粵西黑木相思人工林生長評價*

陳水蓮 譚瑞坤 趙苗菲 陸冰浪 曾炳山韓東苗 胡 煒

(1.肇慶市林業(yè)科學(xué)研究所, 廣東 肇慶 526020; 2.中國林業(yè)科學(xué)研究院熱帶林業(yè)研究所, 廣東 廣州 510520)

黑木相思Acaciamelanoxylon屬含羞草科金合歡屬植物, 原產(chǎn)澳大利亞南部, 其根瘤菌的生物固氮能力和提高、 恢復(fù)地力的生態(tài)作用, 可以解決我國南方地區(qū)單一樹種長期連作地力衰退、土壤酸化、 林種單一問題, 是按樹及杉木林地更新的理想替代樹種[1-5]。 黑木相思是珍貴家具用材和高檔樂器用材, 木材價值高[6-9]。 自上世紀(jì)90 年代以來, 黑木相思已經(jīng)在廣東、 廣西、 福建等地重點推廣種植[10-15], 且種植面積仍在不斷擴大。 其中, 廣東省是黑木相思種植面積較大的省份, 國內(nèi)學(xué)者在省內(nèi)韶關(guān)市、 肇慶市等地開展黑木相思無性系早期生長表現(xiàn)研究[2,9,16-18], 為早期選育提供一定的參考。 但受立地條件、 氣候環(huán)境等自然因素影響, 黑木相思無性系在省內(nèi)不同區(qū)域生長表現(xiàn)各有不同, 而黑木相思生長周期較長, 一般需種植種植13 ～15 年才可以主伐, 如何選育出適合本地種植的優(yōu)良無性系顯得尤為重要。 為此, 本文以黑木相思無性系組培苗為材料, 培育苗木出圃后, 在廣東省肇慶市封開縣營建試驗林開展早期生長對比試驗研究, 為進一步選育提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗林地位于廣東省肇慶市封開縣南豐鎮(zhèn)小洞村, 坐標(biāo)為東經(jīng)111°45′21″, 北緯23°41′14″,海撥75～100 m, 項目區(qū)旁邊有硬底化鄉(xiāng)道經(jīng)過,距離最近的X449 縣道只有1.5 km, 距離封開縣城區(qū)62 km, 距離肇慶市189 km。 屬亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候。 受到季候風(fēng)影響, 氣候溫暖、 雨量充沛、土地肥沃。 年平均氣溫20.8 ℃, 極端最高氣溫39.4 ℃, 極端最低氣溫-3.4 ℃, 無霜期310 ～345 d。 造林地為采伐跡地, 植被主要為雜草、 雜灌,灌木主要有桃金娘Rhodomyrtustomentosa等, 草本主要有芒萁Dicranopterispedata等; 地貌屬低山以下山地, 坡度15～20°, 海拔75～100 m, 土壤是花崗巖發(fā)育赤紅壤, 土層厚度60～80 cm。

1.2 試驗材料

采用中國林業(yè)科學(xué)研究院熱帶林業(yè)研究所生產(chǎn)的黑木相思無性系組培苗, 于2020 年11 月在廣東省四會市新村苗圃場培育至出圃, 本試驗包含有黑木相思優(yōu)良無性系SR3、 SR14、 SR17、 SR20、SR21、 SR25、 SR53, 以及用作對照試驗的SF1 無性系。

1.3 試驗方法

2021 年6 月造林, 采用不同品系單因素試驗,隨機區(qū)組設(shè)計, 8 個處理, 3 個重復(fù), 每個小區(qū)0.133 hm2, 共2.8 hm2, 即每個品種444 株。 連續(xù)2 年對不同黑木相思無性系測定樹高生長量、 胸徑生長量及保存率。 數(shù)據(jù)運用Excel、 SPSS21 對生長指標(biāo)數(shù)據(jù)分析, 利用Duncan 法進行多重比較。

1.4 評價方法

由于各個評價指標(biāo)具有不同的量綱, 因此在采用主成分分析評價苗木生長狀況之前對原始數(shù)據(jù)進行標(biāo)準(zhǔn)化處理。 使得每個變量的平均值為0,標(biāo)準(zhǔn)差為1。

各苗木生長指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化公式[19]為:

其中,i=1, 2, 3……8 (不同品系號)j=1, 2, 3 (指標(biāo)數(shù))

X′ij=標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù);Xij=原始數(shù)據(jù);

Xj=第j個指標(biāo)的平均值;Sj=第j個指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)差。

建立有關(guān)生長狀況評估的回歸方程, 最終用不同無性系標(biāo)準(zhǔn)化的量化指標(biāo)進行計算, 以此作為苗木生長狀況的評判。X1(樹高生長量)、X2(胸徑生長量)、X3(保存率) 3 個變量與主成分Z1的關(guān)系方程[19]為:

將主成分分析中各主分量的貢獻率作為權(quán)重,計算出不同黑木相思無性系苗木生長的綜合指標(biāo)值(IFI)[19], 公式如下:

式中:i表示主分量編號,Z表示主成分量,a表示主成分量的方差貢獻率。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同黑木相思無性系樹高生長量比較

由圖1 可知, 造林2 年后, 不同黑木相思無性系樹高生長存在顯著差異(P＜0.05)。 樹高生長量由高到低依次為: SR17＞SR21＞SR14＞SR25＞SR53＞SR20＞SR3＞SF1。 以SR17 的樹高生長量為最大, 為6.49 m,SF1 的樹高生長量為最小, 僅為4.7 m。

圖1 8 個黑木相思無性系2 年生樹高生長量比較Fig.1 Tree height growth status of 8 A. melanoxylon clones

2.2 不同黑木相思無性系胸徑生長量比較

由圖2 可見, 不同黑木相思無性系胸徑生長存在顯著差異(P＜0.05)。 胸徑生長量由大到小依次為: SR17＞SR14＞SR53＞SR20＞SR21＞SR25＞SR3＞SF1。 以SR17 的胸徑生長量為最大, 達7.08 cm;SF1 的胸徑生長量為最小, 僅為5.3 cm。

圖2 8 個黑木相思無性系2 年生胸徑生長量比較Fig.2 Diameter growth status of 8 A. melanoxylon clones

2.3 不同黑木相思無性系保存率比較

由圖3 可見, 黑木相思無性系苗木保存率存在顯著差異(P＜0.05)。 保存率由高到低依次為:SR17＞SR14＞SR20=SR21=SR25＞SR3=SR53＞SF1。以SR17 的保存率最高, 達97%, SF1 的保存率最低, 為93%。

圖3 8 個黑木相思無性系2 年生保存率比較Fig.3 Survival rate growth of 8 A. melanoxylon clones

2.4 不同黑木相思無性系生長性狀評價

2.4.1 建立評價指標(biāo)體系 通過選擇黑木相思無性系樹高生長量、 胸徑生長量及保存率指標(biāo)值建立苗木生長綜合指標(biāo)體系。 根據(jù)公式(1) 對各生長指標(biāo)值進行標(biāo)準(zhǔn)化, 結(jié)果見表1。

表1 不同黑木相思無性系生長性狀指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化值Tab.1 Standardization of growth indexes of 8 A. melanoxylon clones

2.4.2 苗木生長指標(biāo)的主成分分析 由表2 可知,通過主成分分析, 原來3 個苗木生長因子縮減為1個新的變量, 1 個新變量(Z1) 包含原始數(shù)據(jù)信息量達80.64%, 完全能代表原來3 個因子指標(biāo)所反映的苗木生長狀況。

表2 苗木生長指標(biāo)的成分因子得分系數(shù)矩陣、 特征值及貢獻值Tab.2 Component score coefficient matrix of component factors, eigenvalue and contribution rate of seeding growth index

2.4.3 綜合評估得分 不同黑木相思無性系主要成分得分及綜合評估得分見表3, 苗木生長指標(biāo)的綜合得分排序依次為: SR17＞SR14＞SR21＞SR25＞SR20＞SR53 ＞SR3 ＞SF1。 以SR17 綜合得分最高,SF1 綜合得分最低。

表3 不同黑木相思主要成分得分及綜合評估得分Tab.3 Main component score and comprehensive evalution score of A. melanoxylon

3 結(jié)論與討論

適地適樹是人工林營建的最基本原則, 在同一立地條件和撫育管理措施下, 林木的保存率可以在一定程度上衡量樹種對生態(tài)環(huán)境的適應(yīng)性[20-21]。 本試驗研究發(fā)現(xiàn), SR17、 SR14 生長速度快, 適應(yīng)性強, 保存率超過96%; SF1 生長速度慢, 適應(yīng)性一般, 保存率為93%。 說明進行黑木相思無性系區(qū)域性篩選試驗研究具有重要意義。

本試驗中8 個黑木相思無性系在樹高、 胸徑以及保存率等生長指標(biāo)上均達到顯著差異水平, 這可能表明這些無性系之間在光合能力、 生物量合成等方面也存在差異, 進而影響其碳源利用效率、非結(jié)構(gòu)性碳水化合物的合成與分解, 并最終導(dǎo)致了無性系間顯著的生長差異。 從本試驗結(jié)果來看,SR17 的形態(tài)生長性狀最好, 造林2 a 后樹高達6.49 m、 胸徑達7.08 cm、 保存率達97%, 均為各無性系中的最大值; SR14 的形態(tài)生長性狀也較好,樹高達6.12 m、 胸徑達6.71 cm、 保存率達96%,生長指標(biāo)綜合得分僅次于SR17。 因此, SR17、SR14 均適宜在粵西地區(qū)大面積推廣種植。 而SF1的生長性狀較差, 造林2 a 后樹高、 胸徑、 保存率均為最低, 分別為4.7 m、 5.3 cm, 93%, 不建議在粵西地區(qū)大面積推廣種植。

本試驗研究僅測定黑木相思無性系造林2 a 后的生長指標(biāo), 尚處于黑木相思生長的幼林齡階段。后續(xù)仍需對試驗林進行長期跟蹤調(diào)查, 為中期選擇及晚期決選提供參考依據(jù)。