不同立地條件對(duì)棕櫚人工林生長(zhǎng)及產(chǎn)量的影響

龍 鵬, 韋小麗, 彭凌帥

(1.貴州大學(xué)林學(xué)院，貴州 貴陽(yáng) 550025;2.遵義市鳳凰山國(guó)家森林公園，貴州 遵義 563000)

立地條件是指造林地上與森林生長(zhǎng)發(fā)育有關(guān)的環(huán)境因子的綜合[1]，立地條件的差異，會(huì)影響林木生長(zhǎng)、生物產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量；立地條件和林木生長(zhǎng)、生物產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的關(guān)系一直是林業(yè)工作者關(guān)注的熱點(diǎn).前人的研究表明，立地條件不同會(huì)影響微生物總體數(shù)量及其多樣性從而影響植物生長(zhǎng)[2]；海拔、坡度的不同會(huì)導(dǎo)致林下水熱條件的差異，進(jìn)而影響微生物分解活動(dòng)和土壤養(yǎng)分循環(huán)，對(duì)植物生長(zhǎng)產(chǎn)生顯著影響[3].畢建琦等[4]研究表明，坡向不同會(huì)影響檸條主根長(zhǎng)和側(cè)根數(shù)，進(jìn)而影響生物量和生長(zhǎng)；王向榮等[5]、魏宇昆等[6]研究發(fā)現(xiàn)，在水曲柳和沙棘林分中，坡向不同會(huì)造成林分生長(zhǎng)量和生物量的差異.不同坡位會(huì)影響光合有效輻射和空氣濕度，造成光合速率不同[7]；也會(huì)導(dǎo)致土壤養(yǎng)分空間差異，影響植物高度和直徑生長(zhǎng)[8].由此可見，不同立地因子組合形成不同的立地條件可從多方面或不同角度影響林木生長(zhǎng)和生物產(chǎn)量.

棕櫚[Trachycarpusfortunei(Hook.) H. Wendl]原產(chǎn)于我國(guó)，是我國(guó)南方重要的經(jīng)濟(jì)樹種之一，其主要經(jīng)濟(jì)產(chǎn)品為棕片、棕柄，用以制作棕繩、棕床墊或作為沙發(fā)床墊的填充物；棕櫚種子、棕苞也可食用、藥用[9]或加工為產(chǎn)品應(yīng)用到其它行業(yè)中[10-11].目前對(duì)棕櫚的研究主要集中在種源試驗(yàn)、苗木培育等方面[12-13]，對(duì)其人工林適宜造林地的選擇、人工林在不同立地條件下的生長(zhǎng)、棕片及棕柄的產(chǎn)量研究未見報(bào)道.因此，本研究以棕櫚現(xiàn)有人工林為對(duì)象，分析不同立地條件下棕櫚的生長(zhǎng)及棕片、棕柄產(chǎn)量差異，探討適宜棕櫚人工林生長(zhǎng)的立地條件，為棕櫚人工林的培育提供依據(jù).

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

研究區(qū)域?yàn)樵颇鲜〖t河縣阿扎河鄉(xiāng)和石頭寨鄉(xiāng).紅河縣(101°49′—102°37′E，23°05′—23°26′N)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 ℃，全縣年均降雨量為1 000～1 700 mm，東南部山區(qū)為1 500～2 000 mm.阿扎河鄉(xiāng)和石頭寨鄉(xiāng)位于紅河縣東南部，地處高海拔山區(qū)，降雨充沛，土壤類型為黃壤.原生植被優(yōu)勢(shì)樹種有云南松(Pinusyunnanensis)、光皮樺(BetulaluminiferaWindl.)、杉木[Cunninghamialanceolata(Lamb.) HooK]等；灌木有木姜子(LitseapengunesHemsl.)、杜鵑(RhododendronsimsiiPlanch)等；草本植物主要有黃背草[ThemedatriandraForsk. Var. Japonica (Willd.) Makino]、白茅[Imperatacylindrica(L.) Beauv.]、紫莖澤蘭(EupatoriumadenophoraSpreng.)等.研究區(qū)為2001年采用2年生播種苗造林的棕櫚人工林，林分年齡16年.

1.2 研究方法

1.2.1 樣地選擇與環(huán)境因子測(cè)定 在其它條件基本相同時(shí)，以海拔、坡向、坡位、小地形部位(山脊/山谷)為變量隨機(jī)設(shè)置樣地，樣地大小為20 m×20 m，每個(gè)立地因子設(shè)置3個(gè)重復(fù)，共69個(gè)樣地，同時(shí)考慮年齡、密度及管理技術(shù)的一致性.用佳明MAP 62sc型GPS測(cè)定坡向、海拔、坡度等因子；在每個(gè)樣地上沿對(duì)角線取3個(gè)土樣，取土前先扒開土壤表面的腐殖質(zhì)層，沿垂直方向0～40 cm取厚度為2 cm左右的土塊，將土樣帶回室內(nèi)晾干、磨碎、過篩，供測(cè)定土壤理化性質(zhì)使用.

1.2.2 棕櫚生長(zhǎng)情況調(diào)查 棕櫚的樹高、胸徑、冠幅分別采用花桿、圍尺、卷尺測(cè)定；并在胸徑處往下取20節(jié)(以剝?nèi)∫黄仄]合環(huán)為一節(jié))測(cè)定其總長(zhǎng)度，后取平均值作為莖干單節(jié)長(zhǎng)，同時(shí)測(cè)定林分密度及郁閉度.

1.2.3 棕片及棕柄產(chǎn)量測(cè)定 產(chǎn)量調(diào)查是在生長(zhǎng)調(diào)查的基礎(chǔ)上，通過計(jì)算樣地樹高、胸徑的平均值，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，測(cè)定其長(zhǎng)、寬和重量，并計(jì)算其平均值.單株總產(chǎn)量=(樹高/莖干單節(jié)長(zhǎng))×(單片棕片重+單片棕柄重).

1.2.4 土壤理化性質(zhì)的測(cè)定 有機(jī)質(zhì)采用油浴加熱重鉻酸鉀氧化法；全氮、水解氮采用堿解擴(kuò)散—半微量開氏法；全磷采用消煮液—鉬銻抗比色法；速效磷采用雙酸(濃鹽酸+濃硫酸)浸提法；全鉀采用消煮液—火焰光度法；速效鉀采用乙酸銨浸提—火焰光度法[14].

1.2.5 數(shù)據(jù)分析處理 采用SPSS 20進(jìn)行方差分析和多重比較(LSD)檢驗(yàn).

2 結(jié)果與分析

2.1 不同海拔高度對(duì)棕櫚生長(zhǎng)及產(chǎn)量的影響

對(duì)不同海拔高度棕櫚人工林生長(zhǎng)分析結(jié)果表明(表1)，棕櫚樹高隨海拔升高而逐漸減小，不同坡向上均以1 750m～1 800 m樹高最大，為2 150～2 200 m海拔段的2.59和2.38倍，差異顯著(P<0.05)；胸徑則隨海拔升高而增大，但差異不顯著(P>0.05)，冠幅在不同海拔高度差異均不顯著(P>0.05).莖干單節(jié)長(zhǎng)能夠反映棕櫚的生長(zhǎng)速率，其變化趨勢(shì)與樹高相似，不同坡向上均以1 750～1 800 m海拔最長(zhǎng)，分別為2 150～2 200 m海拔段的2.73和1.94倍，差異顯著(P<0.05).

對(duì)不同海拔高度棕櫚產(chǎn)量因子分析結(jié)果表明(表2)，當(dāng)坡向?yàn)殛幤聲r(shí)，1 750～1 800 m的棕片重量最大，為2 150～2 200 m的2.29倍，差異顯著(P<0.05)；棕片長(zhǎng)、棕片寬、單株總產(chǎn)量隨海拔變化差異不顯著(P>0.05).當(dāng)坡向?yàn)殛?yáng)坡時(shí)，1 750～1 800 m海拔高度的棕片長(zhǎng)和棕片重量最大，分別為2 150～2 200 m海拔的1.33和2.25倍，差異顯著(P<0.05)；棕柄重和單株總產(chǎn)量隨海拔升高逐漸減小，且在陽(yáng)坡不同海拔高度范圍差異顯著(P<0.05).

表1 不同海拔高度棕櫚生長(zhǎng)比較1)Table 1 Comparison on the growth of T.fortunei at different altitudes

1)同一列中不同字母表示差異顯著(P<0.05).

表2 不同海拔棕櫚產(chǎn)量因子分析1)Table 2 Analysis on production factors of T.fortunei at different altitudes

1)同一列中不同字母表示差異顯著(P<0.05).

2.2 不同坡向?qū)ψ貦吧L(zhǎng)及產(chǎn)量的影響

坡向不同會(huì)影響光照和水分分布狀況，對(duì)植物生長(zhǎng)作用效果明顯.不同坡向棕櫚生長(zhǎng)分析結(jié)果如表3所示，不論在山谷還是山脊，陽(yáng)坡棕櫚的樹高、胸徑均大于陰坡，在海拔1 750～1 800 m的山脊陽(yáng)坡棕櫚樹高為陰坡的1.41倍，差異顯著(P<0.05)，但棕櫚胸徑、冠幅和莖干單節(jié)長(zhǎng)在不同坡向上差異均不顯著(P>0.05).

表3 不同坡向棕櫚生長(zhǎng)比較1)Table 3 Comparison on the growth of T.fortunei at different slope directions

1)同一列中不同字母表示差異顯著(P<0.05).

對(duì)不同坡向棕櫚產(chǎn)量因子分析結(jié)果表明(表4)，山谷不同坡向的棕片長(zhǎng)、棕片寬差異不顯著(P>0.05)，但陰坡的棕片重、棕柄重及總產(chǎn)量分別為陽(yáng)坡的1.56、1.27、2.04倍，顯著大于陽(yáng)坡(P<0.05)；在山脊上，陽(yáng)坡棕櫚的產(chǎn)量顯著大于陰坡(P<0.05)，其中以棕片重和單株總產(chǎn)量的差異最大，分別為陰坡的2.52和2.44倍.

表4 不同坡向棕櫚產(chǎn)量因子比較1)Table 4 Comparison on palm yield factor of T.fortunei at different slope directions

1)同一列中不同字母表示差異顯著(P<0.05).

2.3 不同坡位對(duì)棕櫚生長(zhǎng)及產(chǎn)量的影響

對(duì)不同坡位棕櫚生長(zhǎng)進(jìn)行分析，其結(jié)果表明(表5)，隨著坡位降低，棕櫚樹高逐漸增高，下坡位最大，為上坡位的2.12倍，差異顯著(P<0.05)；胸徑隨坡位下降有所降低，但不同坡位之間差異不顯著(P>0.05).中坡位的莖干單節(jié)長(zhǎng)和冠幅最小，莖干單節(jié)長(zhǎng)與下坡位相比差異顯著(P<0.05).

表5 不同坡位棕櫚生長(zhǎng)比較1)Table 5 Comparison on the growth of T.fortunei at different slope positions

1)同一列中不同字母表示差異顯著(P<0.05).

不同坡位棕櫚產(chǎn)量因子比較結(jié)果表明(圖1)，棕片長(zhǎng)和棕片寬隨坡位下降差異不顯著(P>0.05).中坡位棕片重量最小，只有下坡位的0.53倍，與上坡位、下坡位差異顯著(P<0.05).上坡位、中坡位棕柄重量接近，與下坡位差異不顯著(P>0.05)；上坡位單株總產(chǎn)量最小，只有下坡位的0.43倍，與中坡位、下坡位差異顯著(P<0.05).

圖中不同字母表示不同坡位棕櫚產(chǎn)量因子差異顯著(P<0.05),相同字母表示不同坡位棕櫚產(chǎn)量因差異不顯著(P>0.05).圖1 不同坡位棕櫚產(chǎn)量因子比較Fig.1 Comparison on yield factors of T.fortunei at different slope positions

2.4 不同小地形部位對(duì)棕櫚生長(zhǎng)及產(chǎn)量的影響

小地形部位不同會(huì)引起土壤水肥差異，進(jìn)而影響植物生長(zhǎng).對(duì)相同海拔、坡向上不同小地形部位的棕櫚生長(zhǎng)進(jìn)行分析，結(jié)果表明：棕櫚的胸徑和冠幅在不同的小地形部位中差異均不顯著(P>0.05)；在1 750～1 800 m的陰坡，山谷樹高為山脊的1.55倍，顯著大于山脊(P<0.05)，在其它海拔高度和坡向的不同小地形部位差異均不顯著(P>0.05).莖干單節(jié)長(zhǎng)在不同海拔高度均表現(xiàn)為山谷大于山脊，且在2 100～2 150 m為山谷顯著大于山脊(P<0.05)(表6).

表6 不同地形部位生長(zhǎng)分析1)Table 6 Analysis on the growth of T.fortunei from different topography sites

1)同一列中不同字母表示差異顯著(P<0.05).

對(duì)不同地形部位棕櫚產(chǎn)量因子進(jìn)行分析，結(jié)果如表7所示.棕片寬在不同小地形部位差異均不顯著(P>0.05)；棕片長(zhǎng)、棕片重在1 750～1 800 m海拔高度上的山谷顯著大于山脊(P<0.05)，分別為山脊的1.5和3倍，在其它海拔高度的不同小地形部位之間產(chǎn)量指標(biāo)差異都不顯著.棕柄重和總產(chǎn)量在2 100～2 150 m海拔的不同地形部位差異不顯著(P>0.05)，但在2 050～2 100和1 750～1 800 m海拔為山谷顯著大于山脊.

2.5 不同立地條件土壤理化性質(zhì)分析

對(duì)不同立地條件下土壤理化性質(zhì)分析結(jié)果表明(表8)，不同立地條件下土壤中全磷、速效磷、全鉀、速效鉀的含量隨立地因子的變化差異最為顯著.相同地形部位和坡向下，隨海拔降低，土壤中全鉀含量逐漸升高，土壤養(yǎng)分狀況逐漸改善；有機(jī)質(zhì)含量在2 150～2 200、2 100～2 150 m海拔高度為陽(yáng)坡顯著大于陰坡，隨海拔降低到1 750～1 800 m為陰坡顯著大于陽(yáng)坡(P<0.05).全氮含量以2 100～2 150 m山脊陽(yáng)坡立地條件含量最高，以2 050～2 100 m山谷陽(yáng)坡立地條件含量最低，與其它立地條件下含量差異顯著(P<0.05)．綜合分析可知，海拔、地形部位、坡向變化均會(huì)引起土壤中各營(yíng)養(yǎng)元素較大的變化，對(duì)棕櫚人工林的生長(zhǎng)產(chǎn)生影響，因此，在棕櫚人工林經(jīng)營(yíng)過程中可根據(jù)不同立地條件的養(yǎng)分特點(diǎn)進(jìn)行合理施肥提高產(chǎn)量.

表7 不同小地形部位產(chǎn)量因子分析1)Table 7 Yield factor analysis of T.fortunei planted at specific topographic sites

1)同一列中不同字母表示差異顯著(P<0.05).

表8 不同立地條件土壤理化性質(zhì)比較1)Table 8 Comparison on soil physical and chemical properties at different site conditions

1)同一列中不同字母表示差異顯著(P<0.05).

2.6 棕櫚生長(zhǎng)產(chǎn)量與土壤養(yǎng)分相關(guān)性分析

由表9可知，土壤中全鉀含量與樹高、莖干單節(jié)長(zhǎng)、棕片長(zhǎng)、棕片寬、棕片重、總產(chǎn)量之間均存在極顯著的相關(guān)性(P<0.01)，對(duì)生長(zhǎng)及產(chǎn)量指標(biāo)的影響效果最為明顯；速效鉀含量與棕片長(zhǎng)，水解氮、有機(jī)質(zhì)含量與莖干單節(jié)長(zhǎng)之間具有極顯著的相關(guān)性(P<0.01)；全氮含量與莖干單節(jié)長(zhǎng)、棕片重，水解氮含量與樹高，全磷含量與總產(chǎn)量，有機(jī)質(zhì)含量與棕片重均存在顯著相關(guān)性(P<0.05).可見，鉀元素對(duì)棕櫚生長(zhǎng)指標(biāo)的影響比氮、磷元素大，鉀元素對(duì)棕櫚生長(zhǎng)及產(chǎn)量指標(biāo)的影響機(jī)制有待于進(jìn)一步研究.

表9 生長(zhǎng)產(chǎn)量與土壤理化性質(zhì)相關(guān)性分析1)Table 9 Correlation analysis of growth and yield with soil physical and chemical properties

1)*表示P<0.05的顯著水平，**表示P<0.01的極顯著水平.

3 結(jié)論與討論

研究表明海拔、坡向、坡位、小地形部位等立地環(huán)境因子的不同會(huì)引起溫度、水分、太陽(yáng)輻射、土壤養(yǎng)分的差異，影響植物生態(tài)和生理特征，限制植物生長(zhǎng)[15-17].本研究結(jié)果表明，棕櫚在陽(yáng)坡的生長(zhǎng)優(yōu)于陰坡，坡下部?jī)?yōu)于坡中、上部，山谷優(yōu)于山脊；且各立地因子對(duì)棕櫚樹高影響最顯著，對(duì)胸徑、冠幅影響不顯著，與蘇香玲[18]等對(duì)不同海拔毛竹研究結(jié)果相似.這是因?yàn)樽貦笆菃巫尤~植物，其莖皆為初生組織，而無(wú)次生組織，僅有散生的管狀維管束，負(fù)責(zé)輸送養(yǎng)分，沒有維管形成層存在，從而沒有次生生長(zhǎng)及生長(zhǎng)年輪，且所有負(fù)責(zé)營(yíng)養(yǎng)輸送的管狀維管束數(shù)量也是一個(gè)定數(shù)，不會(huì)因?yàn)槟隁q增大而增加；其生長(zhǎng)順序也有別于其它植物，先是完全發(fā)展主干的粗度，然后才進(jìn)行增高生長(zhǎng)，一旦進(jìn)入增高生長(zhǎng)，莖干的粗度便不會(huì)再增大[19]，因而，棕櫚的直徑生長(zhǎng)主要取決于遺傳因素，受立地條件變化的影響較??；相應(yīng)的棕片因?yàn)榘谇o干上，其寬度與棕櫚直徑具有高度的一致性，受立地因子的影響極小.不同立地因子主要通過影響棕櫚高生長(zhǎng)，進(jìn)而影響棕片長(zhǎng)度、棕片重量、棕柄重量及單株總產(chǎn)量.莖干單節(jié)長(zhǎng)是本研究提出一個(gè)概念，實(shí)際上就是相鄰棕片之間的生長(zhǎng)間距，莖干單節(jié)長(zhǎng)越小，棕片、棕柄生長(zhǎng)的間距就越小，單位高度剝?nèi)〉淖仄?、棕柄?shù)就越多，棕櫚的單株產(chǎn)量就越高.因此，選擇適宜立地條件促進(jìn)棕櫚高生長(zhǎng)是提高棕櫚單株產(chǎn)量的關(guān)鍵.對(duì)土壤理化性質(zhì)分析結(jié)果表明，不同坡向下，陽(yáng)坡土壤養(yǎng)分較陰坡差，而棕櫚生長(zhǎng)及產(chǎn)量更好，表明坡向?qū)ψ貦吧L(zhǎng)及產(chǎn)量的影響較土壤養(yǎng)分狀況更明顯，這可能與棕櫚對(duì)光照的需求有關(guān).因此，棕櫚人工林經(jīng)營(yíng)可以適當(dāng)降低土壤養(yǎng)分狀況要求，以海拔和坡向作為主要的選擇因子.

大多數(shù)樹種生長(zhǎng)與氮、磷、鉀元素供應(yīng)關(guān)系較密切，其中鉀元素以游離狀態(tài)存在，有著高度的流動(dòng)性，能夠提升導(dǎo)管和篩管的運(yùn)輸速率，有利于干物質(zhì)的積累[20].本研究對(duì)土壤養(yǎng)分與棕櫚生長(zhǎng)及產(chǎn)量相關(guān)性分析結(jié)果表明，棕櫚人工林生長(zhǎng)與鉀元素，尤其是全鉀的含量高度相關(guān)，全鉀含量高的立地，棕櫚的高生長(zhǎng)及產(chǎn)量指標(biāo)均較高，這可能與棕櫚是纖維植物，主要產(chǎn)品棕片和棕柄中含有大量的纖維有關(guān).因此，研究建議在進(jìn)行棕櫚經(jīng)營(yíng)時(shí)應(yīng)多施鉀肥，有利于促進(jìn)生長(zhǎng)及產(chǎn)量的提高，至于鉀元素是怎樣影響棕櫚的產(chǎn)量和質(zhì)量，還有待于進(jìn)一步研究.