楓香杉木混交造林試驗初報

楓香杉木混交造林試驗初報

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30m,胸徑可達1m,喜光,幼樹稍耐陰,喜溫暖濕潤氣候;耐干旱瘠薄土壤,不耐水澇;深根性,主根粗長,抗風力強;在濕潤肥沃而深厚的紅黃壤土上生長良好。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,營建杉闊混交林,對保持林地產(chǎn)能,實現(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。錢國欽通過對楓香純林、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,認為楓香與杉木種間關系協(xié)調,林分生長量和生產(chǎn)力較高,是一種較好的混交組合。楓香生長速度較快,且秋冬落葉量大,對林地肥力恢復有促進作用。目前,對楓香天然林林分結構特征、混交林結構特征研究報道較多[4~5],但楓香、杉木混交比例選擇方面的研究未見文獻報道。為此,筆者開展了楓香、杉木不同混交比例的造林對比試驗,探討2樹種的種間關系,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立地條件本試驗地設置在福建省順昌浦上國有林場連坊工區(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,腐殖質層厚度15~20cm,立地質量等級Ⅰ。試驗區(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個區(qū)組、株引發(fā)試驗采用隨機區(qū)組試驗設計,在3、4小班各設置2個區(qū)組,5小班設置1個區(qū)組,共5個區(qū)組(重復),每個區(qū)組包含7個水平。小區(qū)面積200m2(20m×10m),株行距2m×2m。試驗區(qū)周圍種植杉木。參試苗木均為1a生壯苗,杉木為2代種子園實生后代,地徑0.3~0.4cm,苗高30~40cm;楓香為順昌縣浦上國有林場次生天然林中楓香優(yōu)勢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植,9月進行一次松土除草;2003年5月、9月各松土鋤草1次,5月結合松土鋤草施肥培土,施用量為國產(chǎn)氮磷鉀復合肥500kg·hm2。2008年11月,對7a生的林分進行一次間伐,采用下層疏伐,伐除被壓木,間伐強度約30%,調整林分郁閉度至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,肥料類型為國產(chǎn)氮磷鉀復合肥。1.4林分土壤養(yǎng)分含量的統(tǒng)計分析2014年5月,對試驗地內參試植株進行每木檢尺,根據(jù)胸徑、樹高統(tǒng)計值,分樹種選定各試驗小區(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)中心位置設置1個土壤剖面,采集0~50cm深度土壤,混勻后作為土壤養(yǎng)分含量測定樣本。對不同混交比例下的楓香、杉木的徑、高總生長量和連年生長量進行統(tǒng)計分析。純林每hm2的材積生長量計算公式為:V=Vi×n×10000/200其中,Vi為平均木材積生長量,n為標準地內林木株數(shù)。混交林每hm2材積生長量計算公式為: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)樹干解析結果計算。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、方差分析和多重比較,結果見表1。不同林分土壤養(yǎng)分分析結果見表2。多重比較采用新復極差法。2結果與分析2.1林分生長發(fā)育比較2.1.1不同樹種組成林分的楓香生長比較從表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,均存在較大差異。方差分析結果表明,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。多重比較結果表明,5杉5楓、7楓3杉林分楓香胸徑生長最快,與其它林分間存在極顯著差異;10楓林分楓香樹高生長表現(xiàn)最佳,但與8楓2杉、7楓3杉林分之間差異未達顯著水平,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不同林分類型對楓香、杉木生長、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,變動范圍為117.91~224.14m3·hm-2。方差分析結果表明,不同樹種組成林分蓄積間的F值=769.13>F0.01(6,28)=3.53,差異達到極顯著水平。多重比較結果表明,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。從以上分析結果可知,在相同的造林密度下,楓香與杉木混交,對楓香、杉木的胸徑生長、單株材積增長均有促進作用,對杉木的樹高生長有促進作用。7楓3杉、5杉5楓最有利于楓香胸徑生長、單株材積增長;5杉5楓、7杉3楓最有利于杉木胸徑、樹高生長和單株材積的增長。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速度根據(jù)樹干解析結果,統(tǒng)計不同樹種組成林分中的楓香、杉木地徑和樹高連年生長量,并繪制地徑、樹高連年生長量折線圖(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開始較其它林分緩慢,樹齡3齡時才開始大幅增速,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,開始地徑生長速度較快,在樹齡3a后生長速度略有下降,8~11齡期間生長加快,而后又大幅下降。8楓2杉林分的楓香地徑生長速度,在5齡時達到最高峰,而后大幅下降,在8齡后有個大幅提升,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,杉木地徑生長速度較其它林分快,但在4齡后大幅下降,至8齡時達到最低,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,開始較慢,但不斷加速,一直持續(xù)到6齡時才逐漸減緩,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齡期間地徑生長緩慢加速,而后大幅下降,8齡時達到最低,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情況從圖3可以看出,10楓、8楓2杉林分的楓香樹高生長,在造林1a后(即樹齡2齡后)生長速度明顯加快,一直持續(xù)到7齡,而后減緩。8齡后由于間伐,個體間營養(yǎng)空間爭奪減緩,樹高生長速度急劇下降,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,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。從圖4可以看出,8楓2杉、7楓3杉林分的杉木樹高生長,造林1a后生長速度大幅提高,至5~6齡時開始大幅下降,8齡時經(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間伐營林有利于促進楓香、杉木生長楓香與杉木相互間未表現(xiàn)出化學抑制或毒害現(xiàn)象,兩者之間的種間關系,更多表現(xiàn)為楓香對環(huán)境的影響,進而影響杉木的生長。從2樹種的地徑連年生長量變化上看,增加楓香比重,有利于杉木、楓香早期地徑生長,但由于楓香樹冠較杉木大,所占比例越大,林分郁閉越早,群體內營養(yǎng)空間競爭越劇烈,不利于楓香、杉木后期的地徑生長。8齡時進行一次間伐,間伐營林措施對調整營養(yǎng)空間,有利于促進楓香、杉木的地徑生長。從2樹種的樹高連年生長量變化上看,提高楓香比重,可以促進杉木的早期樹高生長,但如果楓香所占比重太大,對杉木樹高后期生長不利。楓香樹高生長較杉木快,楓香所占比重大時,形成了上層林分,影響了杉木對光的吸收,并壓迫了杉木樹冠的生長空間,最終影響杉木徑、高生長。從各種林分的楓香、杉木的徑、高連年生長比較也可看出,不同混交比例,對楓香、杉木的種間關系的影響有較大差異,且隨林分年齡增長,呈動態(tài)變化。2.3不同樹種組成林分間的差異對各小區(qū)土樣進行主要土壤營養(yǎng)元素、土壤含水率的測定,結果見表2。不同樹種組成林分各項土壤肥力方差分析結果表明,有機質含量、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,達到統(tǒng)計學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。多重比較結果表明,10楓林分的土壤樣本中有機質含量、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?？傮w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;楓香對林地肥力、蓄水保水能力的提高,有著明顯的促進作用。3分析試驗結果楓香速生期較早出現(xiàn),速生期較長,材積進入數(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,是制造膠合板、木地板、仿古家具、臺面板的理想用材,也是包裝箱的優(yōu)質材料,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)。楓香屬于陽性樹種,生長快,深根性,落葉量大,對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競爭激烈,影響了木材的生長;杉木屬中性樹種,淺根性,喜肥,連栽導致地力衰退。發(fā)展楓香、杉木混交林,是充分利用兩者之間的生態(tài)互補性,提高林地生產(chǎn)能力,實現(xiàn)林地可持續(xù)利用的重要措施。通過本次造林對比試驗結果表明,楓香、杉木混交,對兩者的徑、高生長和單株材積的增長,以及林分蓄積增長,均有明顯的促進作用;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養(yǎng)成分有機質、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、杉木的種間關系:(1)杉木與楓香不同混交比例的林分,其杉木徑高生長、單株材積,均優(yōu)于杉木純林,說明楓香對杉木的生長有明顯的促進作用;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)生的營養(yǎng)物質,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,對楓香的影響主要是由于兩者間的高生長速度、冠幅大小等差異,使楓香擁有更多的生長空間;楓香對杉木的影響更大,為杉木提供適當遮陰,減少陽光直射,每年大量易分解的落葉,為杉木提供了較為全面的營養(yǎng)元素補充,并改良土壤的物理性質,提高土壤保水能力,改善了杉木的生長環(huán)境。(2)通過