馬尾松和木荷不同類型苗木造林后幼林生長建成差異1)

楚秀麗

( 中國林業(yè)科學(xué)研究院亞熱帶林業(yè)研究所，富陽， 311400)吳利榮汪和木張東北吳小林周志春

( 浙江省慶元縣實(shí)驗(yàn)林場) ( 中國林業(yè)科學(xué)研究院亞熱帶林業(yè)研究所)

當(dāng)今，容器苗培育技術(shù)已較成熟，在瑞典、挪威、加拿大等林業(yè)發(fā)達(dá)國家，容器育苗已經(jīng)成為主要的育苗方法［1］，容器苗造林亦比較普遍［2］。近些年，我國開始大規(guī)模采用容器苗造林并逐步開展相關(guān)研究［3-7］。馬尾松(Pinus massoniana Lamb．)和木荷(Schima superba Gardn． et Champ．)是我國南方典型的針、闊葉造林樹種，傳統(tǒng)馬尾松、木荷造林均采用裸根苗。目前，馬尾松造林已較大比例地采用容器苗，對(duì)不同容器類型及輕型基質(zhì)配比下馬尾松容器苗造林成效進(jìn)行跟蹤研究表明，容器類型和基質(zhì)配比均對(duì)造林初期幼樹生長存在一定影響，容器苗造林初效顯著優(yōu)于裸根苗［8］。木荷苗木耗水多，裸根苗造林成活率低，當(dāng)今對(duì)其造林亦多采用容器苗，已有不少對(duì)其容器苗培育關(guān)鍵技術(shù)的研究，在育苗容器類型、基質(zhì)配比、緩釋肥加載等方面有詳細(xì)報(bào)道［9］。對(duì)木荷容器苗造林成活率、生長量的比較［4-5］表明其造林效果也明顯優(yōu)于裸根苗。研究證實(shí)，造林后苗木的根系發(fā)育及養(yǎng)分吸收等對(duì)生長恢復(fù)和形態(tài)建成至關(guān)重要［10-12］，本研究對(duì)馬尾松和木荷輕基質(zhì)網(wǎng)袋容器苗和大田裸根苗兩種不同類型苗木造林2 a 后的幼樹進(jìn)行保存率、生長量、根系發(fā)育及N、P 養(yǎng)分吸收利用的比較，系統(tǒng)分析不同類型苗木造林效果，以期為馬尾松和木荷人工林高效培育提供科技支撐。

1 材料與方法

1．1 試驗(yàn)林及營建

試驗(yàn)苗木為浙江省慶元縣實(shí)驗(yàn)林場長坑良種基地培育的馬尾松和木荷1 年生容器苗與裸根苗，均為Ⅰ級(jí)苗，苗木高度:馬尾松30 cm、木荷70 cm 左右;裸根苗根系發(fā)達(dá)，容器苗杯體完整。

試驗(yàn)造林地設(shè)在慶元縣實(shí)驗(yàn)林場新窯林區(qū)“公路后”山場，海拔450 m，年平均氣溫17．6 ℃，7 月均溫26．9 ℃，極端最高溫41．1 ℃，年均降水量1 721．3 mm，無霜期平均255 d。試驗(yàn)地土壤養(yǎng)分狀況詳見表1。

2011 年3 月10 日(晴)，用馬尾松、木荷容器苗和裸根苗分別造林，隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，100 株小區(qū)，3 次重復(fù)，共計(jì)1 200 株。兩樹種試驗(yàn)林造林面積約0．6 hm2。

表1 試驗(yàn)地土壤養(yǎng)分狀況

1．2 樣地調(diào)查及標(biāo)準(zhǔn)木選取、測(cè)定

2013 年11 月(造林次年生長季結(jié)束)，分別對(duì)2011 年春季馬尾松、木荷不同類型苗木(輕基質(zhì)網(wǎng)袋容器苗、裸根苗)造林的幼林進(jìn)行不同類型苗木造林后幼樹樹高、地徑等生長指標(biāo)調(diào)查，3 次重復(fù)，每重復(fù)測(cè)定50 株。

分別樹種和苗木類型試驗(yàn)重復(fù)選取5 株標(biāo)準(zhǔn)木，進(jìn)行挖刨，刨取完整植株后量測(cè)根系冠幅、主根長、一級(jí)側(cè)根數(shù)，垂生根A 和垂生根B 數(shù)量(垂生根A 為容器苗經(jīng)空氣修根的主根造林后長出的垂向根系或裸根苗主根經(jīng)截根造林后長出的垂向根系;垂生根B 容器苗或裸根苗原有的側(cè)根系造林后轉(zhuǎn)為向下生長的垂生根系)［13］，刨取過程注意保留完整枝葉、根系，并將掉落枝、葉和根系收集到相應(yīng)苗木采收袋。

分別樹種和不同苗木類型林分各重復(fù)標(biāo)準(zhǔn)木分別進(jìn)行單株根、莖、葉生物量總鮮質(zhì)量測(cè)定，并取代表性樣量，將其105 ℃殺青30 min 后70 ℃烘至恒質(zhì)量，測(cè)定各代表樣的干質(zhì)量，經(jīng)換算得出各單株不同部位及整株干質(zhì)量。對(duì)各樹種不同類型苗木3 個(gè)重復(fù)林分的標(biāo)準(zhǔn)木根、莖、葉混樣粉碎，備用于各部位N、P 測(cè)定，采用H2SO4—H2O2消煮法對(duì)稱取的樣品進(jìn)行消煮，凱氏定氮法測(cè)定N 質(zhì)量分?jǐn)?shù)，鉬銻抗比色法測(cè)定P 質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

各器官及整株N、P 質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別用以下公式進(jìn)行計(jì)算:各器官N、P 質(zhì)量分?jǐn)?shù)=測(cè)定樣品N、P 質(zhì)量分?jǐn)?shù)×各器官干質(zhì)量;各器官N、P 質(zhì)量分?jǐn)?shù)=各器官N、P 質(zhì)量分?jǐn)?shù)/各器官質(zhì)量;整株N、P 質(zhì)量=根、莖、葉N 和P 質(zhì)量之和;整株N、P 質(zhì)量分?jǐn)?shù)=整株N、P 質(zhì)量/整株干質(zhì)量［14］。

1．3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

運(yùn)用SPSS18．0 軟件進(jìn)行T 檢驗(yàn)，以檢驗(yàn)不同類型苗木對(duì)其造林后幼樹生長、根系發(fā)育及養(yǎng)分質(zhì)量等影響的顯著性。在檢驗(yàn)分析時(shí)不同根系條數(shù)經(jīng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。

2 結(jié)果與分析

2．1 不同類型苗木造林后幼樹生長性狀比較

由表2 可知，相同立地條件下，造林3 a 后馬尾松容器苗林分幼樹生長量顯著大于裸根苗林分，其容器苗林分幼樹平均地徑和樹高分別為35．52 mm和200．59 cm，比裸根苗分別大31．71%和18．25%;在調(diào)查當(dāng)年，兩種類型苗木林分幼樹新梢生長量相差亦較明顯，容器苗林分幼樹新梢生長(105．59 cm)比裸根苗林分幼樹(87．17 cm)高出近20 cm，達(dá)21．13%;對(duì)其保存率統(tǒng)計(jì)分析知，馬尾松容器苗林分與其裸根苗林分差異不顯著，但其容器苗林分保存率仍較裸根苗高13．67%。

與馬尾松相比，木荷容器苗林分保存率顯著大于裸根苗，較其大出33．73%;其容器苗林分相對(duì)裸根苗林分生長亦存在優(yōu)勢(shì)，容器苗林分幼樹平均地徑和樹高生長分別為25．73 mm 和181．37 cm，裸根苗林分幼樹則分別為21．36 mm 和154．65 cm，盡管其差別沒達(dá)到統(tǒng)計(jì)顯著水平，但前者生長量仍表現(xiàn)出較大的優(yōu)勢(shì)，地徑、樹高分別比后者大4．36 mm、26．72 cm，分別大出20．46%和17．28%;且調(diào)查當(dāng)年容器苗林分幼樹新梢生長量亦高于裸根苗林分，調(diào)查當(dāng)年其新梢生長量分別為58．07 cm 和48．52 cm，兩者相差10 cm 以上，前者較后者大出19．68%。

表2 馬尾松和木荷不同類型苗木造林3 a 后幼樹生長量及保存率差異

干物質(zhì)積累量方面，造林3 a 后兩樹種容器苗林分單株及各部位平均干質(zhì)量均明顯大于裸根苗林分(表3)，馬尾松和木荷容器苗林分幼樹平均單株干質(zhì)量分別為932．23 和732．62 g，兩樹種裸根苗林分幼樹相應(yīng)單株干質(zhì)量分別為556．13 和449．69 g，即容器苗林分平均單株干質(zhì)量均近等于裸根苗的2倍。馬尾松不同類型苗木林分間幼樹根冠比差異顯著，容器苗林分幼樹根冠比顯著大于裸根苗林分，前者根冠比較后者高出16．67%;而木荷不同類型苗木林分間幼樹根冠比不存在明顯差異，其裸根苗林分幼樹根冠比較容器苗林分稍高(表3)。

表3 馬尾松和木荷不同類型苗木造林3 a 后幼樹干物質(zhì)積累及分配

2．2 不同類型苗木造林后幼樹根系特征比較

造林3 a 后，馬尾松和木荷不同類型苗木林分間幼樹根系發(fā)育特征差異(表4)不如地上部分明顯(表2)。木荷容器苗林分幼樹平均根幅和一級(jí)側(cè)根數(shù)分別為56．27 cm 和12．67 條，分別顯著比裸根苗林分幼樹相應(yīng)指標(biāo)高出14．24 cm 和6．75 條(表4);而馬尾松幼樹根系指標(biāo)差異均不明顯，但其容器苗林分幼樹根系平均主根長、根幅和一級(jí)側(cè)根數(shù)仍分別比裸根苗林分幼樹相應(yīng)指標(biāo)大6．02 cm、14．30 cm和4．13 條。馬尾松容器苗林分幼樹垂生根B 為0條，可能與其主根明顯的特性有關(guān)［15］。

表4 苗木造林3 a 后幼樹根系發(fā)育特征

2．3 不同類型苗木造林后幼樹養(yǎng)分庫構(gòu)建比較

馬尾松、木荷容器苗和裸根苗造林3 a 后，其不同類型苗木林分間幼樹各部位及整株N、P 質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異均不顯著，而其N、P 質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異皆顯著(表5)。同一樹種的不同類型苗木造林后幼樹體內(nèi)N、P 質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異不明顯，表明相同立地條件下，林木正常生長時(shí)其體內(nèi)N、P 質(zhì)量分?jǐn)?shù)一致;而由上述根系特征分析知，容器苗林分幼樹根系發(fā)育較好、拓展快，利于其養(yǎng)分吸收，進(jìn)而促進(jìn)地上部分生長和干物質(zhì)積累，最終使其能夠積累更多的N、P 素。馬尾松容器苗平均N 質(zhì)量為10．23 g/株，而其裸根苗則為6．25 g/株，其容器苗N 質(zhì)量較其裸根苗高出63．68%;更有甚者，木荷容器苗平均N 質(zhì)量(3．89 g/株)較其裸根苗(2．23 g/株)高出74．53%。馬尾松苗木各部位及整株N、P 質(zhì)量均顯著較木荷高(表5)，除與馬尾松林地土壤水解氮、有效磷較木荷林地高有關(guān)外(表1)，還可能由不同樹種對(duì)養(yǎng)分的吸收能力不同而造成。

表5 不同類型苗木造林后幼樹各器官及整株N、P 量

3 結(jié)論與討論

馬尾松和木荷容器苗造林初期林分長勢(shì)均優(yōu)于裸根苗。馬尾松容器苗造林幼樹生長量顯著大于裸根苗，而其容器苗林分保存率與裸根苗林分差異不顯著，但容器苗林分仍較裸根苗高13．67%。與馬尾松相比，木荷容器苗林分保存率顯著大于裸根苗，兩者保存率相差近20%，而其容器苗林分相對(duì)裸根苗生長優(yōu)勢(shì)差別沒達(dá)到統(tǒng)計(jì)顯著水平，但前者生長量仍表現(xiàn)出較大的優(yōu)勢(shì)?？梢姡萜髅缭炝衷谔岣摺皟陕省鄙洗_具優(yōu)勢(shì)［16］。生物量方面，造林3a 后兩樹種容器苗林分幼樹干質(zhì)量均明顯大于裸根苗林分，比如馬尾松和木荷容器苗林分平均整株干質(zhì)量均近等于裸根苗的2 倍。造林初期，容器苗較裸根苗長勢(shì)好、存活率高似成定論［4，8，17］。現(xiàn)有對(duì)馬尾松、木荷容器苗造林效果研究也表明，容器苗造林效果顯著優(yōu)于裸根苗［4-5，8］。

造林3 a 后，容器苗林分根系發(fā)育優(yōu)于裸根苗。木荷容器苗幼樹平均根幅和一級(jí)側(cè)根數(shù)顯著大于裸根苗;盡管馬尾松幼樹根系指標(biāo)在不同類型苗木林分間差異均不明顯，但其容器苗造林幼樹根系發(fā)育仍優(yōu)于裸根苗幼樹。根系發(fā)育特別是一級(jí)側(cè)根數(shù)與造林效果顯著相關(guān)［18-21］。前人研究表明，造林初期，因根系生長較慢，苗木對(duì)土壤養(yǎng)分吸收受到限制［22-23］，而容器苗所受這種限制相對(duì)較小，使其能夠保障造林初期根系對(duì)養(yǎng)分的吸收，較好地促進(jìn)地上部分生長，因此，其具有較好的造林效果。木荷林分根系主根長、根幅和一級(jí)側(cè)根數(shù)均較馬尾松小，這可能與兩樹種生物學(xué)特性有關(guān)，即木荷屬強(qiáng)競爭樹種，其須根發(fā)達(dá)［24］，造林恢復(fù)生長后優(yōu)先將養(yǎng)分等分配到根系，為以后生長競爭提供優(yōu)勢(shì)［25］;而馬尾松為造林先鋒樹種，主根明顯、須根少，適應(yīng)性強(qiáng)［15］，造林恢復(fù)生長后苗木各部位生長均較快。

不同類型苗木造林前兩年林分間幼樹N、P 質(zhì)量差異顯著，容器苗林分幼樹養(yǎng)分質(zhì)量顯著較裸根苗高。相同樹種不同類型苗木造林后幼樹N、P 質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異不明顯，可能相同立地條件下，林木正常生長時(shí)其N、P 質(zhì)量分?jǐn)?shù)一致;兩樹種容器苗根系的完整性使其在造林初期根系較快拓展和發(fā)育進(jìn)而吸收更多的養(yǎng)分、促進(jìn)地上部分較快生長，最終增加其養(yǎng)分質(zhì)量。馬尾松林分幼樹各部位N、P 質(zhì)量均高于木荷林分，除可能因馬尾松林地土壤水解氮、有效磷較木荷林地高外，還可能因不同樹種對(duì)不同養(yǎng)分元素吸收不同［26-28］，該結(jié)果與Hyt?nen 等［29］對(duì)不同立地條件下垂枝樺(Betula pendula Roth)和白樺(Betula pubescens Ehrh．)林分養(yǎng)分狀況研究結(jié)果一致，即不僅不同林地條件下相同樹種體內(nèi)養(yǎng)分濃度存在差異，相同林地條件不同樹種樹體養(yǎng)分濃度亦不同。

容器苗林分幼樹不僅生長性狀而且其養(yǎng)分庫構(gòu)建均優(yōu)于裸根苗林分，顯然，生長性狀與養(yǎng)分質(zhì)量存在明顯一致性。而造林初期林分生長與養(yǎng)分在新老器官間分配的關(guān)系緊密［23，30］，本研究結(jié)果中容器苗林分幼樹養(yǎng)分質(zhì)量為新老器官混樣的測(cè)定結(jié)果，對(duì)養(yǎng)分在新老器官間分配情況有待進(jìn)一步深入研究。且該結(jié)果為造林早期生長性狀，對(duì)成林后林分間有否差異有待后期跟蹤觀察。

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