濕地松和火炬松純林和混交林生長特性比較研究

濕地松和火炬松純林和混交林生長特性比較研究

眾所周知，混交林中通常有許多優(yōu)勢特征，例如木材生產(chǎn)、病蟲害控制和氣候變化引起的不確定因素。濕地松Pinuselliottii和火炬松Pinustaeda均屬于速生針葉樹種,原產(chǎn)于美國東南部,是重要的木材和林化產(chǎn)品來源。因其速生、良好的木材性質(zhì)以及產(chǎn)脂量高而被廣泛栽植,我國于20世紀(jì)30年代開始引入濕地松和火炬松,在長江流域和珠江流域廣泛栽培,成為重要的商品材樹種。目前,國內(nèi)外許多學(xué)者對這兩個樹種展開廣泛研究,主要包括生理生態(tài)學(xué)本文以栽植于湖北省荊門市地區(qū)的濕地松純林、火炬松純林、濕地松+火炬松混交林為研究對象,比較研究混交林和純林生產(chǎn)力差異性,旨在檢驗(yàn)濕地松和火炬松混交模式在長江流域是否具有顯著增產(chǎn)效果以及增產(chǎn)幅度,可為長江流域地區(qū)濕地松和火炬松造林模式提供科學(xué)依據(jù)。1材料和方法1.1氣候、土壤條件試驗(yàn)地位于湖北省荊門市彭場林場,地理位置為北緯30°25′,東經(jīng)112°56′,地處鄂中腹地,屬江漢平原北緣低丘崗地。氣候?qū)俦眮啛釒Ъ撅L(fēng)氣候,年均氣溫為15.5℃,年均有效積溫為5050～5100℃,無霜期為206d,年均降雨量為1160mm。土壤為第四紀(jì)粘土母質(zhì)發(fā)育的黃褐土,土層厚度超過1m,其質(zhì)地較為粘重而肥沃,pH為5.6～6.8。該林場種植濕地松和火炬松長達(dá)50余年。1.2學(xué)習(xí)方法1.2.1濕地松和火炬松混交林在彭場林場選擇立地條件相對一致,隨機(jī)設(shè)置13個試驗(yàn)樣地,其中濕地松+火炬松的混交林5個,濕地松和火炬松純林各設(shè)置4個,樣地面積為20m×20m?；旖涣种袃蓚€樹種的混交比例為1∶1,隨機(jī)混交。各樣地基本特征見表1。1.2.2解析木的選擇對所有樣地活立木進(jìn)行每木檢尺,實(shí)測樹木的胸徑、樹高、枝下高,其中胸徑采用胸徑尺測量,樹高和枝下高采用超聲波測高儀測量。在濕地松和火炬松純林中,于每個樣地中選擇1株優(yōu)勢木作為解析木。在混交林中,濕地松和火炬松各選擇1株解析木。解析木伐倒后,進(jìn)行常規(guī)檢測(表2),然后獲得相應(yīng)的圓盤,厚度2cm。圓盤的年輪采用數(shù)字游標(biāo)卡尺測量。年輪數(shù)據(jù)采用中國林業(yè)科學(xué)研究院開發(fā)的軟件ForStat處理。1.2.3相對采收期在5年生濕地松的相對產(chǎn)量和相對總產(chǎn)量對于由兩個樹種(A和B樹種),每個樹種的相對產(chǎn)量(relativeyield,RY)和混交林的相對總產(chǎn)量(relativeyieldtotal,RYT)CondéRYRYRYT=A樹種的相對產(chǎn)量+B樹種的相對產(chǎn)量根據(jù)混交林(1～5號樣地)和相應(yīng)純林(濕地松7號和9號樣地,火炬松12號和13號樣地)在15年的材積產(chǎn)量,RY和RYT分別計算。1.2.4濕地松和火炬松的比較采用SPSS16.0軟件對純林和混交林的濕地松和火炬松的胸徑、樹高、材積進(jìn)行方差分析,且進(jìn)行LSD多重比較,以檢驗(yàn)數(shù)據(jù)之間的差異顯著性(P=0.05)。2結(jié)果與分析2.1濕地松與火炬松的生長在濕地松和火炬松純林中,兩個樹種的胸徑(去樹皮,下同)無顯著性差異,且對于同一樹種,純林和混交林的胸徑雖未明顯出差異(P>0.05),但無論是純林還是混交林,火炬松的胸徑均大于濕地松的胸徑(圖1A)。在林齡15年時,純林中的濕地松和火炬松的胸徑?jīng)]有顯著差異,但混交林中的濕地松和火炬松的胸徑仍分別增加12.05%和10.60%。林齡15年以前,在純林中,火炬松的年平均胸徑生長高于濕地松,而混交林中火炬松的年平均胸徑生長高于濕地松(圖1B)。同時,每個樹種的連年胸徑生長在不同年齡時變化很大,且這種變化沒有規(guī)律性(圖1C)。在年齡10年后,其胸徑生長速率似乎恒定,在年齡15年時,胸徑生長速率均沒有顯著差異(圖1D)。2.2不同混交類型火炬松不同樹高的變化在10年前林齡時,無論是純林還是混交林,濕地松樹高均低于火炬松,在15年時,濕地松的樹高也顯著高于其純林樹高(圖2A),增加22.43%,而混交林中的火炬松的樹高只增加5.09%。但20年以后,無論是在純林中還是在混交林中,這兩個樹種的樹高均沒有差異。在不同林分類型中,濕地松和火炬松的年平均生長量和連年生長量均沒有規(guī)律性的變化,而在15年時,濕地松純林的年平均高生長量低于火炬松純林,也低于二者在混交林中的年平均生長量。在所有純林和混交林中,在15年以后,濕地松和火炬松的高生長速率幾乎保持恒定。2.3不同林分的材積在15年時,純林中的濕地松和火炬松的材積沒有顯著差異,在混交林中的濕地松材積增加38.91%,火炬松材積增加24.25%。而在20年時,濕地松純林的材積小于火炬松純林的材積,也小于二者在混交林中的材積(圖3A)。在20年以前,在純林中,濕地松的年平均材積生長量小于火炬松,也小于二者在混交林中的年平均材積生長量(圖3B)。在15年以前,濕地松純林的連年材積生長量小于火炬松純林,且小于二者在混交林中的連年材積生長量(圖3C)。在15年時,濕地松和火炬松的連年材積生長量沒有顯著差異,從20年開始,在各類型的林分中濕地松和火炬松的材積生長速率幾乎保持不變(圖3D)。2.4濕地松和火炬松如圖4所示,在所有5個混交林林分中,除了第4個林分火炬松相對產(chǎn)量小于1.0外,濕地松和火炬松的相對產(chǎn)量均大于1.0,且混交林的相對總產(chǎn)量也均大于1.0?？梢?濕地松+火炬松混交林相較各自純林,對樹種產(chǎn)量具有明顯的促進(jìn)作用。3濕地松和火炬松混交林的產(chǎn)量效應(yīng)在所有13個實(shí)驗(yàn)樣地中,只有第8和第10樣地的林分密度不同于其它樣地(表1),因此具有相同林分密度(2m×3m)的樣地的數(shù)據(jù)用來比較純林和混交林的產(chǎn)量效應(yīng),其中5個樣地來自混交林,純林各2個樣地。為了更好地比較混交林和純林的產(chǎn)量,對15年的數(shù)據(jù)做特別比較。在濕地松/火炬松混交林中,濕地松和火炬松的三個重要參數(shù)(即胸徑、樹高和材積)都增加,這表明濕地松/火炬松混交林具有正效應(yīng)。這個結(jié)果與先前的報道一致在混交林中,兩種類型的樹種之間的相互作用可以改善林分水平上的生產(chǎn)力,其一,兩個樹種之間的資源互補(bǔ)利用:樹冠的分層和可能的根系分層;其二,混交林中一個樹種具有固氮能力,養(yǎng)分狀況得到改善4不同混交比例對火炬松生長的影響濕地松/火炬松的混交林具有正的混交效應(yīng)。在混交林中,濕地松比火炬松獲得