杉木閩楠混交林施肥生長(zhǎng)效應(yīng)研究

謝阿瓊

(福建省寧化縣林業(yè)局綠化工作站，福建 寧化 365400)

杉木(Cunninghamialanceolate)是我國(guó)南方重要的鄉(xiāng)土用材樹種，具有材質(zhì)優(yōu)、生長(zhǎng)快、產(chǎn)量高、用途廣、價(jià)值高的特性，但由于杉木屬針葉樹種，根系較淺，針葉自然分解慢，養(yǎng)分含量低，長(zhǎng)期經(jīng)營(yíng)導(dǎo)致林地土壤肥力衰退，林木生長(zhǎng)不良，生產(chǎn)力下降，林地生態(tài)環(huán)境惡化[1-3]。閩楠(Phoebebournei)屬常綠闊葉大喬木，是福建省優(yōu)良的鄉(xiāng)土闊葉樹種，也是優(yōu)良的生態(tài)綠化樹種。該樹干形通直，根系發(fā)達(dá)，屬深根性樹種，可在黃紅壤、紅壤等多種類型土壤生長(zhǎng)[4-5]。閩楠調(diào)落物較多，枯枝落葉腐爛后，可改變土壤理化性質(zhì)，增加林地的土壤肥力，促進(jìn)林木生長(zhǎng)[6]。杉木與閩楠針闊混交造林，形成淺根性樹種和深根性樹種造林模式組合，可充分發(fā)揮林種多樣性，提高林地土壤肥力，減少病蟲害的發(fā)生，提高林木生長(zhǎng)量，產(chǎn)生較好的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益[7]。施肥是低產(chǎn)林分改造和速生豐產(chǎn)林建設(shè)的重要措施[8]。目前林地施肥在楊樹、桉樹、杉木等速生豐產(chǎn)林培育中應(yīng)用較多[9-10]，但在杉木閩楠混交林施肥效應(yīng)尚未見過報(bào)道。本試驗(yàn)通過開展杉木閩楠混交林施肥試驗(yàn)，分析其生長(zhǎng)效應(yīng)，以期為杉木閩楠混交林科學(xué)培育提供可借鑒的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于福建省西部的寧化縣，東經(jīng)116°02′-117°02′、北緯25°28′-26°40′，地處武夷山脈中段東麓，海拔200m-400m，屬中亞熱帶大陸性兼海洋性季風(fēng)氣候，年平均氣溫16.2℃-18.1℃左右，年降雨量1700mm-1900mm，空氣相對(duì)濕度82%左右，霜期79d-84d。該區(qū)林地土層深厚，有機(jī)質(zhì)含量高，含水量適宜，理化性狀好，肥力較高，適宜培育木竹、茶果、中草藥等多種經(jīng)濟(jì)作物。寧化縣森林植被屬于我國(guó)亞熱帶常綠闊葉林區(qū)域(東段)，森林覆蓋率74.4%，天然林分上層樹種以甜櫧(Castanopsiseyrei)、閩楠(Phoebebournei)和細(xì)柄蕈樹(Altingiagracilipes)等為主，林下植被有芒萁(Dicranopterisdichotoma)、觀音蓮座蕨(Angiopterisfokiensis)、中華里白(Hicriopterischinensis)等。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)地設(shè)在寧化縣水西鎮(zhèn)下付村23林班3大班1小班，面積19hm2；1大班1小班，面積20hm2；3大班4小班，面積39hm2。試驗(yàn)地造林前茬為杉木，2013年皆伐林地上林木，采取煉山、清雜、塊狀整地、挖明穴、回表土，樹穴規(guī)格60cm×60cm×40cm，穴底施鈣鎂磷250g做為基肥。2014年初春，在試驗(yàn)林選用一年生的杉木組培苗和一年生的閩楠實(shí)生苗造林，按杉木和閩楠4∶1進(jìn)行帶狀混交，株行間距2m×2m。2015年春季起，在試驗(yàn)林中選擇立地條件基本相似的林地，按隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)方式，選擇小區(qū)，每小區(qū)面積20m×35m，小區(qū)間相互間隔50m。造林后每年5月?lián)嵊淮?，并開展施肥試驗(yàn)，均選擇樹木冠幅投影外緣處開環(huán)狀溝，長(zhǎng)0.5m，深約為15cm。其它撫育管理措施各分區(qū)一致。

種植撫育施肥后，第二年后每年對(duì)試驗(yàn)區(qū)開始進(jìn)行每木調(diào)查，2019年進(jìn)行全面調(diào)查測(cè)定。在標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)進(jìn)行每木調(diào)查，測(cè)量胸徑、樹高、冠幅和保存率等，計(jì)算林分平均胸徑和平均樹高。用肖傳法[11]木材立木材積速算方法，以杉木二元立木材積公式計(jì)算杉木單株材積，以闊葉樹二元立木材積公式計(jì)算閩楠單株材積。立木材積公式為：

V杉木=0.0000872D1.785388607H0.9313923697

(1)

V閩楠=0.000052764291D1.8821611H1.0093166

(2)

式中:V(m3)、H(m)和D(cm)分別為立木材積、樹高和胸徑。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

應(yīng)用Excel2007軟件和DPS7.1數(shù)據(jù)處理分析軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 施肥對(duì)胸徑生長(zhǎng)的影響

種植后，經(jīng)過持續(xù)5a的撫育和施肥試驗(yàn)，調(diào)查測(cè)量施肥對(duì)混交林中杉木和閩楠生長(zhǎng)的影響，結(jié)果見表2、圖1-圖6。

表2 施肥對(duì)林木生長(zhǎng)的影響情況

由表2可知，施肥處理對(duì)杉木單株平均胸徑的生長(zhǎng)有較大影響，施肥處理Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ4種方式單株平均胸徑分別為7.1cm、8.3cm、8.8cm和9.6cm，較不施肥處理(CK)的6.6cm，分別增加7.58%、25.76%、33.33%和45.45%。施肥處理對(duì)閩楠單株平均胸徑的生長(zhǎng)有較大影響，施肥處理Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ4種方式單株平均胸徑分別為4.2cm、4.4cm、4.5cm和5.1cm，較不施肥處理(CK)的3.7cm，分別增加13.51%、18.92%、21.62%和37.84%。由圖1可知，隨時(shí)間的增長(zhǎng)，杉木單株平均胸徑也不斷增長(zhǎng)，但持續(xù)施肥，3a后各施肥處理與對(duì)照相比，差異顯著，4a后各個(gè)處理之間差異顯著。由圖2可知，隨時(shí)間的增長(zhǎng)，閩楠單株平均胸徑也不斷增長(zhǎng)，但持續(xù)施肥，5a后各施肥處理與對(duì)照相比，差異顯著。試驗(yàn)結(jié)果表明持續(xù)施肥5a對(duì)混交林中的杉木和閩楠胸徑生長(zhǎng)影響較大，每株林木每年施尿素150g和鈣鎂磷150g較其它施肥處理，單株平均胸徑最大。

圖1 持續(xù)施肥對(duì)杉木胸徑生長(zhǎng)的影響

圖2 持續(xù)施肥對(duì)閩楠胸徑生長(zhǎng)的影響

2.2 施肥對(duì)樹高生長(zhǎng)的影響

從表2可知，施肥處理對(duì)杉木單株平均樹高的生長(zhǎng)有較大影響，施肥處理Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ4種單株平均樹高分別為6.0m、6.3m、7.3m和8.1m，較不施肥處理(CK)的5.8m，分別增加3.45%、8.62%、25.86%和.39.66%。施肥處理對(duì)閩楠單株平均樹高的生長(zhǎng)有較大影響，施肥處理Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ4種單株平均樹高分別為4.3m、4.5m、5.2m和5.4m，較不施肥處理(CK)的4.1m，分別增加4.88%、9.76%、26.83%和31.71%。由圖3可知，隨時(shí)間的增長(zhǎng)，杉木單株平均樹高也不斷增長(zhǎng)。經(jīng)5a的持續(xù)施肥，前4a各處理與對(duì)照之間的差異不顯著，但第5a年各施肥處理與對(duì)照相比，差異顯著。由圖4可知，隨時(shí)間的增長(zhǎng)，閩楠單株平均樹高也不斷增長(zhǎng)。持續(xù)施肥，前4a各處理與對(duì)照之間的差異不顯著，但第5a年各施肥處理與對(duì)照相比，除了Ⅳ處理與對(duì)照差異不顯著，其它處理與對(duì)照相比差異顯著。試驗(yàn)結(jié)果表明，持續(xù)施肥5a對(duì)混交林中的杉木和閩楠樹高生長(zhǎng)影響較大，每株林木每年施尿素150g和鈣鎂磷150g較其它施肥處理，單株平均樹高最大。

圖3 持續(xù)施肥對(duì)杉木樹高生長(zhǎng)的影響

圖4 持續(xù)施肥對(duì)閩楠樹高生長(zhǎng)的影響

2.3 施肥對(duì)單株立木材積的影響

林木單株立木材積取決于胸徑、樹高和形數(shù)等因素，同時(shí)還與經(jīng)營(yíng)密度有關(guān)，其中胸徑對(duì)材積影響最大。對(duì)種植第3a后進(jìn)行調(diào)查，從表2可知，施肥處理對(duì)杉木平均單株立木材積有較大影響，施肥處理Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ4種處理單株平均胸徑分別為0.0153m3、0.0212m3、0.0270m3和0.0347m3，較不施肥處理(CK)的0.0130m3，分別增加17.69%、63.08%、107.69%和166.92%。施肥處理對(duì)閩楠單株平均胸徑的生長(zhǎng)有較大影響，施肥處理Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ4種處理單株平均胸徑分別為0.0034m3、0.0039m3、0.0045m3和0.0062m3，較不施肥處理(CK)的0.0026m3，分別增加30.77%、50.00%、73.08%和138.46%。試驗(yàn)結(jié)果表明，施肥對(duì)混交林中的杉木和閩楠單株立木材積的影響較大。由圖5可知，隨時(shí)間的增長(zhǎng)，杉木平均單株立木材積也不斷增長(zhǎng)。持續(xù)施肥，前3a單株立木材積增長(zhǎng)緩慢，第4a后迅速增加，2017-2019年各處理與對(duì)照相比差異均顯著。圖6可知，隨時(shí)間的增長(zhǎng)，閩楠單株平均立木材積也不斷增長(zhǎng)。持續(xù)施肥，前2a各處理之間的差異不顯著，但第3a年后各施肥處理與對(duì)照相比，差異顯著。試驗(yàn)結(jié)果表明持續(xù)施肥5a對(duì)混交林中的杉木和閩楠材積生長(zhǎng)影響較大，每株林木每年施尿素150g和鈣鎂磷150g較其它施肥處理，平均單株立木材積量最高。

圖5 持續(xù)施肥對(duì)杉木立木材積的影響

3 結(jié)論與討論

杉木和閩楠是我國(guó)南方重要的鄉(xiāng)土速生用材樹種，在營(yíng)林生產(chǎn)上也經(jīng)常進(jìn)行混交種植。在生長(zhǎng)過程中，杉木和閩楠都要從土壤中吸收大量養(yǎng)分，如果土壤中養(yǎng)分不足，就會(huì)影響林木正常生長(zhǎng)[12,13]。本試驗(yàn)林前茬為杉木純林，長(zhǎng)期不科學(xué)經(jīng)營(yíng)造成了林地養(yǎng)分虧缺。施肥措施補(bǔ)充了林地土壤養(yǎng)分，有利于林木生長(zhǎng)。試驗(yàn)結(jié)果表明，持續(xù)施肥5a，施肥與不施肥(對(duì)照)比杉木平均胸徑增長(zhǎng)量提高了7.58%-45.45%，平均樹高提高了3.45%-39.66%，平均單株立木材積增長(zhǎng)了17.69%-166.92%；閩楠平均胸徑增長(zhǎng)量提高了13.51%-37.84%，平均樹高提高了4.88%-31.71%，平均單株立木材積增長(zhǎng)30.77%-138.46%。持續(xù)施肥對(duì)林分生長(zhǎng)起到了積極的促進(jìn)作用。

大量研究表明，林木施肥是一項(xiàng)復(fù)雜的技術(shù)，應(yīng)針對(duì)樹種、樹齡、林分結(jié)構(gòu)、土壤營(yíng)養(yǎng)狀況等開展科學(xué)施肥[14]。試驗(yàn)結(jié)果表明，持續(xù)施肥5a每株林木每年施尿素150g和鈣鎂磷150g處理，較其它施肥處理，無論平均胸徑、樹高，還是平均單株立木材積量都是最高的。本試驗(yàn)中杉木和閩楠2種樹種，施肥效應(yīng)不太一致，這可能與樹種的生物學(xué)特性有關(guān)。杉木早期凋落物較少，不易分解，且為淺根性樹種，幼林根系密集分布在20-40cm的土層中，適時(shí)補(bǔ)充外源肥料對(duì)杉木生長(zhǎng)十分有利[15]。閩楠為闊葉樹種，每年都有大量的凋落物回歸林地，且分解較為迅速，相比之下，閩楠對(duì)外源營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的需求低于杉木。由于杉木、閩楠都是速生樹種，中后期生長(zhǎng)對(duì)土壤肥力的需求量比較大，因此僅靠林地自身土壤肥力、針闊混交、森林生態(tài)系統(tǒng)的自肥措施還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，必須采取人工科學(xué)的、適當(dāng)?shù)氖┓史绞剑蛄值爻掷m(xù)輸入外源營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，才能促進(jìn)林木快速健康生長(zhǎng)。