萌芽杉木與雜交馬褂木混交效果分析

肖書富

(福建省明溪縣林業(yè)局,福建 三明 365200)

萌芽杉木與雜交馬褂木混交效果分析

肖書富

(福建省明溪縣林業(yè)局,福建 三明 365200)

采用標(biāo)準(zhǔn)地調(diào)查、樹干解析等方法對福建省明溪縣城關(guān)鄉(xiāng)大坪村8年生的萌芽杉木純林及萌芽杉木、雜交馬褂木混交林的樹高、胸徑、蓄積量等進(jìn)行對比分析，結(jié)果表明：混交林萌芽杉木的平均胸徑、樹高、單株材積、林分蓄積量和優(yōu)勢木樹高分別比杉木純林高12.8%、10.7%、35.0%、34.4%和11.4%；混交林雜交馬褂木的平均胸徑、樹高、單株材積、林分蓄積量和優(yōu)勢木樹高分別比杉木純林的人工實(shí)生杉木高67.6%、61.5%、323.1%、319.6%和77.6%；混交林的林分總蓄積比杉木純林高103.4%；混交林林分地上部分總生物量比杉木純林高85.9%；混交林雜交馬褂木與萌芽杉木除在4～6 m高度處存在種間競爭外，其他空間分布合理，有效提高了林地生產(chǎn)力。

萌芽杉木；雜交馬褂木；生長情況；生物量

近年來，我國南方林區(qū)杉木(Cunninghamialanceolata)純林面積不斷擴(kuò)大，連栽代數(shù)逐漸增加，連栽引起土壤肥力下降，導(dǎo)致林地生產(chǎn)力下降和生態(tài)環(huán)境惡化[1]。同時由于樹種單一和集中連片，杉木森林病蟲害正隨著造林面積的擴(kuò)大而呈蔓延的趨勢，人們對杉闊混交的造林方式越來越重視，其較高的生物多樣性對維護(hù)杉木人工林持續(xù)穩(wěn)定的林地生產(chǎn)力意義重大。雜交馬褂木(Liriodendronchinensis×L.tulipifera)，是利用鵝掌楸為母本，北美鵝掌楸為父本雜交而成的新品種，具有適應(yīng)性強(qiáng)、生長迅速、樹干高大通直、抗性強(qiáng)和病蟲害少等優(yōu)點(diǎn)[2]，是珍貴的行道樹和庭園觀賞樹種，栽種后能很快成蔭，它也是建筑及制作家具的上好木材[2,3]。目前各地引種雜交馬褂木均取得了較大的成功[2-4]。福建省三明市明溪縣于2007年3月，從南京林業(yè)大學(xué)調(diào)運(yùn)雜交馬褂木苗木，并將其套種于杉木萌芽林中，調(diào)查其生長情況及對萌芽杉木林生產(chǎn)力的促進(jìn)作用，以期為福建閩西北杉木林區(qū)林地生產(chǎn)力的改善提供理論參考。

1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)區(qū)位于明溪縣城關(guān)鄉(xiāng)大坪村22林班20大班2～4小班(26°15′03″ N，117°10′53″ E)。海拔450～570 m，坡向東南，坡度27°，屬Ⅱ類立地，土壤為紅壤，pH值為5.5。該區(qū)域?qū)僦衼啛釒Ъ撅L(fēng)氣候，溫暖濕潤，雨量充沛，水熱條件優(yōu)越，年平均氣溫18 ℃，極端最高氣溫38.5 ℃，極端最低氣溫-8 ℃，全年日照時數(shù)1 761.1 h，無霜期250 d，年均霜期36 d，年均降雨量1 744 mm，年降雨天數(shù)130～150 d，年均空氣相對濕度82%。試驗(yàn)區(qū)域多年平均降雨量和氣溫見圖1。

圖1 試驗(yàn)樣地所在區(qū)域月降雨量和月均溫

2 材料與方法

2.1 試驗(yàn)設(shè)計

2007年3月，在明溪縣城關(guān)鄉(xiāng)大坪村22林班20大班2～4小班，按照隨機(jī)區(qū)組設(shè)計A、B 2個處理：A處理為萌芽杉木林中套種雜交馬褂木實(shí)生苗；B處理為萌芽杉木林中套種人工杉木實(shí)生苗，小區(qū)內(nèi)設(shè)面積為20 m×20 m的標(biāo)準(zhǔn)地，四個角點(diǎn)埋木樁作標(biāo)記，共設(shè)計6個小區(qū)6塊標(biāo)準(zhǔn)地，總面積2 400 m2，在每小區(qū)標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)選取5株優(yōu)勢木，測樹高，根據(jù)優(yōu)勢木平均高和林分年齡查福建省杉木地位指數(shù)表[5]，確定地位指數(shù)。

2.2 造林方式

該試驗(yàn)地為第1茬杉木萌芽林，前茬為1985年3月人工杉木實(shí)生苗造林。2006年5月皆伐，皆伐時平均胸徑14.5 cm，平均樹高13.6 m，優(yōu)勢木平均樹高15 m，地位指數(shù)為14級[5]。2007年3月，對上坡保留伐樁中萌發(fā)出的較粗壯的杉木萌芽條1～2個進(jìn)行培土，造林時保有樹樁1 350叢·hm-2，實(shí)際保留萌芽杉木1 725株·hm-2；然后分別將雜交馬褂木和人工實(shí)生杉木苗星狀套種于4叢萌芽杉木中，套種密度為850株·hm-2；再沿水平方向?qū)⒉煞ナＳ辔镌诹值刂羞M(jìn)行帶狀堆積。定點(diǎn)挖明穴50 cm×40 cm×40 cm，回表土造林，造林前不煉山。在造林當(dāng)年的第1次撫育中，在原有帶的基礎(chǔ)上，采用擴(kuò)穴連帶，整理出寬1～1.2 m的固定水平帶，以后撫育只在這個帶中進(jìn)行，減小撫育強(qiáng)度，以保證幼林生長；前3 a每年9月帶中撫育1次，直至郁閉。

2.3 調(diào)查方法

2014年6月進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)地調(diào)查，在萌芽杉木混交林和純林分別進(jìn)行每木檢尺和林下植被群落調(diào)查，記錄雜交馬褂木、人工實(shí)生杉木和萌芽杉木的胸徑、樹高、冠幅和枝下高等測樹因子，然后伐標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)各樹種平均木各3株，以2 m為1個區(qū)分段，截取圓盤作樹干解析，并分東西南北不同方位取各區(qū)分段的部分樣品，帶回實(shí)驗(yàn)室，于鼓風(fēng)烘箱中80 ℃烘干至恒質(zhì)量，測定各樹種各器官含水率。在各標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)均勻布設(shè)5個1 m×1 m的小樣方，分灌藤、草本采用全收獲法收獲林下植被的地上部分，含水率的測定方法同喬木。

雜交馬褂木和杉木的材積按照福建省地方標(biāo)準(zhǔn)伐區(qū)調(diào)查設(shè)計技術(shù)規(guī)程DB35/T88-1998中的材積模型來確定：

杉木V杉=0.000 058 061 860 D1.955 335 1× H0.894 033 04；

雜交馬褂木V闊=0.000 052 764 291 D1.882 161 1×H1.009 316 6；

式中：V為單株材積，單位m3；D為胸徑，單位cm；H為樹高，單位m；蓄積量=單株平均立木材積×林分現(xiàn)有密度。

2.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)的分析處理和圖表制作均在Microsoft Excel 2007 中完成。

3 結(jié)果與分析

3.1 萌芽杉木混交林及其純林生長差異

從表1中可看出，A處理萌芽杉木的平均胸徑、樹高、單株材積、林分蓄積量和優(yōu)勢木樹高分別比B處理高12.8%、10.7%、35.0%、34.4%和11.4%；A處理雜交馬褂木的平均胸徑、樹高、單株材積、林分蓄積量和優(yōu)勢木樹高分別比B處理的人工實(shí)生杉木高67.6%、61.5%、323.1%、319.6%和77.6%；A處理的林分總蓄積比B處理高103.4%。

在喬木層生長空間分布方面，A處理萌芽杉木的冠幅和枝下高分別比B處理高4.8%和7.7%；A處理雜交馬褂木的冠幅和枝下高分別比B處理高73.7%和75.0%；A處理林分郁閉度(0.9)大于B處理(0.7)。

表1 8年生萌芽杉木混交林及其純林生長差異

注：“—”表示該項(xiàng)目無數(shù)據(jù)，下同

3.2 林分地上部分生物量

3.2.1 萌芽杉木混交林及其純林地上部分生物量 由于杉木萌芽林樹根主要依附前茬生長，挖掘工作量大，統(tǒng)計林分地下部分生物量較困難，因此，本研究主要分析林分地上部分生物量。由表2可知，A處理萌芽杉木地上部分單株喬木的干、枝、葉生物量及單株總生物量分別比B處理高68.1%、15.2%、16.7%和48.0%；A處理雜交馬褂木地上部分單株喬木的干、枝、葉生物量及單株總生物量分別比B處理高366.0%、223.8%、141.2%和285.9%；A處理萌芽杉木和雜交馬褂木地上部分喬木層生物量分別比B處理高47.4%和282.5%；A處理混交林地上部分喬木層總生物量比B處理高99.1%；A處理林下植被地上部分生物量比B處理低29.7%；A處理林分地上部分總生物量比B處理高85.9%。

表2 8年生萌芽杉木混交林及其純林地上部分生物量 kg

圖2 萌芽杉木混交林喬木樹種地上部分生物量垂直分布

3.2.2 萌芽杉木混交林喬木樹種地上部分生物量垂直分布 從圖2中可看出，萌芽杉木混交林中，平均單株萌芽杉木和雜交馬褂木干、枝、葉各器官生物量分別為15.3、3.8、2.8 kg和21.9、6.8、4.1 kg，各器官生物量大小依次為干>枝>葉；雜交馬褂木枝、葉生物量主要集中分布于喬木層的第3層(4～6 m)和第4層(6～8 m),分別占單株枝葉總量的35.8%和40.4%；萌芽杉木枝、葉生物量主要集中分布于喬木層的第2層(2～4 m)和第3層(4～6 m),分別占單株枝葉總量的33.3%和42.4%；在喬木層第3層，萌芽杉木和雜交馬褂木枝葉出現(xiàn)部分交叉，存在一定程度的種間競爭，為保證林木木材產(chǎn)出，可適時做好修枝和撫育間伐。總體上看，萌芽杉木混交雜交馬褂木，其林木垂直分布較合理，種間相互抑制生長的作用程度較小。

4 結(jié)論與討論

4.1 參考福建省杉木地位指數(shù)表可知，萌芽杉木連栽林的地位指數(shù)有下降的趨勢，而萌芽杉木混交雜交馬褂木林的地位指數(shù)則上升至16級，究其原因可能是：雜交馬褂木屬落葉闊葉樹種，葉片大，枯枝落葉層厚，凋落物凋落量高，K、Mg等養(yǎng)分元素的歸還量為吸收量的30%以上，N、P、Ca等養(yǎng)分元素的歸還量則達(dá)40%以上，有改良土壤的良好作用[7]；闊葉樹種凋落物分解速度快于針葉樹，經(jīng)過幾年土壤表層腐殖質(zhì)的不斷積累與分解，混交林土壤肥力較高，促進(jìn)了林分的生長；在生長初期，由于杉木、雜交馬褂木速生持續(xù)年限的差異性，形成了較為合理的冠層分布，其中，喜強(qiáng)陽性的雜交馬褂木居林冠上層，而幼齡杉木耐陰居于亞林層，合理利用空間，提高了林地生產(chǎn)力。

4.2 混交林中萌芽杉木的胸徑、樹高、冠幅、枝下高和單株材積均高于杉木純林。這是主要是由于混交林中雜交馬褂木的庇護(hù)和林分增加的凋落物有關(guān)。楊玉盛等[1]研究表明，單一樹種多代連栽、煉山造林會引起土壤肥力下降，導(dǎo)致林地生產(chǎn)力降低和生態(tài)環(huán)境惡化。雜交馬褂木是速生樹種，在生長初期，其寬大的樹冠可為混交林中的萌芽杉木提供溫濕度適宜的萌生環(huán)境，因此，根據(jù)兩個樹種不同的生長特性，適時調(diào)整林分密度，可充分利用光照、水分、養(yǎng)分，實(shí)現(xiàn)林分水平層面的合理鑲嵌；此外，馬褂木屬落葉闊葉樹種，凋落葉凋落量大，分解快，可有效提高土壤肥力，可為對立地質(zhì)量要求較高的杉木的生長提供充足的養(yǎng)分來源。對混交林和純林中的萌芽杉木平均木進(jìn)行樹干解析發(fā)現(xiàn)，在頭5 a內(nèi)，雖兩種林分中萌芽杉木的樹高、胸徑和材積生長量基本相同，但5 a后，混交林中萌芽杉木各指標(biāo)生長量逐漸高于純林萌芽杉木，從另外的角度證明，萌芽杉木混交雜交馬褂木可有效提高林地生產(chǎn)力。

4.3 近年來，隨著中、小徑材在民用和短期工業(yè)用材需求的增加，為避免盲目性生產(chǎn)帶來損失，利用杉木萌芽早期生長快、成本低的優(yōu)點(diǎn)，將其與雜交馬褂木混交，不但可以克服萌芽杉木林密度低的缺點(diǎn)，還可促進(jìn)林分提早郁閉，又可利用闊葉樹改良林地土壤質(zhì)量，是培育杉木中、小徑材短、平、快的較好辦法。而雜交馬褂木既可以作珍貴的行道樹和庭園觀賞樹種，又可用于建筑及制作家具[2,3]，是明溪引進(jìn)改造低產(chǎn)低效林分較好的新品種，可在南方林區(qū)推廣應(yīng)用。

[1] 楊玉盛,何宗明,陳光水,等.杉木多代連栽后土壤肥力變化[J].土壤與環(huán)境,2001,10(1):33-38

[2] 韓東鋒.雜種馬褂木在楊凌地區(qū)的適生性研究[J].北方園藝,2011(11):76-79

[3] 謝汝根.雜種馬褂木幼林生產(chǎn)潛力初步分析[J].安徽農(nóng)學(xué)通報,2011,17(4):96-97,111

[4] 楊康輝.福建邵武引種雜種馬褂木幼林初步研究[J].林業(yè)勘察設(shè)計,2013(2):100-105

[5] 孟憲宇.測樹學(xué)[M].2版.北京: 中國林業(yè)出版社, 1996：109-110

[6] 孟憲宇.測樹學(xué)[M].3版.北京: 中國林業(yè)出版社, 2006：301-307

[7] 王章榮.鵝掌楸屬樹種雜交育種與利用[M].北京: 中國林業(yè)出版社,2005

Mixed Effect of GerminatedCunninghamialanceolatawith HybridizedLiriodendronchinensis×Liriodendrontulipifera

Xiao Shufu

(Bureau of Forestry in Mingxi County, Fujian Province,Sanming 365200, China)

The tree height, DBH and the volume of eight-year-old germinated pure forest ofCunninghamialanceolata, and the mixed forests (germinatedCunninghamialanceolataandLiriodendronchinensis×Liriodendrontulipifera) in Daping Village, Chengguan township, Mingxi County, Fujian Province were compared and analyzed by sample plot investigation and stem analysis methods.Result shows that:the average DBH, the tree height, the individual volume,the stand volume and the dominant height of germinatedCunninghamialanceolatain the mixed forest increased by 12.8%, 10.7%, 35.0%, 34.4% & 11.4% respectively than that of the pure forest;the average DBH, the tree height, the individual volume,the stand volume and the dominant height ofLiriodendronchinensis×Liriodendrontulipiferain the mixed forest increase by 67.6%, 61.5%, 323.1% & 319.6% and 77.6% respectively than that of pure and artificial seedling forest ofCunninghamialanceolata;the total volume and above ground biomass of the stand in the mixed forest increase by 103.4% & 85.9% respectively than that of the pure forest;there was interspecific competition betweenLiriodendronchinensis×Liriodendrontulipiferaand germinatedCunninghamialanceolatain the mixed forest with the height of 4-6 m, however, rational distribution in other space, and finally could improve the forest land productivity effectively.

germinatedCunninghamialanceolata;Liriodendronchinensis×Liriodendrontulipifera;growth;biomass

1005-5215(2015)01-0007-03

2014-11-12

肖書富(1971-)，男，福建三明人，工程師，從事森林資源經(jīng)營管理工作.

S725.2

A

10.13601/j.issn.1005-5215.2015.01.003