方祿明
(福建省將樂國有林場,福建 將樂 353300)
杉木(Cunninghamialanceolata(Lamb.) Hook.)是我國南方廣泛栽培的優(yōu)良用材樹種,在我國商品材生產(chǎn)中具有重要作用[1-2]。福建省自20世紀(jì)50年代開始,持續(xù)開展了近70年的杉木遺傳育種研究[3-4],為提高杉木人工林良種使用率發(fā)揮了關(guān)鍵作用。在杉木良種推廣應(yīng)用過程中,對(duì)不同品種生產(chǎn)力進(jìn)行栽培對(duì)比評(píng)價(jià),針對(duì)不同的區(qū)域選用適宜的品種,是良種選育研究成果轉(zhuǎn)化為林業(yè)有效生產(chǎn)力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。江西陳山紅心杉種子園良種、福建沙縣官莊第3代種子園良種、洋020無性系這3個(gè)良種在廣東省茂名市7 a林齡時(shí)總體平均樹高、胸徑分別達(dá)到8.19 m和9.8 cm,在福建省三明市也達(dá)8.17 m和9.7 cm,良種表現(xiàn)出了良好的生長優(yōu)勢[5-7]。福建省光澤華橋國有林場杉木第3代種子園良種在當(dāng)?shù)丌蝾惲⒌卦炝?.5 a后平均樹高和胸徑分別達(dá)到4.26 m和6.0 cm,分別比1.5代種子園良種大53.24%和88.92%[8]。已有文獻(xiàn)報(bào)道表明杉木良種在幼林期已表現(xiàn)出明顯的生長優(yōu)勢,但在不同區(qū)域優(yōu)勢度不盡相同。因此,根據(jù)生產(chǎn)需要,持續(xù)開展主要杉木良種生長對(duì)比分析,為不同產(chǎn)區(qū)甚至不同立地篩選適宜的良種,是有效發(fā)揮良種遺傳優(yōu)勢的必要途徑。鑒于此,福建省將樂國有林場自2007年開始,利用8個(gè)杉木良種在不同立地條件下開展造林對(duì)比試驗(yàn),以期為不同立地篩選適宜的杉木良種,為杉木人工林分類經(jīng)營提供參考。
參試材料為8個(gè)杉木優(yōu)良品種:①洋020組培無性系,簡稱洋020;②洋003組培無性系,簡稱洋003;③洋062組培無性系,簡稱洋062;④福建省沙縣官莊林場第2代種子園良種,簡稱官莊2代;⑤洋024組培無性系,簡稱洋024;⑥廣西柳州茶花山1.5代種子園良種,簡稱廣西1.5代;⑦廣西融水種源,簡稱融水種源;⑧福建省沙縣官莊林場第2.5代種子園良種,簡稱官莊2.5代。
試驗(yàn)地位于福建省將樂國有林場元當(dāng)工區(qū)066林班2大班1小班[9],為杉木中心產(chǎn)區(qū)[10],地理坐標(biāo)117°26′10″ E、26°41′36″ N。中亞熱帶季風(fēng)氣候,年均氣溫18.7 ℃,年均相對(duì)濕度82%,年均無霜期287 d,年均降水量1669 mm。低山丘陵,海拔180~320 m,坡度30°~35°,山地紅壤,土層厚60~80 cm。馬尾松人工純林采伐跡地,試驗(yàn)地沿山脊線一面坡展開,山頂Ⅲ類立地、坡面中部Ⅱ~Ⅲ類立地、坡面下部Ⅰ~Ⅱ類立地。
2006年10月煉山、清雜堆燒后按株行距1.8 m×1.8 m(初植密度3000株·hm-2)挖明穴整地,穴規(guī)格50 cm×40 cm×30 cm,晾曬30 d以上,每穴施0.5 kg過磷酸鈣作基肥,回表土拌勻后回心土。田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)為完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)(RCB),8個(gè)處理,3次重復(fù),共計(jì)24個(gè)小區(qū),每個(gè)小區(qū)面積0.07~0.1 hm2。沿山脊線垂直往下,按立地條件將林地劃分為上部、中部、下部3個(gè)區(qū)塊,每一區(qū)塊為1次重復(fù),且沿水平方向平行于山脊線。重復(fù)1設(shè)置于上部區(qū)塊,Ⅲ類立地;重復(fù)2設(shè)置于中部區(qū)塊,Ⅱ~Ⅲ類立地;重復(fù)3設(shè)置于下部區(qū)塊,Ⅰ~Ⅱ類立地。
2007年3月造林,每個(gè)小區(qū)四周栽植2行木荷為隔離帶。造林當(dāng)年春、秋季除草、擴(kuò)穴后,均每株施0.2 kg復(fù)合肥;2008年春季除草后,每株施0.3 kg復(fù)合肥,秋季除草不施肥。之后根據(jù)《杉木速生豐產(chǎn)林栽培技術(shù)規(guī)程》撫育管理[10]。
試驗(yàn)林平均樹高、胸徑、單株立木材積年度累計(jì)生長量曲線見圖1。3個(gè)生長性狀隨林齡增加穩(wěn)步增大,11年生時(shí)平均樹高、胸徑、單株立木材積分別為10.34 m、12.37 cm、0.07207 m3。試驗(yàn)林平均樹高、胸徑、單株立木材積年均生長量曲線見圖2。隨著林齡增加,樹高和胸徑的年均生長量均呈現(xiàn)低—高—低的變化趨勢,且具有高度的同步性,例如年均生長量最大值均出現(xiàn)在5年生時(shí)。單株立木材積的年均生長量在幼林期呈現(xiàn)出持續(xù)穩(wěn)步增長的趨勢,雖然樹高和胸徑的年均生長量在11年生時(shí)已經(jīng)呈現(xiàn)較為明顯的降低,但單株立木材積年均生長量仍然保持上升的勢頭??傮w而言,試驗(yàn)林11年生時(shí)樹高、胸徑、單株立木材積年均生長量分別為0.94 m、1.12 cm、0.00655 m3。
圖1 樹高、胸徑、單株立木材積累計(jì)生長量圖2 樹高、胸徑、單株立木材積年均生長量
試驗(yàn)林保存率、單株水平生長性狀變異系數(shù)曲線見圖3。單株立木材積變異系數(shù)明顯高于樹高和胸徑的變異系數(shù),也即單株立木材積在單株間的差異程度明顯高于樹高和胸徑。3年生時(shí),林分剛郁閉,各單株充分生長,樹高、胸徑、單株立木材積的變異系數(shù)高達(dá)19.90%、27.28%、68.94%。隨著林齡增加,生長性狀在單株間的差異程度逐年平穩(wěn)、小幅度降低,7年生時(shí)達(dá)到最低,分別為14.49%、19.74%、47.12%,但在11年生時(shí)又略微升至14.85%、20.69%、48.70%。結(jié)合調(diào)查林齡推斷,試驗(yàn)林在7~11 a林齡間已產(chǎn)生了株間競爭,即將進(jìn)入撫育間伐期。試驗(yàn)林保存率較高,隨林齡增加平穩(wěn)緩降,從3年生時(shí)的99.62%逐步降至11年生時(shí)的95.20%。
圖3 保存率、變異系數(shù)曲線圖4 品種、交互作用對(duì)生長性狀的方差貢獻(xiàn)率曲線
2.2.1 生長性狀差異 對(duì)各品種不同林齡時(shí)樹高、胸徑、單株立木材積進(jìn)行方差分析,結(jié)果見表1。各林齡時(shí)的樹高、胸徑和單株立木材積在品種間差異均達(dá)極顯著水平,品種與立地間的交互作用也極顯著。但進(jìn)一步的方差貢獻(xiàn)率分析表明,不同林齡時(shí)品種及其與立地的交互作用對(duì)生長性狀的影響不同。品種、品種與立地的交互作用對(duì)樹高、胸徑和單株立木材積的方差貢獻(xiàn)率隨林齡的變化曲線見圖4,其反映品種、交互作用在不同林齡時(shí)對(duì)生長性狀的影響強(qiáng)弱。總體而言,品種的方差貢獻(xiàn)率呈先降低后增高的變化趨勢,在5年生時(shí)達(dá)到最小值;交互作用的方差貢獻(xiàn)率呈先增加后降低的變化趨勢,在6年生時(shí)達(dá)到最大值。因此,品種、及其與立地的交互作用對(duì)生長性狀起著雙重影響作用,在品種生長性狀測試中應(yīng)得到重視:篩選廣譜性速生品種時(shí),至少應(yīng)在品種方差貢獻(xiàn)率上升,而交互方差貢獻(xiàn)率下降之后選擇,本試驗(yàn)中為7 a林齡之后;而基于立地與品種交互作用的篩選,在所有林齡時(shí)均可選擇。
表1 生長性狀方差分量及方差貢獻(xiàn)率
*:**為差異極顯著;*為差異顯著。下同。
圖5 胸徑變異系數(shù)年度曲線
2.2.2 保存率及林分整齊性差異 品種間各林齡時(shí)保存率方差分析結(jié)果見表2。除了3年生時(shí)品種間差異極顯著外,其它林齡時(shí)差異均不顯著,總體而言參試品種間保存率差異不顯著,而林分11年生時(shí)平均保存率仍然達(dá)95.0%以上,說明參試品種適應(yīng)性均較高。在林分整齊性方面,樹高的變異系數(shù)在各林齡時(shí)品種間的差異均不顯著(表3);胸徑的變異系數(shù)在3~6年生時(shí)品種間差異均不顯著,7年生時(shí)差異顯著,11年生時(shí)差異達(dá)到極顯著(表4);單株立木材積的變異系數(shù)在3~7年生時(shí)品種間差異均不顯著,而11年生時(shí)差異達(dá)到極顯著(表5)。這表明7年生時(shí),有的品種林分內(nèi)已經(jīng)產(chǎn)生株間競爭,而這種競爭首先明顯作用于胸徑,致使單株間胸徑差異加大,進(jìn)而逐步影響單株立木材積。因此,對(duì)7年生和11年生時(shí)品種間胸徑變異系數(shù)進(jìn)行LSD多重比較,變異系數(shù)由小到大排序結(jié)果為:7年生時(shí),洋020(16.21%)=洋062(17.09%)≤洋024(19.17%)≤官莊2代(20.33%)≤融水種源(20.65%)≤廣西1.5代(20.94%)≤官莊2.5代(21.74%)≤洋003(21.82%)(“=”為差異不顯著,“≤”為介于顯著和不顯著小于之間,“<”為顯著小于,下同。);11年生時(shí),洋020(14.59%)=洋062(16.66%)<融水種源(20.16%)=洋003(22.19%)=洋024(22.26%)=廣西1.5代(22.32%)=官莊2代(23.19%)=官莊2.5代(24.17%)。
進(jìn)一步繪制各品種胸徑變異系數(shù)隨林齡變化曲線(圖5)可知,7年生時(shí),洋020、洋062和融水種源的胸徑變異系數(shù)仍然保持下降趨勢;11年生時(shí)洋020和洋062的胸徑變異系數(shù)繼續(xù)下降并明顯低于其它品種。因此推斷,相較于其它參試品種,洋020和洋062這2個(gè)無性系良種在相同初值密度下,初次撫育間伐林齡更大,本研究中比其它品種大4 a以上。
表2 保存率方差分析
*:Sig.<0.01為差異極顯著;0.01≤Sig.<0.05為差異顯著。下同。
表3 樹高變異系數(shù)方差分析
表4 胸徑變異系數(shù)方差分析
表5 單株立木材積變異系數(shù)方差分析
2.3.1 廣譜性適宜品種 在生長性狀方差分析基礎(chǔ)上,對(duì)各品種11年生時(shí)的樹高、胸徑和單株立木材積進(jìn)行LSD多重比較,結(jié)果見表6。樹高由大到小排序?yàn)椋貉?03>洋020>洋062>官莊2代=融水種源>廣西1.5代>官莊2.5代>洋024,胸徑由大到小排序?yàn)椋貉?03>官莊2代>洋062>洋020>融水種源=廣西1.5代=官莊2.5代>洋024,單株立木材積由大到小排序?yàn)椋貉?03>官莊2代>洋062>洋020>融水種源=廣西1.5代=官莊2.5代>洋024。以單株立木材積為主要指標(biāo),兼顧胸徑和樹高,篩選出洋003、官莊2代為廣譜適宜速生品種。其中洋003無性系11年生時(shí)平均樹高、胸徑、單株立木材積分別為12.01 m、14.92 cm、0.11455 m3,比林分總均值分別高16.15%、20.61%、58.94%;官莊2代種子園良種11年生時(shí)平均樹高、胸徑、單株立木材積分別為10.42 m、13.65 cm、0.08651 m3,比林分總均值分別高0.77%、10.35%、20.04%。
表6 各品種11年生生長性狀LSD多重比較
2.3.2 基于立地的適宜品種篩選 鑒于品種與立地顯著的交互作用,利用單株立木材積雷達(dá)圖(圖6)為不同立地篩選最優(yōu)良種:Ⅲ類立地最適宜良種為官莊2代種子園良種,Ⅱ~Ⅲ類和Ⅰ~Ⅱ類立地均為洋003無性系。不同立地及其最適速生品種生長情況見表7。官莊2代種子園良種在Ⅲ類立地中11年生時(shí)樹高、胸徑、單株立木材積分別為11.93 m、14.53 cm、0.10986 m3,分別比Ⅲ類立地均值高18.82%、16.71%、52.94%;洋003無性系在Ⅱ~Ⅲ類中11年生時(shí)樹高、胸徑、單株立木材積分別為12.03 m、14.48 cm、0.10666 m3,分別比Ⅱ~Ⅲ類立地均值高15.78%、18.88%、55.71%;洋003無性系在Ⅰ~Ⅱ類立地中11年生時(shí)樹高、胸徑、單株立木材積分別為13.56 m、15.48 cm、0.13749 m3,分別比Ⅰ~Ⅱ類立地均值高18.05%、23.94%、81.19%。按照不同立地選擇最適品種,單株立木材積均值較林分均值高63.28%,而根據(jù)品種差異性篩選的最優(yōu)廣普適宜品種(洋003無性系)較林分均值高58.94%。
表7 不同立地最適速生品種
圖6 11年生單株立木材積雷達(dá)圖
試驗(yàn)林11年生時(shí)平均樹高、胸徑分別為10.34 m、12.37 cm,分別較杉木速生豐產(chǎn)林標(biāo)準(zhǔn)[10]高37.87%、21.27%。樹高、胸徑、單株立木材積年均生長量分別為0.94 m、1.12 cm、0.00655 m3,保存率95.20%,杉木良種在幼林期表現(xiàn)出了強(qiáng)勁的生長勢頭。雖然品種間生長性狀在各林齡時(shí)差異均達(dá)到極顯著水平,但值得注意的是品種與立地的交互作用也顯著影響著生長,特別是在7年生前其作用較品種的影響作用更明顯,之后2種影響作用逐漸達(dá)到平衡,11年生時(shí),品種對(duì)樹高、胸徑、單株立木材積的方差貢獻(xiàn)率分別為25.67%、17.59%、20.80%,品種與立地交互作用對(duì)樹高、胸徑和單株立木材積的方差貢獻(xiàn)率分別為28.23%、16.48%、17.31%。因此7年生后篩選杉木廣譜性速生品種是適宜的,而此時(shí)有的品種的林分內(nèi)已經(jīng)產(chǎn)生株間競爭,并首先明顯作用于胸徑,致使單株間胸徑差異加大,進(jìn)而逐步影響單株立木材積。例如洋020和洋062這2個(gè)無性系,在相同初植密度下,初次撫育間伐林齡較其他參試品種大4 a以上。
鑒于品種間的生長差異,以單株立木材積為主要指標(biāo),兼顧胸徑和樹高,篩選出洋003、官莊2代為廣譜適宜速生品種。其中洋003無性系11年生時(shí)平均樹高、胸徑、單株立木材積分別為12.01 m、14.92 cm、0.11455 m3,比林分總均值分別大16.15%、20.61%、58.94%;官莊2代種子園良種11年生時(shí)平均樹高、胸徑、單株立木材積分別為10.42 m、13.65 cm、0.08651 m3,比林分總均值分別大0.77%、10.35%、20.04%。鑒于品種與立地顯著的交互作用,為不同立地篩選最優(yōu)良種:Ⅲ類立地最適宜速生品種為官莊2代種子園良種,11年生時(shí)樹高、胸徑、單株立木材積分別為11.93 m、14.53 cm、0.10986 m3,分別比Ⅲ類立地均值高18.82%、16.71%、52.94%;Ⅱ~Ⅲ類立地最適宜速生品種為洋003無性系,11年生時(shí)樹高、胸徑、單株立木材積分別為12.03 m、14.48 cm、0.10666 m3,分別比Ⅱ~Ⅲ類立地均值高15.78%、18.88%、55.71%;Ⅰ~Ⅱ類立地最適宜速生品種同樣為洋003無性系,11年生時(shí)樹高、胸徑、單株立木材積分別為13.56 m、15.48 cm、0.13749 m3,分別比Ⅰ~Ⅱ類立地均值高18.05%、23.94%、81.19%。按照不同立地選擇最適品種,單株立木材積均值較林分均值高63.28%,而篩選的最優(yōu)廣普適宜品種(洋003無性系)較林分均值高58.94%。
分析結(jié)果還表明,基因與環(huán)境的互作顯著影響生長性狀,在對(duì)比分析品種間生長性狀差異的同時(shí),也應(yīng)重視這種互作對(duì)生長的影響,從而為不同的立地篩選最適宜品種。本試驗(yàn)雖然僅初步按照立地類型開展了品種篩選,但其結(jié)果為以后開展杉木品種測試提供參考。通常,林木生長越迅速,株間越易產(chǎn)生競爭,但本研究發(fā)現(xiàn)洋020無性系和洋062無性系雖然生長較快,但產(chǎn)生株間競爭的初始林齡較其他生長較慢品種遲4 a以上,這為杉木不同品種人工林的撫育提供了重要參考。張運(yùn)根[9]于2009年分析相同試驗(yàn)林中各品種2年生時(shí)樹高的差異,結(jié)果表明種子園良種苗木樹高顯著高于洋003和洋062組培無性系,本試驗(yàn)分析表明11年生時(shí)這2個(gè)無性系樹高均超過種子園良種,說明組培無性系苗木造林后的恢復(fù)期更長,需要更精細(xì)的幼林撫育。