閩北山地坡位對(duì)濕地松生長(zhǎng)和養(yǎng)分利用效率的影響

高偉，鄭兆飛，朱祥錦，葉功富，張明友，饒興元

(1.福建省林業(yè)科學(xué)研究院，福建 福州 350012；2.福建省南平市林業(yè)局，福建 南平 353000；3.福建省政和縣林業(yè)局，福建 南平 353600；4. 福建省南平峽陽(yáng)國(guó)有林場(chǎng)，福建 南平 353005)

閩北山地坡位對(duì)濕地松生長(zhǎng)和養(yǎng)分利用效率的影響

高偉1，鄭兆飛2，朱祥錦3，葉功富1，張明友3，饒興元4

(1.福建省林業(yè)科學(xué)研究院，福建 福州 350012；2.福建省南平市林業(yè)局，福建 南平 353000；3.福建省政和縣林業(yè)局，福建 南平 353600；4. 福建省南平峽陽(yáng)國(guó)有林場(chǎng)，福建 南平 353005)

對(duì)閩北山地坡位對(duì)濕地松生長(zhǎng)和養(yǎng)分利用效率的影響進(jìn)行了研究，結(jié)果表明：坡位對(duì)濕地松幼林的生長(zhǎng)有顯著影響，中坡和下坡濕地松的樹高、胸徑和單株材積顯著大于上坡；不同坡位上濕地松幼林的林分生物量為下坡(9 522 kg·hm-2)>中坡(7 137 kg·hm-2)>上坡(6 266 kg·hm-2)；不同坡位上濕地松對(duì)養(yǎng)分的利用效率不同，其中中坡對(duì)氮、磷的利用效率顯著高于上坡和下坡，下坡對(duì)鉀、鈣、鎂、鐵的利用效率高于上坡和中坡。

閩北山地；濕地松；養(yǎng)分利用效率

立地因子可影響林木生長(zhǎng)發(fā)育[1，2]，其中坡位作為重要的立地因子之一，與林木生長(zhǎng)和生物量積累具有密切關(guān)系[3-5]。在一項(xiàng)針對(duì)坡位和閩楠生長(zhǎng)的研究中，認(rèn)為不同坡位對(duì)閩楠生長(zhǎng)及各器官生物量積累和分配均有不同影響，閩楠生長(zhǎng)量及生物量積累表現(xiàn)為下坡位>中坡位>上坡位[6]，另有研究指出坡位對(duì)米老排人工林胸徑和樹高生長(zhǎng)量影響顯著，呈現(xiàn)下坡位>中坡位>上坡位的規(guī)律[7]，張章秀[8]研究了福建省尤溪縣4年生杉木、樟樹人工混交林地上部分和地下部分生物量及其分配，發(fā)現(xiàn)不同坡位杉木及樟樹平均胸徑、平均樹高及單位面積平均材積均體現(xiàn)為下坡位>中坡位>上坡位。

濕地松(Pinuselliottii)原產(chǎn)美國(guó)，由于其適應(yīng)性強(qiáng)、早期生長(zhǎng)快、木材質(zhì)量好，松脂產(chǎn)量高等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)成為我國(guó)南方的重要用材和造林樹種[9，10]。已有文獻(xiàn)分別對(duì)其生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律[11，12]、生物產(chǎn)量和養(yǎng)分循環(huán)[13，14]進(jìn)行了報(bào)道。關(guān)于立地因子與其生長(zhǎng)發(fā)育的關(guān)系，張義[15]認(rèn)為影響濕地松人工林胸徑的最重要立地因子是坡形，其次是坡向，再者是坡位；影響樹高的最重要立地因子是坡形，其次是坡位，再者是坡向。鄭麗垠[16]認(rèn)為坡位對(duì)3年生濕地松林的生長(zhǎng)量和生物量均有顯著影響，下坡位林分平均樹高、胸徑和平均東西冠幅均高于上坡位，而平均南北冠幅則低于上坡位；濕地松生物量、林下植被生物量及林分總生物量表現(xiàn)為下坡位高于上坡位。盡管已有研究對(duì)不同坡位上濕地松的生長(zhǎng)和生物量進(jìn)行了報(bào)道，但在閩北貧瘠山地上，坡位對(duì)濕地松生物量積累和養(yǎng)分利用效率的影響尚不明確，且此問題對(duì)于濕地松在中亞熱帶貧瘠山地上的引種栽培具有重要意義，因此，本文以中亞熱帶貧瘠山地上不同坡位4年生濕地松林為材料，研究了其生物量和養(yǎng)分積累，以期為閩北山地濕地松的栽培管理提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)域位于福建省楊源鄉(xiāng)(27°09′08″ N，119°00′51″ E)，位于政和縣東南部，總面積242 km2；地處洞宮山與風(fēng)山凹一線的東南坡，地勢(shì)略向東南傾斜，平均海拔800 m以上；境內(nèi)群山綿綿，巖種復(fù)雜，溪流曲折；氣候冬冷夏涼，最高氣溫34.7 ℃，最低氣溫-12.2 ℃，年平均氣溫14.7 ℃，晝夜溫差大，具典型的“南原北國(guó)”氣候特點(diǎn)；年均降水量1 926.2 mm，其坂頭、洞宮、翠溪一帶夏秋之交常受大風(fēng)冰雹襲擊。

2 研究方法

2.1 樣地選擇

選取坡度均勻且人為干擾較小的林地作試驗(yàn)林地，分為上、中、下3個(gè)坡位，坡向東南，立地類型均為Ⅲ類。上坡位樣地位于楊源鄉(xiāng)楊源村矮地洋，海拔995 m；中坡位樣地位于楊源鄉(xiāng)大溪村，海拔910 m；下坡位樣地位于楊源鄉(xiāng)楊源村溪蟹，海拔820 m。不同坡位濕地松林的造林時(shí)間均為2008年，造林密度為2 500株·hm-2，林下植被主要為芒萁(Dicranopterisdichotoma)、赤楠(Syzygiumbuxifolium)、烏飯樹(Vacciniumbracteatum)、檵木(Loropetalumchinense)、箬竹(Indocalamustesselatus)、楊梅(Myricarubra)、山雞椒(Litseacubeba)、杜鵑(Rhododendronsimsii)、黃瑞木(Adinandramillettii)和白茅(Imperatacylindricavar.major)等。

2.2 植物調(diào)查與取樣

2012年10月19日，分別在不同坡位濕地松林內(nèi)各設(shè)置3個(gè)面積為400 m2的樣方作為3個(gè)重復(fù)，以樣方為單位，根據(jù)每木檢尺結(jié)果，各選擇濕地松標(biāo)準(zhǔn)木3株進(jìn)行生物量測(cè)定，樣木伐倒后，按照不同器官分別測(cè)定干、皮、枝、葉、主根和側(cè)根的質(zhì)量，稱質(zhì)量后，按器官的不同，采集伐倒木的分析樣品400 g左右，帶回試驗(yàn)室在80 ℃下烘干至恒質(zhì)量，計(jì)算含水率和干質(zhì)量，同時(shí)，在兩種林分內(nèi)，按S形布點(diǎn)，采集0～20 cm和20～40 cm土壤，進(jìn)行土壤理化性質(zhì)測(cè)定，不同坡位土壤理化性質(zhì)見表1。

表1 不同坡位濕地松林土壤理化性質(zhì)

2.3 測(cè)定方法

土壤物理性質(zhì)采用環(huán)刀法，pH采用酸度計(jì)法。分別對(duì)濕地松幼樹標(biāo)準(zhǔn)木的不同組分進(jìn)行取樣，粉碎過篩后，進(jìn)行養(yǎng)分測(cè)定。植物和土壤養(yǎng)分元素C、N用元素分析儀(Elementar Vario EL III)測(cè)定，P采用分光光度法測(cè)定，K、Na采用火焰光度法測(cè)定，Ca、Mg、Fe采用原子吸收分光光度法測(cè)定。

2.4 數(shù)據(jù)處理

養(yǎng)分積累量=生物量×養(yǎng)分濃度；采用樹木生產(chǎn)1 t干物質(zhì)需要從土壤中吸收的養(yǎng)分?jǐn)?shù)量來反映其對(duì)養(yǎng)分的利用效率，吸收量多說明其利用效率低，吸收量少說明利用效率高[17]。

濕地松材積采用山本公式建立的二元材積式V=0.000 058 41D2.233 8×H0.565 3(式中：V為材積，D為胸徑，H為樹高)計(jì)算。

在SPSS 13.0中進(jìn)行單因素方差分析，在Microsoft Excel 2003中進(jìn)行圖表整理。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同坡位對(duì)濕地松幼林生長(zhǎng)的影響

表2 不同坡位對(duì)濕地松幼林生長(zhǎng)的影響

注：表中不同字母表示在α=0.05水平差異顯著

表2可見，坡位對(duì)濕地松幼林的生長(zhǎng)情況有顯著影響，中坡和下坡濕地松的樹高、胸徑和單株材積顯著大于上坡(P<0.05)，其中樹高(3.09±0.38 m、2.97±0.45 m)比上坡(2.6±0.46 m)高出了50%和14.23%，胸徑(4.61±1.09 cm、4.64±0.86 cm)比上坡(3.34±0.95 cm)高出了38.02%和38.92%，材積(0.003 62±0.001 54 m3、0.003 63±0.001 85 m3)比上坡(0.001 73±0.001 3 m3)高出109.24%和109.82%，而中坡與下坡濕地松的生長(zhǎng)情況無顯著差異(P>0.05)，比較適合濕地松的生長(zhǎng)。

表3 不同坡位對(duì)濕地松幼林生物量積累的影響

3.2 不同坡位對(duì)濕地松幼林生物量積累的影響

由表3可見，不同坡位上濕地松幼林的干、皮和葉生物量為下坡>中坡>上坡，枝和主根生物量為下坡>上坡>中坡，側(cè)根生物量為上坡>下坡>中坡，林分生物量為下坡(9 522.94 kg·hm-2)>中坡(7 137.39 kg·hm-2)>上坡(6 266.988 kg·hm-2)，下坡位的林分生物量分別比中坡位和上坡位高出了33.42%和51.95%，中坡位比上坡位高出了13.89%。

3.3 不同坡位濕地松幼林各組分養(yǎng)分濃度

由表4可見，除葉和側(cè)根之外，其他組分的C濃度均為上坡>下坡>中坡，N平均濃度為下坡(0.4%)>上坡(0.34%)>中坡(0.3%)，P平均濃度為下坡(0.03%)>上坡(0.02%)=中坡(0.02%)，K平均濃度為中坡(0.44%)>下坡(0.34%)=上坡(0.34%)，Ca平均濃度為上坡(0.26%)>中坡(0.15%)>下坡(0.14%)，Mg平均濃度為上坡(0.12%)>中坡(0.07%)=下坡(0.07%)，F(xiàn)e平均濃度為中坡(0.06%)>下坡(0.05%)>上坡(0.04%)。

表4 不同坡位濕地松幼林各組分養(yǎng)分濃度

表5 不同坡位濕地松幼林各組分養(yǎng)分積累

3.4 不同坡位濕地松幼林養(yǎng)分積累

由表5可見，碳、磷的積累量為下坡(分別為4 852.21、3.24 kg·hm-2)>中坡(分別為3 606.95、1.69 kg·hm-2)>上坡(分別為3 204.69、1.68 kg·hm-2)；氮的積累量為下坡(46.74 kg·hm-2)>上坡(27.19 kg·hm-2)>中坡(24.4 kg·hm-2)；鉀和鐵的積累量為中坡(分別為32.86、3.78 kg·hm-2)>下坡(分別為32、2.86 kg·hm-2)>上坡(分別為23.76、1.9 kg·hm-2)；鈣和鎂的積累量為上坡(分別為16.81、7.94 kg·hm-2)>下坡(分別為13.98、6.58 kg·hm-2)>中坡(分別為12.01、5.71 kg·hm-2)。

3.5 不同坡位濕地松幼林養(yǎng)分利用效率

表6 不同坡位濕地松幼林養(yǎng)分利用效率 kg·t-1

由表6可見，每生產(chǎn)1 t干物質(zhì)，濕地松從土壤中吸收的氮量為上坡>下坡>中坡，吸收磷量為下坡>上坡>中坡，中坡對(duì)氮、磷的利用效率顯著高于上坡和下坡；吸收鉀、鈣、鎂量為上坡>中坡>下坡，吸收鐵量為中坡>上坡>下坡，下坡對(duì)鉀、鈣、鎂、鐵的利用效率高于上坡和中坡。

4 結(jié)論與討論

已有研究表明，在坡位、坡向和坡度因子中，對(duì)林木胸徑、樹高和材積及生物量影響程度從大到小排序一般都為坡位>坡度>坡向，坡位往往被作為主要因素，決定著林木的生長(zhǎng)狀況。鄭麗垠[16]對(duì)長(zhǎng)樂沿海山地不同坡位濕地松的生物量進(jìn)行了分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，坡位對(duì)3年生濕地松林的生長(zhǎng)量和生物量均有顯著影響，下坡位林分平均樹高、胸徑和平均東西冠幅均高于上坡位，而平均南北冠幅則低于上坡位；濕地松生物量、林下植被生物量及林分總生物量表現(xiàn)為下坡位高于上坡位。本研究中，在中亞熱帶貧瘠山地上，坡位對(duì)濕地松幼林的生長(zhǎng)情況有顯著影響，中坡和下坡濕地松的樹高、胸徑和單株材積顯著大于上坡(P<0.05)，中坡與下坡濕地松的生長(zhǎng)情況無顯著差異(P>0.05)，不同坡位上濕地松幼林的干、皮和葉生物量為下坡>中坡>上坡，枝和主根生物量為下坡>上坡>中坡，側(cè)根生物量為上坡>下坡>中坡，林分生物量為下坡>中坡>上坡，不同立地上濕地松的年總凋落物量為下坡(3 010.57 kg·hm-2)>中坡(1 884.39 kg·hm-2)>上坡(1 060.4 kg·hm-2)，說明中坡和下坡位的立地條件比較適合濕地松的生長(zhǎng)，與已有研究結(jié)果相似。

本研究中，不同坡位上濕地松的養(yǎng)分積累和養(yǎng)分利用效率有顯著差異，不同坡位上碳、磷的積累量為下坡>中坡>上坡，氮的積累量為下坡>上坡>中坡，鉀和鐵的積累量為中坡>下坡>上坡，鈣和鎂的積累量為上坡>下坡>中坡；不同坡位濕地松吸收氮量為上坡>下坡>中坡，吸收磷量為下坡>上坡>中坡，中坡對(duì)氮、磷的利用效率顯著高于上坡和下坡；吸收鉀、鈣、鎂量為上坡>中坡>下坡，吸收鐵量為中坡>上坡>下坡，下坡對(duì)鉀、鈣、鎂、鐵的利用效率高于上坡和中坡；不同坡位上各養(yǎng)分元素的富集量均為下坡大于中坡、上坡。

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Effects of Slope Position on Growth and Nutrient-Use-Efficiency ofPinuselliottiiin Mountains of Northern Fujian Province

Gao Wei1, Zheng Zhaofei2, Zhu Xiangjin3, Ye Gongfu1, Zhang Mingyou3, Rao Xingyuan4

(1. Fujian Forestry Science Research Institute, Fuzhou 350012, China; 2. Nanping Forestry Bureau of Fujian Province,Nanping 353000, China; 3. Bureau of Forestry,Zhenghe County, Fujian Province, Fujian 353600,China;4. Xiayang State-owned Forest Farm,Nanping City, Fujian Province, Nanping353005,China)

The effects of slope position on growth & nutrient-use-efficiency ofPinuselliottiiin northern Fujian Province were studied. Result shows that the slope position have a significant effect on growth ofPinuselliottiiyoung forest;tree height , DBH & individual volume (9 522 kg ·hm-2)> middle slope (7 137 kg ·hm-2)> uphill (6 266 kg · hm-2). The nutrient-use-efficiency ofPinuselliottiiat different slope positions is different. The nutrient-use-efficiency ofPinuselliottiion nitrogen and phosphorus at middle slope is significantly higher than that at upslope and downslope. The nutrient-use-efficiency ofPinuselliottiion potassium, calcium, magnesium & iron at downslope is higher than that at upslope and middle slope.

mountains of northern Fujian Province ;Pinuselliottii; the nutrient-use-efficiency

1005-5215(2017)05-0006-04

2017-04-06

福建省林業(yè)科學(xué)研究項(xiàng)目(閩林科〔2010〕4號(hào))；國(guó)家林業(yè)局南方山地用材林培育重點(diǎn)試驗(yàn)室、福建省森林培育與林產(chǎn)品加工利用重點(diǎn)試驗(yàn)室資助

高偉(1985-)，男，山東青島人，碩士，助理工程師，主要從事退化生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)研究,Email：gao01271@163.com

葉功富(1966-)，男，福建政和人，教授級(jí)高工，博士，主要從事森林生態(tài)管理研究，Email：yegongfu@126.com

S791.246

A

10.13601/j.issn.1005-5215.2017.05.002