亞熱帶退化紅壤區(qū)人工林補(bǔ)植樹(shù)種成活率與生長(zhǎng)量分析

李 志，袁穎丹，郭曉敏，張文元，劉苑秋，牛德奎

(1.江西農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)院，江西 南昌 330045；2.江西省森林培育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江西 南昌 330045；3.南昌市森林培育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江西 南昌 33004)

亞熱帶退化紅壤區(qū)人工林補(bǔ)植樹(shù)種成活率與生長(zhǎng)量分析

李 志1,2,3，袁穎丹1,2,3，郭曉敏1,2,3，張文元1,2,3，劉苑秋1,2,3，牛德奎1,2,3

(1.江西農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)院，江西 南昌 330045；2.江西省森林培育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江西 南昌 330045；3.南昌市森林培育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江西 南昌 33004)

選取木荷、樟樹(shù)、刨花楠、閩楠、濕地松、楓香等亞熱帶適生樹(shù)種，在典型退化紅壤區(qū)江西省泰和縣20年人工馬尾松林下進(jìn)行了林木補(bǔ)植，分析了野外生長(zhǎng)一年后各補(bǔ)植樹(shù)種的成活率和地徑、樹(shù)高、冠幅等生長(zhǎng)量狀況，為退化紅壤區(qū)人工林生態(tài)恢復(fù)提供參考依據(jù)。結(jié)果表明：人工林下補(bǔ)植樹(shù)種中成活率最好的是木荷(100%)及濕地松(81.88%)，最差的是樟樹(shù)(46.67%)和刨花楠(46.67%)；生長(zhǎng)量方面，濕地松綜合長(zhǎng)勢(shì)最好，冠幅(1 708.14 cm2)、地徑(1.82 cm)、株高(71.73 cm)均優(yōu)于其他單一補(bǔ)植樹(shù)種，閩楠的冠幅(158.79 cm2)、地徑(0.37 cm)、株高(16.73 cm)等相對(duì)最差。成活率與株高具有顯著相關(guān)性(P=0.04)，冠幅、地徑、株高等生長(zhǎng)量之間呈極顯著相關(guān)(P=0)。說(shuō)明在該區(qū)域內(nèi)開(kāi)展林下補(bǔ)植的適生樹(shù)種為濕地松和木荷。

人工林；補(bǔ)植；成活率；林木生長(zhǎng)量

1 引言

我國(guó)紅壤丘陵區(qū)面積達(dá)80萬(wàn)km2，占紅壤區(qū)總面積的36.7%，是南方紅壤地帶主要地貌景觀之一，該區(qū)氣候溫暖，雨量豐沛，土壤和生物類型多樣，是我國(guó)南方農(nóng)業(yè)綜合開(kāi)發(fā)與林果發(fā)展的重要基地。但是，由于不合理開(kāi)墾，致使林地遭到毀滅性的破壞，很多地方林地退化為草叢、稀疏馬尾松或灌木，甚至出現(xiàn)一些光板地，水土流失嚴(yán)重，土壤肥力下降，季節(jié)性干旱等環(huán)境資源退化過(guò)程仍繼續(xù)進(jìn)行，為了重建該區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)，恢復(fù)植被，各地種植了大量的人工林[1]。人工林補(bǔ)植是進(jìn)行人工林撫育的重要工作內(nèi)容，而樹(shù)種成活率是考察林木補(bǔ)植效果的直接指標(biāo)，另外，樹(shù)木的冠幅、地徑、株高等指標(biāo)，則是考察樹(shù)木生長(zhǎng)情況的基礎(chǔ)指標(biāo)，其優(yōu)劣程度直接影響地表覆蓋度、水土保持效果及樹(shù)木本身的成活情況[2～5]。目前，對(duì)退化紅壤區(qū)人工林的研究，主要論述了林地植被概況及土壤理化特征[3，5～12]，或針對(duì)初始造林期的技術(shù)措施[12～18]，另外，關(guān)于樹(shù)木補(bǔ)植成活率的研究，主要是對(duì)單個(gè)樹(shù)種補(bǔ)植技術(shù)、補(bǔ)植時(shí)間方面的論述[19～27]，而對(duì)于退化紅壤區(qū)多年生人工林植被恢復(fù)情況下，進(jìn)行補(bǔ)植、修復(fù)的工作成果研究還很少。本研究以江西省泰和縣狗絲茅嶺20年人工林補(bǔ)植樹(shù)種為研究對(duì)象，分析多年人工林恢復(fù)中，不同樹(shù)種的成活率和地徑、樹(shù)高、冠幅等生長(zhǎng)狀況，旨在為退化紅壤區(qū)紅壤人工林生態(tài)恢復(fù)措施提供參考依據(jù)。

2 材料與方法

2.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于江西中部的泰和縣石山、螺溪、南溪三鄉(xiāng)結(jié)合部的狗絲茅嶺(26°48′N，114°54′E)，沿泰和-井岡山公路干線至螺溪圩鎮(zhèn)分道北行6 km處，東部與南溪鄉(xiāng)荒山接壤，南部與螺溪鄉(xiāng)荒山相連，試驗(yàn)區(qū)總面積17.3 hm2，屬亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)性氣候區(qū)，年平均氣溫約18.6 ℃，年降水量約1 726 mm，4～6月份較集中，占全年降水量的49%無(wú)霜期為298 d。地貌以低丘為主(海拔高度在150 m以下)，海拔最高131.3 m，最低74.7 m，為典型的紅壤低丘崗地，水土流失嚴(yán)重。土壤為第四紀(jì)發(fā)育紅壤，呈微酸性或酸性，pH值為4.9，成土母巖為第四紀(jì)紅粘土，表層石礫含量較多。地帶性植被類型是中亞熱帶常綠闊葉林，但由于長(zhǎng)期高強(qiáng)度割茅、挖蔸和常年的過(guò)牧，已導(dǎo)致嚴(yán)重的水土流失，試驗(yàn)區(qū)內(nèi)遍布侵蝕溝，表層石礫含量較多。植被蓋度小于30%，且分布不均，以狗尾草、野古草、白茅、黃茅山狗尾草(Setariaviridis)，野占草(Arundinellahirta)，白茅(Imhercztacylindricavar.major)以及黃茅(Heteropogoncontortus)等草木植物組成。1991年在該地區(qū)進(jìn)行人工植被恢復(fù)，主要選擇馬尾松(Pinusmassoniana)，濕地松(P.elliottii)、晚松(P.rigidavar.serotina)、木荷(Schimusuperba)、楓香(Liquidambarformosana)、桉樹(shù)((Eucalyptusrobusta)等樹(shù)種造林為主，采取不同栽植密度、不同種類配置模式重建森林。

2.2 研究方法

2010年9 月份，在對(duì)試驗(yàn)區(qū)群落類型全面勘察的基礎(chǔ)上，在原馬尾松人工林(株行距：1.5 m×1.5 m)內(nèi)開(kāi)展補(bǔ)植試驗(yàn)，均采用優(yōu)質(zhì)培育的2年生苗木，設(shè)置木荷(SchimasuperbaGardn.et Champ.)，簡(jiǎn)稱為MH，下同)、樟樹(shù)(Cinnamomumcamphora(L.) Presl,ZS)、閩楠(MachiluspauhoiKanehira,MN)、刨花楠(Phoebebournei(Hemsl.) Yang,PHN)、濕地松(PinuselliottiiEngelmann,SDS)、濕地松+楓香(LiquidambarformosanaHance,SDSFX)、樟樹(shù)+木荷(ZSMH)等7種補(bǔ)植模式，由林區(qū)工作人員統(tǒng)一進(jìn)行撫育、管理；于2011年11月份，在試驗(yàn)區(qū)對(duì)每種補(bǔ)植模式均設(shè)置半徑為5 m的樣圓，進(jìn)行樹(shù)種成活率和生長(zhǎng)量調(diào)查。

2.3 統(tǒng)計(jì)分析

運(yùn)用Microsoft office 2013、SPSS21.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，用SigmaPlot12.5進(jìn)行圖形繪制。

3 結(jié)果與分析

3.1 補(bǔ)植樹(shù)種成活率與生長(zhǎng)量分析

由圖1可知，補(bǔ)植樹(shù)種成活率最高的為木荷，在樣圓調(diào)查中沒(méi)有死株出現(xiàn)；其次為濕地松，在樣圓調(diào)查中成活率基本可以達(dá)到70%以上；第三是濕地松和楓香的混交補(bǔ)植，成活率也較高；成活率最差的為樟樹(shù)，在個(gè)別樣圓中幾乎全部為死株；刨花楠的死亡率也較高；而補(bǔ)植的閩楠及樟樹(shù)木荷混交補(bǔ)植的成活率效果相對(duì)較好，處于中間水平。

圖1 不同補(bǔ)植樹(shù)種成活率

圖2 不同補(bǔ)植樹(shù)種冠幅

由圖2可知，補(bǔ)植樹(shù)種冠幅最大的是濕地松，均值達(dá)到1 708.1 cm2；其次是濕地松和楓香的混交補(bǔ)植，而覆蓋度最小的是閩楠，平均只有158.8 cm2；樟樹(shù)的覆蓋度也較??；木荷、刨花楠及樟樹(shù)木荷的混交林則處在中間水平，平均分別為860.7 cm2、607.1 cm2和543.6 cm2。

圖3說(shuō)明了補(bǔ)植樹(shù)種的地徑生長(zhǎng)水平，地徑長(zhǎng)勢(shì)最好的補(bǔ)植樹(shù)種是濕地松，平均地徑達(dá)到1.82 cm；其次為濕地松楓香混交補(bǔ)植，平均為1.65 cm；地徑長(zhǎng)勢(shì)最差的補(bǔ)植樹(shù)種為閩楠，平均僅為0.37 cm，樟樹(shù)、刨花楠、樟樹(shù)和木荷混交及木荷純林補(bǔ)植，地徑長(zhǎng)勢(shì)基本相同，木荷的稍好，為0.75 cm。

圖3 不同樹(shù)種地徑生長(zhǎng)量

圖4 不同樹(shù)種株高生長(zhǎng)量

圖4是關(guān)于補(bǔ)植樹(shù)種的株高情況，由圖中得出，長(zhǎng)勢(shì)最高的是濕地松與楓香的混交補(bǔ)植模式，均值達(dá)到87.5 cm，其次是濕地松純林補(bǔ)植模式，株高均值為71.8 cm；株高最低的是閩楠，平均僅為16.7 cm，其次為樟樹(shù)，平均為34.1 cm；木荷、刨花楠、樟樹(shù)和木荷的混交補(bǔ)植模式處于中間水平，木荷的稍高，為59.2 cm。

3.2 補(bǔ)植樹(shù)種成活率與生長(zhǎng)量指標(biāo)相關(guān)性分析

通過(guò)分析補(bǔ)植樹(shù)種的成活率與各生長(zhǎng)指標(biāo)的相關(guān)性，結(jié)果如表1所示，樹(shù)木的生長(zhǎng)高度和成活率具有顯著相關(guān)(P=0.046)，說(shuō)明補(bǔ)植后的苗木生長(zhǎng)高度是保證一定成活率的關(guān)鍵；而冠幅、地徑、株高等生長(zhǎng)量之間彼此呈極顯著相關(guān)(P<0.01)。

表1 補(bǔ)植樹(shù)種成活率與生長(zhǎng)量指標(biāo)相關(guān)性分析

4 結(jié)論與討論

本地區(qū)補(bǔ)植樹(shù)種中成活率最好的是木荷及濕地松，最差的是樟樹(shù)；生長(zhǎng)量方面，冠幅最大的為濕地松，最小的為閩楠；地徑最大的為濕地松，最小的為閩楠；株高最高的為濕地松，最差的閩楠。補(bǔ)植樹(shù)種的高度是影響樹(shù)木成活率的關(guān)鍵特征?？傮w來(lái)看，本地區(qū)的最佳適生樹(shù)種為濕地松和木荷，而閩楠?jiǎng)t相對(duì)來(lái)說(shuō)在本地區(qū)進(jìn)行種植的短期效果不佳。但是從生物多樣性角度及水土保持效益等方面考慮，建議在進(jìn)行進(jìn)一步人工林補(bǔ)植工作的時(shí)候，制定出合理比例的補(bǔ)植樹(shù)種，可以以適生樹(shù)種為主，而其他的樹(shù)種為輔，進(jìn)行合理的混合補(bǔ)植，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)生物多樣性、水土保持及生態(tài)恢復(fù)等多方面的效益。

本文考察的對(duì)象是在原來(lái)一片荒蕪的退化紅壤區(qū)，經(jīng)過(guò)20年植被恢復(fù)的基礎(chǔ)上，又選取我國(guó)南方幾種常見(jiàn)樹(shù)種進(jìn)行的人工林補(bǔ)植恢復(fù)情況，因?yàn)榭紤]各樣地海拔、地形、氣候、撫育方法等基本相似，就僅從樹(shù)種的基本生長(zhǎng)量角度，結(jié)合補(bǔ)植成活率進(jìn)行了直觀的分析，這樣的結(jié)果直觀明了，考察效果簡(jiǎn)單快捷，適合基層工作者作為參考手段；但是諸如植物的營(yíng)養(yǎng)情況及土壤理化狀況及后期林地?fù)嵊纫蛩?，則也是重要的影響因子，對(duì)成活率情況進(jìn)行更為綜合、細(xì)微的考察與分析應(yīng)該是接下來(lái)的研究方向。

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Analysis on theSurvival Rate and Incrementof Replanting Tree Species inArtificial Forests inDegraded Red Roil Regions of Subtropical Zone

Li Zhi1,2,3, Yuan Yingdan1,2,3, Guo Xiaomin1,2,3, Zhang Wenyuan1,2,3, Liu Yuanqiu1,2,3, Niu Dekui1,2,3

(1.ForestryCollege,JiangxiAgriculturalUniversity,Nanchang330045,China;2.KeyLaboratoryofForestCultivationinJiangxiProvince,Nanchang330045,China;3.KeyLaboratoryofForestCultivationinNanchangCity,Nanchang330045,China)

The article selectssomesubtropical tree species, includingSchima superba, Cinnamomum camphora, Machilus pauhoi Kanehira, Phoebe bournei, Pinus elliottii Engelmann,Liquidambar formosana Hance, to replant under a20-year artificial forest ofPinus massoniana, in a typical degraded red soil region of Taihe Countyin Jiangxi Province. After one year, the article analyzes the differences of each replanting tree's survival rate, ground diameter, tree height, and crown width, which provide reference and guidance for the artificial forest's ecological restoration. The results show that the best survival rate of artificial forest replanting trees is Schima superba(100%) and Pinus elliottii Engelmann (81.88%),while the worst is Cinnamomum camphora(46.67%) and Machilus pauhoi Kanehira (46.67%);In terms of increment, the Schima superba has the best comprehensive growing trend, whose crown width(1708.14 cm2),ground diameter(1.82cm) and tree height (71.73cm) are superior to the other single replanting tree species, but the crown width(158.79 cm2),ground diameter(0.37cm) and tree height (16.73cm) of Phoebe bourneiare relatively poor. Survival rate and plant heightis significantly correlated (P=0.04).The three increments of crown width and ground diameter and tree height show highly significant correlation (P=0). Therefore, the articleproposes that the suitable tree species tobe replanted under forest in the region are Pinus elliottii Engelmann and Schima superba.

artificial forest; replanting; survival rate; increment

2015-10-19

國(guó)家科技支撐計(jì)劃課題基金資助項(xiàng)目(編號(hào)：2012BAC11B06)；國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(編號(hào)：31360177)；國(guó)際植物營(yíng)養(yǎng)研究所項(xiàng)目(編號(hào)：IPNI-JX29)；江西省研究生創(chuàng)新專項(xiàng)資助項(xiàng)目(編號(hào)：YC2013-B029)；林業(yè)公益性行業(yè)科研專項(xiàng)(編號(hào)：200904015)資助

李 志(1987—)，男，河南方城人，江西農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院水土保持與荒漠化防治專業(yè)博士研究生。

袁穎丹(1957—)，男，江西萍鄉(xiāng)人，博士，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事土壤科學(xué)、水土保持與荒漠化防治研究。

S754.3

B

1674-9944(2015)12-0038-04