苗齡對(duì)華木蓮苗木質(zhì)量及其造林成效的影響

龍桂根，王 勇,李 峰，吳南生,李乾明，楊細(xì)蘭，鄭慶衍

（1.宜春市林業(yè)科學(xué)研究所，江西 宜春336000；2.江西農(nóng)業(yè)大學(xué)·林學(xué)院，江西 南昌330045；3.江西農(nóng)業(yè)大學(xué)·南酸棗研究所，江西 南昌330045）

華木蓮（Sinomanglietia glaucaZ.X.Yu et Q.Y.Zheng）又名落葉木蓮，是國家珍稀一級(jí)保護(hù)植物，為江西宜春特有的木蘭科木蓮屬落葉植物，其花朵白里泛黃、形似佛焰苞，樹形自然成塔形，具有極佳的觀賞價(jià)值[1]。為了更好地開發(fā)和利用華木蓮，宜春市林業(yè)科學(xué)研究所多年來一直致力于華木蓮良種選育及人工造林技術(shù)研究，目前已經(jīng)獲得了一個(gè)由江西省林木良種審定委員會(huì)審定的華木蓮良種，華木蓮的苗木繁育技術(shù)也得到了較好的解決，為華木蓮的開發(fā)利用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

在華木蓮人工栽培過程中，華木蓮常規(guī)1年實(shí)生苗對(duì)栽培環(huán)境和競(jìng)爭(zhēng)性雜草較為敏感，受惡劣環(huán)境影響嚴(yán)重，尤其是在全日照下存在造林成活率低、生長(zhǎng)緩慢及培育成本高等問題，陷入“年年造林不見林”的境地。這種局面大大困擾了華木蓮資源培育與利用，已成當(dāng)前亟待解決的重要技術(shù)難題。苗齡和苗木規(guī)格與質(zhì)量息息相關(guān)，受立地條件的影響，選擇適宜苗齡進(jìn)行造林較為復(fù)雜[2-3]。眾多研究表明，雜草和造林苗木間存在光照、水分、養(yǎng)分的競(jìng)爭(zhēng)[2-7]，小規(guī)格苗木對(duì)造林環(huán)境和競(jìng)爭(zhēng)性雜草等較為敏感，難以成林。劉建峰等[7]研究結(jié)果表明沙地柏枝葉等植物的保水力隨著年齡的增加而增強(qiáng)，大苗齡的苗木根系更為發(fā)達(dá)、葉面積大，儲(chǔ)存的營養(yǎng)物質(zhì)積累也高，一般抗逆性和適應(yīng)性更強(qiáng)[6-7]，但也存在裸根苗緩苗期長(zhǎng)的問題[8]。因此，選用適當(dāng)苗齡的苗木進(jìn)行造林是非常重要的技術(shù)問題。

本文以華木蓮1年生、2年生、3年生的苗木為研究對(duì)象，研究不同苗齡的光合特性、根系特征、苗木生長(zhǎng)勢(shì)等苗型特征，進(jìn)而分析不同苗齡在苗圃及其上山造林的生長(zhǎng)差異。最終通過苗齡型苗木質(zhì)量，分析不同樹齡華木蓮林分的質(zhì)量差異及其與不同苗齡型苗木質(zhì)量的相關(guān)性，進(jìn)而為華木蓮科學(xué)人工造林提供技術(shù)支持。

1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于袁州區(qū)，為中亞熱帶濕潤(rùn)氣候區(qū)，年平均氣溫17.0℃～18.5℃；1月最冷，最低月平均氣溫為1.5℃～3.5℃；7月最熱，最高月平均氣溫達(dá)34.3℃，年平均積溫6 296℃，無霜期280～305 d，年平均降水量1 520～1 620 mm。

苗圃地位于袁州區(qū)渥江鎮(zhèn)上石村，為水稻田，壤土，pH值5.5，肥力中等，海拔112 m，地理坐標(biāo)為27°52′38″N，114°27′23″E。

造林試驗(yàn)地位于溫湯鎮(zhèn)試驗(yàn)林場(chǎng)，沙壤土，坡向東南坡，pH值6.5，肥力中等，海拔232 m，地理坐標(biāo)為27°42′16″N，114°18′8″E。

2 試驗(yàn)材料與方法

2.1 材料及處理

采用同一優(yōu)良家系宜林科華木蓮1號(hào)實(shí)生苗，分別培育1 a，S1-0，即1年生苗；留圃培育2 a，S2-0，即2年生苗；留圃培育3 a，S3-0，即3年生苗。

造林方法：采用機(jī)械全墾整地，人工挖穴，規(guī)格均為50 cm×50 cm×40 cm，株行距2.0 m×3.0 m，2月初選擇裸根苗造林；每年11月初追肥（總養(yǎng)分(N+P2O5+K2O)≥10%，有機(jī)質(zhì)≥45%，2.5～3.0 kg·穴-1）；每年4月、9月各撫育一次，帶狀鏟除雜草。

造林試驗(yàn)處理：采用完全隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)。造林苗木年份設(shè)置如下：1）S1-0、S2-0、S3-0的3種苗木類型在2017年“同年造林”，每個(gè)處理667 m2，重復(fù)4次，面積0.8 hm2，簡(jiǎn)稱“同年造林”；2）2014年培育S1-0并于2015年造林，部分S1-0留圃培育1 a、2 a，分別于2016年、2017年“逐年造林”，每個(gè)處理0.33 hm2，重復(fù)3次，面積3 hm2，簡(jiǎn)稱“逐年造林”。兩個(gè)試驗(yàn)獨(dú)立進(jìn)行，以上S1-0、S2-0、S3-0的3種苗木類型為3個(gè)處理。

2.2 調(diào)查設(shè)備及測(cè)定分析方法

調(diào)查設(shè)備：主要是數(shù)顯游標(biāo)卡尺、胸徑尺、塔尺及TYS-B葉綠素儀。

取樣及測(cè)量方法：采用對(duì)角線取樣法抽樣，對(duì)3種苗齡的苗木在苗圃分別設(shè)3個(gè)樣方，樣方面積為1.25 m×0.8 m，在12月底測(cè)定苗木一級(jí)側(cè)根數(shù)、苗高、地徑。分別在“逐年造林”和“同年造林”的人工幼林地，距離林緣2行處設(shè)置樣地，每年12月－翌年2月調(diào)查成活率、地徑、樹高，并分別進(jìn)行分析。

一級(jí)側(cè)根數(shù)的測(cè)定：采用直徑大于1 mm，且長(zhǎng)度大于1 cm的一級(jí)側(cè)根數(shù)來研究華木蓮根系特征。

葉綠素含量測(cè)定方法：植物葉片葉綠素含量與SPAD值之間存在顯著的正相關(guān)性，SPAD值可以直接反映出葉片葉綠素含量的高低，從而說明樹體的長(zhǎng)勢(shì)強(qiáng)弱[9-12]。在樹齡為6 a時(shí)候，分別在“逐年造林”和“同年造林”的試驗(yàn)林內(nèi)的每個(gè)處理測(cè)定15株標(biāo)準(zhǔn)木，選取樹體東南西北4個(gè)方向的中下層葉片，測(cè)定SPAD值及葉面溫度，求平均值，作為活立木的葉綠素相對(duì)含量值。

對(duì)以上所有數(shù)據(jù)采用IBM SPSS Statistics 19.0軟件進(jìn)行方差分析、多重比較、相關(guān)性分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同苗齡苗木差異

S1-0、S2-0、S3-0的地徑、苗高、高徑比、側(cè)根數(shù)結(jié)果見表1。由表1可知，S1-0、S2-0、S3-0的地徑分別為7.27 mm、13.24 mm、20.49 mm，苗高分別為0.51 m、1.36 m、2.30 m，一級(jí)側(cè)根數(shù)分別為8條、12條、16條，高徑比分別為0.67、1.19、1.17。多重比較表明，S1-0、S2-0、S3-0的地徑、苗高、側(cè)根數(shù)差異顯著，S2-0、S3-0的高徑比差異不顯著，兩者比S1-0的高徑比大0.5以上，差異顯著。這表明，華木蓮苗木留圃培育的苗齡越大，其地徑、苗高、一級(jí)側(cè)根數(shù)都是顯著增加。地徑、苗高、一級(jí)側(cè)根數(shù)在第2年較第1年相對(duì)增長(zhǎng)了82.12%、166.67%、50.00%，在第3年較第2年相對(duì)增長(zhǎng)了55.76%、69.12%、33.33%，可見華木蓮苗木相對(duì)生長(zhǎng)率的高峰期在第2年，第3年各生長(zhǎng)指標(biāo)的相對(duì)生長(zhǎng)率都開始顯著降低。

表1苗齡對(duì)華木蓮幼苗各生長(zhǎng)指標(biāo)的影響Tab.1 Effects of seedling age on growth indexes of S.glauca

3.2 “同年造林”造林效果分析

3.2.1不同苗齡苗木“同年造林”成活率差異

對(duì)采用不同苗齡苗木同年?duì)I建的華木蓮林分的保存率連續(xù)調(diào)查3 a，結(jié)果見表2。由表2可知，采用S1-0、S2-0、S3-0苗木營建的華木蓮人工林，其1 a保存率分別為20%、93%、90%，2 a保存率分別為18%、89%、46%，3 a保存率分別為14%、84%、34%。從第1年成活率可以看出，1年生華木蓮苗木上山造林的成活率最低，僅為20%，2年生、3年生華木蓮苗木上山造林的成活率達(dá)到90%以上，差異極顯著。這說明1年生苗對(duì)造林環(huán)境的適應(yīng)性相對(duì)2年生、3年生苗要差很多。

表2苗齡對(duì)華木蓮人工林保存率的影響Tab.2 Effects of seedling age on the conservation rate of S.glauca plantation

從第2年、第3年的保存率可以看出，僅有S2-0維持在84%以上。S1-0所營造的華木蓮人工林，第1年、第2年、第3年保存率分別達(dá)到20%、18%、14%，這說明1年生華木蓮苗，適應(yīng)能力較弱，但在植苗造林1 a后未死亡的活立木，能較好地繼續(xù)存活。S3-0苗所營造的華木蓮人工林，在第2年、第3年保存率分別為46%、34%，顯著低于第1年的保存率90%。

3.2.2不同苗齡苗木“同年造林”效果

對(duì)不同苗齡在同年?duì)I造的華木蓮人工林的樹高、地徑進(jìn)行連續(xù)3 a調(diào)查，分析結(jié)果見表3。多重比較結(jié)果顯示，S1-0、S2-0、S3-03種苗型所造人工林的樹高、地徑在造林2年后的差異為極顯著，與造林時(shí)的各苗型初始指標(biāo)的差異性未發(fā)生變化。到第3年時(shí)，S2-0、S3-0所造的同齡人工林地徑分別為48.44 mm、54.24 mm，樹高分別為4.03 m、4.15 m，差異不顯著，兩者與S1-0所造人工林地徑、樹高差異仍為顯著。這說明，經(jīng)過2 a的適應(yīng)性生長(zhǎng)后，S2-0苗木所營造的華木蓮其生長(zhǎng)速度開始超過S1-0、S3-0。

表3“同年造林”時(shí)不同苗齡對(duì)華木蓮人工林樹高、地徑的影響Tab.3 Effects of different seedling ages on height and ground diameter of S.glauca planted in the same year

圖1“同年造林”時(shí)不同苗齡對(duì)華木蓮樹高、地徑連年生長(zhǎng)量的影響Fig.1 Effects of different seedling ages on the current annual increment in height and ground diameter of S.glauca planted in the same year

S1-0、S2-0、S3-0苗木同年?duì)I造的華木蓮人工林連年生長(zhǎng)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果見圖1。結(jié)果顯示S1-0的林分，造林第1年的樹高、地徑生長(zhǎng)量分別為0.97 m、5.85 mm，顯著高于S2-0、S3-0的生長(zhǎng)量；造林第2年、第3年，S2-0林分的樹高量分別為0.49 m、1.59 m，地徑生長(zhǎng)量分別為8.23 mm、22.76 mm，顯著高于S1-0、S3-0。這說明，選用S2-0苗木造林，第1年為緩苗期，第2年、第3年開始進(jìn)入正常生長(zhǎng)期；S1-0造林，第1年即可進(jìn)入正常生長(zhǎng)，緩苗期較短，只是第1年的死亡率較高。

3.3 “逐年造林”造林效果分析

對(duì)不同苗齡逐年?duì)I造的華木蓮人工林的樹高、地徑、保存率進(jìn)行調(diào)查，統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果見表4。結(jié)果表明，逐年?duì)I造的華木蓮人工林保存率存在較大的差異，在樹齡為6 a時(shí)，以S2-0林分的保存率最大，達(dá)到87.5%，顯著高于S1-0、S3-0林分的保存率。生長(zhǎng)指標(biāo)的多重比較結(jié)果顯示，S1-0、S2-0、S3-03種苗型逐年所營造林分的地徑在4 a樹齡的差異顯著，以S2-0所造林分的地徑最大，達(dá)到了39.22 mm，S3-0的林分的地徑最小，為27.08 mm；樹高以S1-0的林分最大，達(dá)到2.82 m，其次是S3-0，最小的是S2-0。在樹齡為6 a時(shí)，S1-0、S2-0、S3-03種苗型逐年所造人工林的樹高無顯著差異；地徑以S2-0、S1-0所造林分的地徑較大，分別為76.36 mm、70.20 mm，兩者均顯著高于S3-0所造林分的地徑。S1-0、S2-0、S3-0苗型逐年?duì)I造的華木蓮林分的樹高、地徑、保存率的的差異性與S1-0、S2-0、S3-0同年?duì)I造的人工林的樹高、地徑、保存率的差異基本一致，均以S2-0苗型的造林效果較佳。

表4“逐年造林”時(shí)不同苗齡對(duì)華木蓮人工林樹高、地徑的影響Tab.4 Effects of different seedling types on height and ground diameter of S.glauca planted in the different years

3.4 不同苗齡對(duì)華木蓮人工林葉綠素含量的影響

葉綠素含量是植物生長(zhǎng)發(fā)育狀況的指示因子，能較好地體現(xiàn)植物吸收外界營養(yǎng)物質(zhì)及抗脅迫的能力[11-14]。為了分析不同苗型營造的華木蓮人工林生長(zhǎng)發(fā)育狀況，在林齡為3 a時(shí)對(duì)不同苗型“同年造林”林分的葉綠素相對(duì)含量進(jìn)行了調(diào)查分析，結(jié)果見表5。數(shù)據(jù)顯示，S1-0、S2-0、S3-0苗型營造的華木蓮人工林，第3年葉片的SPAD值分別為60.05、47.12、38.12，表明S1-0、S2-0、S3-0所造的人工林葉片葉綠素含量依次減少。多重比較結(jié)果顯示，S1-0與S2-0兩種苗型所造人工林在第3年時(shí)SPAD值差異不顯著，而S1-0與S3-0所營造的華木蓮人工林在第3年時(shí)SPAD值差異顯著，S1-0林分葉綠素含量顯著高于S3-0林分。這說明，經(jīng)過2 a的適應(yīng)性生長(zhǎng)后，S1-0、S2-0苗型所營造的華木蓮人工林，其光合作用及抗脅迫能力要強(qiáng)于S3-0營造的華木蓮人工林。以上結(jié)果進(jìn)一步說明，S1-0苗造林，后期光合作用及抗脅迫能力強(qiáng)、生長(zhǎng)快，只是第1年造林成活率較低；S2-0苗造林，后期光合作用及抗脅迫能力強(qiáng)、成活率最高；S3-0苗造林，后期光合作用及抗脅迫能力低，造林保存率也不理想。

表5不同苗木類型對(duì)人工林葉片葉綠素的影響Tab.5 Effects of different seedling types on leaf chlorophyll of S.glauca plantation

3.5 苗齡與華木蓮人工林生長(zhǎng)指標(biāo)的相關(guān)性

通過對(duì)造林苗的地徑、樹高、高徑比、一級(jí)側(cè)根數(shù)與造林后每年的地徑、樹高、保存率等生長(zhǎng)指標(biāo)的相關(guān)性分析（見表6），可以發(fā)現(xiàn)，苗期地徑、樹高、高徑比、一級(jí)側(cè)根數(shù)等生長(zhǎng)指標(biāo)與林分保存率、地徑、樹高等均呈正相關(guān)。其中造林苗期地徑與1 a林分的樹高、地徑、保存率及3 a林分的地徑等生長(zhǎng)指標(biāo)相關(guān)系數(shù)均在0.60～0.70之間，為中度相關(guān)性；造林苗的苗高與1 a林分的樹高，造林苗的一級(jí)側(cè)根數(shù)與1 a林分的樹高、地徑相關(guān)系數(shù)均在0.5～0.6之間，為低度相關(guān)性；華木蓮苗期生長(zhǎng)指標(biāo)與1 a、2 a、3 a幼林階段的其他指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)均為0.5以下，為弱相關(guān)性。可見，苗期地徑與林分的生長(zhǎng)指標(biāo)相關(guān)性相對(duì)較高，且造林第1年的成活率與苗期地徑高度相關(guān)。

表6華木蓮幼林生長(zhǎng)指標(biāo)與苗木初始指標(biāo)的pearson相關(guān)性分析Tab.6 Pearson correlation coefficients for the relationship between seedlings′index and growth index of S.glauca plantation

表7華木蓮苗齡與造林苗初始生長(zhǎng)指標(biāo)及幼林期生長(zhǎng)指標(biāo)的pearson相關(guān)性分析Tab.7 Pearson correlation coefficients for the relationship between seedlings′age and growth index of S.glauca plantation

從表7的相關(guān)系數(shù)可以看出，華木蓮造林苗苗齡與苗木的初始地徑、苗高、一級(jí)側(cè)根數(shù)的相關(guān)系數(shù)分別達(dá)到0.81、0.70、0.72，即苗齡較大者，其地徑、苗高、一級(jí)側(cè)根數(shù)等指標(biāo)也相對(duì)較大；苗齡與1 a的林分生長(zhǎng)指標(biāo)相關(guān)系數(shù)最大，均在0.75以上，為顯著正相關(guān)；苗齡與2 a、3 a林齡的華木蓮生長(zhǎng)參數(shù)相關(guān)性仍較為緊密，但呈逐年下降趨勢(shì)。

4 結(jié)論與討論

4.1 結(jié)論

為了進(jìn)一步挖掘華木蓮的潛在觀賞價(jià)值和其他利用價(jià)值，采用人工規(guī)?；炝质瞧渥罴淹緩?。本文通過不同苗齡型造林試驗(yàn)分析，表明采用不同苗齡苗木所營造的華木蓮人工林生長(zhǎng)指標(biāo)、葉綠素含量的差異顯著，并以2年生苗木造林為佳，具體結(jié)論如下：1）華木蓮苗期生長(zhǎng)指標(biāo)隨苗齡而增大，在第2年的相對(duì)生長(zhǎng)率顯著高于第3年。華木蓮苗木留圃培育的苗齡越大，其地徑、苗高、一級(jí)側(cè)根數(shù)都是顯著增大。地徑、苗高、一級(jí)側(cè)根數(shù)在第2年的相對(duì)生長(zhǎng)率顯著高于第3年。這說明華木蓮播種苗留圃培育1 a能較大地提高其苗木質(zhì)量，進(jìn)而增強(qiáng)苗木抗性和競(jìng)爭(zhēng)力，提高造林成活率和造林質(zhì)量。2）S2-0苗型適應(yīng)性較強(qiáng)，從造林保存率、生長(zhǎng)指標(biāo)、樹體長(zhǎng)勢(shì)等綜合造林效果較S1-0、S3-0苗型造林效果更佳。3）相關(guān)性分析及造林效果表明，華木蓮苗齡與地徑、苗高、一級(jí)側(cè)根數(shù)等指標(biāo)顯著正相關(guān)。在一定苗齡范圍內(nèi)，華木蓮苗齡可以較為準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)造林效果。

4.2 討論

苗齡差異可以顯著影響華木蓮幼林的生長(zhǎng)指標(biāo)、長(zhǎng)勢(shì)。這與學(xué)者研究的苗齡對(duì)白樺、紅皮云杉、銀中楊、杉木、禿杉、沙地柏、濕地松等多樹種的造林效果有顯著影響的結(jié)論是一致的[13-19]。但不同樹種的苗齡對(duì)造林效果的影響存在較大的差異，范一卿等[17]認(rèn)為1年生禿杉苗木造林成活率高、育苗成本低，管應(yīng)誠[16]認(rèn)為2年生杉木造林具有較大的優(yōu)勢(shì)，以上報(bào)道僅對(duì)造林后1 a或者2 a的林分進(jìn)行分析，難以全面評(píng)價(jià)苗齡對(duì)造林效果的影響。

為此，本文對(duì)華木蓮幼林進(jìn)行了連續(xù)6 a的跟蹤調(diào)查分析，綜合華木蓮3種苗齡型苗木“同年造林”“逐年造林”表現(xiàn)，S2-0苗其所營造的人工林保存率高、質(zhì)量穩(wěn)定，這與馬履一等人關(guān)于樟子松苗齡對(duì)造林效果的結(jié)論有相似之處[20]。S1-0苗造林的成活率僅為20%，說明華木蓮本身適應(yīng)能力弱，造林當(dāng)年根系吸收轉(zhuǎn)化的營養(yǎng)物質(zhì)難以滿足自身生存的需要，仍需消耗植物本身儲(chǔ)存的營養(yǎng)物質(zhì)，從而導(dǎo)致S1-0林分在第1年成活率低。在苗木經(jīng)過1 a的適應(yīng)性生長(zhǎng)后，S2-0苗所營造的人工林其葉綠素含量高、光合能力強(qiáng)，其吸收轉(zhuǎn)化的營養(yǎng)物質(zhì)可以供應(yīng)植物生長(zhǎng)。但S3-0苗在造林當(dāng)年消耗大部分苗期自帶的營養(yǎng)后，面對(duì)第2、3年高溫不利季節(jié)，其葉綠素含量低、光合作用效率低、根系生長(zhǎng)不足、抗脅迫能力較弱，其根系自身吸收的營養(yǎng)水分滿足不了地上部分生長(zhǎng)的需要，從而導(dǎo)致S3-0苗營造的林分在第2、3年開始批量死亡。同理，2年生苗造林剛好滿足地上部分生長(zhǎng)的需要，其1年生林分成活率高達(dá)93%，2 a、3 a的保存率也能在84%以上，地徑、樹高生長(zhǎng)量也能達(dá)75 mm、0.8 m以上，從而保證了較好的造林效果。