。
表5-27 不同植被类型土壤含水率测定结果
试验区
植被类型
含水率（％）
增加率（％）
试验区
植被类型
含水率（％）
增加率（％）
临海
湿地松纯林
23.05
7.21
宁海
湿地松纯林
27.78
15.94
湿地松×木荷
26.22
21.95
湿地松×板栗
28.66
19.61
湿地松×枫香
27.49
27.86
湿地松×木荷
28.03
16.99
荒草坡
21.50
荒草坡
23.96
平均
25.64
19.24
平均
27.95
16.63
（四）混交林与纯林对地表径流的削减作用及其比较
从表5-28可以看出，由于年龄较小，不同植被类型地表径流量的削减率较小；地表径流量比对照平均削减6.41%，湿地松×木荷混交林的削减率大于湿地松纯林。
表5-28 混交林与纯林对地表径流削减作用的比较
植被类型
径流量削减率（％）
湿地松×木荷
473.9
7.93
湿地松纯林
489.4
4.52
荒草坡
514.7
—
平均
481.7
6.41
（五）混交林与纯林土壤侵蚀量比较
基岩质海岸不同植被类型的侵蚀模数见表5-29。不同植被类型的侵蚀模数比对照平均削减40.08%，对削减率的排序依次为：杨梅×桃形李＞湿地松×木荷＞湿地松纯林。
表5-29 混交林与纯林土壤侵蚀量比较
植被类型
流失量（t·km－2）
流失量削减率（％）
湿地松×木荷
59.52
39.97
杨梅×桃形李
55.81
43.71
湿地松纯林
64.04
35.41
荒草坡
99.15
—
平均
59.41
40.08
通过上述分析研究，提出了基岩质海岸防护林4个混交栽培的优化模式：① 生态景观型混交模式—湿地松+杜英（木荷）；② 生态型常绿落叶针阔叶混交模式—湿地松+枫香（南酸枣）；③ 生态经济型混交模式—湿地松+杨梅（板栗）；④ 经济型混交模式—杨梅+桃形李。现就这几个优化模式评价如下：
生态景观型混交模式—湿地松+杜英（木荷）、生态型常绿落叶针阔叶混交模式—湿地松+枫香（南酸枣），特点是通过引入水土保持效益好的常绿或落叶阔叶树种，改善以往的水土保持、水源涵养效益差的针叶纯林林分层次结构，提高防护林的综合效益。由于树种之间的相互作用，更能有效地发挥种间的互补效应和协调促进的有益影响，促进林分生长和提高森林质量，收到良好的造林效果。但须注意混交比例的调配，并在林分生育过程中根据种间关系的发展变化，采取各种有效措施适时进行调节，保证混交林分的顺利生长。
生态经济型混交模式—湿地松+杨梅（板栗）、经济型混交模式—杨梅+桃形李，特点是充分利用现有防护林地，通过引入经济价值高、水土保持效果好的树种，并利用杨梅改良土壤、增加林分固土防蚀作用，改善林分层次结构，提高防护林的综合效益和农民群众的造林积极性，并增加直接经济收入。杨梅+桃形李混交优化模式，是一种短期混交模式，它根据树种的生长习性和经营要求，选择相适应的伴生树种进行短期混交，如杨梅与落叶果树或投产早、早衰的果树（如桃形李）混交，能够充分利用林地条件，以达到优势互补，提高土地生产力和防护效益，并有利于增加早期收益；该模式还可充分利用种间的有利影响，避开树种间的竞争，获得较大的经济效益。
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