坡位和坡位对闽楠生长、干形形质的影响

坡位和坡位对闽楠生长、干形形质的影响

福建楠木是我国的稀有材料和优良观赏树种。材料好而闻名。它的形状直而坚硬，材料薄而精。木材呈淡黄色，芳香。它的耐腐蚀性很难折叠和开裂。加工简单，加工场地光滑，质地美观。这是建筑、家具、造船和工艺雕塑的优良材料。但由于长期以来的人为砍伐,我国闽楠资源破坏相当严重,野生资源日渐枯竭;而国民经济建设对楠木木材的需求又不断增加,导致楠木供求矛盾日益加剧。楠木生长慢,经营周期长,因此研究楠木人工林的生长规律、摸索提高楠木生长量和木材品质的育林措施已成为研究的热点。如杜娟等研究了桢楠(P.zhennan)树高、胸径和材积平均生长量达到最大时的年龄,并拟合出三次多项式描述这些生长性状与年龄的关系。吴载璋等认为,闽楠幼树能耐一定的阴蔽,可在林冠下生长,但随着年龄的增长,需光量逐渐增强,成林需全光照。陈淑容认为坡位对闽楠生长影响最大,其次为坡度,坡向影响最小。然而不同立地因子对楠木枝下高和树干通直度、圆满度等干形形质指标的影响目前尚不清楚。另外,由于闽楠幼龄期偏阴的生物学特性,营林者尝试营建混交林使伴生树种早期为其提供适宜的光照条件,或利用速生树种生长周期短而以短养长来提高林地利用率和增加经济收益。吴载璋对闽楠与杉木混交林生长效应进行了研究,认为闽楠与杉木混交对闽楠生长有促进作用,闽楠混交林生长明显优于闽楠纯林。邱盛棵报道,闽楠与马尾松混交长势较好,明显优于其它混交类型。但关于混交树种对闽楠干形形质的影响未有报道。福建是闽楠的主要分布区和中心产区,自20世纪50年代以来,一些国有林场、采育场开始人工栽培闽楠,取得了很好的成效,尤其在三明地区的三元、尤溪营建有较大规模的闽楠人工林,这些人工林现陆续进入主伐期。本文利用三明市三元区的闽楠人工林,研究坡向、坡位主效应和互作效应对闽楠纯林生长和干形形质影响的同时,研究闽楠与杉木、福建柏、毛竹、木荷的混交效果,探讨闽楠最佳的立地因子和伴生树种,为福建省规模发展闽楠等珍贵人工用材林提供科学依据和技术支撑。1材料和方法1.1样地的设置和混交程度调查试验材料取自位于福建省三明市三元区莘口镇楼源村(N26°10′49″、E117°27′45″)的闽楠人工林,试验区属中亚热带季风性气候,年降水量为1500~1800mm,年平均气温19.4℃。造林地皆为低山丘陵,海拔在180~250m之间,土壤为山地红壤,肥力中等,土层厚度80cm以上。共选择16块20m×20m样地,林龄45a,目前其林分密度基本保持在700株·hm-2左右。其中12块样地为人工纯林,在不同坡向(东坡、南坡、西坡、北坡)的不同坡位(上坡、中坡、下坡)各布设1块;另外4块分别为闽楠与杉木(Cunninghamialanceolata(Lamb.)Hook.)、福建柏(Fokieniahodginsii)、毛竹(Phyllostachysheterocycla)、木荷(Schimasuperba)的混交林,各树种混交比例在7∶3左右,即闽楠占7成,混交树种占3成,混交样地皆位于南坡的下坡,立地条件基本一致。样地内每木调查闽楠的胸径、树高、冠幅、枝下高、树干圆满度和树干通直度。树干圆满度用3m高处直径与胸径之比表示;树干通直度分为5级:通直(5分)、较通直(4分)、一般(3分)、弯曲(2分)、严重弯曲(1分),分数越高越通直。1.2方差分析单株材积(V)按公式:V=0.00005276D1.882161H1.009317估算,D为胸径,H为树高。以闽楠纯林林分内单株测定值为单元,采用SAS/STAT软件中的GLM程序进行性状方差分析,以验证坡向、坡位和坡向×坡位互作效应。对于不同树种混交林分中闽楠生长和干形形质的方差分析也以林分内闽楠单株测定值为单元,采用SAS/STAT软件中的GLM程序进行分析。方差分析时树干通直度经X1/2数据转换。2结果与分析2.1不同地形条件对闽楠生长和生长由表1可知,闽楠生长和形质性状皆存在显著和极显著的坡向效应。生长在南坡的闽楠45年生时胸径平均生长量可达18.25cm,显著高于其它坡向;其次为东坡、西坡;北坡闽楠胸径生长最差,仅为南坡闽楠胸径的79.40%。树高和枝下高对坡向的反应一致,东坡和北坡闽楠树高和枝下高明显高于南坡和西坡。相对于胸径和树高性状,南坡和东坡闽楠单株材积差异不显著,分别为0.1948m3和0.1766m3,但显著高于西坡和北坡闽楠单株材积。生长在南坡的闽楠树干最圆满,圆满度可达0.947,显著好于东坡和北坡;西坡树干圆满度相对较差,圆满度仅为0.898。闽楠属于顶端优势较为明显的树种,树干较为通直,得分皆在4分以上,但在不同坡向间树干通直度仍存在明显差异,西坡干形最通直,得分为4.9分;南坡干形相对最差,得分为4.4分。2.2不同坡位类型冠幅生长情况表2结果表明,参试性状中仅枝下高和树干通直度基本上不受坡位影响,而其它性状在不同坡位间差异皆达到显著或极显著水平。生长在下坡的闽楠,胸径生长最快,45年生时可达到18.38cm,中坡次之,上坡胸径生长最慢,仅为下坡胸径生长量的72.63%。冠幅在不同坡位的生长情况与胸径生长一致,即各坡位间冠幅差异皆达到极显著水平,冠幅大小依次为:下坡>中坡>上坡。坡位对闽楠树高和单株材积生长影响相对较小,仅上坡闽楠树高和单株材积生长显著小于中坡和下坡;而中坡和下坡间树高和单株材积无明显差异。尽管各坡位树干圆满度均值皆在0.9以上,但各坡位间树干圆满度的差异仍较显著,中坡树干最圆满,圆满度可达0.938;下坡次之;上坡树干圆满度相对较低,为0.902。2.3闽楠生长性状45年生时闽楠个体胸径生长在各坡向、坡位的变幅为6.80~28.20cm,平均值为16.04cm,胸径生长量最大个体是最小个体的4.15倍。相对于胸径生长,闽楠单株材积生长变异最大,变幅范围为0.0179~0.5253m3,材积生长量最大单株是最小单株的29.34倍。不同坡向不同坡位个体间树高生长差异相对较小,变异系数为11.83%。冠幅和枝下高相对于胸径和树高生长差异相对较大,变异系数约为25%。相对于生长性状,干形形质在个体间的变异较小,变异系数仅为4.59%~9.37%,表明形质相对稳定。双因素方差分析结果(表3)显示,胸径和树干圆满度受坡向×坡位间互作效应不显著,而树高、冠幅、枝下高、树干通直度存在显著的坡向×坡位互作效应,说明闽楠人工林的速生丰产需要确定坡向和坡位的优化配置。闽楠素以材质优良而闻名,更多用于建筑、家具、造船及工艺雕刻等方面。由于各坡向、坡位树干圆满度基本上达到0.9,树干通直度皆在4分以上,可满足用材对干形的要求,因此本文仅以胸径、树高、单株材积不低于平均值作为选择指标,共选出4个最佳的坡向和坡位组合(表4),分别为南坡的中、下坡和东坡的中、下坡。2.4闽楠与福建柏、杉木混交林生长性状比较由表5可知,胸径、单株材积生长在不同树种组成林分中表现较为一致,即闽楠杉木混交林明显好于闽楠纯林以及与福建柏、木荷和毛竹的混交林;其次为闽楠纯林及闽楠毛竹混交林,其胸径、单株材积生长平均值分别为闽楠杉木混交林的82.8%、63.8%和78.7%、55.8%。闽楠福建柏混交林的胸径生长略快于闽楠木荷混交林胸径生长,但差异不显著;而对于单株材积,闽楠木荷混交林生长量明显低于闽楠福建柏混交林生长量。闽楠杉木混交林树高生长虽与闽楠福建柏混交林树高生长差异不明显,但却明显比纯林、闽楠毛竹、闽楠木荷混交林的树高生长快,其中闽楠木荷混交林树高生长最差,仅为生长最快的闽楠杉木混交林树高生长的71.97%。与福建柏和杉木混交的闽楠自然修枝能力强,枝下高皆在10m以上,闽楠毛竹混交林自然修枝能力略差,而纯林和闽楠木荷混交林枝下高最低,约比闽楠福建柏混交林的枝下高低2~3m。相对于其它生长性状,冠幅在不同树种混交林分间差异相对较小,仅纯林和闽楠杉木混交林冠幅显著大于福建柏、木荷、毛竹与闽楠混交林的冠幅,而在纯林与闽楠杉木混交林间以及闽楠与福建柏、木荷、毛竹混交林间差异并不显著。树干圆满度和树干通直度在不同混交林分间差异均达到了极显著水平,纯林树干最圆满,平均值可达0.956;其次为闽楠与毛竹、杉木混交林,树干圆满度约0.93;树干圆满度相对最差的混交林为闽楠与福建柏的混交林,其值显著低于其它混交林分。而对于树干通直度,闽楠毛竹混交林干形最通直,平均得分为4.8分;闽楠与福建柏、木荷混交林次之,得分为4.7分;纯林干形相对最差,但得分也在4分以上,表明闽楠为干形非常通直的树种。3闽楠生长与混交林分布类型的关系坡向影响光照、温度和水分等气候资源的分配,而坡位则主要影响土壤的水分和养分。45年生闽楠人工纯林调查研究结果表明,坡向对闽楠的影响因性状而异。南坡光照充足,胸径生长最好,但东坡和北坡环境条件更有利于树高生长,这一结果证实了吴载璋提出的闽楠胸径生长随着年龄的增长需光量逐渐增强的结论。而对于树高,东坡和北坡的生长量明显高于南坡和西坡,究其原因,可能是因为闽楠喜湿,一方面东坡和北坡土壤水分含量要比南坡和西坡多,有利于促进闽楠高生长;另一方面东坡和北坡光照获得量比南坡和西坡少,促进闽楠个体对光照的竞争,进而有利于树高的生长。在不同坡位中,一般认为下坡土壤肥沃、含水量高,本研究结果表明,下坡的闽楠胸径和树高生长快、冠幅大、树干圆满通直,是闽楠适宜的栽植坡位。混交林的特点是利用混交树种不同的生物学特性来提高林地利用率和增加经济收益。本文通过对闽楠与杉木、福建柏、毛竹、木荷的混交林分进行研究,发现混交林主要对闽楠生长和干形影响较大。闽楠杉木混交林中闽楠生长最快,其次为闽楠纯林和闽楠毛竹混交林。这可能是因为