高偉，鄭兆飛，朱祥錦，葉功富，張明友，饒興元

(1.福建省林業(yè)科學(xué)研究院，福建 福州 350012；2.福建省南平市林業(yè)局，福建 南平 353000；3.福建省政和縣林業(yè)局，福建 南平 353600；4. 福建省南平峽陽國有林場，福建 南平 353005)

閩北山地坡位對濕地松生長和養(yǎng)分利用效率的影響

高偉1，鄭兆飛2，朱祥錦3，葉功富1，張明友3，饒興元4

(1.福建省林業(yè)科學(xué)研究院，福建 福州 350012；2.福建省南平市林業(yè)局，福建 南平 353000；3.福建省政和縣林業(yè)局，福建 南平 353600；4. 福建省南平峽陽國有林場，福建 南平 353005)

對閩北山地坡位對濕地松生長和養(yǎng)分利用效率的影響進行了研究，結(jié)果表明：坡位對濕地松幼林的生長有顯著影響，中坡和下坡濕地松的樹高、胸徑和單株材積顯著大于上坡；不同坡位上濕地松幼林的林分生物量為下坡(9 522 kg·hm-2)>中坡(7 137 kg·hm-2)>上坡(6 266 kg·hm-2)；不同坡位上濕地松對養(yǎng)分的利用效率不同，其中中坡對氮、磷的利用效率顯著高于上坡和下坡，下坡對鉀、鈣、鎂、鐵的利用效率高于上坡和中坡。

閩北山地；濕地松；養(yǎng)分利用效率

立地因子可影響林木生長發(fā)育[1，2]，其中坡位作為重要的立地因子之一，與林木生長和生物量積累具有密切關(guān)系[3-5]。在一項針對坡位和閩楠生長的研究中，認為不同坡位對閩楠生長及各器官生物量積累和分配均有不同影響，閩楠生長量及生物量積累表現(xiàn)為下坡位>中坡位>上坡位[6]，另有研究指出坡位對米老排人工林胸徑和樹高生長量影響顯著，呈現(xiàn)下坡位>中坡位>上坡位的規(guī)律[7]，張章秀[8]研究了福建省尤溪縣4年生杉木、樟樹人工混交林地上部分和地下部分生物量及其分配，發(fā)現(xiàn)不同坡位杉木及樟樹平均胸徑、平均樹高及單位面積平均材積均體現(xiàn)為下坡位>中坡位>上坡位。

濕地松(Pinuselliottii)原產(chǎn)美國，由于其適應(yīng)性強、早期生長快、木材質(zhì)量好，松脂產(chǎn)量高等優(yōu)點，現(xiàn)成為我國南方的重要用材和造林樹種[9，10]。已有文獻分別對其生長發(fā)育規(guī)律[11，12]、生物產(chǎn)量和養(yǎng)分循環(huán)[13，14]進行了報道。關(guān)于立地因子與其生長發(fā)育的關(guān)系，張義[15]認為影響濕地松人工林胸徑的最重要立地因子是坡形，其次是坡向，再者是坡位；影響樹高的最重要立地因子是坡形，其次是坡位，再者是坡向。鄭麗垠[16]認為坡位對3年生濕地松林的生長量和生物量均有顯著影響，下坡位林分平均樹高、胸徑和平均東西冠幅均高于上坡位，而平均南北冠幅則低于上坡位；濕地松生物量、林下植被生物量及林分總生物量表現(xiàn)為下坡位高于上坡位。盡管已有研究對不同坡位上濕地松的生長和生物量進行了報道，但在閩北貧瘠山地上，坡位對濕地松生物量積累和養(yǎng)分利用效率的影響尚不明確，且此問題對于濕地松在中亞熱帶貧瘠山地上的引種栽培具有重要意義，因此，本文以中亞熱帶貧瘠山地上不同坡位4年生濕地松林為材料，研究了其生物量和養(yǎng)分積累，以期為閩北山地濕地松的栽培管理提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)域位于福建省楊源鄉(xiāng)(27°09′08″ N，119°00′51″ E)，位于政和縣東南部，總面積242 km2；地處洞宮山與風(fēng)山凹一線的東南坡，地勢略向東南傾斜，平均海拔800 m以上；境內(nèi)群山綿綿，巖種復(fù)雜，溪流曲折；氣候冬冷夏涼，最高氣溫34.7 ℃，最低氣溫-12.2 ℃，年平均氣溫14.7 ℃，晝夜溫差大，具典型的“南原北國”氣候特點；年均降水量1 926.2 mm，其坂頭、洞宮、翠溪一帶夏秋之交常受大風(fēng)冰雹襲擊。

2 研究方法

2.1 樣地選擇

選取坡度均勻且人為干擾較小的林地作試驗林地，分為上、中、下3個坡位，坡向東南，立地類型均為Ⅲ類。上坡位樣地位于楊源鄉(xiāng)楊源村矮地洋，海拔995 m；中坡位樣地位于楊源鄉(xiāng)大溪村，海拔910 m；下坡位樣地位于楊源鄉(xiāng)楊源村溪蟹，海拔820 m。不同坡位濕地松林的造林時間均為2008年，造林密度為2 500株·hm-2，林下植被主要為芒萁(Dicranopterisdichotoma)、赤楠(Syzygiumbuxifolium)、烏飯樹(Vacciniumbracteatum)、檵木(Loropetalumchinense)、箬竹(Indocalamustesselatus)、楊梅(Myricarubra)、山雞椒(Litseacubeba)、杜鵑(Rhododendronsimsii)、黃瑞木(Adinandramillettii)和白茅(Imperatacylindricavar.major)等。

2.2 植物調(diào)查與取樣

2012年10月19日，分別在不同坡位濕地松林內(nèi)各設(shè)置3個面積為400 m2的樣方作為3個重復(fù)，以樣方為單位，根據(jù)每木檢尺結(jié)果，各選擇濕地松標準木3株進行生物量測定，樣木伐倒后，按照不同器官分別測定干、皮、枝、葉、主根和側(cè)根的質(zhì)量，稱質(zhì)量后，按器官的不同，采集伐倒木的分析樣品400 g左右，帶回試驗室在80 ℃下烘干至恒質(zhì)量，計算含水率和干質(zhì)量，同時，在兩種林分內(nèi)，按S形布點，采集0～20 cm和20～40 cm土壤，進行土壤理化性質(zhì)測定，不同坡位土壤理化性質(zhì)見表1。

表1 不同坡位濕地松林土壤理化性質(zhì)

2.3 測定方法

土壤物理性質(zhì)采用環(huán)刀法，pH采用酸度計法。分別對濕地松幼樹標準木的不同組分進行取樣，粉碎過篩后，進行養(yǎng)分測定。植物和土壤養(yǎng)分元素C、N用元素分析儀(Elementar Vario EL III)測定，P采用分光光度法測定，K、Na采用火焰光度法測定，Ca、Mg、Fe采用原子吸收分光光度法測定。

2.4 數(shù)據(jù)處理

養(yǎng)分積累量=生物量×養(yǎng)分濃度；采用樹木生產(chǎn)1 t干物質(zhì)需要從土壤中吸收的養(yǎng)分數(shù)量來反映其對養(yǎng)分的利用效率，吸收量多說明其利用效率低，吸收量少說明利用效率高[17]。

濕地松材積采用山本公式建立的二元材積式V=0.000 058 41D2.233 8×H0.565 3(式中：V為材積，D為胸徑，H為樹高)計算。

在SPSS 13.0中進行單因素方差分析，在Microsoft Excel 2003中進行圖表整理。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同坡位對濕地松幼林生長的影響

表2 不同坡位對濕地松幼林生長的影響

注：表中不同字母表示在α=0.05水平差異顯著

表2可見，坡位對濕地松幼林的生長情況有顯著影響，中坡和下坡濕地松的樹高、胸徑和單株材積顯著大于上坡(P<0.05)，其中樹高(3.09±0.38 m、2.97±0.45 m)比上坡(2.6±0.46 m)高出了50%和14.23%，胸徑(4.61±1.09 cm、4.64±0.86 cm)比上坡(3.34±0.95 cm)高出了38.02%和38.92%，材積(0.003 62±0.001 54 m3、0.003 63±0.001 85 m3)比上坡(0.001 73±0.001 3 m3)高出109.24%和109.82%，而中坡與下坡濕地松的生長情況無顯著差異(P>0.05)，比較適合濕地松的生長。

表3 不同坡位對濕地松幼林生物量積累的影響

3.2 不同坡位對濕地松幼林生物量積累的影響

由表3可見，不同坡位上濕地松幼林的干、皮和葉生物量為下坡>中坡>上坡，枝和主根生物量為下坡>上坡>中坡，側(cè)根生物量為上坡>下坡>中坡，林分生物量為下坡(9 522.94 kg·hm-2)>中坡(7 137.39 kg·hm-2)>上坡(6 266.988 kg·hm-2)，下坡位的林分生物量分別比中坡位和上坡位高出了33.42%和51.95%，中坡位比上坡位高出了13.89%。

3.3 不同坡位濕地松幼林各組分養(yǎng)分濃度

由表4可見，除葉和側(cè)根之外，其他組分的C濃度均為上坡>下坡>中坡，N平均濃度為下坡(0.4%)>上坡(0.34%)>中坡(0.3%)，P平均濃度為下坡(0.03%)>上坡(0.02%)=中坡(0.02%)，K平均濃度為中坡(0.44%)>下坡(0.34%)=上坡(0.34%)，Ca平均濃度為上坡(0.26%)>中坡(0.15%)>下坡(0.14%)，Mg平均濃度為上坡(0.12%)>中坡(0.07%)=下坡(0.07%)，F(xiàn)e平均濃度為中坡(0.06%)>下坡(0.05%)>上坡(0.04%)。

表4 不同坡位濕地松幼林各組分養(yǎng)分濃度

表5 不同坡位濕地松幼林各組分養(yǎng)分積累

3.4 不同坡位濕地松幼林養(yǎng)分積累

由表5可見，碳、磷的積累量為下坡(分別為4 852.21、3.24 kg·hm-2)>中坡(分別為3 606.95、1.69 kg·hm-2)>上坡(分別為3 204.69、1.68 kg·hm-2)；氮的積累量為下坡(46.74 kg·hm-2)>上坡(27.19 kg·hm-2)>中坡(24.4 kg·hm-2)；鉀和鐵的積累量為中坡(分別為32.86、3.78 kg·hm-2)>下坡(分別為32、2.86 kg·hm-2)>上坡(分別為23.76、1.9 kg·hm-2)；鈣和鎂的積累量為上坡(分別為16.81、7.94 kg·hm-2)>下坡(分別為13.98、6.58 kg·hm-2)>中坡(分別為12.01、5.71 kg·hm-2)。

3.5 不同坡位濕地松幼林養(yǎng)分利用效率

表6 不同坡位濕地松幼林養(yǎng)分利用效率 kg·t-1

由表6可見，每生產(chǎn)1 t干物質(zhì)，濕地松從土壤中吸收的氮量為上坡>下坡>中坡，吸收磷量為下坡>上坡>中坡，中坡對氮、磷的利用效率顯著高于上坡和下坡；吸收鉀、鈣、鎂量為上坡>中坡>下坡，吸收鐵量為中坡>上坡>下坡，下坡對鉀、鈣、鎂、鐵的利用效率高于上坡和中坡。

4 結(jié)論與討論

已有研究表明，在坡位、坡向和坡度因子中，對林木胸徑、樹高和材積及生物量影響程度從大到小排序一般都為坡位>坡度>坡向，坡位往往被作為主要因素，決定著林木的生長狀況。鄭麗垠[16]對長樂沿海山地不同坡位濕地松的生物量進行了分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，坡位對3年生濕地松林的生長量和生物量均有顯著影響，下坡位林分平均樹高、胸徑和平均東西冠幅均高于上坡位，而平均南北冠幅則低于上坡位；濕地松生物量、林下植被生物量及林分總生物量表現(xiàn)為下坡位高于上坡位。本研究中，在中亞熱帶貧瘠山地上，坡位對濕地松幼林的生長情況有顯著影響，中坡和下坡濕地松的樹高、胸徑和單株材積顯著大于上坡(P<0.05)，中坡與下坡濕地松的生長情況無顯著差異(P>0.05)，不同坡位上濕地松幼林的干、皮和葉生物量為下坡>中坡>上坡，枝和主根生物量為下坡>上坡>中坡，側(cè)根生物量為上坡>下坡>中坡，林分生物量為下坡>中坡>上坡，不同立地上濕地松的年總凋落物量為下坡(3 010.57 kg·hm-2)>中坡(1 884.39 kg·hm-2)>上坡(1 060.4 kg·hm-2)，說明中坡和下坡位的立地條件比較適合濕地松的生長，與已有研究結(jié)果相似。

本研究中，不同坡位上濕地松的養(yǎng)分積累和養(yǎng)分利用效率有顯著差異，不同坡位上碳、磷的積累量為下坡>中坡>上坡，氮的積累量為下坡>上坡>中坡，鉀和鐵的積累量為中坡>下坡>上坡，鈣和鎂的積累量為上坡>下坡>中坡；不同坡位濕地松吸收氮量為上坡>下坡>中坡，吸收磷量為下坡>上坡>中坡，中坡對氮、磷的利用效率顯著高于上坡和下坡；吸收鉀、鈣、鎂量為上坡>中坡>下坡，吸收鐵量為中坡>上坡>下坡，下坡對鉀、鈣、鎂、鐵的利用效率高于上坡和中坡；不同坡位上各養(yǎng)分元素的富集量均為下坡大于中坡、上坡。

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Effects of Slope Position on Growth and Nutrient-Use-Efficiency ofPinuselliottiiin Mountains of Northern Fujian Province

Gao Wei1, Zheng Zhaofei2, Zhu Xiangjin3, Ye Gongfu1, Zhang Mingyou3, Rao Xingyuan4

(1. Fujian Forestry Science Research Institute, Fuzhou 350012, China; 2. Nanping Forestry Bureau of Fujian Province,Nanping 353000, China; 3. Bureau of Forestry,Zhenghe County, Fujian Province, Fujian 353600,China;4. Xiayang State-owned Forest Farm,Nanping City, Fujian Province, Nanping353005,China)

The effects of slope position on growth & nutrient-use-efficiency ofPinuselliottiiin northern Fujian Province were studied. Result shows that the slope position have a significant effect on growth ofPinuselliottiiyoung forest;tree height , DBH & individual volume (9 522 kg ·hm-2)> middle slope (7 137 kg ·hm-2)> uphill (6 266 kg · hm-2). The nutrient-use-efficiency ofPinuselliottiiat different slope positions is different. The nutrient-use-efficiency ofPinuselliottiion nitrogen and phosphorus at middle slope is significantly higher than that at upslope and downslope. The nutrient-use-efficiency ofPinuselliottiion potassium, calcium, magnesium & iron at downslope is higher than that at upslope and middle slope.

mountains of northern Fujian Province ;Pinuselliottii; the nutrient-use-efficiency

1005-5215(2017)05-0006-04

2017-04-06

福建省林業(yè)科學(xué)研究項目(閩林科〔2010〕4號)；國家林業(yè)局南方山地用材林培育重點試驗室、福建省森林培育與林產(chǎn)品加工利用重點試驗室資助

高偉(1985-)，男，山東青島人，碩士，助理工程師，主要從事退化生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)研究,Email：gao01271@163.com

葉功富(1966-)，男，福建政和人，教授級高工，博士，主要從事森林生態(tài)管理研究，Email：yegongfu@126.com

S791.246

A

10.13601/j.issn.1005-5215.2017.05.002