湿地松和火炬松纯林和混交林生长特性比较研究

湿地松和火炬松纯林和混交林生长特性比较研究

众所周知，混交林中通常有许多优势特征，例如木材生产、病虫害控制和气候变化引起的不确定因素。湿地松Pinuselliottii和火炬松Pinustaeda均属于速生针叶树种,原产于美国东南部,是重要的木材和林化产品来源。因其速生、良好的木材性质以及产脂量高而被广泛栽植,我国于20世纪30年代开始引入湿地松和火炬松,在长江流域和珠江流域广泛栽培,成为重要的商品材树种。目前,国内外许多学者对这两个树种展开广泛研究,主要包括生理生态学本文以栽植于湖北省荆门市地区的湿地松纯林、火炬松纯林、湿地松+火炬松混交林为研究对象,比较研究混交林和纯林生产力差异性,旨在检验湿地松和火炬松混交模式在长江流域是否具有显著增产效果以及增产幅度,可为长江流域地区湿地松和火炬松造林模式提供科学依据。1材料和方法1.1气候、土壤条件试验地位于湖北省荆门市彭场林场,地理位置为北纬30°25′,东经112°56′,地处鄂中腹地,属江汉平原北缘低丘岗地。气候属北亚热带季风气候,年均气温为15.5℃,年均有效积温为5050～5100℃,无霜期为206d,年均降雨量为1160mm。土壤为第四纪粘土母质发育的黄褐土,土层厚度超过1m,其质地较为粘重而肥沃,pH为5.6～6.8。该林场种植湿地松和火炬松长达50余年。1.2学习方法1.2.1湿地松和火炬松混交林在彭场林场选择立地条件相对一致,随机设置13个试验样地,其中湿地松+火炬松的混交林5个,湿地松和火炬松纯林各设置4个,样地面积为20m×20m。混交林中两个树种的混交比例为1∶1,随机混交。各样地基本特征见表1。1.2.2解析木的选择对所有样地活立木进行每木检尺,实测树木的胸径、树高、枝下高,其中胸径采用胸径尺测量,树高和枝下高采用超声波测高仪测量。在湿地松和火炬松纯林中,于每个样地中选择1株优势木作为解析木。在混交林中,湿地松和火炬松各选择1株解析木。解析木伐倒后,进行常规检测(表2),然后获得相应的圆盘,厚度2cm。圆盘的年轮采用数字游标卡尺测量。年轮数据采用中国林业科学研究院开发的软件ForStat处理。1.2.3相对采收期在5年生湿地松的相对产量和相对总产量对于由两个树种(A和B树种),每个树种的相对产量(relativeyield,RY)和混交林的相对总产量(relativeyieldtotal,RYT)CondéRYRYRYT=A树种的相对产量+B树种的相对产量根据混交林(1～5号样地)和相应纯林(湿地松7号和9号样地,火炬松12号和13号样地)在15年的材积产量,RY和RYT分别计算。1.2.4湿地松和火炬松的比较采用SPSS16.0软件对纯林和混交林的湿地松和火炬松的胸径、树高、材积进行方差分析,且进行LSD多重比较,以检验数据之间的差异显著性(P=0.05)。2结果与分析2.1湿地松与火炬松的生长在湿地松和火炬松纯林中,两个树种的胸径(去树皮,下同)无显著性差异,且对于同一树种,纯林和混交林的胸径虽未明显出差异(P>0.05),但无论是纯林还是混交林,火炬松的胸径均大于湿地松的胸径(图1A)。在林龄15年时,纯林中的湿地松和火炬松的胸径没有显著差异,但混交林中的湿地松和火炬松的胸径仍分别增加12.05%和10.60%。林龄15年以前,在纯林中,火炬松的年平均胸径生长高于湿地松,而混交林中火炬松的年平均胸径生长高于湿地松(图1B)。同时,每个树种的连年胸径生长在不同年龄时变化很大,且这种变化没有规律性(图1C)。在年龄10年后,其胸径生长速率似乎恒定,在年龄15年时,胸径生长速率均没有显著差异(图1D)。2.2不同混交类型火炬松不同树高的变化在10年前林龄时,无论是纯林还是混交林,湿地松树高均低于火炬松,在15年时,湿地松的树高也显著高于其纯林树高(图2A),增加22.43%,而混交林中的火炬松的树高只增加5.09%。但20年以后,无论是在纯林中还是在混交林中,这两个树种的树高均没有差异。在不同林分类型中,湿地松和火炬松的年平均生长量和连年生长量均没有规律性的变化,而在15年时,湿地松纯林的年平均高生长量低于火炬松纯林,也低于二者在混交林中的年平均生长量。在所有纯林和混交林中,在15年以后,湿地松和火炬松的高生长速率几乎保持恒定。2.3不同林分的材积在15年时,纯林中的湿地松和火炬松的材积没有显著差异,在混交林中的湿地松材积增加38.91%,火炬松材积增加24.25%。而在20年时,湿地松纯林的材积小于火炬松纯林的材积,也小于二者在混交林中的材积(图3A)。在20年以前,在纯林中,湿地松的年平均材积生长量小于火炬松,也小于二者在混交林中的年平均材积生长量(图3B)。在15年以前,湿地松纯林的连年材积生长量小于火炬松纯林,且小于二者在混交林中的连年材积生长量(图3C)。在15年时,湿地松和火炬松的连年材积生长量没有显著差异,从20年开始,在各类型的林分中湿地松和火炬松的材积生长速率几乎保持不变(图3D)。2.4湿地松和火炬松如图4所示,在所有5个混交林林分中,除了第4个林分火炬松相对产量小于1.0外,湿地松和火炬松的相对产量均大于1.0,且混交林的相对总产量也均大于1.0。可见,湿地松+火炬松混交林相较各自纯林,对树种产量具有明显的促进作用。3湿地松和火炬松混交林的产量效应在所有13个实验样地中,只有第8和第10样地的林分密度不同于其它样地(表1),因此具有相同林分密度(2m×3m)的样地的数据用来比较纯林和混交林的产量效应,其中5个样地来自混交林,纯林各2个样地。为了更好地比较混交林和纯林的产量,对15年的数据做特别比较。在湿地松/火炬松混交林中,湿地松和火炬松的三个重要参数(即胸径、树高和材积)都增加,这表明湿地松/火炬松混交林具有正效应。这个结果与先前的报道一致在混交林中,两种类型的树种之间的相互作用可以改善林分水平上的生产力,其一,两个树种之间的资源互补利用:树冠的分层和可能的根系分层;其二,混交林中一个树种具有固氮能力,养分状况得到改善4不同混交比例对火炬松生长的影响湿地松/火炬松的混交林具有正的混交效应。在混交林中,湿地松比火炬松获得