閩北4個闊葉樹種生長對比分析

黃少華

(建甌市林業技術推廣中心，福建 建甌 353100)

天然林資源的采伐利用導致現有天然闊葉林資源急劇減少。但闊葉林無論是蓄水固土或是土壤改良，物種保存或是環境保護都要比針葉樹種更勝一籌，因此，因地制宜地發展闊葉樹造林，既能夠改善地力、改良土壤，同時又能美化環境，獲得經濟效益[1-2]。相對于針葉用材樹種，闊葉樹種人工造林對立地選擇要求較嚴，因此，在實施闊葉樹種的推廣過程中要力求樹種與外部環境的和諧統一。

福建建甌市地處閩北地區，具有豐富的闊葉樹種資源，為推廣闊葉林的栽培和開展造林樹種多樣化研究提供有利的條件[3]。然而，當前對于闊葉樹種現有的生長分析大多是基于幼林，對年齡更大的林分開展多樹種生長評價相對較少。本研究從1999年開始初選部分具有代表性的鄉土闊葉樹種，包括閩粵栲和米櫧等常綠闊葉林以及楓香、南酸棗等落葉闊葉林，進行造林試驗，通過對比同一立地條件下不同闊葉樹種的林木生長和林分結構，選擇出適宜造林地的用材林闊葉樹種，并對不同闊葉樹種的適宜栽培模式進行探討，以期為今后有選擇性的大面積推廣闊葉樹種造林提供參考。

1 試驗地概況

造林地位于福建省建甌市南雅鎮杉溪村(118°05′—118°26′E、26°44′—26°59′N)，地處中低山地、丘陵地帶，屬亞熱帶海洋性季風氣候，全境氣候溫濕，雨量充足；年均氣溫19 ℃，極端最高氣溫達40.7 ℃，最低為-7.2 ℃，年均降水量1700～1900 mm，霜期從12月—翌年2月，年無霜期286 d，年均相對濕度75%左右。試驗地坡向為東南坡，坡度25°左右。土壤母質為花崗巖，土壤為紅壤土，土層厚度均大于100 cm，土質肥沃，立地質量等級為Ⅰ級，造林地均為杉木1代純林的采伐跡地。

2 試驗方法

2.1 試驗設計

采用隨機區組設計，以樹種為處理，共4個樹種(楓香、米櫧、閩粵栲、南酸棗)即4個處理，每個處理3次重復，共12個小區，每個小區均為25 m×25 m，面積為625 m2。同時，以杉木林地采伐后的萌芽苗更新的林分作為參照林分進行生長指標對比。為減少邊緣效應對樹種生長的干擾，提高試驗數據的可靠性，試驗選取的林木均來自于每塊樣地中心20 m×20 m林地內，各樣地四周外圍5 m寬“回”形條塊作為緩沖帶，不采集數據。

造林地隸屬同一小班(101林班6大班4小班)，造林地經煉山清雜，穴規格為60 cm×40 cm×40 cm。株行距為2.5 m×2.5 m，初植密度均為1540株·hm-2。1999年2月采用粗壯、根系發達、無機械損傷、無病蟲害的優質1年生Ⅰ級、Ⅱ級楓香、米櫧、閩粵栲、南酸棗裸根苗同時進行造林，苗木規格見表1。其中，南酸棗的裸根苗平均地徑和苗高顯著高于其余3個闊葉樹種(P<0.05)，而后三者之間的平均地徑和苗高無顯著性差異。

表1 造林苗木規格

*：同列不同小寫字母為差異顯著(P<0.05)。

造林后第1～3年每年全面鋤草撫育2次，分別在5—6月和9—10月進行；第4～5年每年劈草撫育1次，在7—8月進行。林分整個生長期內未進行間伐。

2.2 調查及分析方法

2017年2月對不同樹種的生長狀況進行調查，統計所有樣地內的不同樹種保存株樹并計算保存率。從不同樹種的每個樣地中隨機抽取30株林木并測定其樹高、胸徑、地徑、冠幅生長量，并依據《福建省闊葉樹二元立木材積表》、《福建省杉木人工林二元立木材積表》計算林分蓄積量[4]。闊葉樹種材積V闊=0.000052764291D1.8821611H1.0093166，杉木材積V杉=0.0000872D1.785388607H0.9313923697，式中：V樹種為單株材積(m3)；D為胸徑(cm)；H為樹高(m)。林分蓄積量=單株材積×保存密度。

采用直徑分布曲線的性狀統計量偏度(SK)、峰度(K)和變異系數(CV)，研究4個樹種的林分徑階分布的特征[5]。其中，偏度可以反映樹種直徑分布曲線偏離正態分布的程度，當SK>0時，表示位于林分平均直徑右側的株樹比左邊少，SK<0則表示位于直徑左側的株樹比右邊少。峰度則是表征直徑分布曲線尖稍程度的一個重要指標，其可以反映林分直徑分布的均勻程度，K>0表示林分直徑的分布更集中，當K<0時則徑階分布呈扁平狀，說明林木的直徑分布更分散[5]。

結合不同林分中林木徑階分布直觀圖和直徑累積分布曲線，探索不同樹種林分直徑結構差異。并采用Weibull分布函數F(x)=1-e-{[(x-a)/b]c}對直徑累積分布曲線進行參數擬合[6]，Weibull分布的3個參數與林分特征因子有關，a為林分最小直徑；b為林分直徑分布范圍；c為決定林分直徑分布的偏度[8-9]。c值在1～3.6之間為單峰左偏山狀分布，c<1時為倒“J”型分布，c=1時為指數分布，c=2時為χ2分布，c=3.6時為近似正態分布，c>3.6時為單峰右偏山狀分布。c→∞時為單點分布[10-11]。

2.3 數據統計與分析

采用Microsoft excel 2007進行數據統計，運用SPSS 19.0軟件進行方差分析(ANOVA)和Duncan′s多重比較，以檢驗不同樹種間的生長差異。采用Origin 8.5對數據進行Weibull函數擬合和圖表繪制。

3 結果與分析

3.1 同一立地條件下不同樹種林木保存率的差異

近似一致的立地條件下，不同樹種間保存率存在極顯著性差異(表2)。其中，閩粵栲的苗木保存率最高，約為85.56%；其次是楓香，保存率為84.44%；但2個樹種間的保存率無顯著性差異。酸棗和米櫧的樹種保存率分別為66.67%和61.67%，二者之間保存率無顯著性差異，但顯著低于楓香、杉木和閩粵栲。這一結果說明，造林17 a后，有接近三分之一的南酸棗和米櫧死亡。

3.2 同一立地條件下不同樹種生長差異

不同造林樹種的林分生長狀況和單株材積分別見表2。方差分析結果表明，不同樹種間平均樹高呈現出極顯著差異(表3)。多重比較結果(表2)顯示，酸棗的平均樹高僅為10.18 m，顯著低于杉木及其余3個闊葉樹種；而楓香、米櫧和閩粵栲3個樹種間的平均樹高無顯著差異。閩粵栲的平均胸徑為14.77 cm，顯著高于楓香、米櫧和酸棗，但后三者之間平均直徑無顯著差異。對比4個闊葉樹種的單株材積后發現，閩粵栲的平均單株材積最大，為0.107 m3，與杉木無顯著差異；米櫧的平均單株材積顯著低于閩粵栲，為0.068 m3；楓香和酸棗的平均單株材積分別為0.055 m3和0.058 m3，二者之間無顯著差異，但顯著低于其余3個樹種。

樹種之間的林分蓄積量呈極顯著差異(表3)。其中，閩粵栲的林分蓄積量最高(圖1)，約為139 m3·hm-2，略高于杉木；楓香的林分蓄積量約為72.5 m3·hm-2，顯著低于閩粵栲(P<0.05)，但顯著高于米櫧和酸棗(P<0.05)；米櫧、酸棗的林分蓄積量約為63、59 m3·hm-2，顯著低于其余3個樹種(P<0.05)，但二者之間無顯著差異。

表2 5個樹種的生長狀況

*：同列不同小寫字母為不同樹種間差異達0.05顯著水平，下同。

3.3 同一立地條件下不同闊葉樹種的徑階分布特征

徑階分布是評估林分穩定性及林分株間競爭的重要指標。對4個闊葉樹種的林分徑階分布分析表明(圖2)：4個闊葉樹種的林分徑階分布峰值在7～14 cm，徑階分布峰值從低徑階到高徑階依次為米櫧、酸棗、楓香、閩粵栲，分別為7、10、11、15 cm，且徑階大于16 cm的株數分別占到了16.67%、10%、0%、36.67%。同時，米櫧和閩粵栲林分均出現了27 cm以上的徑階。

表3 5個樹種生長性狀方差分析

*：Sig.<0.01為差異極顯著；0.01≤Sig.≤0.05為差異顯著；Sig.>0.05為差異不顯著。

不同字母為不同樹種之間的差異(P<0.05)圖1 不同造林樹種林分蓄積量 圖2 4個闊葉樹種直徑徑階分布

由圖3可以看出，4個闊葉樹種中，米櫧和酸棗的直徑分布偏度值>0，分別為1.23和0.88，呈右偏，且米櫧的偏度值要大于酸棗，表明米櫧和酸棗的小徑階的樹木株數占大多數，而大徑階的樹木占少數，米櫧林分中小徑階的林木占比要高于酸棗。相反，楓香和閩粵栲的直徑分布偏度值<0，分別為-0.19和-0.02，呈左偏，表明分布曲線的頂峰偏左，楓香和閩粵栲的中、大徑階株數比例更多。

在研究林分峰度時以最高峰為研究對象。其中，米櫧、酸棗和楓香的徑階分布峰度為正值，分別為1.58、1.77和0.67，說明這3個樹種林分徑階分布曲線尖峭，且胸徑變異系數較小(表3)，即胸徑分布的范圍較小，株數徑階相對集中。而閩粵栲徑階分布峰度為負值，為-0.72，表明閩粵栲林分徑階分布離散程度大，且閩粵栲的胸徑變異系數較大(表3)。

圖3 4個闊葉樹種林木徑階分布的偏度和峰度圖4 4個闊葉樹種的徑階中值與徑階分布累計散點圖

4個闊葉樹種的徑階中值與徑階分布累計散點圖和徑階分布形態參數見圖4、表4。三參數Weibull分布是進行林木胸徑分布擬合最常用的概率密度函數，4個闊葉樹種徑階分布擬合方程R2值符合統計分析的要求，擬合結果良好。擬合結果顯示，4個闊葉樹種中，米櫧、酸棗、楓香的Weibull參數c值均在1～3.6之間，曲線呈左偏單峰山狀分布，說明林分內中小徑階的林木占多數，而楓香和閩粵栲的參數c值接近3.6，接近呈正態分布。

表4 4個樹種徑階分布參數

4 結論與討論

1)從試驗林的林分狀況來看，楓香、閩粵栲的林木保存率較高，尤其是閩粵栲，其平均胸徑、樹高和單株材積以及林分蓄積量均顯著高于其余3個闊葉樹種，生長狀況良好。17年生閩粵栲林木平均單株材積和林分蓄積量已與杉木處于同一水平，且在閩粵栲林分中株數更多地分布在徑階較大的范圍內，大徑材較多；但林分中有參差不齊現象，林分結構與天然林的反“J”卻相距甚遠。故應及時進行林分結構調整。此前潘標志[7]發現閩粵栲冠幅大，郁閉早，故應適時適量地進行間伐，調整林分密度以促進其過渡到合理的林分結構[8]。且閩粵栲與馬尾松混交可促進閩粵栲的生長。

2)盡管楓香的平均胸徑、樹高和單株材積均低于杉木和閩粵栲，但其枝下高顯著高于其余4個樹種，且林木保存率最高，故該立地條件可能更有利于培養優質的楓香木材。平均胸徑和單株材積較小是由于林分進入成林階段后，密度過大導致林木個體之間的競爭加劇。但楓香樹高整體均接近或超過10 m，樹高、胸徑變異系數較小；且楓香林分中，中、大徑階的楓香株數占比較多且分布較集中，表明楓香林分能更有效地實現單一材種的培育目標[12]。但林分結構反“J”型的分布均不明顯，徑級結構需進行調整。此前，霍達等[13]根據楓香本身的生物學特性和密度效應規律總結發現，楓香造林初植密度可適當大些。但若以培育中、大徑材為目標，成林階段必須通過人工撫育來控制楓香用材林的密度。

3)相對于楓香和閩粵栲，在近似相同的立地條件下，米櫧和南酸棗的林分現狀并不理想。米櫧是我國南方地區重要的用材樹種，但在該立地條件下，其保存率和枝下高均顯著低于其余3個闊葉樹種，同時，在調查過程中發現相當一部分米櫧雙叉樹的存在。這一結果有悖于培育米櫧優良通直用材木的初衷。同時，在米櫧林分中，中小徑階的林木仍占多數；且樹高和胸徑變異系數較大，林木間個體分化嚴重，林分穩定性較差。應在造林前期調整栽培密度，成林期間加強水肥管理，為米櫧快速生長提供有利條件。

4)盡管在造林時，南酸棗的平均地徑和樹高均顯著高于其余3個闊葉樹種，但造林17 a后，酸棗林分的平均地徑、平均樹高、單株材積和林分蓄積量均較低，且成活率僅有60%左右；同時，酸棗胸徑分布偏度值為正值，直徑分布右偏，中小徑階的林木占比最高。一方面可能是由于南酸棗對該造林地的適應性較差，對立地條件反應強烈，在好的立地條件下長勢較好，表現出速生豐產的優勢；而在差的立地條件下，南酸棗仍表現出較強的適應性，但樹高、胸徑生長均受較大影響[14-15]。溫謀德[16]發現潮濕肥沃的土壤下的南酸棗生長較好。另一方面，可能本次造林地是東南坡向，屬陰坡，而南酸棗喜陽，林分郁閉后林內光照不足，導致林木生長分化，整體長勢較差；但具體原因仍有待進一步研究。研究證實，與福建柏或杉木營造混交林能顯著促進南酸棗的生長和成材[17-18]。