杉木采伐跡地更新不同樹種混交造林效果比較

傅成杰，巫智斌，陳遠(yuǎn)芳，詹生炟，俞群，高偉

(1. 福建林業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院林學(xué)系，福建 南平 353000；2. 福建林業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院森林生態(tài)與碳匯研究所，福建 南平 353000；3. 福建省南平市葫蘆山國(guó)有林場(chǎng)，福建 南平 353000)

長(zhǎng)期以來(lái)，松、杉類樹種一直被作為我國(guó)南方地區(qū)人工林的主要造林樹種，尤其在20世紀(jì)50 年代，為滿足人口數(shù)量不斷增長(zhǎng)而導(dǎo)致的木材、燃料及其他林產(chǎn)品需求，以杉木()為代表的人工林得到大面積發(fā)展，常綠闊葉林面積則不斷減少。根據(jù)第九次全國(guó)森林資源清查結(jié)果，截至2018年，全國(guó)喬木樹種中，杉木有211.72億株，總蓄積量10.79億m，在全國(guó)喬木樹種中的重要值達(dá)23.23，位居第一。針葉樹種的長(zhǎng)期連作，導(dǎo)致了南方林區(qū)存在大面積造林樹種單一的嚴(yán)重后果，林分抗逆性差，地力衰退，病蟲害頻發(fā)，森林生態(tài)功能失衡，大面積人工針葉林轉(zhuǎn)變?yōu)榈唾|(zhì)低效林，嚴(yán)重制約了林業(yè)的可持續(xù)經(jīng)營(yíng)。因此，大力調(diào)整樹種結(jié)構(gòu)，增加造林樹種的種類和多樣性，對(duì)我國(guó)南方針葉人工林提質(zhì)增效具有重要意義。

長(zhǎng)期傳統(tǒng)營(yíng)林作業(yè)方式下生態(tài)效益不佳、地力衰退、病蟲害流行等，導(dǎo)致森林經(jīng)營(yíng)未達(dá)預(yù)期效益。如何就立地條件進(jìn)行樹種選擇及作業(yè)技術(shù)調(diào)整，保證一定的森林公益功能，使人工林生產(chǎn)力及生物多樣性保持長(zhǎng)期穩(wěn)定，是當(dāng)前人工林改造中營(yíng)造林技術(shù)所面臨的難點(diǎn)。研究表明，混交林具有充分利用營(yíng)養(yǎng)空間，有效改善立地條件，提高林分生產(chǎn)質(zhì)量、生態(tài)效益及社會(huì)效益，抗各種災(zāi)害的能力強(qiáng)，具有造林成效高等優(yōu)勢(shì)，維持林分經(jīng)濟(jì)效益同時(shí)兼顧生態(tài)功能是目前人工林經(jīng)營(yíng)的主要方針。鑒于此，本研究在福建省南平市葫蘆山國(guó)有林場(chǎng)的杉木林采伐跡地上，采用不同樹種進(jìn)行混交造林試驗(yàn)，造林樹種包括毛紅椿()、虎皮楠()、杉木、馬尾松()等4種樹種，并于造林6年后調(diào)查比較不同樹種的生長(zhǎng)量及造林效果。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)設(shè)在福建省南平市延平區(qū)，位于福建省中部偏北建溪、西溪匯合處。26°15′—26°52′ N，117°50′— 118°40′ E。地處閩中大谷地最低處，東北部以低山為主，北部以中山為主，南部以中低山為主，西部為低山丘陵。氣候?qū)僦衼啛釒Ъ撅L(fēng)氣候，夏季炎熱，冬季微寒，春早秋遲，夏長(zhǎng)冬短，雨季明顯。平均氣溫17.3 ℃，無(wú)霜期268 d，均降雨量1 663.9 mm，受地勢(shì)影響，氣候垂直差異顯著。為中國(guó)南方三大杉木產(chǎn)區(qū)之一。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)地位于福建省南平市葫蘆山國(guó)有林場(chǎng)梨山管護(hù)站002林班52大班071小班(118°22′14″ E、 26°33′50″ N)，海拔400～570 m，平均年降雨量1 700 mm，年均溫19 ℃，原有林分為杉木造林地，經(jīng)采伐后于2015年1月采用毛紅椿、虎皮楠、杉木、馬尾松等4樹種更新造林，采用4種經(jīng)營(yíng)模式，分別為毛紅椿+虎皮楠混交林(毛+虎)、毛紅椿+杉木混交林(毛+杉)、毛紅椿+馬尾松混交林(毛+馬)和毛紅椿純林(毛純)，混交方式均為1∶1帶狀混交，完全隨機(jī)區(qū)組排列，4個(gè)重復(fù)，株行距1.8 m×1.8 m，造林密度為3 000株·hm。

1.3 調(diào)查因子及生長(zhǎng)指標(biāo)的計(jì)算

2015年1月，普查各個(gè)樣地的苗木地徑、樹高。2020年11月取樣復(fù)查，每個(gè)樣地取3個(gè)10 m×10 m樣點(diǎn)，調(diào)查地徑、胸徑、樹高、生長(zhǎng)性狀等指標(biāo)，比較不同混交方式下的林木生長(zhǎng)量，并按照如下公式計(jì)算不同樹種的相對(duì)生長(zhǎng)率、高徑比(纖弱指數(shù)):

地徑相對(duì)生長(zhǎng)率=(-)(-)

樹高相對(duì)生長(zhǎng)率=(-)(-)

高徑比=樹高(m)/地徑(cm)

式中：為造林6年后的基徑；表示造林當(dāng)年的基徑，表示造林6年后的樹高；為造林當(dāng)年的樹高；為造林時(shí)間(a)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

在SPSS 18.0中對(duì)不同樹種的地徑、樹高等進(jìn)行單因素方差分析(one-way ANOVA)，在方差分析基礎(chǔ)上采用Duncan多重比較檢驗(yàn)不同處理間的差異性(α=0.05)，采用綜合性狀評(píng)分法對(duì)不同樹種的生長(zhǎng)情況進(jìn)行綜合比較，用Excel 2003中進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，用Origin 8.5制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同經(jīng)營(yíng)模式對(duì)造林樹種地徑生長(zhǎng)的影響

由圖1可見(jiàn)，造林初期不同模式毛紅椿幼苗生長(zhǎng)均無(wú)顯著差異(圖1a)，而混交樹種間差異顯著(<0.05)，地徑最高為馬尾松，其次為杉木，虎皮楠最小(圖1b)。造林6年后毛紅椿在不同混交方式下產(chǎn)生差異，其中毛+馬的地徑生長(zhǎng)量顯著高于其他3種模式，而毛+虎、毛+杉和毛純3種模式之間地徑生長(zhǎng)量無(wú)顯著差異，表明毛紅椿與馬尾松混交時(shí)有最高的地徑生長(zhǎng)量；不同混交樹種之間馬尾松地徑生長(zhǎng)量最高，虎皮楠最低，而杉木與馬尾松和虎皮楠均無(wú)顯著差異。造林當(dāng)年的地徑差異主要取決于栽植苗木的來(lái)源，因此尚無(wú)法看出混交的效果；造林6年后可以看出，毛紅椿在混交林中的地徑生長(zhǎng)較毛紅椿純林佳，其中又以毛紅椿+馬尾松混交造林的地徑生長(zhǎng)量最高。

圖1 不同經(jīng)營(yíng)模式對(duì)造林樹種地徑生長(zhǎng)的影響

如以不同樹種的地徑相對(duì)生長(zhǎng)率來(lái)表現(xiàn)苗木的生長(zhǎng)速率，則虎皮楠的1.59 cm·a最高，主要為造林當(dāng)年初始地徑較小所致，馬尾松的1.32 cm·a次之，杉木為1.24 cm·a，毛紅椿的相對(duì)生長(zhǎng)率則在0.68～0.78 cm·a間，毛紅椿的相對(duì)生長(zhǎng)率普遍較低，為初始地徑較高所致；總相對(duì)生長(zhǎng)率則以毛+杉、毛+馬兩種模式最高，毛+虎次之，毛紅椿純林模式最低?？梢?jiàn)，毛紅椿與杉木或馬尾松的混交搭配之下有較高的地徑相對(duì)生長(zhǎng)率。

2.2 不同經(jīng)營(yíng)模式對(duì)造林樹種樹高生長(zhǎng)的影響

由圖2可見(jiàn)，造林當(dāng)年不同樹種的樹高以毛紅椿最高，杉木次之，馬尾松最小，其中毛紅椿的樹高在0.7～0.8 m，虎皮楠、杉木、馬尾松的樹高在0.5 m左右。造林6年后的樹高生長(zhǎng)表現(xiàn)方面，由于標(biāo)準(zhǔn)差較大，導(dǎo)致樹種間及樣地間均無(wú)顯著差異，也就是在同一個(gè)樣點(diǎn)內(nèi)的苗木高生長(zhǎng)并不均質(zhì)，推測(cè)原因包括光照條件、土壤條件等造成林木高生長(zhǎng)上的差異，然而就整體而言，毛紅椿+馬尾松混交林的平均樹高較高，此結(jié)果與地徑生長(zhǎng)表現(xiàn)吻合。不同樹種的樹高相對(duì)生長(zhǎng)率依然為毛紅椿混交林高于純林。

圖2 不同經(jīng)營(yíng)模式對(duì)造林樹種樹高生長(zhǎng)的影響

2.3 不同經(jīng)營(yíng)模式對(duì)造林樹種高徑比的影響

高徑比可以用來(lái)表現(xiàn)林木的纖細(xì)程度，值越高表示林木越纖細(xì)，值越低表示林木越粗壯。

計(jì)算結(jié)果(表1)顯示，造林當(dāng)年不同樹種的高徑比以虎皮楠最高，顯著高于其他樹種，因此虎皮楠在造林初期較為纖細(xì)，其他樹種的高徑比為0.30～0.46，無(wú)顯著差異。造林6年后不同樹種的高徑比在樹種間均無(wú)顯著差異，高徑比為0.5～0.6，林木的生長(zhǎng)形態(tài)均為正常發(fā)育，未有過(guò)于纖細(xì)或矮胖的情況出現(xiàn)，未來(lái)冠層郁閉后，劣勢(shì)林木的高徑比會(huì)有上升的情況，并開始出現(xiàn)枯立木。

表1 不同經(jīng)營(yíng)模式對(duì)造林樹種高徑比的影響

2.4 基于綜合性狀的不同經(jīng)營(yíng)模式造林效果評(píng)價(jià)

將4種不同模式中毛紅椿的地徑、樹高、高徑比等作為評(píng)分依據(jù)，根據(jù)順序大小排列，每項(xiàng)第1名賦予4分，第2名3分，第3 名2分，第4 名1分，將各項(xiàng)得分相加后得出不同樹種生長(zhǎng)數(shù)據(jù)的總得分，從而對(duì)其進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。由表2可見(jiàn)，以毛紅椿+馬尾松混交模式的得分最高，為12分，其次為毛紅椿+虎皮楠混交模式，得分為8分，毛紅椿純林得分最低，為4分。

表2 不同經(jīng)營(yíng)模式對(duì)毛紅椿生長(zhǎng)影響的綜合評(píng)價(jià)

將3種混交模式中不同混交樹種的地徑、樹高、高徑比等作為評(píng)分依據(jù)，根據(jù)順序大小排列，每項(xiàng)第1名賦予3分，第2名2分，第3 名1分，將各項(xiàng)得分相加后得出不同樹種生長(zhǎng)數(shù)據(jù)的總得分，從而對(duì)其進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。由表3可見(jiàn)，以馬尾松混得分最高，為9分；其次為杉木，得分為6分；虎皮楠得分最低，為3分。

表3 不同混交樹種的造林成效綜合評(píng)價(jià)

3 結(jié)論與討論

在杉木采伐跡地上采用毛紅椿+虎皮楠混交林、毛紅椿+杉木混交林、毛紅椿+馬尾松混交林和毛紅椿純林4種模式更新，造林6年后比較了不同模式的造林效果，結(jié)果表明：造林6年后毛紅椿在不同經(jīng)營(yíng)方式下產(chǎn)生差異，毛+馬的地徑生長(zhǎng)量顯著高于其他3種模式，而毛純、毛+虎和毛+杉3種模式之間地徑生長(zhǎng)量無(wú)顯著差異，表明毛紅椿與馬尾松混交時(shí)有最高的地徑生長(zhǎng)量；不同混交樹種之間馬尾松地徑生長(zhǎng)量最高，虎皮楠最低，而杉木與馬尾松和虎皮楠均無(wú)顯著差異。不同樹種的地徑相對(duì)生長(zhǎng)率以虎皮楠的1.59 cm·a最高，馬尾松的1.32 cm·a次之，杉木為1.24 cm·a，毛紅椿的相對(duì)生長(zhǎng)率則為0.68～0.78 cm·a。造林6年后不同樹種的樹高在樹種間及樣地間均無(wú)顯著差異，高徑比在樹種間亦無(wú)顯著差異。綜合性狀評(píng)價(jià)表明，從促進(jìn)毛紅椿的生長(zhǎng)看，不同模式間毛紅椿+馬尾松混交模式的得分最高，其次為毛紅椿+虎皮楠混交模式，毛紅椿純林得分最低；從不同混交樹種的生長(zhǎng)成效看，馬尾松混得分最高，其次為杉木，虎皮楠得分最低。

本研究中不同樹種胸徑生長(zhǎng)量的調(diào)查結(jié)果與地徑的趨勢(shì)一致，略小于地徑1～2 cm，5年后的復(fù)查可采用胸徑作為徑級(jí)生長(zhǎng)的主要參數(shù)，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)冠層尚未郁閉，林木間還沒(méi)發(fā)生強(qiáng)烈的競(jìng)爭(zhēng)，樹冠與根系的生長(zhǎng)發(fā)育主要仍受樹種本身生長(zhǎng)特性影響，因此，混交林內(nèi)的種間關(guān)系仍未十分明確，其中樹種需光性與光照環(huán)境間的關(guān)系會(huì)在未來(lái)產(chǎn)生重大的影響，有研究顯示虎皮楠屬于中性樹種，比其他3個(gè)樹種較為耐陰，在中后期應(yīng)會(huì)有更高的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。另外發(fā)現(xiàn)約有2%的毛紅椿曾感染流膠病，可能是造林時(shí)不慎磨損或動(dòng)物行為造成樹干表皮出現(xiàn)傷口，導(dǎo)致菌類的侵入，在調(diào)查時(shí)感染部位多已愈合，但在缺少樹皮的包覆下，未來(lái)可能有較高的概率發(fā)生再度感染，可適當(dāng)采用生石灰-殺菌劑混合液涂抹或有機(jī)材料包覆，減少未來(lái)發(fā)生病蟲害蔓延的可能性。