章進峰

(福建省永安國有林場,福建 永安 366000)

杉木(Cunninghamialanceolata)是我國南方最重要的速生用材樹種。長期以來,為減緩因杉木連栽而引起的地力衰退問題,科研工作者營建了多種類型的杉闊混交林,涉及的混交樹種主要包括針葉樹種[1]、常綠闊葉樹種[2]、闊葉落葉樹種[3]以及豆科樹種[4]等。由于杉木與闊葉樹混交比例不科學以及未及時調整其種間競爭強度,導致多數(shù)的杉闊混交林經(jīng)營效果不理想,甚至混交失敗[5-6]。因此,掌握混交闊葉樹種的生物學、生態(tài)學特性及生長特點對科學高效經(jīng)營杉闊混交林至關重要。

檫樹(Sassafrastzumu)在我國南方亞熱帶地區(qū)廣泛分布,其生長速度快、干形通直、出材量高,也是南方重要的用材樹種之一[7]。目前,有關檫樹種苗繁育技術[8]、幼林生長[9]、林分空間結構[10]等的研究已見報道,且部分學者對杉木檫樹混交林也開展了相關研究,主要包括杉木和檫樹生長規(guī)律[11-12]以及地力變化[13]等,但有關不同林齡杉木檫樹混交林內檫樹生長規(guī)律的研究尚未見報道。鑒于此,本研究以12、24年生杉木檫樹混交林為研究對象,通過對不同林齡檫樹進行樹干解析,探究其生長規(guī)律,以期為杉木檫樹混交林高效培育提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

12年生杉木檫樹混交林位于福建省永安國有林場永漿管護站71林班46大班2小班(117°40′E,25°93′N),24年生杉木檫樹混交林位于永漿管護站66林班43大班2小班(117°46′E,26°55′N)。該區(qū)氣候溫暖濕潤,年均氣溫19.3 ℃,年均降水量1 660 mm,無霜期300 d。試驗地平均海拔455～526 m,土壤為山地紅壤,12年生杉木檫樹混交林為東北坡、下坡,24年生杉木檫樹混交林為東南坡、下坡。

12年生杉木檫樹混交林前茬為1982年營造的杉木檫樹混交林。2010年皆伐后,當年11月煉山整地,2011年營造杉木純林,造林密度為3 000株·hm-2,株行距為2.0 m×1.7 m。幼林撫育時選擇性保留生長較好的天然更新檫樹幼苗,現(xiàn)林分樹種組成為8杉2檫,保留密度為2 700株·hm-2。24年生杉木檫樹混交林為1998年營造的杉木純林,造林密度為3 000株·hm-2,株行距為2.0 m×1.7 m。幼林撫育時選擇性保留生長較好的天然更新檫樹幼苗,保留密度為1 800株·hm-2,樹種組成為8杉2檫。2種林分造林后1～3 a的4—5月份進行塊狀鋤草、擴穴、培土扶苗,9—10月份進行全面鋤草,第4年的9月份進行全面鋤草。2種林分林下植被主要有福建觀音坐蓮(Angiopterisfokiensis)、芒萁(Dicranopterisdichotoma)、烏毛蕨(Blechnumorientale)、石楠(Photiniaserratifolia)等。

1.2 樣地調查與解析木測定

2022年10月,在2種林分內分別設置3塊20 m×20 m 標準樣地,調查林分胸徑、樹高、枝下高及冠幅,并計算平均值(表1)。在每個樣地內選擇1株平均木作為解析木,并標記其南北方向與胸高位置,伐倒后測量冠長。以5 a為1個齡階進行樹干解析,按照2 m區(qū)分段(第1段為2.6 m),并在每段中央截取圓盤,即0、1.3、3.6、5.6 m處,依此類推,直至樹頂梢;圓盤厚約5 cm,每個圓盤標記高度與南北方向[13]。取回圓盤后置于室內干燥、打磨拋光,統(tǒng)計各圓盤年輪數(shù),每隔5個年輪測量其寬度;采用內插法近似計算各齡階樹高和梢頭底直徑,并計算檫樹解析木單株材積、胸徑、連年生長量、平均生長量及胸高形數(shù)等生長指標[14]。

表1 不同林齡杉木檫樹混交林林分生長情況Table 1 Growth of C.lanceolata and S.tzumu mixed forest at different ages

1.3 土壤物理性質測定

按“S”形在每個樣地內挖取3個土壤剖面,分別取0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm土層土壤,采用環(huán)刀法測定各土層土壤容重、含水率、最大持水量等物理性質(表2)。

表2 不同林齡杉木檫樹混交林土壤物理性質Table 2 Soil physical properties of C.lanceolata and S.tzumu mixed forest at different ages

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2016進行數(shù)據(jù)整理及作表、作圖;采用SPSS 26.0進行方差分析與Pearson相關性分析。

1.4.1 解析木單株材積 參考文獻[15]計算解析木單株材積。

式中,V為單株材積(m3),n為區(qū)分段個數(shù),gi為第i區(qū)分段中央斷面積(m2),li為第i區(qū)分段長度(m),g′為梢頭底端斷面積(m2),l′為梢頭長度(m)。

1.4.2 胸高形數(shù) 參考文獻[15]計算解析木胸高形數(shù)。

式中,f1.3為胸高形數(shù),g1.3為胸高斷面積(m2),h為樹高(m),d1.3為胸高直徑(cm)。

2 結果與分析

2.1 不同林齡檫樹單木生長量分析

從圖1可知,不同林齡檫樹樹高、胸徑和單株材積均隨林齡的增長而增大。其中,12年生檫樹樹高在0～10 a快速生長,10 a后逐漸變緩;胸徑在0～5 a快速生長,5 a后逐漸變緩;單株材積在0～5 a增長緩慢,5～12 a增長較快。24年生檫樹樹高在0～5 a快速生長,5～20 a生長減緩,20 a后生長更緩慢;胸徑在0～10 a快速生長,10～24 a生長減緩;單株材積在0～5 a增長緩慢,5 a后增長速度較快,10 a后增長更快速。

圖1 不同林齡杉木檫樹混交林內檫樹的生長表現(xiàn)Figure 1 The growth traits of S.tzumu in C.lanceolata and S.tzumu mixed forest at different ages

2.2 不同林齡檫樹單木平均生長量與連年生長量分析

從圖2可知,12年生檫樹前8 a樹高平均生長量穩(wěn)定在1.9 m左右,8 a后呈穩(wěn)定下降的趨勢;前8 a樹高連年生長量在2 m左右,且均大于樹高平均生長量,第9年急劇下降,之后穩(wěn)定在0.5 m左右。24年生檫樹樹高平均生長量隨林齡的增長呈逐漸下降的趨勢,其中6～12 a下降趨勢最明顯;樹高連年生長量隨林齡增長呈先下降后上升再下降的趨勢,其中15年生樹高連年生長量達0.89 m。12年生檫樹胸徑平均生長量2～5 a呈升高趨勢,之后緩慢下降;胸徑連年生長量2～4 a、6～8 a、10～12 a呈升高趨勢,于4～6 a、8～10 a呈下降趨勢。24年生檫樹胸徑平均生長量3～9 a呈增長趨勢,9～24 a緩慢下降;胸徑連年生長量3～9 a、12～15 a呈升高趨勢,9～12 a、15～24 a呈下降趨勢。12年生檫樹單株材積連年生長量在第10年低于平均生長量,其他林齡均高于平均生長量。24年生檫樹單株材積連年生長量在3～24 a均高于平均生長量。

A.12年生;B.24年生。圖2 不同林齡杉木檫樹混交林內檫樹的平均生長量與連年生長量 Figure 2 Current annual increment and mean annual increment of S.tzumu in C.lanceolata and S.tzumu mixed forest at different ages

2.3 不同林齡檫樹胸高形數(shù)分析

胸高形數(shù)大小反映了樹干粗度變化的快慢[16]。從圖3可以看出,隨著林齡的增長,12年生檫樹胸高形數(shù)呈先下降后上升的趨勢,其變化范圍介于0.42～0.78之間;24年生檫樹胸高形數(shù)呈現(xiàn)“W”型變化趨勢,其變化范圍介于0.44～0.59之間。

A.12年生;B.24年生。圖3 不同林齡杉木檫樹混交林內檫樹的胸高形數(shù)Figure 3 Stem form factor at breast height of S.tzumu in C.lanceolata and S.tzumu mixed forest at different ages

2.4 不同林齡檫樹生長特性與土壤物理性質的相關性分析

對不同林齡檫樹生長特性與土壤物理性質進行相關性分析(表3)。由表3可知,不同林齡檫樹胸徑、樹高連年生長量與土壤容重呈顯著正相關(P<0.05),樹高連年生長量與土壤非毛管孔隙度呈顯著負相關。單株材積連年生長量與土壤物理性質相關性不顯著。

表3 檫樹生長特性與土壤物理性質的相關性1)Table 3 Pearson correlation analysis between growth characteristics of S.tzumu and soil physical properties

3 討論與小結

本研究表明,從總生長量上看,檫樹胸徑、樹高及單株材積均表現(xiàn)為早期生長速度較快,后期相對較慢,這與周曉平[11]的研究結果一致。由于煉山具有肥激效應,其林地表層有效養(yǎng)分含量增加,使得檫樹早期生長速度較快,后期生長緩慢[17]。檫樹是速生用材樹種,其解析木單株材積在本調查年份內始終保持較快的增長速度。從平均生長量及連年生長量上看,不同林齡檫樹生長表現(xiàn)不同,可能是林分經(jīng)營密度不同及生長期間氣候差異綜合造成的。12、24年生檫樹胸高形數(shù)穩(wěn)定在0.42～0.78與0.44～0.59之間,均具有較好的完滿度。檫樹生長性狀與土壤物理性質具有一定相關性,種植檫樹時應綜合考慮土壤特性而選擇造林地。

杉木是我國南方造林面積及蓄積最大的用材樹種[18]。在傳統(tǒng)的杉木林經(jīng)營過程中,為提高林分的木材產(chǎn)量及經(jīng)濟效益,大都采用杉木純林的造林方式,這不僅降低了林分生物多樣性及抗逆能力,還會導致地力下降,制約了杉木林地的可持續(xù)經(jīng)營[19-21]。生產(chǎn)實踐表明,營建杉闊混交林是解決上述問題的有效途徑之一。本研究表明,營建杉闊混交林時,除人為引進闊葉樹種外,還可充分利用杉木林下天然下種的闊葉樹種子,創(chuàng)造有利于種子萌發(fā)的環(huán)境條件,并在林分撫育過程中采用相應的林下植被保護措施,從而形成異齡杉闊混交林。但在杉闊混交林經(jīng)營過程中,由于杉木與闊葉樹種的生物學及生態(tài)學差異較大,種間及種內競爭關系會隨著林分的生長而發(fā)生變化[22]。因此,在后續(xù)經(jīng)營中,應適時根據(jù)杉木和混交樹種的生長及林分郁閉情況及時調整林分密度,從而創(chuàng)造有利于各樹種良好生長的環(huán)境條件,最終實現(xiàn)杉闊混交林的精準培育。