杉木不同生長(zhǎng)類型對(duì)養(yǎng)分供應(yīng)的持續(xù)效應(yīng)

吳載璋

(三明市林業(yè)科技推廣中心，福建 三明 365000)

林木遺傳學(xué)研究證實(shí)，林木主要經(jīng)濟(jì)生長(zhǎng)性狀的胸徑與樹(shù)高生長(zhǎng)屬于多基因控制的數(shù)量性狀。林木物種繁殖機(jī)制多數(shù)表現(xiàn)為雜交繁育模式，以雜合體存在，雜合體在繁殖時(shí)產(chǎn)生更多的遺傳類型以適應(yīng)環(huán)境需要，增加生存機(jī)會(huì)[1—2]。杉木(Cunninghamia lanceolata)是我國(guó)南方主要栽培樹(shù)種，屬于雜交繁育模式，其自交種子澀粒或不育[3]。因此，杉木子代性狀分化，產(chǎn)生不同的遺傳品質(zhì)生長(zhǎng)類型，表現(xiàn)為不同生長(zhǎng)適應(yīng)性，如速生、抗病、耐瘠薄、抗旱、抗風(fēng)等特性。杉木喜肥沃、濕潤(rùn)與土壤疏松立地，在Ⅲ類及以上立地類型栽植，屬于違背適地適樹(shù)原則，許多林分達(dá)到中齡林后年生長(zhǎng)量較低或趨于停滯，成為低產(chǎn)林或小老林[3—4]。杉木生長(zhǎng)適應(yīng)性與養(yǎng)分供應(yīng)的關(guān)系有較多報(bào)道[5—14]。本研究在杉木不同生長(zhǎng)類型對(duì)養(yǎng)分供求的響應(yīng)基礎(chǔ)上，進(jìn)一步分析杉木不同生長(zhǎng)類型對(duì)養(yǎng)分供應(yīng)的持續(xù)效應(yīng)，為恢復(fù)與提高杉木低產(chǎn)林分生產(chǎn)力提供依據(jù)[6—14]。

1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地設(shè)在福建省明溪國(guó)有林場(chǎng)狗谷嶺工區(qū)32林班2小班，面積11.53 hm2，海拔350～500 m，為丘陵全坡地帶。試驗(yàn)地此前為馬尾松(Pinus massoniana)人工林，2008年采伐，當(dāng)年9～12月進(jìn)行林地準(zhǔn)備，采用劈草煉山清理采伐剩余物，穴狀整地，穴規(guī)格為穴面60 cm×60 cm、穴深40 cm、穴底40 cm×40 cm，種植密度 2500株·hm-2，每穴下0.25 kg復(fù)合肥作基肥。2009年2月造林，種子采自福建省官莊國(guó)有林場(chǎng)杉木二代半種子園，苗木由福建省明溪國(guó)有林場(chǎng)苗圃培育。造林當(dāng)年和第二年分別在5～6月和9～10月進(jìn)行撫育。

試驗(yàn)地屬于中亞熱帶季風(fēng)氣候，年均氣溫16～19 ℃，極端最高溫40 ℃，極端最低溫-11 ℃，年均降水量1500～1800 mm。區(qū)域內(nèi)冬季時(shí)間較短夏季較長(zhǎng)，氣候溫和，雨量充沛，自然條件優(yōu)越，是杉木的中心產(chǎn)區(qū)。土壤以紅壤為主，土層深厚，施肥前土壤養(yǎng)分含量如表1。

表1 試驗(yàn)前林分土壤主要養(yǎng)分狀況Table 1 Soil nutrient before fertilization

2 研究方法

2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

施肥試驗(yàn)設(shè)在4年生的杉木幼林中，按隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)置4個(gè)處理(其中1個(gè)為對(duì)照)，每處理3個(gè)重復(fù)，每100株為一處理小區(qū)，肥料為尿素+復(fù)合肥(質(zhì)量比1:1)，設(shè)計(jì)如表2。2012年3月25日進(jìn)行施肥試驗(yàn)，2014年1月8～10日調(diào)查試驗(yàn)效果，詳見(jiàn)文獻(xiàn)[15—16]。

表2 施肥設(shè)計(jì)Table 2 Design of fertilization

2.2 數(shù)據(jù)處理

根據(jù)樹(shù)高生長(zhǎng)呈連續(xù)性正態(tài)分布的條件，應(yīng)用“正態(tài)分布標(biāo)準(zhǔn)差分類法”將樹(shù)高生長(zhǎng)性狀劃分不同遺傳生長(zhǎng)類型，具體分類方法見(jiàn)文獻(xiàn)[3—6]。

以4年樹(shù)高生長(zhǎng)為指標(biāo)劃分為G1、G2、G3、G4、G5生長(zhǎng)類型。根據(jù)生長(zhǎng)量調(diào)查結(jié)果，樹(shù)高同一生長(zhǎng)類型的不同單株當(dāng)年生長(zhǎng)量不一致，對(duì)同一生長(zhǎng)類型年高生長(zhǎng)量分區(qū)間進(jìn)行歸類統(tǒng)計(jì)。由統(tǒng)計(jì)學(xué)誤差來(lái)源，一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差區(qū)間內(nèi)屬于誤差范圍，將上述樹(shù)高分布標(biāo)準(zhǔn)差的二分之一作為樹(shù)高生長(zhǎng)區(qū)間間距，生長(zhǎng)區(qū)間劃分為 0.2～0.5區(qū)間(H1)、0.5～0.8區(qū)間(H2)、0.8～1.1 區(qū)間(H3)、1.1～1.4 區(qū)間(H4)、1.4～1.7區(qū)間(H5)、1.7～2.0區(qū)間(H6)、2.0以上(H7)區(qū)間，具體區(qū)間劃分見(jiàn)文獻(xiàn)[16]，按同一生長(zhǎng)類型樹(shù)高年生長(zhǎng)在不同區(qū)間分布數(shù)歸類統(tǒng)計(jì)。同理，胸徑標(biāo)準(zhǔn)差二分之一作為胸徑生長(zhǎng)區(qū)間間距，生長(zhǎng)區(qū)間劃分為 0～0.6區(qū)間(B1)、0.6～1.2區(qū)間(B2)、1.2～1.8區(qū)間(B3)、1.8～2.4區(qū)間(B4)、2.4～3.0區(qū)間(B5)、3.0～3.6區(qū)間(B6)、3.6以上(B7)區(qū)間，統(tǒng)計(jì)同一生長(zhǎng)類型胸徑生長(zhǎng)在不同區(qū)間分布數(shù) 。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同生長(zhǎng)類型杉木樹(shù)高生長(zhǎng)對(duì)施肥的持續(xù)響應(yīng)

從圖1可知，同一施肥處理的不同生長(zhǎng)類型杉木第2年生長(zhǎng)期樹(shù)高年生長(zhǎng)量呈正態(tài)分布或近正態(tài)分布，年生長(zhǎng)量趨向于群體的平均值。如圖1:A(CK處理)可以看出，生長(zhǎng)類型G1、G2、G3、G4、G5依次由差到好，樹(shù)高年生長(zhǎng)量也逐漸增大，在瘠薄立地條件下，生長(zhǎng)類型越好，對(duì)立地養(yǎng)分供應(yīng)持續(xù)適應(yīng)能力越強(qiáng)。當(dāng)施肥處理由CK、A、B到C時(shí)，生長(zhǎng)類型差的樹(shù)高年生長(zhǎng)量對(duì)養(yǎng)分供應(yīng)量的持續(xù)效果反應(yīng)相對(duì)較強(qiáng)，CK與A處理2年生長(zhǎng)期樹(shù)高年生長(zhǎng)量表現(xiàn)不良，隨著施肥量增加(B、C處理)，G1、G2、G3生長(zhǎng)類型表現(xiàn)出較好的施肥持續(xù)效果，G4、G5生長(zhǎng)類型的樹(shù)高年生長(zhǎng)量對(duì)施肥后持續(xù)效果更好(圖1:A～D)；由CK(對(duì)照)與施肥A處理的樹(shù)高年生長(zhǎng)量持續(xù)效果可知，生長(zhǎng)類型差的群體在施肥量較小時(shí)，樹(shù)高年生長(zhǎng)持續(xù)性較差，施肥量較大時(shí)有較好的樹(shù)高年生長(zhǎng)持續(xù)性；生長(zhǎng)類型好的群體對(duì)不同處理都有良好的高生長(zhǎng)效果。研究表明，杉木遺傳品質(zhì)好，在瘠薄立地施肥表現(xiàn)更好的持續(xù)效果，遺傳品質(zhì)差的群體，在瘠薄立地施肥表現(xiàn)持續(xù)效果更差些，需要更大的施肥量才能達(dá)到較好的持續(xù)效果。

圖1 不同遺傳類型杉木樹(shù)高生長(zhǎng)對(duì)施肥處理的響應(yīng)Fig.1 The height growth response of the different genotypes to fertilization treatment

3.2 不同施肥處理對(duì)杉木各生長(zhǎng)類型樹(shù)高生長(zhǎng)的持續(xù)效應(yīng)

由圖2可知，同一生長(zhǎng)類型杉木隨著施肥量增大樹(shù)高年生長(zhǎng)量的持續(xù)效應(yīng)增強(qiáng)，生長(zhǎng)類型較差的群體對(duì)施肥的持續(xù)效應(yīng)相對(duì)更弱，需較大的施肥量才能有較好的持續(xù)生長(zhǎng)效果；生長(zhǎng)類型較好的群體(G4、G5)對(duì)施肥持續(xù)效應(yīng)較好，保持較好的持續(xù)促進(jìn)生長(zhǎng)效果。表明生長(zhǎng)類型差的群體對(duì)養(yǎng)分需求量更大，在瘠薄立地條件下將表現(xiàn)不良生長(zhǎng)；生長(zhǎng)類型好的群體，養(yǎng)分利用率更高，施肥的持續(xù)效果更好。

圖2 施肥對(duì)不同遺傳類型杉木樹(shù)高生長(zhǎng)的效應(yīng)Fig.2 the height growth response of different genotype with fertilization treatments

3.3 不同生長(zhǎng)類型杉木胸徑生長(zhǎng)對(duì)施肥的持續(xù)響應(yīng)

施肥處理對(duì)杉木胸徑生長(zhǎng)的持續(xù)效應(yīng)與樹(shù)高生長(zhǎng)基本一致。從圖3可知，CK與施肥A處理對(duì)比，胸徑年生長(zhǎng)量的持續(xù)效應(yīng)表現(xiàn)不明顯，好的生長(zhǎng)類型G4、G5有較好的胸徑年生長(zhǎng)量，在瘠薄立地條件下或養(yǎng)分供應(yīng)減少后，生長(zhǎng)類型越好，對(duì)立地持續(xù)適應(yīng)能力越強(qiáng)(圖3:A,B)。施肥B與C處理對(duì)胸徑年生長(zhǎng)量有較好持續(xù)效應(yīng)，生長(zhǎng)類型越好的群體，施肥對(duì)胸徑生長(zhǎng)的持續(xù)效應(yīng)表現(xiàn)越好(圖3:C,D)。由圖3:D可知，施肥C處理對(duì)胸徑生長(zhǎng)保持良好的持續(xù)效應(yīng)，表明杉木好的生長(zhǎng)類型胸徑年生長(zhǎng)量有良好的持續(xù)效果，施肥量大對(duì)胸徑年生長(zhǎng)量有持續(xù)促進(jìn)效應(yīng)。說(shuō)明杉木優(yōu)良種源造林在生長(zhǎng)出現(xiàn)衰退或已成為低產(chǎn)林分時(shí)，適當(dāng)施肥可恢復(fù)與促進(jìn)個(gè)體生長(zhǎng)持續(xù)一定時(shí)間[13,16]。

圖3 不同遺傳類型杉木胸徑生長(zhǎng)對(duì)施肥處理的響應(yīng)Fig.3 The breast diameter growth response of the different genotypes to fertilization treatment

3.4 不同施肥處理對(duì)杉木各生長(zhǎng)類型胸徑生長(zhǎng)的持續(xù)效應(yīng)

由圖4:A、B可知，杉木G1、G2生長(zhǎng)類型的胸徑年生長(zhǎng)量隨著施肥量增加持續(xù)效應(yīng)增強(qiáng)，由圖4:C、D、E可知，G3、G4、G5生長(zhǎng)類型的胸徑年生長(zhǎng)量對(duì)施肥的持續(xù)作用表現(xiàn)較好效果，施肥量越大對(duì)胸徑生長(zhǎng)的持續(xù)效果越好，特別是G5生長(zhǎng)類型，施肥對(duì)胸徑年生長(zhǎng)量具有很好的促進(jìn)作用，持續(xù)效應(yīng)明顯。生長(zhǎng)類型好的群體對(duì)施肥有更好的持續(xù)效應(yīng)，生長(zhǎng)類型差的群體對(duì)施肥的持續(xù)效果會(huì)差些。生長(zhǎng)類型差的群體處于林分中下層，冠幅生長(zhǎng)也受影響，進(jìn)而影響胸徑生長(zhǎng)，表現(xiàn)出較差的胸徑生長(zhǎng)持續(xù)效應(yīng)。對(duì)于生長(zhǎng)類型好的群體施肥能提高光合效能，增加凈光合效能，提高胸徑年生長(zhǎng)量。好的生長(zhǎng)類型群體處于林分中上層，有更好的空間優(yōu)勢(shì)，表現(xiàn)出胸徑生長(zhǎng)的良好持續(xù)作用效果[13,16]。

圖4 不同生長(zhǎng)類型杉木胸徑生長(zhǎng)對(duì)施肥處理的響應(yīng)Fig.4 The BD-growth response of different genotype for the fertilization treatments

4 結(jié)論與討論

林分的高生長(zhǎng)呈正態(tài)分布，應(yīng)用“正態(tài)分布標(biāo)準(zhǔn)差分類法”將林分不同個(gè)體劃分為不同生長(zhǎng)類型進(jìn)行養(yǎng)分供求與持續(xù)效應(yīng)分析，能科學(xué)地了解林分不同生長(zhǎng)類型群體的生長(zhǎng)適應(yīng)性[16—17]。施肥處理對(duì)杉木不同生長(zhǎng)類型樹(shù)高年生長(zhǎng)量的持續(xù)效應(yīng)表明，生長(zhǎng)類型好的群體對(duì)立地適應(yīng)能力更強(qiáng)，有更好的耐瘠薄能力，生長(zhǎng)類型差的群體，在施肥量較大時(shí)有較好的樹(shù)高年生長(zhǎng)量持續(xù)效應(yīng)，在施肥量較少時(shí)持續(xù)效應(yīng)表現(xiàn)不明顯，養(yǎng)分供應(yīng)不足或立地相對(duì)瘠薄條件下，樹(shù)高年生長(zhǎng)量逐漸衰退，在瘠薄立地或在Ⅲ類及以上立地進(jìn)行杉木優(yōu)良種源造林，施肥措施能更好地保持林分持續(xù)生長(zhǎng)[13,16—18]。

杉木施肥處理后對(duì)不同生長(zhǎng)類型胸徑年生長(zhǎng)量的持續(xù)效應(yīng)表現(xiàn)出明顯差異，生長(zhǎng)類型好的比生長(zhǎng)類型差的群體有更好的胸徑年生長(zhǎng)量持續(xù)效應(yīng)，在施肥量較少時(shí)，生長(zhǎng)類型差的群體胸徑年生長(zhǎng)持續(xù)效應(yīng)逐漸衰退，生長(zhǎng)類型好的對(duì)施肥有更好的生長(zhǎng)持續(xù)效果，在施肥后2年胸徑年生長(zhǎng)量持續(xù)生長(zhǎng)效果與個(gè)體處于林分中上層，有更好的空間分布與相對(duì)較大的凈光合效能[13]。

杉木林目前有較大比例的低產(chǎn)林亟待改良，如何采取有效措施對(duì)這些林分進(jìn)行培育改造是當(dāng)前林業(yè)生產(chǎn)亟需解決的問(wèn)題。當(dāng)前大多數(shù)經(jīng)營(yíng)者對(duì)低產(chǎn)林采用采伐改種其他樹(shù)種的措施，這種措施并不科學(xué)，既造成投資浪費(fèi)也影響林地有效利用，延長(zhǎng)林分培育周期[3]。對(duì)于杉木低產(chǎn)林要根據(jù)低產(chǎn)的原因采用不同的措施。對(duì)于種源優(yōu)良而因經(jīng)營(yíng)管理不善引起的低產(chǎn)林分，可采用間伐+深翻+施肥的綜合撫育，能有效地促進(jìn)林分生長(zhǎng)，使林分恢復(fù)生長(zhǎng)潛能；而對(duì)于種源較差的低產(chǎn)林，采用綜合撫育恢復(fù)生長(zhǎng)能力有限，可通過(guò)采伐更新的方式進(jìn)行改造。