不同立地杉木家系幼林生長(zhǎng)差異

何貴平，徐金良，徐永勤，陳永輝，沈鳳強(qiáng)，徐盧雨

（1.中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院 亞熱帶林業(yè)研究所 浙江省林木育種技術(shù)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江 杭州 311400；2.浙江省開化縣林場(chǎng)，浙江 開化 324300；3.浙江省杭州市余杭區(qū)長(zhǎng)樂林場(chǎng)，浙江 杭州311123）

杉木Cunninghamia lanceolata為中國(guó)南方林區(qū)重要的速生用材樹種，因生長(zhǎng)快、產(chǎn)量高、材質(zhì)優(yōu)、適應(yīng)性較強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)效益好而成為山區(qū)的主要造林樹種。目前，中國(guó)南方各省區(qū)杉木人工林基地面積已達(dá)800萬hm2，20世紀(jì)80年代和90年代中期以前營(yíng)造的杉木人工林大部分已到采伐林齡，現(xiàn)在造林的立地多為杉木或馬尾松Pinus massoniana林采伐跡地，特別是在杉木采伐跡地上再營(yíng)造杉木純林時(shí)，由于林地土壤肥力下降，對(duì)杉木林的生長(zhǎng)有一定影響［1-6］。杉木遺傳改良已進(jìn)行了幾十年，從1代良種到現(xiàn)在的3代良種，林木生長(zhǎng)量已得到顯著提高［7-9］。目前造林地普遍為二茬杉木林地，這給杉木的遺傳改良及新品種選育提出了較高的要求，要求選擇出生長(zhǎng)快、材質(zhì)優(yōu)，且對(duì)立地適應(yīng)性強(qiáng)的品種。本研究以杉木2代種子園中選出的部分優(yōu)良家系為材料［8］，在杉木林和馬尾松林采伐跡地上進(jìn)行杉木家系造林試驗(yàn)，研究杉木家系在不同立地上幼林的生長(zhǎng)適應(yīng)性，旨在研究杉木家系與立地的互作效應(yīng)，同時(shí)選出適應(yīng)性較強(qiáng)的杉木品系，為生產(chǎn)和育種提供優(yōu)良材料。

1 試驗(yàn)點(diǎn)概況

試驗(yàn)點(diǎn)1為浙江省杭州市余杭區(qū)長(zhǎng)樂林場(chǎng)西山林區(qū)（余杭點(diǎn)，E1）， 30°15′N，119°58′E，海拔為100 m，年平均氣溫為15.8℃，年均降水量為1 478.0 mm，年均日照時(shí)數(shù)為1 782.9 h，無霜期為221 d，四季分明，屬北亞熱帶季風(fēng)氣候。林地為馬尾松純林采伐跡地，土壤為紅壤，土層厚度80 cm以上，坡向西南， 坡度 15°左右， 0～30 cm 土層土壤理化性質(zhì)為 pH 4.73， 有機(jī)質(zhì) 25.26 g·kg－1， 全氮 1.26 g·kg－1，全磷 0.34 g·kg－1， 堿解氮 86.25 mg·kg－1， 速效磷 1.22 mg·kg－1， 速效鉀 72.23 mg·kg－1， 肥力中等。 試驗(yàn)點(diǎn)2為浙江省衢州市開化縣林場(chǎng)城關(guān)分場(chǎng)岙灘（開化點(diǎn)，E2）， 29°25′N，118°25′E，海拔為230 m，年均氣溫為16.4℃，年均降水量為1 814.0 mm，日照時(shí)數(shù)為1 712.5 h，無霜期為252 d，屬北亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，四季分明。林地為杉木純林采伐跡地，土壤為紅黃壤，土層厚80 cm以上，坡向東南，坡度約25°，對(duì)0～30 cm土層進(jìn)行了土壤取樣（分下坡、中坡、上坡混合而成）分析，土壤理化性質(zhì)為pH 4.83， 有機(jī)質(zhì) 22.07 g·kg－1，全氮 1.12 g·kg－1， 全磷 0.29 g·kg－1，堿解氮 76.45 mg·kg－1，速效磷 1.12 mg·kg－1， 速效鉀 65.42 mg·kg－1， 肥力中等偏下。

2 材料與方法

2.1 試驗(yàn)材料和試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)材料來自浙江省龍泉市林科院杉木2代種子園中自由授粉家系，2011年秋采種，2012年春在開化縣進(jìn)行大田育苗，2013年3月在開化和余杭兩地進(jìn)行試驗(yàn)林營(yíng)造。試驗(yàn)材料為杉木2代種子園中選出的21個(gè)較優(yōu)良家系，對(duì)照（ck）為浙江杉木2代種子園混種。試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，余杭點(diǎn)為4株單行小區(qū)，8次重復(fù)，林地為馬尾松林采伐跡地。整地方式為挖機(jī)全墾后（深30 cm以上，并挖出伐兜）直接定點(diǎn)造林，造林密度為2 m×2 m。開化點(diǎn)為6株單行小區(qū)，8次重復(fù)，林地為杉木林采伐跡地，經(jīng)煉山后挖大穴（40 cm×40 cm×40 cm），造林密度為2 m×2 m。

2.2 研究方法

2015年12月對(duì)兩地試驗(yàn)林進(jìn)行每木調(diào)查，調(diào)查因子為樹高、胸徑。采用小區(qū)平均值進(jìn)行性狀方差分析， 方差分析模型為 Yijkl=u+Li+B（L）j（i）+Pk+LPik+B（L）Pj（i）k+eijkl。 其中： Yijkl為多點(diǎn)試驗(yàn)第 i地點(diǎn)內(nèi)第j區(qū)組第k家系第l小區(qū)平均值；u為群體平均效應(yīng)；Li為第i地點(diǎn)效應(yīng)；B（L）j（i）為第i地點(diǎn)內(nèi)第j區(qū)組效應(yīng)；Pk為第k家系效應(yīng)；LPik為第k家系和第i地點(diǎn)互作效應(yīng)；B（L）Pj（i）k為第i地點(diǎn)內(nèi)第j區(qū)組和第k家系的互作效應(yīng)；eijkl為機(jī)誤。

樹高和胸徑2個(gè)生長(zhǎng)性狀在兩地的速生性、穩(wěn)定性及適應(yīng)性分析的計(jì)算方法如下：①速生性參數(shù)的計(jì)算方法為：各家系的樹高（或胸徑）值為各家系樹高（或胸徑）兩地的平均值，各家系的樹高（或胸徑）效應(yīng)值為各家系的樹高（或胸徑）兩地平均值減去兩地家系樹高（或胸徑）的總平均值。②穩(wěn)定性參數(shù)的計(jì)算方法為：各家系的樹高（或胸徑）方差為各家系樹高（或胸徑）兩地重復(fù)間的方差，各家系的樹高（或胸徑）變異度為各家系的樹高（或胸徑）的方差開平方除以各家系的樹高（或胸徑）平均值。③適應(yīng)性參數(shù)的計(jì)算方法為：各家系的樹高（或胸徑）的回歸系數(shù)為各家系樹高（或胸徑）平均值與環(huán)境指數(shù)（各地點(diǎn)的樹高或胸徑總平均值）進(jìn)行回歸分析計(jì)算的b值。各家系樹高和胸徑2個(gè)生長(zhǎng)性狀在兩地的速生性、穩(wěn)定性及適應(yīng)性綜合分析及評(píng)價(jià)是以各家系樹高（或胸徑）在兩地的平均值的高低（或效應(yīng)值的大?。榛A(chǔ)，結(jié)合其穩(wěn)定性中的變異度和適應(yīng)性中的回歸系數(shù)（b值）進(jìn)行綜合分析。

采用DPS軟件［10］對(duì)性狀進(jìn)行方差分析和家系的穩(wěn)定性分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同立地杉木家系3年生時(shí)樹高、胸徑差異及聯(lián)合方差分析

兩地杉木家系3年生時(shí)樹高、胸徑經(jīng)同質(zhì)檢驗(yàn)后，試驗(yàn)點(diǎn)誤差均方均不顯著，可進(jìn)行兩地聯(lián)合方差分析。從表1和表2可以看出：試驗(yàn)地點(diǎn)間和試驗(yàn)地點(diǎn)內(nèi)區(qū)組間在樹高和胸徑上均表現(xiàn)出極顯著差異，而在家系間只有樹高表現(xiàn)出極顯著差異水平，胸徑則未達(dá)顯著差異；在家系×試驗(yàn)點(diǎn)互作間，胸徑達(dá)到差異顯著水平，樹高則未達(dá)差異顯著水平。表明不同立地條件（或坡位）對(duì)杉木家系的生長(zhǎng)影響明顯，樹高在家系間表現(xiàn)出顯著差異，但樹高在家系與地點(diǎn)間沒有顯著的交互效應(yīng)，而胸徑的交互效應(yīng)顯著，即不同家系的胸徑生長(zhǎng)在不同環(huán)境條件下的表現(xiàn)存在顯著差異，而樹高生長(zhǎng)則不顯著。

3.2 不同立地對(duì)3年生杉木家系樹高、胸徑生長(zhǎng)的影響

從表3中可知：兩地間樹高和胸徑的試驗(yàn)總平均值差異較大，余杭點(diǎn)（樹高為3.21 m，胸徑為4.31 cm）明顯大于開化點(diǎn)（樹高為2.33 m，胸徑為2.31 cm），余杭點(diǎn)平均樹高和平均胸徑分別比開化點(diǎn)高出37.77%和86.58%。表明雖然參試家系相同，但在不同地點(diǎn)樹高和胸徑生長(zhǎng)量表現(xiàn)出明顯的差異，這可能與兩地立地條件的不同有較大關(guān)系（兩地氣候條件近似），余杭點(diǎn)造林前茬為馬尾松林，且坡度較小，立地條件為中等，而開化點(diǎn)造林前茬為杉木純林，對(duì)林地肥力消耗較大，使土壤肥力明顯下降，立地條件則為中等偏下。同一地點(diǎn)內(nèi)不同區(qū)組也因處于不同坡位，使樹高和胸徑生長(zhǎng)量差異明顯，一般山坡下部土層較厚，水肥條件相對(duì)較好，因此杉木生長(zhǎng)快，而在同一山坡中上部，則因土層相對(duì)較薄，水肥條件相對(duì)較差，因此杉木生長(zhǎng)慢。余杭點(diǎn)以第7區(qū)、第1區(qū)組生長(zhǎng)相對(duì)較好，開化點(diǎn)則是第1區(qū)，第3區(qū)和第5區(qū)組生長(zhǎng)相對(duì)較好。表明立地條件對(duì)杉木的生長(zhǎng)有明顯影響，特別是在杉木采伐跡地上再營(yíng)造杉木林時(shí)，林分生長(zhǎng)量有明顯下降。

表1 兩地3年生杉木家系樹高、胸徑聯(lián)合方差分析結(jié)果Table 1 Combined ANOVA results of tree height,diameter at breast height（DBH）of 3-year-old Chinese fir families in 2 sites

3.3 不同立地杉木家系3年生時(shí)樹高、胸徑生長(zhǎng)性狀速生性、穩(wěn)定性及適應(yīng)性分析

表3 兩地不同區(qū)組間3年生杉木樹高、胸徑平均值Table 3 Average values of tree height,diameter at breast height（DBH） of 3-year-old Chinese fir families among different blocks in 2 sites

由于杉木家系樹高性狀在兩地點(diǎn)間差異明顯，以及胸徑在家系與試驗(yàn)點(diǎn)間有明顯的交互效應(yīng)，有必要對(duì)各家系兩生長(zhǎng)性狀進(jìn)行穩(wěn)定性分析。從兩地3年生杉木家系樹高、胸徑的速生性、穩(wěn)定性及適應(yīng)性綜合分析（表4和表5）可以看出，在兩地樹高生長(zhǎng)性狀表現(xiàn)很好和好的家系有8個(gè)，它們是B10，L15，B148，B121，A09，B13，B105和ck，在兩地胸徑生長(zhǎng)性狀表現(xiàn)很好和好的家系有9個(gè)，它們是L15，B10，B13，ck，B148，B121，A76，B105和A09，綜合樹高和胸徑2個(gè)生長(zhǎng)性狀，在兩地均表現(xiàn)好的家系為7個(gè)（除浙江杉木2代種子園混種ck外），它們是B10，L15，B148，B121，A09，B13和B105，可在這兩地及相似地區(qū)推廣應(yīng)用。

表4 3年生杉木家系樹高速生性、穩(wěn)定性及適應(yīng)性分析Table 4 Fast growth,stability and adaptability analysis of tree height of 3-year-old Chinese fir families

表5 3年生杉木家系胸徑速生性、穩(wěn)定性及適應(yīng)性分析Table 5 The fast growth,stability and adaptability analysis of diameter at breast height（DBH） of 3-year-old Chinese fir families

4 結(jié)論與討論

影響林木生長(zhǎng)的因素除不同氣候條件外還有立地條件。杉木作為中國(guó)南方林區(qū)主要用材樹種，對(duì)立地條件有一定的要求，一般要求選擇中等以上立地造林（Ⅰ和Ⅱ類地，立地指數(shù)要求在14以上），才能獲得較好的豐產(chǎn)效果?，F(xiàn)在大多數(shù)林區(qū)營(yíng)造杉木林多為杉木二茬林，林地土壤肥力有所下降，在這樣的背景下進(jìn)行杉木新品種選育，除要研究杉木生長(zhǎng)和材質(zhì)性狀外，杉木品種的適應(yīng)性研究也較為重要。

從本試驗(yàn)結(jié)果看，不同立地條件下杉木家系幼林生長(zhǎng)差異較大，特別是在杉木林采伐跡地上再營(yíng)造杉木林時(shí)，與馬尾松林采伐跡地相比，樹高和胸徑生長(zhǎng)量下降明顯，3年生時(shí)平均樹高和平均胸徑余杭點(diǎn)比開化點(diǎn)分別高出37.77%和86.58%；同一地點(diǎn)不同坡位上，杉木家系的生長(zhǎng)差異也很明顯，表明杉木對(duì)立地的反應(yīng)較為敏感。杉木連栽會(huì)使后林地土壤肥力下降明顯［1-6］，但同時(shí)也有研究證明，在杉木采伐跡地上營(yíng)造杉闊混交林能提高林地土壤肥力，促進(jìn)杉木的生長(zhǎng)［11-13］。

林木品系（基因型）與環(huán)境存在明顯互作效應(yīng)［14-15］。本研究中胸徑與地點(diǎn)間也存在顯著的互作效應(yīng)，說明環(huán)境顯著影響著杉木胸徑生長(zhǎng)性狀的表現(xiàn)。同時(shí)樹高生長(zhǎng)性狀在家系間有顯著差異，綜合兩地杉木家系樹高和胸徑速生性、穩(wěn)定性和適應(yīng)性分析評(píng)價(jià)，選擇出7個(gè)在幼林期生長(zhǎng)表現(xiàn)較好的杉木家系，可在兩地及相似地區(qū)進(jìn)行推廣造林。

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