不同坡向和坡位下楓香和細(xì)柄阿丁楓混交林生長差異研究

黃少華

摘要[目的]研究坡向和坡位對楓香與細(xì)柄阿丁楓人工混交林生長及種間競爭狀況的影響。[方法]基于不同坡向和坡位下16年楓香+細(xì)柄阿丁楓行間混交人工林生長的調(diào)查數(shù)據(jù)，分析2個樹種的樹高、胸徑、平均最大冠幅、林木材積與林分蓄積等變化特征。[結(jié)果]坡向和坡位對楓香造林保存率無顯著影響，而細(xì)柄阿丁楓造林保存率為半陽坡>陽坡，且隨著坡位的上升而逐漸增加。楓香和細(xì)柄阿丁楓的平均樹高、胸徑和平均單株材積均呈現(xiàn)出陽坡>半陽坡的趨勢，且均隨著坡位的上升而逐漸降低。楓香的林分蓄積量為陽坡>半陽坡，且隨著坡位的上升而逐漸降低，但細(xì)柄阿丁楓呈現(xiàn)出完全相反的趨勢。同時，陽坡下楓香的林木保存率、平均胸徑、平均樹高、平均單株材積和單位林分蓄積量均顯著高于同一坡位下的細(xì)柄阿丁楓;半陽坡下，2個樹種的平均樹高、平均胸徑、平均單株材積和單位林分蓄積量無顯著差異，但楓香在下坡的林木保存率顯著高于細(xì)柄阿丁楓，而中坡和上坡則無顯著差異。[結(jié)論]在陽坡條件下，尤其是中、下坡位，種間競爭激烈，楓香的生長占據(jù)了絕對的優(yōu)勢位導(dǎo)致細(xì)柄阿丁楓的生長受抑。而在半陽坡區(qū)域，光照等資源環(huán)境有限導(dǎo)致混交樹種之間的競爭加劇。

關(guān)鍵詞楓香;細(xì)柄阿丁楓;坡向;坡位;混交林

中圖分類號S718.5文獻(xiàn)標(biāo)識碼A

文章編號0517-6611（2019）02-0099-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.02.029

市場對闊葉材特別是優(yōu)質(zhì)闊葉材的需求量日益增加，導(dǎo)致天然闊葉林破壞嚴(yán)重，林分資源急劇減少。許多優(yōu)良鄉(xiāng)土闊葉樹種隨著天然林砍伐利用而逐漸消亡[1]。相較于針葉樹種，營造闊葉林在涵養(yǎng)水源、保持水土、肥培林地、發(fā)展生物多樣性以及維持自然生態(tài)系統(tǒng)平衡方面有著更積極的作用[2]。為了扭轉(zhuǎn)當(dāng)前的局面，近年來，福建省開始重視闊葉林的營造，充分發(fā)掘和利用優(yōu)良、速生、珍貴的鄉(xiāng)土樹種。但長期造林的實(shí)踐證明，營造闊葉純林不僅分叉多、干材形質(zhì)差，而且往往生長不穩(wěn)定、效果很差。大力營造林分結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的多樹種、多層次的混交林對于保護(hù)天然林和森林可持續(xù)發(fā)展具有重大的意義[3-4]。

楓香（Liquidambar formosana Hance）和細(xì)柄阿丁楓（Altingla gracililoes）是福建省優(yōu)良的鄉(xiāng)土闊葉樹種。楓香屬金縷梅科楓香樹屬，其樹體高大，樹脂供藥用，木材稍堅硬，屬典型的“荒山先鋒”樹種和培肥林地的理想混交樹種。相較于楓香，當(dāng)前對于細(xì)柄阿丁楓的研究相對較少。細(xì)柄阿丁楓屬金縷梅科蕈樹屬，為常綠喬木，其樹脂供藥用和香料用，木材供建筑家具用，又可培養(yǎng)香菇。2個樹種具有相似的生態(tài)適應(yīng)性和生長特性。為了大面積推廣種植，學(xué)者對楓香和細(xì)柄阿丁楓的遺傳改良、繁殖與造林技術(shù)等進(jìn)行了研究[5-9]，但至今鮮有關(guān)于二者混交林在不同立地條件下生長差異的研究。筆者進(jìn)行了楓香和細(xì)柄阿丁楓的混交造林試驗(yàn)，試圖通過對比不同坡向和坡位條件下混交林的生長狀況來分析和探討不同立地條件下這2個樹種的種間關(guān)系，進(jìn)一步總結(jié)楓香和細(xì)柄阿丁楓的混交林營林技術(shù)，為未來在林業(yè)生產(chǎn)建設(shè)中進(jìn)一步推廣應(yīng)用楓香和細(xì)柄阿丁楓組合提供科學(xué)的理論依據(jù)和林業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

1材料與方法

1.1造林地概況

試驗(yàn)地位于福建省建甌市小橋鎮(zhèn)后塘村（118°18′～118°32′E、 26°49′～27°03′N），海拔135～286 m，該地區(qū)屬亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，四季分明，雨量充沛，年平均氣溫20 ℃左右，極端氣溫最高達(dá)40.7 ℃，最低為-7.2 ℃，霜期從12月至翌年2月，無霜期在270 d以上，年平均降雨量1 650～1 900 mm，年平均相對濕度75%左右。地貌類型以中低丘陵為主，海拔在135～286 m，地帶性土壤為花崗巖發(fā)育的山地紅壤，土層平均厚度在120 cm以上，造林地前茬為杉木采伐跡地，地類為Ⅱ類地。

選擇1年生的細(xì)柄阿丁楓和楓香Ⅰ、Ⅱ級裸根苗，按照山場走向，于2001年2月分別在不同坡向：陽坡、半陽坡由山腳至山頂進(jìn)行行間混交造林，造林地面積為10.33 hm2，株行距為2 m×2 m。除了坡向和坡位，造林地其他立地條件、經(jīng)營類型等較為一致。造林后1～3年每年全面鋤草撫育2次，分別在5—6月和9—10月進(jìn)行;4～5年每年劈草撫育1次，在7—8月進(jìn)行。

1.2樣地設(shè)置和林木調(diào)查

于2017年2月（試驗(yàn)林林齡16年），在造林地的陽坡（正南坡）、半陽坡（正西坡和西南坡）的上坡、中坡、下坡部位分別設(shè)置3個25 m×25 m的正方形標(biāo)準(zhǔn)地，共設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)地18個。統(tǒng)計標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)不同樹種的保存株數(shù)和死亡株數(shù)，并據(jù)此計算單位面積內(nèi)不同樹種的保存率。同時在標(biāo)準(zhǔn)地中隨機(jī)選擇20株楓香和細(xì)柄阿丁楓對其樹高、胸徑、枝下高和冠幅進(jìn)行測定，根據(jù)調(diào)查資料計算2個樹種的平均胸徑和平均樹高，并參考《福建省闊葉樹二元立木材積表》統(tǒng)計標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)2個樹種平均單株材積，同時計算單位面積內(nèi)的林分蓄積量。

闊葉樹種平均單株材積計算公式：

V闊=0.000 052 764 291 D1.882 161 1H1.009 316 6，其中，V闊為單株材積（m3）;D為胸徑（cm）;H為樹高（m）。

林分蓄積量=平均單株材積×單位面積保存株數(shù)。

變異系數(shù)CV=S/×100%，S為某一性狀遺傳標(biāo)準(zhǔn)差;為性狀指標(biāo)的群體均值。

1.3數(shù)據(jù)分析

采用 Excel 2007軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)基本處理及制圖，運(yùn)用 SPSS19.0軟件進(jìn)行方差分析（ANOVA）和Duncan s多重比較，以檢驗(yàn)不同坡向和坡位條件下細(xì)柄阿丁楓和楓香的平均胸徑、樹高、單株材積、蓄積量等指標(biāo)的差異。

2結(jié)果與分析

2.1不同坡位和坡向?qū)飨愫图?xì)柄阿丁楓林木保存率的影響

造林16年后，該造林地的楓香和細(xì)柄阿丁楓林木保存率為35%～97%（表1）。坡位、坡向以及坡位和坡向的交互作用對楓香保存率無顯著影響（P=0.176）。相反的，坡向和坡位的差異對細(xì)柄阿丁楓的林木保存率呈極顯著影響（P=0.01）。其中，半陽坡上坡位的細(xì)柄阿丁楓林木保存率最高，約為95.75%，陽坡下坡位保存率最低，約為35.66%。半陽坡的細(xì)柄阿丁楓苗木保存率均顯著高于同一坡位的陽坡，且無論是陽坡還是半陽坡，細(xì)柄阿丁楓的苗木保存率均呈現(xiàn)出上坡>中坡>下坡的趨勢。

對比2個樹種的林木保存率后發(fā)現(xiàn)，在陽坡時，無論是上坡、中坡還是下坡，楓香的林木保存率均顯著高于同一坡位的細(xì)柄阿丁楓，而在半陽坡時，楓香在下坡的林木保存率顯著高于細(xì)柄阿丁楓，而在中坡和上坡條件下，二者之間的林木保存率則無顯著差異。

2.2不同坡位和坡向?qū)飨愫图?xì)柄阿丁楓苗木生長的影響

坡向和坡位對楓香平均胸徑和樹高均有顯著影響，但坡向和坡位的交互作用僅對楓香的平均樹高呈顯著影響。由表2可知，相同坡位下，楓香的平均胸徑、樹高均呈現(xiàn)出陽坡>半陽坡的趨勢。陽坡條件下，位于中、下坡位的楓香平均胸徑和平均樹高顯著高于上坡位，而在半陽坡條件下，下坡位生長的楓香平均胸徑和樹高顯著高于上坡位和中坡位，而后兩者之間無顯著差異。相似的，同一坡位下的細(xì)柄阿丁楓平均胸徑、樹高也均遵循陽坡>半陽坡的變化趨勢。但陽坡不同坡位間的細(xì)柄阿丁楓平均胸徑和樹高無顯著差異，在半陽坡，隨著坡位的上升，細(xì)柄阿丁楓的平均胸徑和樹高顯著降低。

在陽坡和半陽坡時，2個混交樹種平均胸徑和樹高的變異系數(shù)均隨著坡位的上升而增加。這表明無論是楓香還是細(xì)柄阿丁楓，在陽坡和半陽坡條件下，下坡位的林分相對于上坡位整體生長較整齊、單株間分化較小。陽坡下坡位和中坡位的楓香平均胸徑、樹高均顯著高于同一地點(diǎn)的細(xì)柄阿丁楓，除此之外，相同立地條件下，2個樹種間的平均樹高和胸徑均無顯著差異。

坡向、坡度以及二者之間的交互效應(yīng)對楓香的平均枝下高和平均最大冠幅有極顯著影響，由表3可知，陽坡或半陽坡條件下，楓香的平均枝下高均隨著坡位的上升而增加，而平均最大冠幅則隨著坡位的上升而減小。這可能是由于上坡位楓香個體生長較差，對空間的競爭強(qiáng)度低，因此冠幅生長量較小;中坡位和下坡位林木個體生長較好，空間競爭比較激烈，因此冠幅生長量較大。相反的，坡向和坡位的改變對細(xì)柄阿丁楓的平均枝下高和平均最大冠幅無顯著影響。不同坡向和坡位間生長的細(xì)柄阿丁楓平均枝下高和最大冠幅均無顯著差異。

對比2個樹種的平均枝下高和最大冠幅后發(fā)現(xiàn)，楓香的平均枝下高顯著高于同一立地條件下的細(xì)柄阿丁楓，但同一立地條件下二者間的平均最大冠幅無顯著差異。

2.3不同坡位和坡向?qū)飨愫图?xì)柄阿丁楓單株材積和林分蓄積量的影響

由表4可知，位于陽坡中坡位的細(xì)柄阿丁楓和楓香平均單株材積均最小，分別為0.073、0.170 m3。同一坡位條件下，楓香和細(xì)柄阿丁楓的平均單株材積均呈現(xiàn)出陽坡>半陽坡的趨勢，且同一坡向下2個樹種的平均單株材積均隨著坡位的上升而減小。

相同坡位下，細(xì)柄阿丁楓的林分單位面積蓄積量為半陽坡>陽坡，同時，細(xì)柄阿丁楓的的林分蓄積量隨著坡位的上升而增加，陽坡與半陽坡的上坡位之間則無顯著差異，而半陽坡中、下坡位的細(xì)柄阿丁楓林分蓄積量顯著高于陽坡的同一坡位。相反的，楓香的林分蓄積量為陽坡>半陽坡，且隨著坡位的上升而下降。其中，陽坡中坡位和下坡位的楓香林分蓄積量顯著高于上坡位，而半陽坡下坡位的楓香蓄積量顯著高于中坡位和上坡位。陽坡楓香的平均單株材積和林分蓄積量顯著高于同一坡位的細(xì)柄阿丁楓。

3結(jié)論與討論

（1）坡向影響著立地的輻射強(qiáng)度和日照時數(shù)，一般來說，從陰坡到陽坡光照強(qiáng)度依次增強(qiáng)，而水分依次減少。在適當(dāng)海拔范圍內(nèi)，坡位是影響土壤養(yǎng)分和水分狀況的關(guān)鍵因子[10]。通常，下坡位水分充足，土壤養(yǎng)分的積累較好，肥力較強(qiáng)，中坡位次之，而上坡位的土壤肥力相對較低，水分條件也較差[10-12]。除地形外，樹木之間的競爭也是影響樹木生長的限制因素，楓香和細(xì)柄阿丁楓分別是同科異屬的落葉闊葉和常綠闊葉樹種，二者對光照都有較高的需求，2樹種生態(tài)習(xí)性相近，生態(tài)位重疊幅度較大，在同一立地條件下，二者在環(huán)境資源方面存在著強(qiáng)烈競爭[7，11]。

（2）陽坡中、下坡位的楓香生長指標(biāo)均顯著高于同一立地的細(xì)柄阿丁楓，陽坡中、下坡光照充足，條件適宜，楓香為先鋒速生樹種，其早期生長快于細(xì)柄阿丁楓，并快速郁閉，占據(jù)優(yōu)勢位和大量資源，如光照、水分等被這些占據(jù)上層空間的楓香掠奪，使早期生長相對較慢的細(xì)柄阿丁楓處于種間光照、水肥競爭的劣勢，甚至部分林木由于種內(nèi)和種間自疏或它疏現(xiàn)象而死亡。因此，在陽坡下坡位，細(xì)柄阿丁楓的保存率僅有35%。隨著坡位的上升，土壤肥力及水分條件逐漸變差，楓香的生長優(yōu)勢逐漸減弱，林相和長勢較差，這在一定程度上有利于細(xì)柄阿丁楓的生長，細(xì)柄阿丁楓的保存率增加，2個樹種之間的生長差異逐漸縮小。半陽坡的光照條件次于陽坡，光照強(qiáng)度的削弱可能在一定程度上提高了土壤的濕度，導(dǎo)致林下形成弱光和高濕的生境，不利于楓香的生長，但卻使更多的細(xì)柄阿丁楓被保留。2個樹種在不同坡向和坡位條件下的林分蓄積量呈現(xiàn)出完全相反的變化趨勢。然而，該階段種間生長差異相對較小，更高的林木保存率導(dǎo)致種內(nèi)和種間對有限的光照資源和水分、養(yǎng)分的競爭更為激烈，單株林木個體對環(huán)境資源的占有量減少導(dǎo)致半陽坡條件下楓香和細(xì)柄阿丁楓個體相較于陽坡生長緩慢。因此，半陽坡條件下，盡管細(xì)柄阿丁楓的保存率逐漸增加，但隨著坡位的上升，細(xì)柄阿丁楓單株生長較差，林分分化較大。同時，半陽坡光照不足導(dǎo)致林木降低了整枝強(qiáng)度，因此，半陽坡條件下的楓香和細(xì)柄阿丁楓平均枝下高均不同程度地低于陽坡。

（3）在營造生態(tài)位存在重疊的混交林時，為取得最佳的造林經(jīng)濟(jì)效益，應(yīng)重視對坡位和坡向的選擇。該研究中，陽坡條件下，尤其是中、下坡位，楓香的生長占據(jù)了絕對的優(yōu)勢位，導(dǎo)致細(xì)柄阿丁楓生長受抑。因此，在立地條件較好、楓香生長較快的地段，應(yīng)在早期減小楓香的造林密度或在林分郁閉前對楓香進(jìn)行間伐，促進(jìn)林下細(xì)柄阿丁楓幼苗的生長，以便培育生長周期長的大徑材林分。而在半陽坡區(qū)域，資源環(huán)境有限導(dǎo)致混交樹種之間的競爭加劇，因此，可在前期減小造林密度或根據(jù)造林目的適當(dāng)?shù)貙δ骋粯浞N進(jìn)行疏伐，以促進(jìn)另一樹種生長，從而提高生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益。同時，在造林前期，有意識地選擇生態(tài)位重疊較小的樹種有利于混交林的合理發(fā)展。如黃勇來[13]經(jīng)實(shí)踐對比發(fā)現(xiàn)，楓香和馬褂木混交效果顯著，生產(chǎn)力較高，生態(tài)效益更好。

參考文獻(xiàn)

[1] 黃清麟，李元紅.中亞熱帶天然闊葉林研究綜述[J].福建林學(xué)院學(xué)報，1999，19（2）：189-192.

[2] 施玉書，徐永成，陳建坤，等.常綠闊葉林比較其他林種生態(tài)功能優(yōu)勢分析研究[J].浙江林業(yè)科技，2001，21（2）：53-56.

[3] 郭建宏.福建中亞熱帶經(jīng)營單位水平森林可持續(xù)經(jīng)營評價研究[D].福州：福建農(nóng)林大學(xué)，2003.

[4] 阮傳成.細(xì)柄阿丁楓栽培技術(shù)及應(yīng)用研究[J].福建林學(xué)院學(xué)報，1996，16（2）：151-155.

[5] 孫榮喜.中國楓香樹遺傳多樣性及譜系地理研究[D].北京：中國林業(yè)科學(xué)研究院，2017.

[6] 翁琳琳，蔣家淡，張鼎華，等.鄉(xiāng)土樹種楓香的研究現(xiàn)狀與發(fā)展前景[J].福建林業(yè)科技，2007，34（2）：184-189.

[7] 翁琳琳.鄉(xiāng)土樹種楓香的栽培研究[D].福州：福建師范大學(xué)，2008.

[8] 陳存及，胡曉靜，陳美高，等.細(xì)柄阿丁楓人工混交林生長過程的研究[J].福建林業(yè)科技，2004，31（2）：5-8.

[9] 胡曉靜.鄉(xiāng)土速生樹種細(xì)柄阿丁楓栽培特性及造林模式的研究[D].福州：福建農(nóng)林大學(xué)，2004.

[10] 王向榮，孫海龍，余鑫，等.坡向和坡位對水曲柳中齡林生長的影響[J].山西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2011，31（1）：30-34.

[11] 江先桂.不同坡向和坡位毛竹杉木混交造林效果分析[J].福建林業(yè)科技，2013，40（2）：8-11.

[12] 陳聰，李志良，羅萬業(yè)，等.不同坡地條件木荷人工林的生長差異研究[J].林業(yè)資源管理，2015（5）：70-75.

[13] 黃勇來.南方楓香混交模式的層次選擇[J].亞熱帶農(nóng)業(yè)研究，2007，3（1）：31-33.