楓香杉木混交造林試驗(yàn)初報(bào)

楓香杉木混交造林試驗(yàn)初報(bào)

楓香屬植物，屬金縷梅科?；春右阅细鞯爻Ｒ?多生于平地、村落附近及低山次生林,樹高可達(dá)30m,胸徑可達(dá)1m,喜光,幼樹稍耐陰,喜溫暖濕潤(rùn)氣候;耐干旱瘠薄土壤,不耐水澇;深根性,主根粗長(zhǎng),抗風(fēng)力強(qiáng);在濕潤(rùn)肥沃而深厚的紅黃壤土上生長(zhǎng)良好。杉木Cunninghamialanceolata(Lamb.)Hook,具有良好的速生性,材性優(yōu)良,是福建省主要造林樹種之一。但杉木連栽存在地力衰退問題,影響林地生產(chǎn)力,因此,選擇適宜的闊葉樹種,與杉木混交,營(yíng)建杉闊混交林,對(duì)保持林地產(chǎn)能,實(shí)現(xiàn)林地的可持續(xù)利用,提高森林的生態(tài)功能等都具有重要意義。錢國(guó)欽通過對(duì)楓香純林、杉木純林、楓香杉木混交林等3種林分生產(chǎn)能力和生態(tài)特征的比較,認(rèn)為楓香與杉木種間關(guān)系協(xié)調(diào),林分生長(zhǎng)量和生產(chǎn)力較高,是一種較好的混交組合。楓香生長(zhǎng)速度較快,且秋冬落葉量大,對(duì)林地肥力恢復(fù)有促進(jìn)作用。目前,對(duì)楓香天然林林分結(jié)構(gòu)特征、混交林結(jié)構(gòu)特征研究報(bào)道較多[4~5],但楓香、杉木混交比例選擇方面的研究未見文獻(xiàn)報(bào)道。為此,筆者開展了楓香、杉木不同混交比例的造林對(duì)比試驗(yàn),探討2樹種的種間關(guān)系,并選擇適宜的混交比例,為楓香、杉木混交造林提供理論依據(jù)。1材料和方法1.1立地條件本試驗(yàn)地設(shè)置在福建省順昌浦上國(guó)有林場(chǎng)連坊工區(qū)23林班60大班3、4、5小班,前身均為杉木純林。海拔300~410m,中、下坡,坡度15~30°,黃紅壤,土層厚度≥2.0m,腐殖質(zhì)層厚度15~20cm,立地質(zhì)量等級(jí)Ⅰ。試驗(yàn)區(qū)年平均降雨量1760~1930mm,年均溫19.7~20.9℃,極端最高溫度為42.8℃,極端最低溫度-5.6℃,無霜期305d。1.2個(gè)區(qū)組、株引發(fā)試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì),在3、4小班各設(shè)置2個(gè)區(qū)組,5小班設(shè)置1個(gè)區(qū)組,共5個(gè)區(qū)組(重復(fù)),每個(gè)區(qū)組包含7個(gè)水平。小區(qū)面積200m2(20m×10m),株行距2m×2m。試驗(yàn)區(qū)周圍種植杉木。參試苗木均為1a生壯苗,杉木為2代種子園實(shí)生后代,地徑0.3~0.4cm,苗高30~40cm;楓香為順昌縣浦上國(guó)有林場(chǎng)次生天然林中楓香優(yōu)勢(shì)木上采集的種子所育的苗木,地徑0.4~0.5cm,苗高55~60cm。1.3造林間伐的制備2001年10月,清雜、煉山后開帶整地,帶寬1.5m;挖明穴回表土,穴規(guī)格為60cm×50cm×40cm。施基肥,肥料類型為農(nóng)家堆肥,施肥量為每穴2kg。2002年1月裸根苗黃泥漿蘸根后栽植,初植密度2500株·hm2。2002年4月檢查造林成活率并補(bǔ)植,9月進(jìn)行一次松土除草;2003年5月、9月各松土鋤草1次,5月結(jié)合松土鋤草施肥培土,施用量為國(guó)產(chǎn)氮磷鉀復(fù)合肥500kg·hm2。2008年11月,對(duì)7a生的林分進(jìn)行一次間伐,采用下層疏伐,伐除被壓木,間伐強(qiáng)度約30%,調(diào)整林分郁閉度至0.6~0.7,保留株數(shù)約1750株·hm2;2009年4月按1000kg·hm2施肥量施肥1次,肥料類型為國(guó)產(chǎn)氮磷鉀復(fù)合肥。1.4林分土壤養(yǎng)分含量的統(tǒng)計(jì)分析2014年5月,對(duì)試驗(yàn)地內(nèi)參試植株進(jìn)行每木檢尺,根據(jù)胸徑、樹高統(tǒng)計(jì)值,分樹種選定各試驗(yàn)小區(qū)平均木。伐倒平均木,通過樹干解析求算單株材積。各小區(qū)中心位置設(shè)置1個(gè)土壤剖面,采集0~50cm深度土壤,混勻后作為土壤養(yǎng)分含量測(cè)定樣本。對(duì)不同混交比例下的楓香、杉木的徑、高總生長(zhǎng)量和連年生長(zhǎng)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。純林每hm2的材積生長(zhǎng)量計(jì)算公式為:V=Vi×n×10000/200其中,Vi為平均木材積生長(zhǎng)量,n為標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)林木株數(shù)?；旖涣置縣m2材積生長(zhǎng)量計(jì)算公式為:V=10000(aV1+bV2)/200其中,a、b分別為楓香和杉木小區(qū)株數(shù),V1和V2分別為楓香、杉木平均木單株材積。單株材積均根據(jù)樹干解析結(jié)果計(jì)算。不同樹種組成林分各樹種胸徑、樹高、單株材積,以及林分單位面積株數(shù)及單位面積蓄積量統(tǒng)計(jì)、方差分析和多重比較,結(jié)果見表1。不同林分土壤養(yǎng)分分析結(jié)果見表2。多重比較采用新復(fù)極差法。2結(jié)果與分析2.1林分生長(zhǎng)發(fā)育比較2.1.1不同樹種組成林分的楓香生長(zhǎng)比較從表1可以看出,楓香參試群體胸徑、樹高、單株材積平均值分別為15.2cm、13.55m、0.1217m3,小區(qū)間變化范圍分別為14.2~16.2cm、12.8~14.2m、0.1007~0.1396m3·hm-2,不同樹種組成林分的楓香胸徑、樹高、單株材積生長(zhǎng),均存在較大差異。方差分析結(jié)果表明,不同樹種組成林分間的楓香胸徑、樹高、單株材積均存在極顯著差異,其F值分別為5.83、6.09、42.87,均大于F0.01(5,24)=3.90。多重比較結(jié)果表明,5杉5楓、7楓3杉林分楓香胸徑生長(zhǎng)最快,與其它林分間存在極顯著差異;10楓林分楓香樹高生長(zhǎng)表現(xiàn)最佳,但與8楓2杉、7楓3杉林分之間差異未達(dá)顯著水平,與其它林分存在極顯著差異;在單株材積表現(xiàn)上,7楓3杉、5杉5楓間無顯著差異,表現(xiàn)最佳,與其它林分間存在極顯著差異。8杉2楓林分的楓香徑、高生長(zhǎng)表現(xiàn)最差,平均單株材積最小,胸徑、樹高、單株材積均與其它5種林分存在極顯著差異。2.1.2不同樹種組成林分間的杉木生長(zhǎng)性狀差異從表1可以看出,杉木參試群體胸徑、樹高、單株材積平均值分別為14.77cm、10.05m、0.0946m3,小區(qū)間變化范圍為12.9~16.4cm、9.4~10.8m、0.0673~0.1190m3。方差分析結(jié)果表明,不同樹種組成林分間的杉木胸徑、樹高、單株材積,差異均達(dá)到極顯著水平。不同樹種組成林分間杉木的胸徑、樹高、單株材積的F值分別為25.08、5.82、102.05,均大于F0.01(5,24)=3.90。多重比較結(jié)果表明,5杉5楓、7杉3楓林分的杉木莖、高、單株材積等3個(gè)性狀表現(xiàn)無顯著差異,表現(xiàn)最好。10杉林分杉木的徑、高、單株材積表現(xiàn)均最差。2.1.3不同林分類型對(duì)楓香、杉木生長(zhǎng)、單材積的影響從表1可知,7種不同樹種組成林分的單位面積蓄積量存在較大差異,參試群體平均蓄積為189.06m3·hm-2,變動(dòng)范圍為117.91~224.14m3·hm-2。方差分析結(jié)果表明,不同樹種組成林分蓄積間的F值=769.13>F0.01(6,28)=3.53,差異達(dá)到極顯著水平。多重比較結(jié)果表明,5杉5楓林分蓄積最大,與其它6種林分間均存在極顯著差異;10楓、8楓2杉、7楓3杉、7杉3楓等4種林分間無顯著差異,表現(xiàn)次之;8杉2楓表現(xiàn)再次之;10杉林分表現(xiàn)最差,且與另6種林分間均存在極顯著差異。從以上分析結(jié)果可知,在相同的造林密度下,楓香與杉木混交,對(duì)楓香、杉木的胸徑生長(zhǎng)、單株材積增長(zhǎng)均有促進(jìn)作用,對(duì)杉木的樹高生長(zhǎng)有促進(jìn)作用。7楓3杉、5杉5楓最有利于楓香胸徑生長(zhǎng)、單株材積增長(zhǎng);5杉5楓、7杉3楓最有利于杉木胸徑、樹高生長(zhǎng)和單株材積的增長(zhǎng)。從木材收獲角度看,5杉5楓的單位面積蓄積最大,木材收獲最多。2.2不同樹種組成的林分生長(zhǎng)速度的比較2.2.1杉木、5杉、7杉3杉木不同樹齡下的地徑生長(zhǎng)速度根據(jù)樹干解析結(jié)果,統(tǒng)計(jì)不同樹種組成林分中的楓香、杉木地徑和樹高連年生長(zhǎng)量,并繪制地徑、樹高連年生長(zhǎng)量折線圖(圖1~圖4)。從圖1可以看出,8杉2楓、7杉3楓、5杉5楓、7楓3杉等4種林分的楓香地徑生長(zhǎng)開始較其它林分緩慢,樹齡3齡時(shí)才開始大幅增速,但4齡后又逐漸減速,8齡后又大幅增速,而后又逐漸減速。而10楓林分的楓香,開始地徑生長(zhǎng)速度較快,在樹齡3a后生長(zhǎng)速度略有下降,8~11齡期間生長(zhǎng)加快,而后又大幅下降。8楓2杉林分的楓香地徑生長(zhǎng)速度,在5齡時(shí)達(dá)到最高峰,而后大幅下降,在8齡后有個(gè)大幅提升,至9齡后緩慢下降,12齡后急劇下降。從圖2可知,8楓2杉、7楓3杉林分,杉木地徑生長(zhǎng)速度較其它林分快,但在4齡后大幅下降,至8齡時(shí)達(dá)到最低,8~9齡期間又迅速加快,而后又快速下降。5杉5楓、7杉3楓林分的杉木地徑生長(zhǎng),開始較慢,但不斷加速,一直持續(xù)到6齡時(shí)才逐漸減緩,8~9齡期間迅速加快,而后緩慢減速。8杉2楓、10杉林分的杉木,1~6齡期間地徑生長(zhǎng)緩慢加速,而后大幅下降,8齡時(shí)達(dá)到最低,而后迅速加快,10齡后緩慢下降。2.2.2不同年份、不同探索年杉木樹高生長(zhǎng)情況從圖3可以看出,10楓、8楓2杉林分的楓香樹高生長(zhǎng),在造林1a后(即樹齡2齡后)生長(zhǎng)速度明顯加快,一直持續(xù)到7齡,而后減緩。8齡后由于間伐,個(gè)體間營(yíng)養(yǎng)空間爭(zhēng)奪減緩,樹高生長(zhǎng)速度急劇下降,但9齡后即迅速提高并漸趨穩(wěn)定。7楓3杉、5杉5楓、7杉3楓、8杉2楓等4種林分的楓香樹高生長(zhǎng),大體上表現(xiàn)為2齡后逐漸加快,在5齡后基本穩(wěn)定,不同年份間稍有波動(dòng)。從圖4可以看出,8楓2杉、7楓3杉林分的杉木樹高生長(zhǎng),造林1a后生長(zhǎng)速度大幅提高,至5~6齡時(shí)開始大幅下降,8齡時(shí)經(jīng)間伐措施后,又大幅提高,9~10齡后下降并逐漸趨于穩(wěn)定。5杉5楓、7杉3楓、8杉2楓、10杉等4種林分,在造林成活后樹高生長(zhǎng)速度逐漸加快,在4~8齡期間,呈基本穩(wěn)定狀態(tài),而后呈不同程度的減緩,在8齡或9齡后再小幅提高,然后略下降并漸趨穩(wěn)定。2.2.3間伐營(yíng)林有利于促進(jìn)楓香、杉木生長(zhǎng)楓香與杉木相互間未表現(xiàn)出化學(xué)抑制或毒害現(xiàn)象,兩者之間的種間關(guān)系,更多表現(xiàn)為楓香對(duì)環(huán)境的影響,進(jìn)而影響杉木的生長(zhǎng)。從2樹種的地徑連年生長(zhǎng)量變化上看,增加楓香比重,有利于杉木、楓香早期地徑生長(zhǎng),但由于楓香樹冠較杉木大,所占比例越大,林分郁閉越早,群體內(nèi)營(yíng)養(yǎng)空間競(jìng)爭(zhēng)越劇烈,不利于楓香、杉木后期的地徑生長(zhǎng)。8齡時(shí)進(jìn)行一次間伐,間伐營(yíng)林措施對(duì)調(diào)整營(yíng)養(yǎng)空間,有利于促進(jìn)楓香、杉木的地徑生長(zhǎng)。從2樹種的樹高連年生長(zhǎng)量變化上看,提高楓香比重,可以促進(jìn)杉木的早期樹高生長(zhǎng),但如果楓香所占比重太大,對(duì)杉木樹高后期生長(zhǎng)不利。楓香樹高生長(zhǎng)較杉木快,楓香所占比重大時(shí),形成了上層林分,影響了杉木對(duì)光的吸收,并壓迫了杉木樹冠的生長(zhǎng)空間,最終影響杉木徑、高生長(zhǎng)。從各種林分的楓香、杉木的徑、高連年生長(zhǎng)比較也可看出,不同混交比例,對(duì)楓香、杉木的種間關(guān)系的影響有較大差異,且隨林分年齡增長(zhǎng),呈動(dòng)態(tài)變化。2.3不同樹種組成林分間的差異對(duì)各小區(qū)土樣進(jìn)行主要土壤營(yíng)養(yǎng)元素、土壤含水率的測(cè)定,結(jié)果見表2。不同樹種組成林分各項(xiàng)土壤肥力方差分析結(jié)果表明,有機(jī)質(zhì)含量、全P含量、全N含量、水解性N含量、速效P含量、速效K含量、土壤含水率的方差比值(F值)分別為12.511、4.669、5.878、22.551、10.463、93.105、8.393、93.43,均>F0.01(6,14)=4.46,達(dá)到統(tǒng)計(jì)學(xué)上的極顯著差異水平;全K含量在不同樹種組成林分間無顯著差異。多重比較結(jié)果表明,10楓林分的土壤樣本中有機(jī)質(zhì)含量、全N含量、速效P含量、速效K含量、土壤含水率與8楓2杉林分間無顯著差異,與其它林分間均存在極顯著差異;全P含量、水解性N含量與其它6種林分間均存在極顯著差異。總體上看,增加林分中楓香樹種比重,可提高土壤養(yǎng)分含量和土壤含水率;楓香對(duì)林地肥力、蓄水保水能力的提高,有著明顯的促進(jìn)作用。3分析試驗(yàn)結(jié)果楓香速生期較早出現(xiàn),速生期較長(zhǎng),材積進(jìn)入數(shù)量成熟期比較遲,是具有培育大規(guī)格材種潛力的福建省鄉(xiāng)土用材樹種。楓香木材具有紋理優(yōu)美,易加工,旋刨性能好,無異味,耐腐防蟲等特點(diǎn),是制造膠合板、木地板、仿古家具、臺(tái)面板的理想用材,也是包裝箱的優(yōu)質(zhì)材料,還是人工栽培香菇、木耳等食用菌的重要段木資源。楓香還是較好的彎曲樹種,葉友章、劉曉輝報(bào)道了楓香木材可以滿足大彎曲零部件的生產(chǎn)要求。章俊霞等報(bào)道了楓香人工林年凋落物總量為3772.5~5719.1kg·hm-2,年均凋落物量為4529.02kg·hm-2,凋落物平均分解速率為0.7634g/(g·a)。楓香屬于陽(yáng)性樹種,生長(zhǎng)快,深根性,落葉量大,對(duì)林地土壤具有較為明顯的改良作用,但純林造林由于群體內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)激烈,影響了木材的生長(zhǎng);杉木屬中性樹種,淺根性,喜肥,連栽導(dǎo)致地力衰退。發(fā)展楓香、杉木混交林,是充分利用兩者之間的生態(tài)互補(bǔ)性,提高林地生產(chǎn)能力,實(shí)現(xiàn)林地可持續(xù)利用的重要措施。通過本次造林對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果表明,楓香、杉木混交,對(duì)兩者的徑、高生長(zhǎng)和單株材積的增長(zhǎng),以及林分蓄積增長(zhǎng),均有明顯的促進(jìn)作用;不同混交比例間楓香和杉木的徑高、單株材積,以及林分單位面積蓄積量,均存在極顯著差異;不同混交比例間土壤主要營(yíng)養(yǎng)成分有機(jī)質(zhì)、全P、全N、水解性N、速效P、速效K含量,以及土壤水分含量,也均存在極其顯著的差異。不同的混交比例,影響了楓香、杉木的種間關(guān)系:(1)杉木與楓香不同混交比例的林分,其杉木徑高生長(zhǎng)、單株材積,均優(yōu)于杉木純林,說明楓香對(duì)杉木的生長(zhǎng)有明顯的促進(jìn)作用;杉木本身凋落物很少,且分解慢,8杉2楓林分中楓香徑高、單株材積低于楓香純林及其它混交比例林分,說明在楓香比重低的林分中,楓香凋落物分解產(chǎn)生的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),由于部分被杉木吸收,已經(jīng)難以滿足楓香自身速生的養(yǎng)分需求。因此,杉木與楓香混交,對(duì)楓香的影響主要是由于兩者間的高生長(zhǎng)速度、冠幅大小等差異,使楓香擁有更多的生長(zhǎng)空間;楓香對(duì)杉木的影響更大,為杉木提供適當(dāng)遮陰,減少陽(yáng)光直射,每年大量易分解的落葉,為杉木提供了較為全面的營(yíng)養(yǎng)元素補(bǔ)充,并改良土壤的物理性質(zhì),提高土壤保水能力,改善了杉木的生長(zhǎng)環(huán)境。(2)通過