福建柏混交林幼林生長及生物量分配格局

蘇寶川

(泉州市國有林場發(fā)展中心，福建 泉州 362000)

高效混交林的營造和培育是當(dāng)代林業(yè)可持續(xù)發(fā)展的一個(gè)重要方向，提倡闊葉樹種、鄉(xiāng)土樹種等與珍貴樹種的多樹種發(fā)展，依據(jù)樹種的生態(tài)位、種間關(guān)系與立地質(zhì)量等多種元素營建復(fù)層混交林[1-2]。我國成功的針闊混交林培育實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，杉木、火力楠、紅錐、桉樹、刨花楠等優(yōu)良針闊葉用材樹種，通過合理的混交模式，能消除針葉純林的弊端、明顯提高林分生產(chǎn)力、改善林地土壤肥力、增加物種多樣性、提高立地質(zhì)量以及在促進(jìn)林分的穩(wěn)定、抑制病蟲害、水土保持、森林防火和景觀效果等方面均優(yōu)于針葉純林[3-10]。但是由于混交林培育周期較長，大多數(shù)混交林還處于試驗(yàn)性階段，缺乏培育多樹種混交的成熟經(jīng)驗(yàn)，尤其對(duì)重點(diǎn)保護(hù)的針葉樹種與針葉、闊葉樹種間的混交研究[11]。研究表明，營造福建柏純林的缺點(diǎn)越來越明顯，生長效果比混交林差，林木各構(gòu)件生物量也隨之降低，嚴(yán)重影響福建柏林地生產(chǎn)力和林分質(zhì)量[12-13]，保持南方林區(qū)福建柏人工林生態(tài)系統(tǒng)的持續(xù)生產(chǎn)力和穩(wěn)定性已成為當(dāng)前林業(yè)生產(chǎn)急需解決的問題。福建柏(Fokieniahodginsii)屬柏科(Cupressaceae)福建柏屬，是我國二級(jí)重點(diǎn)保護(hù)的單型屬常綠瀕危樹種，具有樹形優(yōu)美、生長快、適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，為優(yōu)良的園林綠化和造林樹種，主要分布在越南及中國西南部、南部至東部的海拔350～700 m的林地，在我國以福建中部最多[14-15]。目前已有一些福建柏混交林的造林效果研究，但大多數(shù)都集中在接近中齡林及以上林齡混交林的研究[16-18]，少有新造混交林生長效益研究，而對(duì)生物量空間分布的系統(tǒng)研究也較少。本試驗(yàn)選擇福建省安溪豐田國有林場的5種福建柏新造混交林為研究對(duì)象，對(duì)福建柏生長、樹體生物量及其各構(gòu)件生物量分配格局進(jìn)行比較研究，以期為福建柏混交林營造和提高林地生產(chǎn)力等提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)地位于福建省安溪豐田國有林場(25°16′—25°20′ N、118°1′—118°57′ E)，地處福建省東南沿海，廈、漳、泉閩南金三角西北部，屬典型的亞熱帶季風(fēng)氣候。氣候溫和，雨量充沛，年均氣溫19.5 ℃，最高氣溫37 ℃，最低氣溫0 ℃；年均降水量1800 mm，夏季降水較多，年無霜期330 d。土壤為黃紅壤，花崗巖成土母質(zhì)，土層較厚，可達(dá)60 cm。林下植被主要有芒萁(Dicranopterisdichotoma)、淡竹葉(Lophatherumgracile)、沿階草(Ophiopogonbodinieri)、杜莖山(Maesajaponica)、五節(jié)芒(Miscanthusfloridulus)、烏毛蕨(Blechnumorientale)、菝葜(Smilaxchina)等。

1.2 樣地設(shè)置

2020年10月，在選取的5種試驗(yàn)林內(nèi)分別選取15 m×15 m的標(biāo)準(zhǔn)地各3個(gè)，共計(jì)15個(gè)標(biāo)準(zhǔn)地。調(diào)查福建柏生長相關(guān)指標(biāo)，并記錄海拔、坡度、坡向、坡位等立地因子，樣地基本情況見表1。

表1 樣地基本情況

1.3 指標(biāo)測定及方法

對(duì)選取的5種福建柏新造林的標(biāo)準(zhǔn)地進(jìn)行每木調(diào)查，測量樣地內(nèi)福建柏的樹高、地徑、冠幅。選取標(biāo)準(zhǔn)株，連根全部挖取出來，測定根幅、根深，將標(biāo)準(zhǔn)株的葉、枝條、莖干、地下部分分開稱取鮮重；再各取樣品稱取鮮重，然后帶回實(shí)驗(yàn)室在105 ℃烘箱殺青15 min，80 ℃下烘干至恒重記錄干重，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)株各構(gòu)件生物量(干重)。高徑比=苗高(cm)/地徑(cm)；冠根比=[葉干質(zhì)量(g)+莖干質(zhì)量(g)+枝條干質(zhì)量(g)]/根干質(zhì)量(g)；苗木質(zhì)量指數(shù)=單株生物量(g)/(高徑比+冠根比)[16-18]。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

利用Microsoft Excel 2010和SPSS 17.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，采用單因素方差分析進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)(P<0.05)，同時(shí)采用LSD最小顯著差法進(jìn)行多重比較，綜合評(píng)價(jià)利用統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行主成分分析，數(shù)據(jù)均以平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同新造混交林的福建柏生長差異性分析

由表2分析可知，T1、T2、T4的福建柏地徑和樹高均顯著大于T3和T5，且T2地徑和樹高在所有處理中均最大，為3.84 cm和2.58 m；T5樹高和地徑均最小，為2.63 cm和1.16 m；T3與T5的福建柏樹高存在顯著差異。T2的福建柏冠幅最大，為1.01 m；T5最小，為0.61 m；T1、T2、T3、T4之間均不存在顯著差異，T5與T1、T3也均不存在顯著差異，T5與T2、T4差異顯著。T2、T4的福建柏根深相對(duì)較大，分別為34.67、41 cm，而T1、T5相對(duì)較小，分別為25.67、27.33 cm；T2、T3、T4相互間不存在顯著差異，T1與T5間也不存在顯著差異，T1、T5均與T4差異顯著。T2的福建柏根幅最大，為68.83 cm；T5的福建柏根幅最小，為20.33 cm；T2與其它試驗(yàn)處理的福建柏根幅差異顯著，T1、T3、T4相互間差異不顯著。

表2 不同新造混交林的福建柏生長差異

2.2 不同新造混交林的福建柏生物量分配特征

人工混交林對(duì)樹種組成、林齡變化的生長適應(yīng)性在一定程度上是通過樹體生物量及其分配特征反映的。由表3分析可知，T2的福建柏葉生物量在所有處理中最大，為0.68 kg；而T5最小，為0.19 kg；T2與其它處理均存在顯著差異，T1、T3、T5處理間均不存在顯著差異。T2、T4的福建柏枝生物量相對(duì)最大，分別為0.29、0.31 kg；T3最小，低至0.09 kg；T1、T3、T5處理間差異不顯著，T2與T4間差異也不顯著，其它處理間差異達(dá)到顯著水平。T2的福建柏莖干生物量在所有處理中最大，為1.13 kg，而T5最小，為0.15 kg；T2與其它處理間差異顯著，T3與T5間差異不顯著，T3、T5與其它處理間差異顯著。T2的福建柏根生物量在所有處理中最大，為0.41 kg，而T5最小，為0.07 kg；T2與其它處理間差異顯著，T3與T5間差異不顯著，T3、T5與其它處理間差異顯著，T1、T3、T4相互間差異均顯著。T2的福建柏單株生物量在所有處理中最大，為2.26 kg；而T5最小，為0.56 kg；T2與T1、T4差異均不顯著，T2與T3、T5間差異顯著。

表3 不同新造混交林福建柏單株生物量分配特征 kg

2.3 不同新造混交林的福建柏質(zhì)量指數(shù)特征

由于單個(gè)指標(biāo)只體現(xiàn)了林分生長的某個(gè)側(cè)面，而林分各組成部分之間的協(xié)調(diào)和均衡對(duì)林分生長又十分重要，因此，采用多指標(biāo)的綜合指數(shù)來反映林分質(zhì)量具有重要意義。林分質(zhì)量指數(shù)囊括了林分生物量、樹高和地徑等參數(shù)，是評(píng)判林分質(zhì)量的一項(xiàng)主要指標(biāo)[19-20]。由表4可知，T2的福建柏高徑比最大，為6.85；而T5則最小，低至4.41；高徑比從大到小依次為：T2>T3>T4>T1>T5；T2與其它處理間差異均顯著，T3與T4間差異不顯著，其它處理間差異顯著。T2的冠根比在所有處理中最大，為11.93；而T1最低，低至2.34；冠根比大小順序?yàn)椋篢2>T5>T4>T3>T1；不同處理間的福建柏冠根比差異顯著。T1的福建柏質(zhì)量指數(shù)最大，為0.1652；T3最小，為0.0431；不同處理福建柏質(zhì)量指數(shù)大小順序?yàn)椋篢1>T4>T2>T5>T3；T1、T2、T3相互間差異不顯著，T3與T5間差異也不顯著，其它處理間福建柏質(zhì)量指數(shù)差異均顯著。

表4 不同新造混交林的福建柏苗木質(zhì)量指數(shù)

2.4 不同福建柏新造混交林生長狀況綜合評(píng)價(jià)

對(duì)13個(gè)生長及苗木質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，結(jié)果見表5。由表5可提取3個(gè)綜合指標(biāo)，代表13個(gè)單項(xiàng)指標(biāo)的絕大部分信息，3個(gè)綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)分別定義為第1主成分、第2主成分、第3主成分，其特征值分別為8.800、2.442、1.078，方差貢獻(xiàn)率分別為67.692%、18.783%、8.293%，累積方差貢獻(xiàn)率達(dá)94.768%。由表5～表7可知，以每個(gè)主成分對(duì)應(yīng)特征值的方差貢獻(xiàn)率作為權(quán)重建立綜合評(píng)價(jià)模型，其表達(dá)式為F=0.6769F1+0.1878F2+0.0829F3，由此表達(dá)式可計(jì)算5種試驗(yàn)處理的福建柏生長特性及苗木質(zhì)量的綜合得分值，并得出排名(表7)。根據(jù)綜合得分，5種處理的福建柏生長性狀及質(zhì)量由高到低為：T2>T4>T1>T3>T5。

表5 主成分特征值、方差貢獻(xiàn)率及累積貢獻(xiàn)率

表6 主成分系數(shù)

表7 不同福建柏新造混交林生長狀況綜合得分值及排名

3 結(jié)論與討論

本研究結(jié)果表明，2018年種植的7福建柏2杉木1桉樹混交林的福建柏地徑、樹高、冠幅、根幅、葉生物量、莖干生物量、根生物量和單株生物量等形態(tài)生長指標(biāo)均為所有處理中最大，根深、枝生物量也相對(duì)較大；而2019年種植的4福建柏4杉木2紅錐混交林的福建柏地徑、樹高、冠幅、根幅、葉生物量、莖干生物量、根生物量和單株生物量均在所有處理中最小，根深也相對(duì)較?。?018年種植的7福建柏2杉木1桉樹混交林的福建柏高徑比和冠根比在所有處理中最大；2019年種植的4福建柏4杉木2紅錐混交林的福建柏高徑比和質(zhì)量指數(shù)在所有處理中相對(duì)較小。對(duì)13個(gè)生長及苗木質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行主成分分析得出，5種試驗(yàn)處理的福建柏生長性狀及質(zhì)量由高到低為：7福建柏2杉木1桉樹(T2)>4福建柏4杉木2紅錐(T4)>7福建柏2紅錐1桉樹(T1)>4福建柏4刨花楠2杉木(T3)>4福建柏4杉木2紅錐(T5)。

樹種組成和混交比例不同表征的森林類型不同，導(dǎo)致林下生物多樣性及枯枝落葉組成、儲(chǔ)量存在差異，林木根系生長發(fā)育和枯枝落葉分解速率也不同，造成不同林分土壤理化性質(zhì)的差異，進(jìn)而影響福建柏人工林的生長發(fā)育[21-23]。目前有研究表明[24]，福建柏人工林的立地因子影響程度排序?yàn)椋浩露?坡向>海拔>坡位，因此，福建柏人工林生長受到多種立地因子的綜合影響，可選擇坡度和坡向作為主導(dǎo)因子。由于安溪地區(qū)福建柏人工林在坡度分布上具有一定的規(guī)律性，坡度對(duì)于降水的分配作用直接影響土壤入滲水分，因此坡度作為影響福建柏生長的主導(dǎo)因子之一；不同坡向會(huì)導(dǎo)致日照時(shí)間和太陽輻射強(qiáng)度存在差異，進(jìn)而影響到土壤的水熱狀況，因此坡向也成為其中一個(gè)主導(dǎo)因子。而坡位、海拔的影響不顯著主要是因?yàn)楦＝ò亓址址植嫉臒o規(guī)律性。林齡作為指示林木生物量累積的可靠參數(shù)，是研究林木生長過程及情況，制定各種經(jīng)營措施不可缺少的主要參數(shù)[25-26]。由于本研究中各處理存在多種試驗(yàn)條件不同，各處理福建柏生長受到樹種組成、混交比例以及坡度、坡向等立地因子的綜合影響，形態(tài)指標(biāo)是評(píng)判苗木生長狀況最有效的指標(biāo)。