不同立地類型棕櫚人工林生長與產(chǎn)量的初步研究

龍 鵬，彭凌帥，韋小麗

(貴州大學(xué) 林學(xué)院，貴州 貴陽 550025)

立地類型劃分是依據(jù)立地條件的相似性或差異性將立地劃分為不同的類別和等級[1]，對森林進(jìn)行立地類型劃分是研究立地環(huán)境條件對森林類型及其生產(chǎn)力影響的重要方式[2]。在西方土地分類系統(tǒng)記錄最早出現(xiàn)在羅馬[3]，而近代國外對于森林立地的研究始于18世紀(jì)，主要是依據(jù)土壤、坡向、坡位、植被等作為分類依據(jù)的較粗放分類方式[4，5]。國內(nèi)的立地分類研究開始于上世紀(jì)30年代，第一階段主要是波氏林型學(xué)說和蘇卡喬夫林型學(xué)說在我國的引用[6，7]。第二階段在19世紀(jì)70-80年代，國內(nèi)學(xué)者運用立地因子與林分生長相結(jié)合[8]，地位指數(shù)與巖性、地貌及局部地形相結(jié)合[9]，或使用影響和反映土壤肥力的各種指標(biāo)進(jìn)行組合劃分立地類型[10，11]，對推動我國立地分類研究起到了極大的作用。現(xiàn)階段由于多種學(xué)科及計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，遙感[12]、“3S”技術(shù)[13]及系統(tǒng)工程[14]的方法都被運用到森林立地分類系統(tǒng)中，改變了傳統(tǒng)的立地分類方式。

棕櫚(Trachycarpusfortunei)原產(chǎn)于我國，分布廣泛，可食用、藥用[15]，也可加工為產(chǎn)品應(yīng)用到其它行業(yè)中[16，17]。棕櫚作為重要的經(jīng)濟(jì)樹種主要以棕片、棕柄為收獲對象。目前對棕櫚的研究主要集中在種源及苗木兩個方面[18，19]，對其不同立地環(huán)境條件下人工林的生長，主要產(chǎn)品的產(chǎn)量研究比較缺乏。因此，本文通過對棕櫚現(xiàn)有人工林進(jìn)行研究，分析不同立地環(huán)境條件下的生長產(chǎn)量狀況，探討適宜棕櫚人工林生長的立地類型，為棕櫚林分科學(xué)合理經(jīng)營提供理論支撐。

1 研究區(qū)自然概況

本研究在云南省紅河縣石頭寨鄉(xiāng)進(jìn)行。紅河縣地處東經(jīng)101°49′～102°37′，北緯23°05′～23°26′之間，屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，四季分明，降雨充沛，水熱條件充足，年平均氣溫為15.6℃～18.9℃之間，全縣年均降雨量為1000～1700 mm，東南部山區(qū)為1500～2000 mm左右。石頭寨鄉(xiāng)位于紅河縣東南部，距離縣城50 km，年平均氣溫為15℃，降雨量大約在1500 mm。石頭寨鄉(xiāng)地處高海拔的山區(qū)，土壤肥沃，降雨量充沛，適宜棕櫚的栽植。

2 研究方法

2.1 立地環(huán)境條件的調(diào)查

采用手持GPS進(jìn)行測定海拔、坡度、坡向；坡位(山脊/山谷)、土層厚度、土壤礫石含量通過現(xiàn)場觀測記錄。

2.2 生長數(shù)據(jù)收集

在對紅河縣石頭寨鄉(xiāng)棕櫚人工林全面踏查的基礎(chǔ)上，選擇林分年齡相同、海拔接近的地點設(shè)置樣地，樣地大小為20×20 m2，調(diào)查工具選擇直尺、卷尺、花桿。調(diào)查內(nèi)容包括樹高、胸徑、冠幅、活枝下高、莖干單節(jié)長、林分密度及郁閉度。

2.3 產(chǎn)量調(diào)查

產(chǎn)量調(diào)查是在生長調(diào)查的基礎(chǔ)上，通過計算樣地樹高、胸徑、冠幅的平均值，根據(jù)平均值選取3株平均木，用裁紙刀在每株平均木上分別割取3～5片棕片和棕柄，晾干后測定其長、寬和重量的平均值。

2.4 土壤理化性質(zhì)的測定

在每個樣地上沿對角線取土，取土前先扒開土壤表面的腐殖質(zhì)層，取樣時沿垂直方向(0～20 cm)均勻取土。將土樣帶回室內(nèi)晾干、磨碎，充分?jǐn)嚢杈鶆蚝筮^篩，供測定土壤理化性質(zhì)使用。測定指標(biāo)包括有機(jī)質(zhì)、pH、全氮、水解氮、全磷、速效磷、全鉀、速效鉀，測定方法參照國標(biāo)進(jìn)行。

2.5 數(shù)據(jù)分析處理

采用spss20和excel進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理，采用最小顯著法(LSD)檢驗試驗和調(diào)查數(shù)據(jù)的差異性顯著水平。

3 結(jié)果與分析

3.1 調(diào)查樣地立地類型劃分

通過對紅河縣石頭寨鄉(xiāng)的棕櫚人工林樣地進(jìn)行調(diào)查，結(jié)果如下(表1)。石頭寨鄉(xiāng)共調(diào)查12個樣地，各個樣地海拔較接近，在1610～1641 m之間；樣地坡度較陡，變化范圍較大，以16°～25°左右的急坡最多；各樣地土壤礫石含量較高，土層較厚，土壤腐殖質(zhì)層較薄，在不同栽植密度下林分的郁閉度比較接近。

因此，選擇坡向、坡位作為立地類型劃分因子，初步將石頭寨鄉(xiāng)棕櫚調(diào)查樣地劃分為陰坡山脊、陰坡山谷、陽坡山脊、陽坡山谷四種立地類型。

3.2 不同立地類型棕櫚生長分析

通過對棕櫚人工林調(diào)查樣地劃分不同的立地類型，對其主要生長因子調(diào)查，結(jié)果如表2所示。樹高在四類不同的立地類型中差異不顯著，其中Ⅳ號立地類型最高，Ⅰ號立地類型最矮；胸徑Ⅱ號最大，Ⅳ號、Ⅲ號次之，Ⅰ號最小，不同立地類型表現(xiàn)出顯著的差異性。

Ⅳ號立地類型冠幅與活枝下高最大，與Ⅰ號、Ⅱ號、Ⅲ號樣地差異顯著；Ⅲ號莖干單節(jié)長最小，與其它立地類型差異顯著。綜合分析，Ⅳ號陽坡山谷立地類型棕櫚人工林生長表現(xiàn)最佳，Ⅱ號、Ⅲ號次之，Ⅰ號最差。

3.3 不同立地類型棕櫚產(chǎn)量分析

棕櫚作為一類經(jīng)濟(jì)樹種，棕片、棕柄是其主要的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)品。本研究根據(jù)各樣地生長調(diào)查結(jié)果選取平均木測定棕片、棕柄的產(chǎn)量，結(jié)果如表3所示。Ⅱ號立地類型棕片最長，Ⅰ號次之；Ⅲ號、Ⅳ號逐漸減小，并且與Ⅰ號、Ⅱ號之間差異顯著。棕片寬表現(xiàn)為兩個具有顯著差異的分布水平，其中Ⅲ號最寬，Ⅱ號最窄。

表1 立地類型劃分表Tab.1 Classification of site types

表2 生長因子分析表Tab.2 Analysis of growth factors

注：同一列中含有相同字母表示差異不顯著，下同。

Note：The same alphabet in the same column is not significant，The same below.

表3 不同立地類型產(chǎn)量分析Tab.3 Analysis of yield in different site types

Ⅲ號棕片最重，Ⅱ號最輕；Ⅰ號、Ⅳ號棕片質(zhì)量居中，差異不顯著。Ⅱ號、Ⅲ號、Ⅳ號、Ⅰ號立地類型的棕柄重依次減小，各立地類型棕柄重均有顯著差異。綜合分析，Ⅱ號樣地棕柄產(chǎn)量最高，棕片產(chǎn)量最低，但總產(chǎn)量最大；Ⅲ號樣地綜合產(chǎn)量次之，其次是Ⅳ號、Ⅰ號。

3.4 不同立地類型土壤理化性質(zhì)分析

土壤是植物生長發(fā)育的基礎(chǔ)，提供植物所需的各種養(yǎng)分，通過土壤理化性質(zhì)的測定能夠反映土壤基本的養(yǎng)分狀況。本研究對棕櫚四類不同立地類型土壤進(jìn)行測定，結(jié)果如表4所示。四種不同立地類型pH值差異不顯著，處于5.6～5.8之間，屬于弱酸性土壤；有機(jī)質(zhì)含量Ⅲ號最高，Ⅰ號次之，與含量較低的Ⅱ號、Ⅳ號之間存在顯著的差異性。Ⅲ號全鉀含量最高，與含量中等的Ⅱ號、Ⅳ號存在顯著的差異，含量最低的Ⅰ號與其它三種立地類型也存在顯著差異；Ⅳ號速效鉀含量最高，Ⅲ號次之，Ⅰ號、Ⅱ號含量相同，不同立地類型含量存在顯著差異。

全氮含量Ⅱ號、Ⅳ號基本相同，Ⅲ號最高，Ⅰ號含量居中，與Ⅲ號、Ⅳ號差異不顯著，與Ⅱ號差異顯著；水解氮含量Ⅲ號、Ⅳ號、Ⅰ號、Ⅱ號立地類型依次減小，且相互間均存在顯著差異。全磷含量Ⅲ號最高，依次是Ⅰ號、Ⅳ號，Ⅱ號含量最低，各立地類型全磷含量差異均顯著，Ⅲ號速效磷含量顯著高于其它三種立地類型。綜上可知，Ⅲ號立地類型土壤養(yǎng)分含量最好，Ⅳ號基本處于中等水平，Ⅰ號全鉀、速效鉀含量較低，Ⅱ號全氮、速效鉀含量也較低。

3.5 棕櫚生長產(chǎn)量與土壤理化性質(zhì)相關(guān)性分析

土壤養(yǎng)分與植物的生長發(fā)育密切相關(guān)，本研究通過測定不同立地類型土壤養(yǎng)分的含量，并與生長、產(chǎn)量進(jìn)行相關(guān)性分析。結(jié)果表明(表5)石頭寨鄉(xiāng)4種不同立地類型棕櫚人工林的樹高、胸徑、冠幅與某一類土壤養(yǎng)分含量相關(guān)性均不顯著，而莖干單節(jié)長與土壤的全氮含量及土壤有機(jī)質(zhì)含量有明顯的相關(guān)性。棕櫚產(chǎn)量方面(表6)棕片長、棕柄重與土壤養(yǎng)分間相關(guān)性不顯著，棕片寬與土壤全磷含量顯著相關(guān)，棕片重與土壤pH、土壤全氮、土壤全磷的含量有顯著的相關(guān)性。

表4 土壤理化性質(zhì)分析Tab.4 Analysis of physical and chemical properties of the soil

表5 土壤養(yǎng)分與生長指標(biāo)相關(guān)性分析Tab.5 Correlation coefficients between growth indexes and soil nutrients

注：*在 0.05水平顯著相關(guān)，**在 0.01水平顯著相關(guān)。

Note：*indicate significant differences in 0.05，**indicate great significant differences in 0.01.

表6 土壤養(yǎng)分與產(chǎn)量相關(guān)性分析表Tab.6 Correlation coefficients between production and soil nutrients

綜合分析，四種立地類型土壤養(yǎng)分與棕櫚人工林生長產(chǎn)量的相關(guān)性不高，棕櫚人工林對土壤養(yǎng)分含量變化反應(yīng)不明顯。

4 結(jié) 論

本研究在紅河縣石頭寨鄉(xiāng)選擇海拔接近，年齡相同的棕櫚人工林分，對其生長的立地環(huán)境條件進(jìn)行調(diào)查，對其主要生長指標(biāo)及棕片、棕柄的產(chǎn)量進(jìn)行測定，并在不同的樣地取土樣測定其理化性質(zhì)，將調(diào)查樣地初步劃分為四類不同的立地類型。結(jié)果表明，Ⅳ號陽坡山谷立地類型最有利于棕櫚人工林的生長，依次是Ⅱ號陰坡山谷立地類型、Ⅲ號陽坡山脊立地類型、Ⅰ號陰坡山脊立地類型；Ⅲ號立地類型的土壤養(yǎng)分狀況最好，Ⅳ號立地類型居中，Ⅰ號、Ⅱ號立地類型土壤養(yǎng)分最低。產(chǎn)量方面，Ⅱ號樣地棕柄產(chǎn)量最高，棕片產(chǎn)量最低，但綜合產(chǎn)量最大；Ⅲ號樣地綜合產(chǎn)量次之，其次是Ⅳ號、Ⅰ號。通過相關(guān)性分析結(jié)果表明，各生長因子中，莖干單節(jié)長與土壤有機(jī)質(zhì)、土壤全氮含量有明顯的相關(guān)性；產(chǎn)量方面，棕片寬與土壤全磷含量，棕片重與土壤全氮、全磷含量都有明顯的相關(guān)性。

5 討 論

立地類型作為森林立地劃分的最小單位，反映的是土壤、巖性、小地形、小氣候等方面都基本一致的地段[20]。本研究在紅河縣石頭寨鄉(xiāng)選擇海拔接近的棕櫚人工林設(shè)置樣地，并依據(jù)各樣地坡向、坡位不同將調(diào)查樣地劃分為4種立地類型。各立地類型的坡度較陡，腐殖質(zhì)層較薄；且不同栽植密度下林分的郁閉度比較接近。研究表明坡向的不同會導(dǎo)致坡面的太陽輻射、溫度、濕度等氣候特征產(chǎn)生較大差異進(jìn)而影響植物生長[21]，也能直接影響植物的生物量、碳儲量、降水量和光合速率[22，23]。因此，本研究中選擇坡向作為立地類型劃分的第一因子。對不同立地類型棕櫚人工林生長分析結(jié)果表明，Ⅳ號陽坡山谷立地類型的土壤養(yǎng)分狀況最好，有利于棕櫚的高生長，與陳淑容[24]、黃欽忠[25]的研究結(jié)果相似，但由于陽坡氣溫高濕度低[26]，對胸徑的生長效果一般，造成棕片和棕柄的總產(chǎn)量不高；Ⅱ號、Ⅲ號立地類型養(yǎng)分狀況存在較大差異，高徑比接近，總產(chǎn)量也接近，說明養(yǎng)分狀況不是限制人工林產(chǎn)量的唯一因素。不同坡位由于降雨侵蝕會造成土壤性質(zhì)和坡面養(yǎng)分的差異[27]，山地由于坡位不同地形復(fù)雜多變，更易引起水肥不規(guī)律變化[28]。本研究中，坡位相同時，陽坡的養(yǎng)分狀況優(yōu)于陰坡；而坡向相同時，山脊的有機(jī)質(zhì)、全氮含量都較高，養(yǎng)分狀況好，可能是山谷地區(qū)易形成河溝，雨水沖刷淋濕了大量養(yǎng)分。土壤中全氮、全磷、全鉀的含量代表其潛在的供應(yīng)能力，水解氮、速效磷、速效鉀的含量反映土壤在短時間內(nèi)可獲得的養(yǎng)分狀況，與植物的生長密切相關(guān)[29]。本研究中Ⅱ號陰坡山谷立地類型土壤養(yǎng)分狀況一般，生長產(chǎn)量表現(xiàn)良好；相關(guān)性分析結(jié)果也表明土壤養(yǎng)分狀況與棕櫚人工林生長產(chǎn)量相關(guān)性不高，說明棕櫚林分對養(yǎng)分的需求不大，在比較貧瘠的土地上也能較好的生長。

土層淺薄會使植物在旱季受到水分脅迫[30]，土壤礫石含量對土壤水分入滲量、土壤潤濕深度會產(chǎn)生較大影響[31，32]。坡度不同會影響土壤的侵蝕過程，對土壤侵蝕溝數(shù)量、侵蝕含沙量產(chǎn)生影響而改變立地的養(yǎng)分狀況[33，34]。石頭寨鄉(xiāng)地形變化復(fù)雜，本研究在進(jìn)行立地類型分類時沒有對坡度、土層厚度及土壤礫石含量進(jìn)行進(jìn)一步劃分，對不同地類之間棕櫚生長產(chǎn)量的差異性分析結(jié)果產(chǎn)生一定影響。

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