施肥和修枝對材用樟樹幼林生長的影響

劉新亮，劉 蕾，何小三，彭文才，符 潮，溫世鈁，黃琴明，郭 捷，李 江

（1.江西省林業(yè)科學院 國家林業(yè)和草原局樟樹工程技術(shù)研究中心，江西 南昌 330032；2.贛州市林業(yè)技術(shù)推廣站，江西 贛州 341000；3.尋烏縣林業(yè)技術(shù)推廣站，江西 贛州 342200；4.定南縣林業(yè)局，江西 贛州 341900）

施肥和修枝是森林集約經(jīng)營的重要措施，已成為林木定向培育和提高森林質(zhì)量不可或缺的技術(shù)措施。合理施肥可以科學有效地改善土壤條件，促進林木生長及生理代謝，有效緩解修枝對林木造成的機械損傷，提高林木對脅迫環(huán)境的適應(yīng)性[1-2]。人工修枝即通過人為手段修去林木枯枝和部分活枝，可有效地調(diào)節(jié)樹體營養(yǎng)分配和避免木材死節(jié)的形成，對改善林分結(jié)構(gòu)、提高林木質(zhì)量和減少林分病蟲害具有重要意義，是大徑級無節(jié)材和優(yōu)質(zhì)豐產(chǎn)人工林培育的重要技術(shù)手段[3-4]。施肥與人工修枝相結(jié)合更有利于提高林分質(zhì)量，培育大徑無節(jié)良材，對人工林特別是珍貴用材林高效培育具有重要意義。近年來，國內(nèi)外對濕地松Pinus elliottii[5]、花旗松Pseudotsuga menziesii[6]、紅錐Castanpsis hystrix[7]、福建柏Fokienia hodginsii[8]、麻櫟Quercus acutissima[9]等樹種相繼開展了修枝、施肥等撫育措施綜合效應(yīng)研究，結(jié)果表明修枝和施肥對林分結(jié)構(gòu)和生長影響明顯，其影響程度因立地條件、肥料種類與施肥量、修枝方式與強度等因素的不同而不同。目前國內(nèi)外對施肥、修枝的研究多以針葉樹種為主，而且主要集中在苗期或幼林階段，對闊葉樹種的修枝及修枝和施肥綜合效應(yīng)的研究鮮有報道。

樟樹Cinnamomum camphora又稱香樟、芳樟，樟科樟屬常綠喬木樹種，自然分布于我國10°—34°N，88°—122°E 之間，以江西、浙江、臺灣、廣東、福建、湖南等地區(qū)居多，是我國亞熱帶常綠闊葉林的代表樹種之一，是集藥用、油用、材用、園林景觀及生態(tài)環(huán)境建設(shè)于一體的多用途樹種[10-11]。樟樹木材屬硬木類，具有密度適中、耐腐蝕蟲蛀、容易加工等特點，且常伴有特殊香氣，是制作雕刻藝術(shù)、高檔家具、木地板及室內(nèi)裝飾的良材[12-13]。樟樹具有速生、適應(yīng)性強、耐貧瘠、生態(tài)友好等特點，是我國南方營造珍貴闊葉用材林的優(yōu)良樹種。目前，國內(nèi)外對樟樹材用林高效培育技術(shù)的研究較少，施肥研究主要集中在苗期且多為室內(nèi)盆栽試驗[14-15]，關(guān)于樟樹人工修枝技術(shù)的研究未見報道。

本研究以江西定南的樟樹幼林為對象，采用U6（3×3）均勻設(shè)計開展修枝和施肥試驗，建立林分產(chǎn)量的收獲模型，分析修枝和施肥對林分生長的影響，以期為材用樟樹人工林的集約經(jīng)營提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于江西省贛州市定南縣老城鎮(zhèn)（24°40′N，115°1′E），屬中亞熱帶季風濕潤氣候區(qū)，年平均氣溫18.8 ℃，降水量1 587.3 mm，降雨天數(shù)為161 d，日照1 777.1 h，無霜期293 d。試驗林分海拔約315 m，土壤為黃紅壤，呈酸性，pH 值4.5～5.0，土壤容重1.29 g·cm-3，母巖為花崗巖。土壤有機質(zhì)含量13.39 g·kg-1，全N 0.67 g·kg-1，全P 0.19 g·kg-1，全K 26.36 g·kg-1，有效N 47.02 mg·kg-1，有效P 2.00 mg·kg-1，有效K 44.14 mg·kg-1。試驗林營建于2014年3月，面積約19 hm2。造林苗木為2年生實生容器苗，造林密度為833 株·hm-2（株行距為3 m×4 m），造林后進行定期除草和防治病蟲害等撫育管理。

1.2 試驗設(shè)計

試驗采用均勻設(shè)計加隨機區(qū)組設(shè)計。2018年3月在試驗地南坡林分中，分上坡、中坡和下坡位置各設(shè)置7 個20 m×20 m 的樣地，每段坡位7 個樣地為一個區(qū)組。試驗包括修枝和施肥兩個因素，其中修枝處理設(shè)置不修枝、輕度修枝（修去活枝冠層1/4 長的下層枝條）和中度修枝（修去活枝冠層1/3 長的下層枝條）3 個水平；施肥處理設(shè)置低肥（75 g·株-1）、中肥（150 g·株-1）和高肥（225 g·株-1）3 個水平，肥料為復(fù)合肥（N:P2O5:K2O=15:15:15，總養(yǎng)分含量45%）。每個區(qū)級設(shè)置一個空白對照（不修枝、不施肥）。根據(jù)均勻設(shè)計表U6（3×3）安排試驗方案（表1）[16]。

試驗處理前調(diào)查所設(shè)樣地內(nèi)樟樹的胸徑、樹高、冠徑等。用測高桿測量樹高，測圍尺測量胸徑，冠徑為南北和東西兩個方向樹冠垂直投影長度的均值。供試林分植株平均胸徑6.73 cm，平均樹高3.13 m，平均冠徑1.82 m。2018年3月底對樣地內(nèi)樟樹進行修枝和第一次施肥，2018年12月進行第二次施肥。2019年12月調(diào)查各試驗樣地的樟樹胸徑、樹高、冠徑等指標。

表1 均勻設(shè)計試驗方案Table 1 Uniform design U6（3×3）

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2016 軟件對試驗數(shù)據(jù)進行整理和統(tǒng)計。單株材積按二元材積計算公式計算，單位面積蓄積為單株材積與林分密度的乘積[17]。運用SPSS17.0 軟件進行方差分析、多重比較（Duncan’s新復(fù)極差法）和逐步回歸分析。運用Uniform Design Version 3.00 軟件擬合單株材積與處理間的回歸方程，運用Excel 對回歸方程進行規(guī)劃求解。

2 結(jié)果與分析

2.1 修枝和施肥對樟樹幼林生長量的影響

分別計算不同修枝和施肥組合處理的樟樹幼林的平均單株胸徑、樹高、冠徑、材積和林分蓄積，并比較不同修枝和施肥組合處理間的差異性，結(jié)果見表2。

表2 修枝、施肥處理對樟樹幼林凈生長量的影響?Table 2 Effects of pruning and fertilization on growth increment of C.camphora

由表2可知，不同修枝強度和施肥量組合處理間的平均單株胸徑、樹高、冠徑、材積和林分蓄積增長量的差異均達到了顯著水平（P＜0.05）。組合4（復(fù)合肥150 g·株-1+不修枝）條件下林分平均單株胸徑增長量最大，達到了3.16 cm，為對照（CK，不施肥+不修枝）的190.36%。組合5（復(fù)合肥225 g·株-1+1/4 修枝強度）的樹高和材積增長量均最大，分別為2.03 m 和0.015 3 m3，分別比CK 高109.28%和135.38%。林分平均冠徑增長量最大的為組合4，顯著高于其他組合，但組合4 外的各組合間差異未達到顯著水平（P＞0.05）?？梢姡┓屎托拗φ翗溆琢稚L具有明顯的影響。

同一施肥條件下，修枝抑制了林分單株胸徑和材積生長，但不同修枝強度間差異均未達到顯著水平（P＞0.05）。修枝能顯著提高林分平均樹高增長量，但對冠徑生長有抑制作用。組合5 的樹高增長量顯著高于組合6（復(fù)合肥225 g·株-1+1/3修枝強度）（P＜0.05），說明1/4 修枝強度對樹高生長的促進作用大于1/3 修枝強度。林分平均胸徑、平均樹高、材積和林分蓄積增長量隨施肥量的增加表現(xiàn)出逐漸增大的趨勢。同一修枝強度下，林分平均胸徑和材積增長量均隨施肥量的增加而增大，不修枝和1/4 修枝強度林分不同施肥量間增長量差異顯著（P＜0.05）。施肥量為150 g·株-1和225 g·株-1條件下，各組合間林分胸徑和材積增長量差異均不顯著，但均顯著高于0 g·株-1和75 g·株-1施肥條件（P＜0.05）。因此，合理的施肥和修枝措施能明顯促進樟樹樹高、胸徑的生長，從而促進單株材積和林分蓄積的積累。

2.2 施肥量和修枝強度與林分生長指標間的回歸分析

將施肥量（X1）和修枝強度（X2）分別與單株平均胸徑、樹高、材積和林分蓄積增長量進行逐步回歸分析，各生長指標的最優(yōu)線性回歸方程見表3。從表3可知，最終在α=0.05 水平進入模型的只有X1，說明影響樟樹幼林生長的主要因素是施肥；各回歸方程P值均小于0.05，表明各方程均達到顯著水平，特別是單株材積和林分蓄積的P值均小于0.001，說明施肥對材積和林分蓄積增長的影響尤為顯著。

表3 試驗因素與幼林生長指標的回歸分析Table 3 Regression analysis of seedling growth indexes with pruning and fertilization

將單株材積增長量與施肥（X1）、修枝（X2）經(jīng)Uniform Design Version 3.00 軟件處理，得到二次多元回歸方程，單株材積增長量=1.27E-3+1.26E-4X1-2.71E-3X2-2.83E-7X12。對回歸方程進行顯著性檢驗（表4），結(jié)果表明，在顯著性水平α=0.05 時，檢驗值Ft=24.07，大于F（0.05,3,2）=19.16，復(fù)相關(guān)系數(shù)R=0.986 4，回歸方程顯著。各方程項對回歸的貢獻率按偏回歸平方和降序排列結(jié)果為：U（1）=7.24E-6，U（1）/U=19.5%；U（3）=3.29E-6，U（3）/U=8.87%；U（2）=6.65E-7，U（2）/U=1.79%，進一步證實了施肥是影響單株材積增長的主要因素。

表4 回歸方程顯著性檢驗Table 4 Significance test of regression equation

對二元二次方程進行規(guī)劃求解，得出優(yōu)化擬合施肥量和修枝強度分別為222.61 g·株-1和0，即施肥222.61 g·株-1+不修枝組合時，單株材積最大。

3 結(jié) 論

1）施肥和修枝組合處理可明顯提高樟樹幼林生長量。不同施肥量和修枝強度對樟樹幼林早期生長量影響效應(yīng)明顯，不同施肥+修枝組合下的單株平均胸徑、樹高、材積和林分蓄積增長量差異顯著，其中復(fù)合肥225 g·株-1+1/4 修枝強度組合的林分生長情況最優(yōu)，單株平均胸徑增長量為3.08 cm，高出對照85.54%，樹高增長量為2.03 m，高出對照109.28%，材積增長量為0.015 3 m3，高出對照135.38%。

2）施肥是影響樟樹幼林生長的主要因素。林分單株平均胸徑、材積和蓄積增長量對施肥的響應(yīng)明顯，均隨施肥量的增加而增大；施肥量和修枝強度與林分生長指標間的回歸分析表明，施肥是影響樟樹幼林生長的主要因素；修枝對胸徑和材積生長具有一定的抑制作用，但可顯著提高林分平均樹高增長量，1/4 修枝強度對樹高生長的促進作用大于1/3 修枝強度。

3）施肥量和修枝強度與林分生長指標間存在顯著的回歸關(guān)系。通過逐步回歸分析發(fā)現(xiàn)，林分生長指標胸徑、樹高、材積和林分蓄積增長量分別與施肥量間存在顯著的一元線性關(guān)系，其中材積和林分蓄積增長量與施肥量間的線性關(guān)系尤為顯著；擬合施肥量（X1）和修枝強度（X2）與單株材積增長量（Y）的二次回歸模型為Y=1.27E-3+1.26E-4X1-2.71E-3X2-2.83E-7X12，模型中施肥量的貢獻率遠高于修枝強度，規(guī)劃求解得出施肥量和修枝強度分別為222.61 g·株-1和0 時單株材積最大。

4 討 論

修枝作為培育無節(jié)良材的重要營林措施之一，有利于調(diào)節(jié)林木干、枝、葉、根不同器官間營養(yǎng)物質(zhì)的合理分配，促進林木生長。修枝強度是修枝技術(shù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，強度的確定因樹種、樹齡、立地條件的不同而異，科學合理的修枝強度是在不降低林木生長量的前提下，達到理想的修枝效果[18]。本試驗結(jié)果表明，修枝能顯著提高樟樹幼樹的高生長，1/4 修枝強度下林分樹高生長的增長量最大，顯著高于1/3 修枝強度和CK（P＜0.05）。這與國內(nèi)外對云南松Pinus yunnanensis[19]、亮果桉Eucalyptus nitens[20]、輻 射 松Pinus radiata[21]、興 安落葉松Larix gmelinii[22]等的修枝研究結(jié)果較為一致，均表現(xiàn)為隨修枝強度的增加，修枝對樹高生長的促進作用逐漸降低，重度修枝則抑制林木生長。這是由于林木具有特定促進其生長的樹冠高度，保留此樹冠高度即可滿足林分正常生長，修去林木下部不必要的側(cè)枝，可減少其對樹體營養(yǎng)的消耗及主梢營養(yǎng)物質(zhì)的競爭，增強頂端優(yōu)勢，促進林分生長[19]。而過度修枝保留側(cè)枝較少，對樹體傷害較大，影響林木光合產(chǎn)物的積累，同化物質(zhì)不能滿足林木生長的需求，在短時間內(nèi)造成生長緩慢。

修枝雖然降低了樟樹幼林單株平均胸徑和材積凈增長量，但均未達到顯著水平（P＜0.05），可見胸徑生長對修枝響應(yīng)的敏感度明顯小于樹高生長量。這說明樟樹同其他樹種一樣，修枝后存在補償機制，即林木修枝后光合產(chǎn)物不能通過修枝切口向下運輸，為了補償下部枝條缺失對同化物質(zhì)積累的影響，通過提高光合作用等途徑進行補償，造成樹冠部分同化物質(zhì)積累，出現(xiàn)高生長大于徑向生長的現(xiàn)象[23-24]。另外，林木在正常情況下主干高生長優(yōu)于徑向生長，而林木下部枝條主要為樹干基部及根部生長提供光合產(chǎn)物，修去下部部分枝條減弱了樹干基部對物質(zhì)積累能力，而補償機制在一定程度上補償了這一不利影響[18,23]。一般認為合理的修枝不會降低林木材積的增長[25]，本試驗中修枝對樟樹單株材積增長的影響不顯著，說明1/4～1/3 修枝強度為樟樹合理的修枝強度。

江西位于亞熱帶地區(qū)，土壤風化程度較高，容易導(dǎo)致土壤磷的缺乏，林業(yè)生產(chǎn)上經(jīng)常通過施加氮磷鉀復(fù)合肥增加森林土壤氮含量和緩解土壤磷缺乏[26]。林地施肥應(yīng)遵循適合需求的原則。一般情況下，施肥能夠有效促進林地林分的生長，林木的生長量會隨肥料施用量的增加而增加，理想狀態(tài)下可使林木生長量提高30%～50%[27-28]。課題組前期關(guān)于樟樹生長過程的研究表明樟樹在造林3～6 a 時處于生長旺盛期。本試驗選取的林分為造林4 a 的樟樹幼林，此時林分尚未郁閉，處于快速生長期，此時施肥能夠滿足樟樹快速生長所需要的大量元素，對其早期生長影響顯著。本試驗中，施肥對樟樹幼林的影響明顯強于修枝，是影響林分生長的主要因素。施肥后林分單株平均胸徑、材積和林分蓄積增長量除復(fù)合肥75 g·株-1+1/4 修枝強度組合外均顯著高于未施肥處理（P＜0.05），且隨施肥量的增加表現(xiàn)為逐漸增大的趨勢。對擬合的二元二次回歸模型規(guī)劃求解，得出單株材積最大時的施肥量和修枝強度組合為222.61 g·株-1+不修枝，這也說明施肥是影響單株材積的主要因素。本試驗中修枝對單株材積增長影響較小，但是由于修枝可明顯提高樹干圓滿度和通直度，考慮林分蓄積和后期樹體干形，可確定樟樹幼林的適宜施肥量和修枝強度分別為225 g·株-1+1/4 修枝。

本試驗以造林4 a 的樟樹幼林為研究對象，調(diào)查了樟樹施肥和修枝約2 a 后林分的生長情況，觀測時間較短，施肥和修枝對冠徑生長的影響還不明顯，修枝對胸徑和單株材積的影響可能還未完全表現(xiàn)出來，施肥和修枝組合處理對樟樹林分生長的長期影響情況有待于進一步研究。因此，在以后的研究中，可考慮對樟樹幼林進行多年的施肥和修枝試驗，以觀測施肥和修枝對林分生長的長期效應(yīng)和互作效應(yīng)。隨著樟樹林齡的不斷增加，特別是到中齡林階段時，林分多已郁閉，林木群體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，林木由樹高和直徑的速生時期轉(zhuǎn)入到樹干材積的速生時期，林分對施肥和修枝強度的響應(yīng)可能會發(fā)生變化，還需再次進行施肥和修枝試驗。此時可以考慮對不同齡級樟樹進行施肥和修枝試驗，重點考察施肥方式、施肥量及修枝和施肥對樟樹林分生長的影響，并視實際情況對林分進行追肥。另外，修枝試驗還應(yīng)完善干形研究指標，研究修枝強度及修枝方式對樟樹干形的影響，建立林分動態(tài)生長模型，為樟樹用材林的高效培育提供技術(shù)措施和理論依據(jù)。