桂北木荷生長性狀及其相關性分析

楊天平，韋書遠，戴 勤，王 濤，楊 梅，梁 欣

(1.廣西國有黃冕林場，鹿寨 545600;2.廣西大學林學院，南寧 530005)

木荷(Schima superba Gardn.et Champ)又名荷木、荷樹，為山茶科木荷屬常綠大喬木，廣泛分布于我國南方各省海拔為400 m～1 500 m的地區(qū)［1］。木荷喜溫暖濕潤氣候，能耐-10℃的短暫低溫，也能抗39℃的炎熱，耐干旱瘠薄;自然狀態(tài)下，多與馬尾松、青岡櫟、麻櫟、苦櫧、樟、油茶等混生。木荷萌發(fā)力強，樹冠大，枝葉濃密，葉片含水量高達42%，脂液少［2］，其木材堅硬、耐磨、耐腐，常用于建筑、裝飾、橋梁和船舶等行業(yè)及制作紗錠、紗管等［3］，是我國南方山區(qū)重要的高效生物防火和優(yōu)質(zhì)用材樹種［4］，也是我國亞熱帶地帶性常綠闊葉林的主要建群種。但木荷生長緩慢，培育周期長，經(jīng)營效果不佳，人工栽培不多，活立木資源較少［5］。除此之外，木荷人工林經(jīng)營會受地域、土壤、氣候、海拔、造林密度及營林措施等因素影響［6］。因此，開展木荷人工林生長狀況的研究很有意義，尤其是對特定地區(qū)和氣候區(qū)木荷林地調(diào)查研究，可為木荷人工林培育地塊選擇、優(yōu)材培育及豐產(chǎn)營林技術(shù)提供幫助。

1 研究地概況

在廣西國有黃冕林場下轄林地內(nèi)選擇不同海拔、造林密度、坡向以及營林措施的木荷林地為試驗地進行調(diào)查研究。試驗地地質(zhì)年代屬泥盆系，成土母巖以砂頁巖、夾泥沙巖和紫紅砂礫巖為主。表土層和土層薄至中，少量達到厚土層;質(zhì)地輕壤到中壤土。海拔500 m以下的土壤類型屬山地紅壤，500 m～800 m屬山地黃紅壤，800 m以上為山地黃壤。氣候?qū)僦衼啛釒夂?，溫暖多雨，光照充足，雨熱同季、夏冬干濕明顯，年平均氣溫19℃，極端最低溫 -2.8℃，年均降雨量1 750 mm，年均蒸發(fā)量達1 426 mm，雨量系數(shù)92.1，為水分充足區(qū)。降雨一般集中在4月～8月，冬季多東北風，林木偶有雪壓之害。

2 研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

運用典型選取及隨機抽樣相結(jié)合的方法，在生長良好林相整齊的非林緣處木荷林地和寬為13 m的木荷防火林帶中，選擇立地條件不同、海拔不同、林相不同的、有代表性的標準樣地9塊(10 m×20 m)［7］。利用羅盤儀精確地設置樣地，使閉合差小于0.5%，利用測高器、圍徑尺、皮尺等測定并記錄每塊樣地的名稱、海拔、經(jīng)緯度、坡度、坡向、郁閉度等基本信息。在每個標準樣方內(nèi)，起測胸徑為3 cm，每木檢尺胸徑、樹高、枝下高、冠幅等測樹因子。

2.2 數(shù)據(jù)處理與分析

9塊樣地中共調(diào)查了479株胸徑徑階在4 cm以上的木荷，徑階8 cm以下的152株，占31.73%;徑階8 cm～16 cm的305株，占63.67%;徑階16 cm以上的22株，占4.60% 。由于試驗地木荷防火林帶中一部分木荷種植已達50 a左右，經(jīng)過時代的變遷，一些木荷未能成活，經(jīng)過多次補植修護，林帶內(nèi)樹種年齡參差不齊。因此，本文主要以木荷徑階為出發(fā)點開展研究，分析相同徑階木荷在不同海拔、造林密度、坡向及營林措施等情況下生長性狀間差異顯著性的表現(xiàn)特征，探討木荷生長過程中受到的環(huán)境因子及營林措施的影響。根據(jù)調(diào)查所得的胸徑數(shù)據(jù)范圍，確立以1 cm進級，尺寸不足2 cm時，足1 cm進級，不足1 cm舍去，即確立徑階為4 cm、6 cm、8 cm、10 cm、12 cm、14 cm、16 cm、18 cm、20 cm、22 cm、24 cm、26 cm、28 cm。利用 excel 2007電子表格進行數(shù)據(jù)整理和歸檔，采用SPSS19.0統(tǒng)計軟件進行相關數(shù)據(jù)的單因素方差分析、多重比較，以及性狀間的相關性分析［8～10］。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同海拔木荷生長性狀表現(xiàn)

由圖1可知，調(diào)查的木荷林地海拔分別為155 m、235 m、420 m 和660 m，造林密度、坡向和營林措施基本一致。胸徑為4 cm徑階的木荷樹高和枝下高都隨著海拔的增加呈先增大后減少趨勢，海拔最高的林地樹高和枝下高最小;海拔之間樹高差異均不顯著，枝下高僅海拔155 m和660 m之間存在顯著差異，其他均無顯著差異。6 cm徑階的木荷樹高隨海拔增加先增大后減少，155 m、235 m和420 m海拔之間差異均不顯著，但660 m海拔的木荷樹高與其他3種海拔之間均存在極顯著差異;枝下高隨海拔增大先平穩(wěn)后減少，前3種較低海拔之間枝下高均無顯著差異，660 m海拔的木荷與其他3種海拔之間均存在極顯著差異，與樹高差異情況一致。8 cm徑階木荷樹高隨海拔的增加先增大后減少，但較4 cm和6 cm徑階的增大有所提前，即海拔235 m以后樹高開始下降，海拔155 m與235 m、235 m與660 m及420 m與660 m 3組之間均存在極顯著差異，海拔155 m和660 m之間存在顯著差異，其他無顯著差異;枝下高與樹高變化趨勢基本一致，不同的是各海拔間差異顯著性，除155 m與235 m、155 m與420 m兩組之間不存在顯著差異以外，其他均有極顯著差異。10 cm徑階木荷樹高隨海拔的變化趨勢與8 cm徑階的基本一致，枝下高隨前3種低海拔的增加不斷上升，彼此之間無顯著差異，但枝下高海拔為660 m的最小，與海拔235 m、420 m之間均存在極顯著差異。12 cm徑階的木荷樹高隨海拔增加變化趨勢與4 cm徑階的木荷樹高變化基本一致，海拔間均無顯著差異;枝下高變化與4 cm徑階的木荷枝下高變化趨勢基本一致，不同的是海拔660 m與235 m、420 m海拔的枝下高存在極顯著差異。由于海拔梯度包含了溫度、濕度、光照等諸多環(huán)境因子的劇烈變化，隨著海拔升高，氣溫下降、大氣壓及CO2分壓降低、光強增加等，植物的生態(tài)和生理特征將產(chǎn)生巨大的變化，可能影響到植物種類在海拔梯度上的分布、植物群落的結(jié)構(gòu)組成［11］。綜上，不同胸徑徑階樹高和枝下高隨海拔增加均存在不同變化趨勢，不同海拔之間也存在極顯著差異，這些現(xiàn)象極可能與樣地土壤、坡位和局地小氣候等因素有關。另，根據(jù)以上研究數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，不同胸徑徑階在海拔660 m處樹高和枝下高都顯著低于其他海拔的樹高和枝下高。由此可知，海拔為660 m的木荷林地生長狀況明顯低于440 m海拔以下的林地生長狀況。

圖1 各胸徑徑階不同海拔樹高、枝下高變異及多重比較

3.2 不同造林密度木荷生長性狀表現(xiàn)

由圖2可知，研究了造林密度為株距x行距為1 m×1 m、2 m ×2 m、2 m ×3 m 的3種高、中、低密度模式，林地海拔和坡向基本一致。胸徑為6 cm徑階的樹高和枝下高都隨著密度的減小而減小，樹高在密度最高和最低之間存在極顯著差異;枝下高與樹高情況基本一致，不同的是中密度與低密度林地木荷枝下高也存在顯著差異。8 cm徑階的樹高和枝下高與6 cm徑階的變化趨勢完全一致，不同的是最高密度分別與中、低密度差異均存在極顯著差異，枝下高各密度模式之間均存在極顯著差異。10 cm徑階的樹高隨密度的減小先增大后減小，最低和最高密度之間存在極顯著差異;枝下高變化趨勢與6 cm、8 cm徑階的變化趨勢一致，各密度之間存在顯著差異，最高、中密度與低密度之間均存在極顯著差異。12 cm徑階的樹高、枝下高與6 cm、8 cm徑階的變化趨勢一致，不同的是樹高之間均無顯著差異，枝下高僅最高密度和最低密度間存在極顯著差異。綜上，造林密度對樹高、枝下高影響顯著，隨著密度的減小，大部分樹高和枝下高都減小，且密度間存在極顯著差異。因此，培育木荷用材林必須確保合理的經(jīng)營密度，如林分密度過大，單株營養(yǎng)面積小，樹冠發(fā)育不良，枝下高上升，葉面積不足，林木競爭激烈，林分群體生長滯緩，這是密度效應的必然結(jié)果［12］，密度過小，反之亦然。枝下高是研究樹冠的主要指標，林木枝下高直接影響樹木的生長模式和樹干形狀，營造林工作經(jīng)常測量枝下高作為營造林措施和未來生長潛在指數(shù)的指標［13］。木荷人工林經(jīng)營過程中，應適時間伐，調(diào)控林分密度，為林木的正常生長創(chuàng)造有利條件［14］。

圖2 各徑階不同造林密度樹高、枝下高變異及多重比較

3.3 不同坡向木荷生長性狀表現(xiàn)

在造林密度和海拔基本一致的情況下，將南坡和西北坡不同徑階樹高變化進行對比，相關數(shù)據(jù)處理結(jié)果見表1、表2和表3。不同坡向林地8 cm徑階、10 cm徑階和12 cm徑階的木荷樹高之間均存在極顯著差異。即不同坡向?qū)δ竞缮L影響顯著，同徑階南坡平均樹高要小于西北坡的樹高。據(jù)研究，從山腳、中坡、山脊不同坡位的木荷林帶比較來看，立地條件較好的山腳木荷林分生長旺盛，易燃物相對較少，防火性能高于山脊木荷林分。由于南坡的坡位處于山脊最高處，除了坡向影響外，還與樣地坡位、局地小氣候有關。在進行造林地坡向的選擇時，應重視和加強山脊部木荷生物防火林帶的撫育管理，促進其生長旺盛，增強其對林火的抵抗能力［13］。

表1 8 cm徑階不同坡向木荷樹高方差分析結(jié)果

表2 10 cm徑階不同坡向木荷樹高方差分析結(jié)果

表3 12 cm徑階不同坡向木荷樹高方差分析結(jié)果

3.4 不同營林措施木荷生長性狀表現(xiàn)

3.4.1 未間伐的木荷林分生長特征

未間伐的木荷林分除每年進行鏟草撫育外，沒有采取任何施肥撫育措施。通過對比分析未間伐的木荷林地林分數(shù)據(jù)(見表4)，木荷林分經(jīng)多年生長以后保留植株的占地面積與造林時相差較大，除造林密度較高的木荷林地變化較小外，其余大部分保留植株的占地面積減小，且林地郁閉度較高，全部達0.5以上，最高的達0.9。由此可知，木荷自然生長分叉比較突出，林分密度較原造林密度增大。

表4 未間伐木荷林地林分調(diào)查

經(jīng)相關性分析，未間伐的木荷林地木荷生長徑階、樹高和枝下高相互之間相關性均達到極顯著水平(見表5)。另，樹高與冠幅相關性亦達到極顯著水平。這表明木荷生長受整株生長指標影響較大，在進行木荷人工林經(jīng)營時必須全面考慮影響林木胸徑、樹高、枝下高及樹冠生長等因素。

表5 未間伐木荷林地木荷徑階、樹高、枝下高、東西冠幅及南北冠幅之間相關系數(shù)

3.4.2 間伐的木荷林地生長特征

撫育間伐是指在未成熟的林分中，根據(jù)林分發(fā)育、自然稀疏規(guī)律及森林培育目標，適時伐除部分樹木，調(diào)整樹種組成和林分密度，改善環(huán)境條件，促進保留木生長的一種營林措施［15］。合理的撫育間伐對改善森林林冠層的營養(yǎng)空間以及地下水肥的供應條件，保證林木個體和群體生長，提高森林生產(chǎn)力具有重要的理論和實踐意義［16］。經(jīng)樣地林木數(shù)據(jù)相關性分析，間伐過的木荷樹高、枝下高與徑階，以及冠幅與徑階之間相關性均達到極顯著水平(如表6)。因此，間伐過的木荷每年仍然需進行林分調(diào)查，適時調(diào)控林分密度。

表6 間伐木荷林地木荷徑階、樹高、枝下高、東西冠幅及南北冠幅之間相關系數(shù)

4 結(jié)論與討論

(1)當木荷林分立地條件變化時，隨著徑階的增大木荷枝下高未隨樹高的增加而增加，但相同徑階木荷枝下高變化趨勢與樹高變化趨勢相似。

(2)桂北地區(qū)海拔660 m的木荷林分生長狀況顯著低于海拔420 m以下的木荷林地生長狀況。海拔420 m以下的木荷生長隨海拔的升高無明顯變化規(guī)律，與造林地立地條件、局地小氣候及造林措施等因素密切相關。

(3)造林密度對木荷林分生長狀況影響顯著，經(jīng)比較株距×行距為1 m×1 m、2 m×2 m、2 m×3 m 3種造林密度，2 m×2 m的造林密度較其他兩種生長狀況更優(yōu)，是比較適合的桂北木荷造林模式。

(4)木荷造林前，應注重坡向和坡位的選擇，對坡位較高的山脊和防火林帶施以促長手段，確保山脊林地和防火林帶的木荷生長。

(5)木荷胸徑、樹高、枝下高及冠幅等生長指標相互之間影響較大，木荷自然生長過程中分叉較突出，造林后經(jīng)營者應適時采取間伐、修枝等措施調(diào)控林分密度，為木荷的良好生長創(chuàng)造條件。

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