枫香杉木混交造林试验初报

枫香杉木混交造林试验初报

枫香属植物，属金缕梅科。淮河以南各地常见,多生于平地、村落附近及低山次生林,树高可达30m,胸径可达1m,喜光,幼树稍耐阴,喜温暖湿润气候;耐干旱瘠薄土壤,不耐水涝;深根性,主根粗长,抗风力强;在湿润肥沃而深厚的红黄壤土上生长良好。杉木Cunninghamialanceolata(Lamb.)Hook,具有良好的速生性,材性优良,是福建省主要造林树种之一。但杉木连栽存在地力衰退问题,影响林地生产力,因此,选择适宜的阔叶树种,与杉木混交,营建杉阔混交林,对保持林地产能,实现林地的可持续利用,提高森林的生态功能等都具有重要意义。钱国钦通过对枫香纯林、杉木纯林、枫香杉木混交林等3种林分生产能力和生态特征的比较,认为枫香与杉木种间关系协调,林分生长量和生产力较高,是一种较好的混交组合。枫香生长速度较快,且秋冬落叶量大,对林地肥力恢复有促进作用。目前,对枫香天然林林分结构特征、混交林结构特征研究报道较多[4~5],但枫香、杉木混交比例选择方面的研究未见文献报道。为此,笔者开展了枫香、杉木不同混交比例的造林对比试验,探讨2树种的种间关系,并选择适宜的混交比例,为枫香、杉木混交造林提供理论依据。1材料和方法1.1立地条件本试验地设置在福建省顺昌浦上国有林场连坊工区23林班60大班3、4、5小班,前身均为杉木纯林。海拔300~410m,中、下坡,坡度15~30°,黄红壤,土层厚度≥2.0m,腐殖质层厚度15~20cm,立地质量等级Ⅰ。试验区年平均降雨量1760~1930mm,年均温19.7~20.9℃,极端最高温度为42.8℃,极端最低温度-5.6℃,无霜期305d。1.2个区组、株引发试验采用随机区组试验设计,在3、4小班各设置2个区组,5小班设置1个区组,共5个区组(重复),每个区组包含7个水平。小区面积200m2(20m×10m),株行距2m×2m。试验区周围种植杉木。参试苗木均为1a生壮苗,杉木为2代种子园实生后代,地径0.3~0.4cm,苗高30~40cm;枫香为顺昌县浦上国有林场次生天然林中枫香优势木上采集的种子所育的苗木,地径0.4~0.5cm,苗高55~60cm。1.3造林间伐的制备2001年10月,清杂、炼山后开带整地,带宽1.5m;挖明穴回表土,穴规格为60cm×50cm×40cm。施基肥,肥料类型为农家堆肥,施肥量为每穴2kg。2002年1月裸根苗黄泥浆蘸根后栽植,初植密度2500株·hm2。2002年4月检查造林成活率并补植,9月进行一次松土除草;2003年5月、9月各松土锄草1次,5月结合松土锄草施肥培土,施用量为国产氮磷钾复合肥500kg·hm2。2008年11月,对7a生的林分进行一次间伐,采用下层疏伐,伐除被压木,间伐强度约30%,调整林分郁闭度至0.6~0.7,保留株数约1750株·hm2;2009年4月按1000kg·hm2施肥量施肥1次,肥料类型为国产氮磷钾复合肥。1.4林分土壤养分含量的统计分析2014年5月,对试验地内参试植株进行每木检尺,根据胸径、树高统计值,分树种选定各试验小区平均木。伐倒平均木,通过树干解析求算单株材积。各小区中心位置设置1个土壤剖面,采集0~50cm深度土壤,混匀后作为土壤养分含量测定样本。对不同混交比例下的枫香、杉木的径、高总生长量和连年生长量进行统计分析。纯林每hm2的材积生长量计算公式为:V=Vi×n×10000/200其中,Vi为平均木材积生长量,n为标准地内林木株数。混交林每hm2材积生长量计算公式为:V=10000(aV1+bV2)/200其中,a、b分别为枫香和杉木小区株数,V1和V2分别为枫香、杉木平均木单株材积。单株材积均根据树干解析结果计算。不同树种组成林分各树种胸径、树高、单株材积,以及林分单位面积株数及单位面积蓄积量统计、方差分析和多重比较,结果见表1。不同林分土壤养分分析结果见表2。多重比较采用新复极差法。2结果与分析2.1林分生长发育比较2.1.1不同树种组成林分的枫香生长比较从表1可以看出,枫香参试群体胸径、树高、单株材积平均值分别为15.2cm、13.55m、0.1217m3,小区间变化范围分别为14.2~16.2cm、12.8~14.2m、0.1007~0.1396m3·hm-2,不同树种组成林分的枫香胸径、树高、单株材积生长,均存在较大差异。方差分析结果表明,不同树种组成林分间的枫香胸径、树高、单株材积均存在极显著差异,其F值分别为5.83、6.09、42.87,均大于F0.01(5,24)=3.90。多重比较结果表明,5杉5枫、7枫3杉林分枫香胸径生长最快,与其它林分间存在极显著差异;10枫林分枫香树高生长表现最佳,但与8枫2杉、7枫3杉林分之间差异未达显著水平,与其它林分存在极显著差异;在单株材积表现上,7枫3杉、5杉5枫间无显著差异,表现最佳,与其它林分间存在极显著差异。8杉2枫林分的枫香径、高生长表现最差,平均单株材积最小,胸径、树高、单株材积均与其它5种林分存在极显著差异。2.1.2不同树种组成林分间的杉木生长性状差异从表1可以看出,杉木参试群体胸径、树高、单株材积平均值分别为14.77cm、10.05m、0.0946m3,小区间变化范围为12.9~16.4cm、9.4~10.8m、0.0673~0.1190m3。方差分析结果表明,不同树种组成林分间的杉木胸径、树高、单株材积,差异均达到极显著水平。不同树种组成林分间杉木的胸径、树高、单株材积的F值分别为25.08、5.82、102.05,均大于F0.01(5,24)=3.90。多重比较结果表明,5杉5枫、7杉3枫林分的杉木茎、高、单株材积等3个性状表现无显著差异,表现最好。10杉林分杉木的径、高、单株材积表现均最差。2.1.3不同林分类型对枫香、杉木生长、单材积的影响从表1可知,7种不同树种组成林分的单位面积蓄积量存在较大差异,参试群体平均蓄积为189.06m3·hm-2,变动范围为117.91~224.14m3·hm-2。方差分析结果表明,不同树种组成林分蓄积间的F值=769.13>F0.01(6,28)=3.53,差异达到极显著水平。多重比较结果表明,5杉5枫林分蓄积最大,与其它6种林分间均存在极显著差异;10枫、8枫2杉、7枫3杉、7杉3枫等4种林分间无显著差异,表现次之;8杉2枫表现再次之;10杉林分表现最差,且与另6种林分间均存在极显著差异。从以上分析结果可知,在相同的造林密度下,枫香与杉木混交,对枫香、杉木的胸径生长、单株材积增长均有促进作用,对杉木的树高生长有促进作用。7枫3杉、5杉5枫最有利于枫香胸径生长、单株材积增长;5杉5枫、7杉3枫最有利于杉木胸径、树高生长和单株材积的增长。从木材收获角度看,5杉5枫的单位面积蓄积最大,木材收获最多。2.2不同树种组成的林分生长速度的比较2.2.1杉木、5杉、7杉3杉木不同树龄下的地径生长速度根据树干解析结果,统计不同树种组成林分中的枫香、杉木地径和树高连年生长量,并绘制地径、树高连年生长量折线图(图1~图4)。从图1可以看出,8杉2枫、7杉3枫、5杉5枫、7枫3杉等4种林分的枫香地径生长开始较其它林分缓慢,树龄3龄时才开始大幅增速,但4龄后又逐渐减速,8龄后又大幅增速,而后又逐渐减速。而10枫林分的枫香,开始地径生长速度较快,在树龄3a后生长速度略有下降,8~11龄期间生长加快,而后又大幅下降。8枫2杉林分的枫香地径生长速度,在5龄时达到最高峰,而后大幅下降,在8龄后有个大幅提升,至9龄后缓慢下降,12龄后急剧下降。从图2可知,8枫2杉、7枫3杉林分,杉木地径生长速度较其它林分快,但在4龄后大幅下降,至8龄时达到最低,8~9龄期间又迅速加快,而后又快速下降。5杉5枫、7杉3枫林分的杉木地径生长,开始较慢,但不断加速,一直持续到6龄时才逐渐减缓,8~9龄期间迅速加快,而后缓慢减速。8杉2枫、10杉林分的杉木,1~6龄期间地径生长缓慢加速,而后大幅下降,8龄时达到最低,而后迅速加快,10龄后缓慢下降。2.2.2不同年份、不同探索年杉木树高生长情况从图3可以看出,10枫、8枫2杉林分的枫香树高生长,在造林1a后(即树龄2龄后)生长速度明显加快,一直持续到7龄,而后减缓。8龄后由于间伐,个体间营养空间争夺减缓,树高生长速度急剧下降,但9龄后即迅速提高并渐趋稳定。7枫3杉、5杉5枫、7杉3枫、8杉2枫等4种林分的枫香树高生长,大体上表现为2龄后逐渐加快,在5龄后基本稳定,不同年份间稍有波动。从图4可以看出,8枫2杉、7枫3杉林分的杉木树高生长,造林1a后生长速度大幅提高,至5~6龄时开始大幅下降,8龄时经间伐措施后,又大幅提高,9~10龄后下降并逐渐趋于稳定。5杉5枫、7杉3枫、8杉2枫、10杉等4种林分,在造林成活后树高生长速度逐渐加快,在4~8龄期间,呈基本稳定状态,而后呈不同程度的减缓,在8龄或9龄后再小幅提高,然后略下降并渐趋稳定。2.2.3间伐营林有利于促进枫香、杉木生长枫香与杉木相互间未表现出化学抑制或毒害现象,两者之间的种间关系,更多表现为枫香对环境的影响,进而影响杉木的生长。从2树种的地径连年生长量变化上看,增加枫香比重,有利于杉木、枫香早期地径生长,但由于枫香树冠较杉木大,所占比例越大,林分郁闭越早,群体内营养空间竞争越剧烈,不利于枫香、杉木后期的地径生长。8龄时进行一次间伐,间伐营林措施对调整营养空间,有利于促进枫香、杉木的地径生长。从2树种的树高连年生长量变化上看,提高枫香比重,可以促进杉木的早期树高生长,但如果枫香所占比重太大,对杉木树高后期生长不利。枫香树高生长较杉木快,枫香所占比重大时,形成了上层林分,影响了杉木对光的吸收,并压迫了杉木树冠的生长空间,最终影响杉木径、高生长。从各种林分的枫香、杉木的径、高连年生长比较也可看出,不同混交比例,对枫香、杉木的种间关系的影响有较大差异,且随林分年龄增长,呈动态变化。2.3不同树种组成林分间的差异对各小区土样进行主要土壤营养元素、土壤含水率的测定,结果见表2。不同树种组成林分各项土壤肥力方差分析结果表明,有机质含量、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)分别为12.511、4.669、5.878、22.551、10.463、93.105、8.393、93.43,均>F0.01(6,14)=4.46,达到统计学上的极显著差异水平;全K含量在不同树种组成林分间无显著差异。多重比较结果表明,10枫林分的土壤样本中有机质含量、全N含量、速效P含量、速效K含量、土壤含水率与8枫2杉林分间无显著差异,与其它林分间均存在极显著差异;全P含量、水解性N含量与其它6种林分间均存在极显著差异。总体上看,增加林分中枫香树种比重,可提高土壤养分含量和土壤含水率;枫香对林地肥力、蓄水保水能力的提高,有着明显的促进作用。3分析试验结果枫香速生期较早出现,速生期较长,材积进入数量成熟期比较迟,是具有培育大规格材种潜力的福建省乡土用材树种。枫香木材具有纹理优美,易加工,旋刨性能好,无异味,耐腐防虫等特点,是制造胶合板、木地板、仿古家具、台面板的理想用材,也是包装箱的优质材料,还是人工栽培香菇、木耳等食用菌的重要段木资源。枫香还是较好的弯曲树种,叶友章、刘晓辉报道了枫香木材可以满足大弯曲零部件的生产要求。章俊霞等报道了枫香人工林年凋落物总量为3772.5~5719.1kg·hm-2,年均凋落物量为4529.02kg·hm-2,凋落物平均分解速率为0.7634g/(g·a)。枫香属于阳性树种,生长快,深根性,落叶量大,对林地土壤具有较为明显的改良作用,但纯林造林由于群体内竞争激烈,影响了木材的生长;杉木属中性树种,浅根性,喜肥,连栽导致地力衰退。发展枫香、杉木混交林,是充分利用两者之间的生态互补性,提高林地生产能力,实现林地可持续利用的重要措施。通过本次造林对比试验结果表明,枫香、杉木混交,对两者的径、高生长和单株材积的增长,以及林分蓄积增长,均有明显的促进作用;不同混交比例间枫香和杉木的径高、单株材积,以及林分单位面积蓄积量,均存在极显著差异;不同混交比例间土壤主要营养成分有机质、全P、全N、水解性N、速效P、速效K含量,以及土壤水分含量,也均存在极其显著的差异。不同的混交比例,影响了枫香、杉木的种间关系:(1)杉木与枫香不同混交比例的林分,其杉木径高生长、单株材积,均优于杉木纯林,说明枫香对杉木的生长有明显的促进作用;杉木本身凋落物很少,且分解慢,8杉2枫林分中枫香径高、单株材积低于枫香纯林及其它混交比例林分,说明在枫香比重低的林分中,枫香凋落物分解产生的营养物质,由于部分被杉木吸收,已经难以满足枫香自身速生的养分需求。因此,杉木与枫香混交,对枫香的影响主要是由于两者间的高生长速度、冠幅大小等差异,使枫香拥有更多的生长空间;枫香对杉木的影响更大,为杉木提供适当遮阴,减少阳光直射,每年大量易分解的落叶,为杉木提供了较为全面的营养元素补充,并改良土壤的物理性质,提高土壤保水能力,改善了杉木的生长环境。(2)通过