5种乌造林模式性状的对比分析

5种乌造林模式性状的对比分析

乌尔，又名木槿，属于落叶树，种子呈黑色，圆球形，白色蜡状，固定在中轴线上。竹柏(Podocarpusnagi),别名糖鸡子、罗汉柴、椰树、山杉、铁甲树等,罗汉松科(Podocarpaceae)竹柏属常绿乔木,种子10月~11月成熟,球形,为肉质假种皮所包,直径1.0~1.8cm。乌桕和竹柏是传统的木本油料植物,福建省将其列为重点发展的乡土油料能源树种。乌桕、竹柏具有种实产量高,种子含油率高等特点,发展乌桕、竹柏等能源树种,推广人工造林,具有重要意义。黄山栾树(Koelreuteriaintegri),别名灯笼树,无患子科栾树属落叶乔木,二回羽状复叶,花期8-9月,果期10-11月,种子含油率38%左右。作为一个重要的工业油料树种,在80~90年代,各地对乌桕良种选育、造林技术研究较多,但对乌桕与其它树种混交的研究尚未见报道。本文通过对乌桕与竹柏、黄山栾树不同混交比例下的造林效果的分析比较,选择乌桕适宜的伴生树种及其混交比例,为乌桕、竹柏等树种混交林造林模式的选择提供理论依据。1材料和方法1.1试验对象和试验设计1.1.1试验材料的来源参试的乌桕、竹柏苗木为嫁接苗,黄山栾树为2003年培育的2年生实生苗。乌桕、竹柏所用砧木为2003年春季播种育苗的2年生实生苗。1.1.2试验地概况试验地设置在福建林业职业技术学院峡阳林果场,属中亚热带,海拔150-300m,试验期内年平均降雨量1320~1895mm,年均温19.8℃~20.4℃,极端最高温41.8℃,极端最低温-3.5℃。试验地土壤为山地红壤,土层厚度约1.0m,土壤腐殖质含量1.325~2.932。试验地前身为荒废柑橘园,坡度20~30°,东南坡,中、下坡位。造林后连续2年对林地采取松土除草、垦复施肥等幼林抚育措施。采用随机区组试验设计,包括5个处理(10桕、8桕2柏、5桕5柏、5桕5栾、8桕2栾),4次重复,中、下坡各安排2个区组,每个区组内包含5个小区,共20个小区。每个小区面积400m2(20m×20m)。试验区周围种植2排乐东拟单性木兰作为保护行。种植竹柏的小区内配置4株雄性竹柏,同样为嫁接苗木。1.2试验处理1.2.1试验设计与混交炼山后带状整地,挖净树根、草皮和石块,挖明穴回表土,穴规格60cm×50cm×40cm,施足基肥,每穴施肥量为腐熟鸡粪约0.5kg,回表土后,每穴施钙镁磷约0.1kg。混交林采用带状混交,株行距3.0m×2.0m,每公顷定植株数1600株。2004年3月,根据试验设计进行黄山栾树苗木、乌桕和竹柏砧木定植,裸根苗造林。2005年1月,从福建林业职业技术学院选择的乌桕优良单株PC03、竹柏优良单株YP1-02上采集2年生健壮枝条进行苗木嫁接,2005年3月进行一次补接。乌桕采用腹接,竹柏采用髓心形成层贴接。1.2.2对乌、麻黄树的修剪和除草2006年3月、9月对所有参试苗木进行2次整型修剪,控制树高,促进分枝,调整树形;2007年2月对乌桕和黄山栾树修剪1次,控制树高在3.0m左右;5月结合除草松土,各扩穴施肥一次,每株施放磷肥0.1kg,腐熟鸡粪约0.5kg。2007年11月进行了一次间伐,调整林分郁闭度至0.7,主要间伐被压木、病株和树形差、生长不良的植株。1.3试验数据的研究1.3.1土壤剖面的采集2008年11月、12月对试验地内树木分树种每木检尺,测定地径、冠幅,统计株数,根据地径、冠幅数据在各参试小区中选择小区标准木;在标准木上选定标准枝,根据标准枝的结实量。分树种采集各试验小区标准木种子,作为种子含水率、种子含油率测定样本。从各种子样本中随机抽取10g作为种子含油率测定试样,每份样本抽取10份,其中含油率测定5份,含水率测定5份。每个试验小区挖1个土壤剖面,按10cm分层取样,采集0~40cm深度土壤,混合均匀后作为土壤肥力分析样本。种子含水率测定采用烘干法;种子含油率测定采用残渣法,将参试样品置于y-z型脂肪抽提器内,用95%乙醇循环浸提脱脂,再将脱脂后的样品重新烘干至恒重,减轻的重量为样品中油脂含量;土壤样本营养元素含量使用STFW-111多功能土壤养分测定仪,通过光电比色测定。1.3.2单位面积产油量各小区乌桕种子产量计算公式为X1=a×(x1×A1),各小区其它混交树种种子产量X2=b×(x2×A2);各小区单位面积种子产量计算公式为X=10000×(X1+X2)/400,其中,a指小区内乌桕株数,b指小区内其它混交树种株数,x1指乌桕标准木单株种子产量,x2指小区内其它混交树种标准木单株种子产量,A1指小区内乌桕标准木种子含水率,A2指其它混交树种标准木种子含水率;各小区单位面积产油量计算公式为Y=10000×(X1×y1+X2×y2)/400,其中,y1、y2分别为各小区乌桕、其它混交树种的种子含油率。将各小区单位面积种子产量、单位面积产油量、土壤养分含量,以及各树种平均地径、单株种子产量、种子含油率数据分别通过DPS软件进行单因素方差分析与比较。2结果与分析2.1不同混交比例的乌在地径生长上的差异1)**表示差异达极显著水平。不同林分各树种地径生长量调查数据和方差分析结果见表1。10桕、8桕2柏、8桕2栾、5桕5柏、5桕5栾等5种不同树种组成林分中乌桕平均地径生长量存在一定差异。参试群体平均地径为8.4cm,5桕5柏混交林中乌桕平均地径最大,是总体平均水平的112.1%,是8桕2柏的107.2%,是10桕的108.7%,是8桕2栾的119.4%;5桕5栾的平均地径生长量最小,仅为参试群体平均水平的86.2%,是5桕5柏的76.9%。从表1方差分析结果可以看出,不同混交比例林分中,乌桕在地径生长上存在极显著的差异,竹柏、黄山栾树在不同林分中的地径生长差异不明显。竹柏生长较慢,与乌桕混交,常处于下林层,对乌桕的光照条件没有影响;黄山栾树生长较乌桕快,与乌桕混交,常处于林分上层,且树冠宽大浓密,影响了乌桕的正常生长。2.2不同林分间种子产量差异以同种林分标准木种子产量的平均值作为该种林分的单株种子产量;根据标准木冠幅大小、单株种子产量测算出的各树种单位面积种子产量;以各林分各树种单株种子产量和株数估算单位面积种子总产量,统计及方差分析结果见表2。5桕5柏林分中乌桕的单株种子产量最高,达到16.90kg/株,是参试总体平均水平的127.1%,分别是8桕2柏、10桕、8桕2栾、5桕5栾的110.9%、127.2%、140.7%、186.6%。5桕5栾林分中乌桕单株产量最低,仅为总体平均水平的68.1%。5桕5柏林分中竹柏的单株产量较高,为8桕2柏林分的115.3%。5桕5栾、8桕2栾林分的黄山栾树的单株种子产量相差很小。方差分析结果表明,不同林分间单株种子产量乌桕、竹柏均存在极显著差异,黄山栾树无显著差异。5种林分间各单位面积种子产量变动幅度为4562.40~19296.00kg·hm-2,差异极大,其中5桕5柏最高,分别是总体平均水平、8桕2柏、10桕、8桕2栾、5桕5栾的150.9%、110.5%、149.4%、198.4%、424.3%,方差分析结果表明,5种林分间在单位面积种子产量上存在极显著差异(见表3)。从以上统计分析结果可知,乌桕与竹柏种间关系密切,乌桕与竹柏混交,有利于提高乌桕单株种子产量、单位面积种子产量,以及林分单位面积种子总产量。乌桕与黄山栾树混交,对乌桕结实能力、林分的单位面积种子总产量均有较大的不利影响。随着黄山栾树比例增加,乌桕的结实密度、单株种子产量、单位面积种子产量,以及林分单位面积种子总产量大幅度降低。乌桕属阳性树种,且生长较快,较大的营养空间有利于种子产量的提高;竹柏属阴性树种,特别是幼龄时期,喜阴凉湿润环境,乌桕浓密宽大的树冠,可以满足竹柏早期的生长需求。同时,乌桕大量的落叶,为竹柏创造了良好的营养条件。在同样的造林密度下,乌桕纯林种内个体间营养空间的争夺激烈,树冠伸长受到抑制,单位面积结实母树保留株数减少。乌桕与竹柏混交,由于竹柏较耐阴,且生长慢,可以与乌桕形成复层林,为乌桕提供较多的营养空间和生长空间。较充足的散射光有利于竹柏树体内养分的积累,促进花芽分化、种实发育,过分隐蔽环境不利于竹柏开花结实。因此,8桕2柏混交比例林分结实状况表现比5桕5柏差。黄山栾树生长较乌桕快,且同样为阳性树种,彼此间营养空间争夺激烈,对乌桕生长、开花结实不利。同时,黄山栾树种子小,种子产量低,影响了林分单位面积种子总产量。2.3乌、山盐酸、混交林树种种子含油率及单位面积产油量根据各标准木种子含油率、单株种子产量和株数,估算各林分单位面积总产油量,结果见表4。不同混交树种、混交比例下的乌桕种子含油率变动范围为48.2%~48.6%,黄山栾树种子含油率为37.0%~37.1%,差异很小;竹柏种子含油率变动范围为40.4%~41.3%,对各树种种子含油率经反正弦转换后的数据进行方差分析,结果表明,不同处理林分的乌桕、黄山栾树种子含油率间无显著差异,不同处理林分的竹柏种子含油率之间的差异达到极显著水平,不同处理林分单位面积产油量存在着极显著差异(见表3)。分析结果表明,乌桕、黄山栾树的种子含油率比较稳定,不因混交树种、混交比例的改变而有较大幅度的变化;竹柏种子含油率受混交比例影响较大。5桕5柏林分由于乌桕比重降低,竹柏的光照条件较适宜,体内积累的营养物质丰富,种实发育饱满,因此较8桕2柏的种子含油率高一些。林分单位面积总产油量变动范围为2127.84~8973.28kg·hm-2,其中5桕5柏林分单位面积产油量最高,分别是参试群体平均水平、8桕2柏、10桕、8桕2栾、5桕5栾的148.2%、108.9%、143.1%、148.2%、192.2%、421.7%。对各试验小区单位面积产油量方差分析,结果表明,不同处理林分的单位面积油脂产量存在极显著差异。5桕5柏由于单位面积种子产量最高,乌桕、竹柏的种子含油率都较高,所以单位面积总产油量最多。乌桕、竹柏混交,对提高林分单位面积种子产量、单位面积产油量等均有较大的促进作用。2.4土壤各化学成分对各土样进行主要营养元素测定,测定结果按不同混交比例统计其平均值;以不同处理林分为A因素对各项土壤肥力进行单因素方差分析和多重比较,多重比较采用Duncan法,结果见表4。不同混交比例下,林地土壤中有机质含量存在极显著差异,其中5桕5栾有机质含量最高,分别是10桕、8桕2栾、8桕2柏、5桕5柏的126.5%、119.2%、114.0%、109.9%,不同处理林分间均达到极显著水平;全N含量存在极显著差异,其中5桕5栾全N含量最高,分别较8桕2栾、8桕2柏、10桕纯林和5桕5柏高出3.8%、11.6%、17.0%和20.6%,8桕2栾全N含量次之,5桕5柏全N含量最低;全K含量无显著差异。水解性N、速效P、速K含量均存在极显著差异,其中,5桕5柏土壤水解性N含量最高,较8桕2柏、5桕5栾、10桕、8桕2栾分别高出3.5%、10.0%、12.8%、18.9%,8桕2柏水解性N含量次之,与5桕5柏无显著差异,但与5桕5栾、10桕、8桕2栾等均达到极显著水平;土壤速效P含量5桕5柏最高,与其它处理林分比较,均达到极显著差异水平,8桕2柏次之,但也与5桕5栾、8桕2栾、10桕纯林差异极显著。土壤速效K含量,5桕5柏与8桕2柏之间无显著差异,但与其它处理林分间差异极显著。乌桕与黄山栾树混交林的速效P、速效K含量都较低。乌桕、黄山栾树都是落叶树种,大量的落叶有利于提高土壤有机质、全N含量,竹柏落叶量极少,因此竹柏与乌桕混交林的土壤有机质、全N含量较乌桕纯林、乌桕与黄山栾树混交林低。但是,竹柏常绿的树冠,在冬季、春季对减少地表径流,防止土壤营养元素流失,减少地表水分蒸发,保持林分的空气湿度和土壤的水分,促进有机质降解和矿物P释放,导致乌桕×竹柏混交林的土壤水解性N、速效P、速效K的含量反而较其它林分高。3乌与竹柏、乌和黄油的混交试验研究是探索乌造林模式的前提条件乌桕、竹柏种间关系密切,两树种间混交,可以提高能源林单位面积种子产量、单位面积产油量,改善林分结构,构建复层林,提高林地肥力;在混交比例上,5桕5柏较8桕2柏为好。竹柏属耐阴树种,怕强强光直射,与乌桕混交,乌桕浓密树冠可为其提供必要的遮荫。乌桕在冬季落叶,春季3月中下旬始发叶,这段时间因无乌桕树冠遮挡,竹柏可以得到较充足的光照,通过光合作用积累碳水化合物,同时,也有利于2~3月份花芽分化、4月份开花、花粉传播。黄山栾树与乌桕种间竞争激烈,不宜作为乌桕能源林的伴生树种。根据地径、种子含油率、单位面积种子产量、单位面积产油量、土壤肥力等多个因子综合评价,在10桕、8桕2柏、8桕2栾、5桕5柏、5桕5栾等5种现有造林模式中,以5桕5柏最为适宜。本文所研究的林分经过一次间伐作业,使混交林中树种组成有所变化,对试验分析结果可能产生一些影响。植物油脂可以通过酯化制备生物柴油,替代