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杉木萌芽與木荷混交林的生長狀況分析

2014-07-28 23:28:01陳昌木
安徽農學通報 2014年12期
關鍵詞:混交林分析

陳昌木

摘 要:通過在杉木采伐跡地混交木荷形成杉木(萌芽)木荷林的生長效應、林下植物的生長、凋落物現存量及分解速率等進行試驗對比,結果表明:杉木萌芽林中套種木荷能夠形成比較協(xié)調的混交林,有利于杉木高徑生長,單株立木材積無論是杉木,還是木荷均以B處理最高,杉木單株材積A處理、B處理、C處理與D處理間差異達顯著水平,其它處理間差異未達到顯著水平,各處理間木荷單株材積均未達到顯著水平?;旖涣值蚵湮铿F存量均高于杉木萌芽純林,分別增加289.7%、62.9%和158.6%,木荷凋落物的加入,能夠加快杉木凋落物的分解。

關鍵詞:杉木萌芽林;混交林;生長效應;分析

中圖分類號 S79 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731(2014)12-102-04

杉木(Cunninghamia lanceolata)是重要的用材樹種之一,生長迅速、材質優(yōu)良,用途廣泛[1],在我國的南方林區(qū)廣為栽培,許多地方出現了連栽現象。杉木連栽會導致林分產量逐代下降,地力衰退[2,3]。據報道:第二代杉木人工林和第一代相比,生長量下降10%~15%,第三代和第一代相比,生長量下降40%~50%[4]。這種現象引起了眾多學者和廣大林業(yè)工作者的廣泛關注。然而,杉木萌芽性強,伐樁擁有發(fā)育良好且龐大的地下根系分布和大量營養(yǎng)物質積累,能夠快速形成再生林分,利用杉木萌芽更新是一種低成本的更新方式[5,6]。木荷(Schima superb)為山茶科木荷屬常綠大喬木,是中亞熱帶常綠闊葉林主要建群種之一[7],生長迅速。木荷樹干通直,樹冠濃密,葉片厚革質,能耐火,木材堅硬,材質好,既是良好的鄉(xiāng)土用材樹種,也是優(yōu)良的防火樹種[8]。

在杉木萌芽林中套種木荷,構建杉木木荷混交林,旨在改善杉木二代林的林分結構,維持土壤肥力,促進提高杉木二代林木產量。本試驗著重分析杉木萌芽與木荷混交的生長效應及凋落物積累與組成,企圖為杉木萌芽林的合理、有效利用與改造提供林業(yè)生產實踐經驗。

1 試驗地概況

試驗地位于福建省三明市梅列區(qū)陳大鎮(zhèn)漁溪村12林班7大班8小班,屬中亞熱帶大陸性兼海洋性季風氣候,氣候溫暖、雨量充沛,年平均溫度19.6℃,極端最低溫度-7℃,最高溫度39℃,全年積溫5 786~7 167℃;年平均降雨量1 850mm,年降雨日數165d,平均空氣相對濕度80%;年平均風速1.6m/s;冬短夏長,四季分明,屬福建武夷山東伸支脈地帶,東南方為戴云山脈,海拔230~650m,有利于巖石風化、土壤淋溶和植物生長,土壤類型為山地紅壤。試驗地海拔380~560m,坡向東南,坡位屬中下部,坡度18~23。立地條件為Ⅱ類地,土層深厚。

2 試驗方法

試驗林地前茬為30a生杉木林。采伐后經煉山處理,于2002年春季造林。選擇立地條件基本相似的林地建立標準地,試驗設4個水平。A處理:保留杉木萌芽樁1 500株/hm2,套種木荷1 500株/hm2;B處理:保留杉木萌芽樁750株/hm2,套種木荷750株/hm2;C處理:保留杉木萌芽樁1 500株/hm2,套種木荷750株/hm2;D處理:保留杉木萌芽樁1 500株/hm2,不套種木荷作為對照。以上試驗均按時清除多余的伐樁,保留的萌芽樁只留一條生長健壯萌條,其余的全部清理。木荷原則上栽植在保留杉木萌芽樁中間,穴規(guī)格60cm×60cm×40cm。試驗采用隨機區(qū)組設計,3次重復,每小區(qū)面積20m×30m。造林后當年冬調查造林成活率,逐年每木測定杉木、木荷胸徑、樹高、冠幅等因子。2013年進行全面的調查。采用以下公式分別計算杉木、木荷立木材積:V杉=0.0000873D 1.785388609H0.93139237 V荷=0.000052764291D1.8821611H1.0093166 在各標準地中,按對角線分別設置5個1m×1m的小樣方,以樣方收獲法進行灌木層、草本層及凋落物現存量測定。即在調查樣方內的植物種類及數量的基礎上,收集樣方內的全部灌木、草本、凋落物。凋落物分別L、F、H層稱重后帶回室內,取少量樣品,于80℃烘干至恒重后,根據含水率把凋落物各組分核算為干重。

數據整理以及統(tǒng)計分析應用Excel軟件和DPS數據處理分析軟件。

3 結果與分析

3.1 不同處理林分生長量比較

混交林造林是否成功與混交樹種種間關系協(xié)調與否有關,而種間關系的協(xié)調與否首先體現在林分生長中。

3.1.1 樹高生長分析

3.1.1.1 不同樹種樹高生長比較 杉木萌芽林原有龐大的根系和營養(yǎng)物質貯藏,促進了萌芽迅速高生長,占據樹冠上層,無論何種混交處理杉木和木荷高生長都存在差異(見表1)。

從表1中可知:12a生時,A處理杉木萌芽林平均樹高9.35m、木荷平均樹高7.9m,杉木比木荷平均高超過1.45m,杉木平均樹高生長量比木荷增加18.4%;B處理杉木萌芽林平均樹高9.24m、木荷平均樹高8.13m,杉木比木荷平均高超過1.11m,杉木平均樹高生長量比木荷增加13.7%;、C處理杉木萌芽林平均樹高9.28m、木荷平均樹高8.03m,杉木比木荷平均高超過1.25m,杉木平均樹高生長量比木荷增加15.7%。表明12a生時杉木生長位居上層,木荷生長處于亞林層,形成較明顯的層次。林冠合理分層是充分利用光能促進林分高產的一個重要條件,林冠分層不僅是森林群落的形態(tài)特征,而且是生態(tài)結構的指標[9]。雖然杉木幼齡時較喜蔭,但杉木萌芽林個體系統(tǒng)發(fā)育較長,對光照需求較大,位居上層能夠充分利用光能,生長發(fā)育正常。杉木上方與側方庇蔭,對于幼年喜蔭的木荷提供了適宜的生態(tài)環(huán)境,有利于木荷樹高生長。

3.1.1.2 不同處理樹高生長的差異 不同的混交比例在林分結構,種間競爭上存在差異,對混交林木生長產生直接影響,從而影響林分的生長力[10],不同處理的杉木木荷混交樹高生長量見表1。從表1中可以看出,不同處理間無論是杉木、木荷平均樹高均存在差異。不同處理中杉木樹高生長量從高到低依次為:A>C>B>D。A、B、C處理與D處理比較:杉木樹高分別增加8.7%、7.4%和7.9%。隨著木荷混交數量的增大,杉木平均高增加。當木荷混交數量相等時,隨著杉木萌芽保留的數量增大,杉木平均樹高也增大。這可能與密度增大,為了爭奪光照,促進了樹高生長有關。endprint

從表1中同樣可以看出:不同處理間木荷樹高生長量從高到低依次為:B>C>A。B處理與A處理、C處理比較木荷平均樹高分別增加2.9%和1.2%,表明杉木萌芽保留數量多寡對木荷樹高生長有一定影響。杉木萌芽林早期對木荷庇蔭,能夠促進木荷樹高生長,但隨著木荷林齡增加,需光量逐年增加杉木萌芽林數量增加,構成處于亞林層木荷生長的脅迫,從而影響木荷樹高生長。12a生林分已經充分郁閉,杉木與木荷種間及其各自種內競爭加劇,影響到林分生長,應及時進行間伐。通過間伐手段,調控林內生長環(huán)境,釋放生長空間,為保留木提供合適的生長環(huán)境。間伐是比較復雜的技術措施,需要實際對比試驗,有關間伐效果研究有待于進一步試驗分析。筆者認為:杉木萌芽與木荷混交12a生林分可以根據不同的經營目的采取相應的經營模式。模式1:間伐杉木,培育木荷大徑材林分;模式2:間伐一定數量的杉木或木荷,繼續(xù)保留混交狀態(tài)。

3.1.2 胸徑生長分析

3.1.2.1 不同樹種胸徑生長比較 杉木萌芽與木荷混交林中杉木和木荷平均胸徑生長存在差異(見表1)。從表1中可以看出:無論何種混交處理,杉木平均胸徑生長均大于木荷,A處理杉木比木荷增大12.5%,B處理增大15.6%,C處理增大13.6%。這種差異同樣是由于杉木采用萌芽的緣故。但這種差異程度隨著林齡的增大,差異幅度逐年減小。據測定:A處理5a生時杉木與木荷平均胸徑生長量間相差2.41cm,10a生時兩樹種間平均胸徑相差1.63cm,12a生時降為1.24cm,表明杉木萌芽平均胸徑生長優(yōu)勢隨著林齡增大,正逐漸消退,說明杉木萌芽早期生長具有優(yōu)勢,中后期生長勢趨于平緩,甚至衰退。據此可以認為:杉木萌芽與木荷混交后,進行經營密度調控時,杉木作為間伐對象有一定道理。

3.1.2.2 不同處理胸徑生長的差異 不同處理林分平均胸徑生長量從表1中可以看出:與平均樹高一樣,不同處理間杉木和木荷平均胸徑生長也存在差異。不同處理中杉木平均胸徑混交木荷處理均大于杉木萌芽純林,A、B和C處理與D處理比平均胸徑分別增加7.8%、9.8%和6.6%,保留同樣杉木萌芽林1 500株/hm2,A、C與D處理比,雖然單位面積容納的林木數量增加50%~100%,但杉木個體平均胸徑還分別增加7.8%、和6.6%,表明混交木荷有效地減緩了杉木二代林木產量的衰退。

從表1中還可以看出:杉木萌芽與木荷混交3種處理中杉木B>A>C。B處理平均胸徑比A處理、C處理分別增加1.8%和3.0%,表明保留杉木750株/hm2混交木荷750株/hm2經營密度對杉木平均胸徑生長有利。這可能是A處理和C處理經營密度較B處理經營密度較大,杉木種內或杉木與木荷種間競爭加劇,制約了平均胸徑的生長。

從表1中同樣可知:不同處理間木荷平均胸徑生長量從高到低依次為B>C>A,B處理木荷平均胸徑最大。B處理比C處理和A處理分別增加1.5%和1.2%,表明杉木萌芽林保留數量對木荷平均胸徑有影響。杉木萌芽早期的側方和上方庇蔭,有利于木荷高徑生長,隨著林齡增大,杉木萌芽寬闊的樹冠,加上杉木堅硬針葉,脅迫了木荷樹冠的擴張,自然影響了木荷徑生長。

3.1.3 林分材積生長分析 林分的單株材積生長取決于林木胸徑、樹高和形數等,其中胸徑對材積影響最大。從表1中可以看出,林分立木材積A處理最高(89.49m3/hm2),其次為C處理(71.70m3/hm2),分別比D處理(46.20m3/hm2)增加93.7%和53.9%,表明混交林具有較好的經營效果,顯然這與保留或栽植株數有關。B處理與D處理保留或栽植株數相等,但B處理林分立木材積略高。單株立木材積無論是杉木,還是木荷均以B處理最高,不同處理間單株立木材積均存在差異。經方差分析和多重比較(見表2~4),不同處理間杉木林分立木材積達到顯著差異水平,A處理、B處理、C處理與D處理間差異達顯著水平,其它處理間差異未達到顯著水平,說明混交木荷有利于杉木單株生長,但單位面積株數較大(3 000株/hm2),由于營養(yǎng)空間的約束和種間競爭影響了杉木單株材積生長。木荷單株材積B處理最高,C處理其次,A處理最小。經方差分析與多重比較:各處理間木荷單株材積均未達到顯著水平,但有一定差異,B處理單株材積比A、C處理分別增加5.9%和3.6%。本試驗可看出,以培育中大徑材的用材林為經營目標,選擇B處理較為合適。如果采用A、C處理,在林分基本郁閉時,應該及時進行第一次間伐,以減緩種間或種內競爭影響林木產量和質量。

從表5中可以看出,4種處理林分林內郁閉度都比較高,透光量較低,林內濕潤且較蔭,主要分布一些耐蔭植物,主要有杜莖山、烏毛蕨、老鼠刺、楤木、百兩金、扁葉卷柏、地念等,林下植物種類少,且生物量較少。4種處理中林下植物種類較多的是B處理,B處理林下植物層生物量相對較高(3.185t/hm2),這是B處理株數較少,同時杉木木荷樹冠交錯呈層分布,透光率略高的緣故。其次為D處理(2.893t/hm2)。A處理和B處理在4種處理中為最少。杉木、木荷幼齡樹冠層較厚,枝葉濃密,較高經營密度,抑制了林下植物種類的生長及生物量的積累,及時間伐,釋放空間是必要的。

3.3 凋落物現存量及其組成 林下植被和枯枝落葉層是森林生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分之一。雖然在森林總生物量中它們僅占很小一部分,但它們在森林總生產力和物質循環(huán)中起的作用要比其在生物量方面的貢獻大得多。因為它們的養(yǎng)分循環(huán)周轉率比喬木快得多[11]。從表5中可知:A處理凋落物現存量20.89t/hm2,其中F、H和L層現存量分別占凋落物現存量的24.8%、23.2%和52.0%,F值、H值之和與L值的比值為0.92;B處理凋落物現存量8.73t/hm2,其中F、H和L層分別占凋落物現存量的10.5%、20.0%和69.4%,F值、H值之和與L值的比值為0.44;C處理凋落物現存量13.86t/hm2,其中F、H和L層分別占凋落物現存量的10.7%、27.1%和62.3%,F值、H值之和與L值的比值為0.37;D處理凋落物現存量5.36t/hm2,其中F、H和L層分別占凋落物現存量的3.36%、4.66%和1.98%,F值、H值之和與L值的比值為0.087;可見混交林凋落物現存量均高于杉木萌芽純林,分別增加289.7%、62.9%和158.6%,F值、H值之和與L值的比值,A、B、C處理是D處理的10.57倍、5.06倍和4.25倍,表明混交林的分解速率較快。杉木針葉經常連著小枝一起掉落,無法與土壤緊密接觸,且杉木枝葉含有防腐物質,較難分解[12],所以A處理凋落物分解緩慢。A、C處理與D處理杉木株數相同,而前二者的分解速率高于D處理,表明木荷凋落物的加入,能夠加快杉木凋落物的分解。這與前人研究結果相吻合[13].說明在杉木萌芽林中混交木荷對于營養(yǎng)物質的循環(huán)利用、杉木林地恢復地力有積極意義。endprint

4 小結

(1)杉木萌芽林中套種木荷能夠形成比較協(xié)調的混交林,具有較好生長效應。試驗結果表明:12a生時杉木生長位居上層,木荷生長處于亞林層,形成較明顯的層次。不同處理中杉木樹高生長量從高到低依次為:A>C>B>D。不同處理間木荷樹高生長量從高到低依次為:B>C>A。不同處理中杉木平均胸徑混交木荷處理均大于杉木萌芽純林,A、B和C處理與D處理比平均胸徑分別增加7.8%、9.8%和6.6%,杉木萌芽與木荷混交3種處理中杉木B>A>C。不同處理間木荷平均胸徑生長量從高到低依次為B>C>A;林分立木材積A處理最高(89.49m3/hm2),其次為C處理(71.70m3/hm2),分別比D處理(46.20m3/hm2)增加93.7%和53.9%,單株立木材積無論是杉木,還是木荷均以B處理最高,不同處理間單株立木材積均存在差異。經方差分析和多重比較,杉木單株材積A處理、B處理、C處理與D處理間差異達顯著水平,其它處理間差異未達到顯著水平,各處理間木荷單株材積均未達到顯著水平,但有一定差異。

(2)培育中大徑材為目標的杉木萌芽與木荷混交株數,以保留杉木750株/hm2混交木荷750株/hm2模式比較合適。但12a生時林分已經充分郁閉,林下植被生長發(fā)育也不良,應該及時間伐,調整林分結構,釋放生長空間,為保留木提供良好的生長環(huán)境。

(3)杉木萌芽與木荷混交后,林內凋落物量增加,分解速率快,有利于林地地力恢復。研究結果表明:混交林凋落物現存量均高于杉木萌芽純林,分別增加289.7%、62.9%和158.6%,F值、H值之和與L值的比值,A、B、C處理是D處理的10.57倍、5.06倍和4.25倍,木荷凋落物的加入,能夠加快杉木凋落物的分解。在杉木萌芽林中混交木荷對于營養(yǎng)物質的循環(huán)利用、杉木林地恢復地力有積極意義。

參考文獻

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(責編:徐煥斗)endprint

4 小結

(1)杉木萌芽林中套種木荷能夠形成比較協(xié)調的混交林,具有較好生長效應。試驗結果表明:12a生時杉木生長位居上層,木荷生長處于亞林層,形成較明顯的層次。不同處理中杉木樹高生長量從高到低依次為:A>C>B>D。不同處理間木荷樹高生長量從高到低依次為:B>C>A。不同處理中杉木平均胸徑混交木荷處理均大于杉木萌芽純林,A、B和C處理與D處理比平均胸徑分別增加7.8%、9.8%和6.6%,杉木萌芽與木荷混交3種處理中杉木B>A>C。不同處理間木荷平均胸徑生長量從高到低依次為B>C>A;林分立木材積A處理最高(89.49m3/hm2),其次為C處理(71.70m3/hm2),分別比D處理(46.20m3/hm2)增加93.7%和53.9%,單株立木材積無論是杉木,還是木荷均以B處理最高,不同處理間單株立木材積均存在差異。經方差分析和多重比較,杉木單株材積A處理、B處理、C處理與D處理間差異達顯著水平,其它處理間差異未達到顯著水平,各處理間木荷單株材積均未達到顯著水平,但有一定差異。

(2)培育中大徑材為目標的杉木萌芽與木荷混交株數,以保留杉木750株/hm2混交木荷750株/hm2模式比較合適。但12a生時林分已經充分郁閉,林下植被生長發(fā)育也不良,應該及時間伐,調整林分結構,釋放生長空間,為保留木提供良好的生長環(huán)境。

(3)杉木萌芽與木荷混交后,林內凋落物量增加,分解速率快,有利于林地地力恢復。研究結果表明:混交林凋落物現存量均高于杉木萌芽純林,分別增加289.7%、62.9%和158.6%,F值、H值之和與L值的比值,A、B、C處理是D處理的10.57倍、5.06倍和4.25倍,木荷凋落物的加入,能夠加快杉木凋落物的分解。在杉木萌芽林中混交木荷對于營養(yǎng)物質的循環(huán)利用、杉木林地恢復地力有積極意義。

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(責編:徐煥斗)endprint

4 小結

(1)杉木萌芽林中套種木荷能夠形成比較協(xié)調的混交林,具有較好生長效應。試驗結果表明:12a生時杉木生長位居上層,木荷生長處于亞林層,形成較明顯的層次。不同處理中杉木樹高生長量從高到低依次為:A>C>B>D。不同處理間木荷樹高生長量從高到低依次為:B>C>A。不同處理中杉木平均胸徑混交木荷處理均大于杉木萌芽純林,A、B和C處理與D處理比平均胸徑分別增加7.8%、9.8%和6.6%,杉木萌芽與木荷混交3種處理中杉木B>A>C。不同處理間木荷平均胸徑生長量從高到低依次為B>C>A;林分立木材積A處理最高(89.49m3/hm2),其次為C處理(71.70m3/hm2),分別比D處理(46.20m3/hm2)增加93.7%和53.9%,單株立木材積無論是杉木,還是木荷均以B處理最高,不同處理間單株立木材積均存在差異。經方差分析和多重比較,杉木單株材積A處理、B處理、C處理與D處理間差異達顯著水平,其它處理間差異未達到顯著水平,各處理間木荷單株材積均未達到顯著水平,但有一定差異。

(2)培育中大徑材為目標的杉木萌芽與木荷混交株數,以保留杉木750株/hm2混交木荷750株/hm2模式比較合適。但12a生時林分已經充分郁閉,林下植被生長發(fā)育也不良,應該及時間伐,調整林分結構,釋放生長空間,為保留木提供良好的生長環(huán)境。

(3)杉木萌芽與木荷混交后,林內凋落物量增加,分解速率快,有利于林地地力恢復。研究結果表明:混交林凋落物現存量均高于杉木萌芽純林,分別增加289.7%、62.9%和158.6%,F值、H值之和與L值的比值,A、B、C處理是D處理的10.57倍、5.06倍和4.25倍,木荷凋落物的加入,能夠加快杉木凋落物的分解。在杉木萌芽林中混交木荷對于營養(yǎng)物質的循環(huán)利用、杉木林地恢復地力有積極意義。

參考文獻

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(責編:徐煥斗)endprint

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