林分密度及立地條件對(duì)濕加松生長(zhǎng)與產(chǎn)脂的影響

吳東山 韋 海 顏培棟 傅 鋒 楊章旗

(1. 廣西壯族自治區(qū)林業(yè)科學(xué)研究院，國(guó)家林業(yè)局馬尾松工程技術(shù)研究中心，廣西馬尾松工程技術(shù)研究中心,廣西 南寧 530002；2. 廣西國(guó)有博白林場(chǎng)，廣西 玉林 537600)

濕加松 (Pinuselliottii×P.caribaea)，是以洪都拉斯加勒比松 (Pinuscaribaeavar.hondurensis) 為父本，美國(guó)濕地松 (Pinuselliottii) 為母本雜交產(chǎn)生的子代。我國(guó)早期進(jìn)行的加勒比松雜交育種試驗(yàn)表明加勒比松與濕地松的種間雜交、加勒比松的種內(nèi)雜交均可以產(chǎn)生具有一定生長(zhǎng)性狀優(yōu)勢(shì)的雜種[1]，并且對(duì)濕加松的適生區(qū)域及栽培技術(shù)[2-5]，苗期生長(zhǎng)[6]、產(chǎn)脂量[7]進(jìn)行了深入研究。在廣西，濕加松能很好適應(yīng)季候和土壤條件，生長(zhǎng)量高于同期馬尾松 (Pinusmassoniana)，其紙漿性能指標(biāo)介于兩親本之間[8]，且表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗松突園蚧特性[9]。因此，繼續(xù)深入研究濕加松的豐產(chǎn)栽培措施及產(chǎn)脂性能對(duì)于進(jìn)一步開(kāi)發(fā)和利用其高抗、速生、高產(chǎn)脂等特性有重要意義。

林分密度是影響林木生長(zhǎng)發(fā)育、最終產(chǎn)量和質(zhì)量的重要因子，適宜的林分密度可以促進(jìn)林分生產(chǎn)力的提高和優(yōu)良干材的形成。祁萬(wàn)宜等[10]提出引種日本落葉松作為紙漿林的適宜密度為3 333～4 050株/hm2；Kim等[11]研究認(rèn)為低密度造林會(huì)使分枝數(shù)增加、枝下高降低導(dǎo)致林木品質(zhì)下降。不同的立地條件和營(yíng)林措施對(duì)林木的生長(zhǎng)與產(chǎn)量反應(yīng)差異較大，必須實(shí)施立地環(huán)境與育林措施間的優(yōu)化配置才能達(dá)到人工林的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)[12]。目前國(guó)內(nèi)對(duì)濕加松的研究多集中在生長(zhǎng)量與木材材性上，對(duì)其產(chǎn)脂特性研究較少，特別是在濕加松中齡林保留密度對(duì)產(chǎn)脂量影響規(guī)律的研究方面。本試驗(yàn)利用設(shè)置在廣西博白縣博白林場(chǎng)14年生濕加松不同密度采脂林分，研究濕加松生長(zhǎng)和產(chǎn)脂量對(duì)林分密度及立地的響應(yīng)，以期為濕加松中齡林采脂密度與立地的最佳配置提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地設(shè)在廣西國(guó)有博白林場(chǎng)，地處博白縣南部 (110°02′ E，22°08′ N)，年均溫21.9 ℃，1月均溫13.4 ℃，最高月均溫29.0 ℃，全年積溫80 819 ℃，年平均降雨量1 756 mm，年無(wú)霜期350 d。試驗(yàn)地海拔124 m左右，坡度平緩，土壤為磚紅壤，土層厚度80～100 cm。前茬為馬尾松 (Pinusmassoniana) 采伐跡地林。濕地松與加勒比松雜交子代試驗(yàn)林，采用穴狀整地，規(guī)格為40 cm × 40 cm × 30 cm。2001年4月定植，造林當(dāng)年10月?lián)嵊?次，第2年和第3年分別于5月和10月?lián)嵊?次，因自然稀疏，進(jìn)行采脂試驗(yàn)時(shí)林分保存率在80%～85%。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)林于10年生時(shí)進(jìn)行密度間伐，試驗(yàn)設(shè)置為：處理1～450株/hm2，處理2～675株/hm2，處理3～900株/hm2，處理4～1 125株/hm2，處理5～1 350株/hm2，CK (對(duì)照)，共5個(gè)采脂密度處理，小區(qū)面積20 m × 30 m，采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)分析密度效應(yīng)，設(shè)計(jì)4次重復(fù)分析立地效應(yīng)，其中3個(gè)重復(fù) (Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ重復(fù)) 位于東南坡面，各重復(fù)按照序列號(hào)從小到大順序從山頂至山腳依次排列，第4重復(fù) (Ⅳ重復(fù)) 位于東北坡面 (與Ⅱ重復(fù)同一等高線)。

1.3 采脂試驗(yàn)

試驗(yàn)林于2014年8—11月與2015年6—11月進(jìn)行采脂試驗(yàn)，每個(gè)樣地每株樣木進(jìn)行編號(hào)，測(cè)量樹(shù)高 (m)、胸徑 (cm)、活枝下高 (cm) 等指標(biāo)。采用下降式采脂法在1.3 m處以下雙面開(kāi)割，每1 d采脂1次，每10 d稱量1次。采脂結(jié)束后進(jìn)行每木測(cè)量采割面周長(zhǎng) (cm)、割面寬 (cm)、割溝長(zhǎng) (cm) 等采脂指標(biāo)，產(chǎn)脂量單位為g/d。

按照不同密度設(shè)置9個(gè)采樣區(qū)，每個(gè)區(qū)平行設(shè)定3個(gè)釆樣點(diǎn)，每個(gè)樣點(diǎn)分別在0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm 3個(gè)土層平行取土壤樣，并同時(shí)取混合土壤1份。記錄樣點(diǎn)經(jīng)緯度、坡位、海拔和草本及灌木類型等相關(guān)立地因子。將取回的土樣放置2個(gè)月自然陰干，除去石塊、根系等雜物后，過(guò)100目篩放于鋁盒保存到干燥器內(nèi)用于測(cè)定全P和全K。另一批自然風(fēng)干，過(guò)60目篩存放于鋁盒，用于測(cè)定有機(jī)C、堿解N和全N。其中土壤含水量用烘干法測(cè)定；容重用環(huán)刀法測(cè)定；pH值用水土體積比為25∶1的溶液，通過(guò)酸度計(jì)測(cè)定；有機(jī)C用重鉻酸鉀水合加熱法測(cè)定；全N和堿解N分別采用凱氏定氮儀法和擴(kuò)散吸收發(fā)測(cè)定，土壤全P用鉬銻抗顯色后在72型光電分光光度計(jì)上測(cè)定，全K用火焰光度法測(cè)定[13]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

單株材積 (V) 按公式V=0.714 265 437 × 10-4D1.867 008H0.901 463 2[4]進(jìn)行計(jì)算。其中：V為材積，m3；H為樹(shù)高，m；D為胸徑，cm。以小區(qū)單株為測(cè)定值單位，采用SAS/ANVOA統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行方差分析及多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 林分密度對(duì)濕加松生長(zhǎng)和產(chǎn)脂量的影響

2.1.1濕加松生長(zhǎng)和產(chǎn)脂量對(duì)密度的響應(yīng)

林分密度不僅影響林分單株的生長(zhǎng)表現(xiàn)，而且也影響林分的蓄積量和松脂產(chǎn)量。用個(gè)體的表型變異數(shù)據(jù)來(lái)衡量不同密度模式下濕加松各性狀的響應(yīng)，見(jiàn)表1。

表1濕加松性狀在不同密度模式下的變異分析
Table 1 The variation forPinuselliottii×P.caribaeatraits under different stand densities

密度模式/(株·hm-2)胸徑/cm樹(shù)高/m單株材積/m3單位蓄積/(m3·hm-2)活枝下高/m冠幅/m產(chǎn)脂量/(株·g-1·d-1)單位面積產(chǎn)脂量/(kg·hm-2·d-1)45018.014.30.17277.5228.44.732.1814.48167517.315.00.168113.45410.14.126.5617.92890017.016.10.173155.64011.84.334.1730.753112516.817.40.181203.62512.23.821.8624.593135014.417.50.146197.10013.03.517.4723.585

由表1可知，14年生時(shí)濕加松生長(zhǎng)、形質(zhì)及產(chǎn)脂量對(duì)密度的反應(yīng)不同。對(duì)于胸徑生長(zhǎng)均表現(xiàn)為隨著林木密度的降低而增大，在最低密度時(shí)達(dá)到最大，這與王長(zhǎng)新[14]在研究馬尾松產(chǎn)脂量的相關(guān)因子觀點(diǎn)一致。675、900、1 125株/hm2胸徑差別不大，當(dāng)密度達(dá)到1 350株/hm2時(shí)胸徑降幅明顯，表明胸徑在中等林分密度下敏感度較小，胸徑生長(zhǎng)差異不顯著，平均胸徑都在16.8 cm以上，而高密度及低密度模式下胸徑響應(yīng)較強(qiáng)烈，胸徑兩極分化明顯。對(duì)于樹(shù)高生長(zhǎng)，密度越高其反應(yīng)越不敏感，但樹(shù)高生長(zhǎng)也是隨著密度的增加而增加，有變幅不斷減小的趨勢(shì)，符合林分樹(shù)高生長(zhǎng)的密度效應(yīng)。

在給定的林木密度模式下，林分的蓄積決定于林分的單株平均材積，不同林分密度下的單株材積與林分蓄積的表現(xiàn)不一致。隨著林分密度增加，單株平均材積呈雙峰曲線趨勢(shì)，出現(xiàn)2個(gè)峰值的密度模式分別為450株/hm2及1 125株/hm2，且后者單株平均材積比前者高0.009 m3/株，而林分蓄積則是表現(xiàn)為單峰型曲線，出現(xiàn)峰值的是1 125株/hm2密度模式，在前4種模式下隨著密度增加林分蓄積的差異顯著，但在高密度下，由于林分密度相差不大，導(dǎo)致胸徑、樹(shù)高的差異不顯著，林分蓄積反而相差不大。因此，綜合考慮林分蓄積，應(yīng)該選擇適當(dāng)?shù)拿苤材Ｊ皆炝?，建議在1 125株/hm2密度模式下較為適宜。研究表明，活枝下高 是主要的干形指標(biāo)之一[15]。從表1 可知，活枝下高與樹(shù)高對(duì)密度的響應(yīng)基本一致，均是隨著密度的升高而升高。這與濕加松兼顧了濕地松與加勒比松親本樹(shù)干通直、分枝細(xì)、分枝角度平整、早期林分郁閉快的優(yōu)勢(shì)特性有關(guān)。由于冠幅與樹(shù)體的光合作用有關(guān)，間接影響著樹(shù)體次生代謝產(chǎn)物的合成，因此松樹(shù)的產(chǎn)脂量與樹(shù)體冠幅有一定的關(guān)系[16]。研究中表明，不管是單株產(chǎn)脂量還是單位面積產(chǎn)脂量都有著顯著的密度效應(yīng)。且與單株材積和林分蓄積有一致的變化曲線，但又有差別。單株產(chǎn)脂量及林木單位面積產(chǎn)脂量最大值均為同一個(gè)密度模式，即在900株/hm2時(shí)，產(chǎn)脂量最高。而在高密度時(shí)林分單位面積產(chǎn)脂量不大，低密度時(shí)其產(chǎn)脂量又因?yàn)橹陻?shù)偏少產(chǎn)脂量下降，綜合兩者考慮，建議產(chǎn)脂林林分密度900～1 125株/hm2為適宜。

2.1.2不同密度下濕加松生長(zhǎng)和產(chǎn)脂量的方差分析

為了解不同林分密度下濕加松生長(zhǎng)與產(chǎn)脂量的差異，對(duì)生長(zhǎng)與產(chǎn)脂性狀進(jìn)行方差分析，結(jié)果見(jiàn)表2。生長(zhǎng)性狀中樹(shù)高、胸徑在不同密度處理下差異顯著，而材積與產(chǎn)脂量在不同密度處理下差異極顯著，說(shuō)明不同的密度對(duì)生長(zhǎng)與產(chǎn)脂具有顯著的影響。

表2 不同密度下濕加松生長(zhǎng)和產(chǎn)脂量的方差分析Table 2 Variance analysis on growth and resin yield of Pinus elliottii × P.caribaea under different stand densities

進(jìn)一步分析在0.05及0.01差異顯著性水平比較兩兩密度處理間的差異程度表明 (表3)，4個(gè)性狀在2個(gè)水平的顯著差異不同。其中材積在2個(gè)差異顯著性水平上，除密度為450株/hm2與675株/hm2間無(wú)顯著差異外，其余處理間均存在顯著差異，產(chǎn)脂性狀出除450株/hm2與900株/hm2無(wú)顯著差異外，其余處理間均存在顯著差異。

表3 不同密度下濕加松生長(zhǎng)和產(chǎn)脂量的多重比較Table 3 Multiple comparison tests on growth and resin yield of Pinus elliottii × P.caribaea under different stand densities

注：字母不同表示差異顯著。

2.1.3林分密度與濕加松生長(zhǎng)及產(chǎn)脂量間的相關(guān)性

林分密度與濕加松生長(zhǎng)及產(chǎn)脂量的相關(guān)關(guān)系見(jiàn)表4。

表4 林分密度與濕加松生長(zhǎng)及產(chǎn)脂量間的相關(guān)性Table 4 The correlation of stand densities, growth and resin yield of Pinus elliottii × P.caribaea

注：*表示相關(guān)性顯著，**表示相關(guān)性極顯著。

林木密度與樹(shù)高、活枝下高呈極顯著正相關(guān)，而與胸徑呈極顯著負(fù)相關(guān)，表明不同的林分密度對(duì)樹(shù)高、活枝下高、胸徑有強(qiáng)度影響，隨著林分密度的增加，樹(shù)高、活枝下高增加，而胸徑卻下降。林分密度與產(chǎn)脂量呈顯著正相關(guān)，但其與材積則為顯著負(fù)相關(guān)。結(jié)合表1可知，雖然隨著單位面積株數(shù)的增加能夠帶來(lái)單位面積蓄積及產(chǎn)脂總量的增加，但過(guò)密的林分反而會(huì)降低單株材積及產(chǎn)脂量。樹(shù)高與胸徑、材積、活枝下高呈顯著正相關(guān)，胸徑與材積、產(chǎn)脂量呈極顯著正相關(guān)，但活枝下高與產(chǎn)脂量呈顯著負(fù)相關(guān)。表明在不同林分密度下，生長(zhǎng)、形質(zhì)及產(chǎn)脂性狀之間存在顯著的關(guān)聯(lián)性。

2.2 立地條件對(duì)濕加松生長(zhǎng)和產(chǎn)脂量的影響

2.2.1濕加松生長(zhǎng)和產(chǎn)脂量對(duì)林分立地條件的響應(yīng)

不同區(qū)組的土壤立地理化分析結(jié)果 (表5) 可知，區(qū)組間的土壤肥力確實(shí)存在顯著差異。其中有機(jī)物含量、速效P、速效K含量差別較大，由于林木的生長(zhǎng)與代謝產(chǎn)物的合成需要有機(jī)物、P、K等大量物質(zhì)的參與，因此，在分析濕加松生長(zhǎng)與產(chǎn)脂量差異時(shí)，也要考慮立地差異帶來(lái)的影響。本研究將土壤肥力從低到高按照區(qū)組為單元進(jìn)行簡(jiǎn)單等級(jí)劃分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ 3個(gè)等級(jí) (區(qū)組Ⅲ與Ⅳ立地條件相近劃為Ⅲ等級(jí))，不同立地區(qū)組濕加松生長(zhǎng)與產(chǎn)脂量的多重比較見(jiàn)表6。

表5 不同立地區(qū)組土壤理化性質(zhì)分析Table 5 Analysis on physicochemical properties of soil collected from different site conditions of blocks

表6 不同立地區(qū)組間濕加松生長(zhǎng)和產(chǎn)脂量多重比較Table 6 LSD multiple comparison on growth and resin yield of Pinus elliottii × P.caribaea among different site conditions of blocks

注：數(shù)據(jù)為平均值 ± 標(biāo)準(zhǔn)差，不同字母表示0.05水平差異顯著。

從表6可知，濕加松樹(shù)高、胸徑、材積、產(chǎn)脂量隨土壤肥力的提高而提高，且不同的立地條件下這些性狀差異顯著。濕加松活枝下高對(duì)立地條件的效應(yīng)卻與上述不同，并不是隨著土壤肥力的升高而升高，其最低的活枝下高并沒(méi)有出現(xiàn)在立地條件最差區(qū)組，而是在土壤肥力中等條件的區(qū)組，這可能與林分密度、坡度情況有關(guān)，有待進(jìn)一步研究。

2.2.2立地條件與生長(zhǎng)及產(chǎn)脂量間的相關(guān)性

在林分經(jīng)營(yíng)過(guò)程中，立地條件是在造林開(kāi)始前首先考慮的問(wèn)題之一。良好的立地可以為林木生長(zhǎng)提供好的外部條件，能夠促進(jìn)其迅速生長(zhǎng)與產(chǎn)出。從表7可知，不同立地類型樹(shù)高、胸徑、產(chǎn)脂量呈顯著正相關(guān)，但與材積及活枝下高相關(guān)性不顯著。表明在立地條件有利情況下，土壤肥沃，水分充足，生態(tài)多樣性豐富，這為上層林分的生長(zhǎng)提供有力條件，生長(zhǎng)旺盛，因此，其代謝產(chǎn)物松脂的產(chǎn)量也增加。不同的立地條件下產(chǎn)脂量與胸徑呈極顯著正相關(guān)，但與活枝下高為顯著負(fù)相關(guān)，表明胸徑越大其產(chǎn)脂量越多。

表7 立地、生長(zhǎng)與產(chǎn)脂量間相關(guān)性Table 7 The correlation of site conditions, growth and resin yield

注：*表示相關(guān)性顯著，**表示相關(guān)性極顯著。

3 結(jié)論與討論

林分生產(chǎn)力的高低除了與基因型的優(yōu)良程度有關(guān)，還受制于林木對(duì)其生長(zhǎng)空間的利用程度。在栽培過(guò)程中，最為關(guān)鍵的還是通過(guò)合理的栽培措施提高對(duì)營(yíng)養(yǎng)空間的高效利用，如對(duì)林分密度的調(diào)控。林分密度表明林木利用其占有空間的程度，是影響林分生長(zhǎng)和產(chǎn)量的主要因素[17]。在進(jìn)行濕加松的栽培技術(shù)研究時(shí)林分密度控制與立地條件的選擇是重要的技術(shù)措施[18]。本研究指出不同的密度處理對(duì)濕加松的生長(zhǎng)、形質(zhì)及產(chǎn)脂量都有顯著的影響。林分單位面積蓄積隨著林分單位面積株數(shù)的增加而增加，而林分單位面積產(chǎn)脂量隨著密度的增加而增加，產(chǎn)脂量達(dá)到最大值后又隨密度的增加而下降。因此，林分密度是影響濕加松單位面積蓄積與產(chǎn)脂量的重要因素，適宜的林分密度有利于林木保持旺盛的生長(zhǎng)，增強(qiáng)光合作用，促進(jìn)松脂的分泌，提高松脂的產(chǎn)量[19]。本研究在分析林分密度與生長(zhǎng)及產(chǎn)脂量相關(guān)性時(shí)發(fā)現(xiàn)林分密度與產(chǎn)脂量呈顯著正相關(guān)，但其與材積則為顯著負(fù)相關(guān)。所以要根據(jù)不同的營(yíng)林目標(biāo)進(jìn)行適當(dāng)?shù)拿芏日{(diào)控，在單獨(dú)考慮單位面積蓄積量時(shí)以建議在1 125株/hm2密度模式下較為適宜。在該林分密度下濕加松蓄積量達(dá)到203.625 m3/hm2；在綜合考慮濕加松的單位面積產(chǎn)脂量時(shí)建議在900～1 124株/hm2時(shí)適宜，因?yàn)樵撁芏饶Ｊ较聠挝幻娣e產(chǎn)脂量最高，且其單位面積蓄積也達(dá)到155.620 m3/hm2較高水平以上。

土壤是林木生長(zhǎng)和發(fā)育的主要空間，不同的土壤肥力水平對(duì)林木生長(zhǎng)和產(chǎn)出影響很大[20]。本研究微立地條件下濕加松的生長(zhǎng)與產(chǎn)脂性狀也得到相類似的結(jié)論。濕加松樹(shù)高、胸徑、材積、產(chǎn)脂量隨土壤肥力的提高而提高，且不同的立地條件下這些性狀差異顯著。不同立地類型樹(shù)高、胸徑、產(chǎn)脂量呈顯著正相關(guān)。

濕加松的生長(zhǎng)及產(chǎn)脂都是其重要的經(jīng)濟(jì)性狀。不能忽視林木密度與立地因素對(duì)其生長(zhǎng)與產(chǎn)脂的重要影響。同時(shí)要注意到，密度及立地條件對(duì)林分生長(zhǎng)與產(chǎn)出的影響是長(zhǎng)期的、動(dòng)態(tài)的過(guò)程，不同的性狀受栽培措施影響的程度也不同[21]。關(guān)于林木密度和立地因素是如何在多個(gè)年份間影響生長(zhǎng)與產(chǎn)脂的規(guī)律還需進(jìn)一步研究。

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