馬尾松天然林耐瘠薄優樹選擇標準

王友生，簡麗華，王益和，林秀鳳

(1.人工林可持續經營福建省高校工程研究中心，福建 福州 350002；2.福建省龍巖市林業科學研究所，福建 龍巖 364000)

馬尾松(PinusmassonianaLamb.)是我國松屬樹種中分布、用途與栽培范圍皆最廣的鄉土樹種，具有對土壤、氣候適應性強、速生、豐產、全樹綜合利用程度高、纖維優良等特性，是我國長江流域以南廣袤酸性土壤荒山荒地的先鋒樹種[1]。馬尾松造林實踐表明，同樣立地條件、同一起源的林分中，馬尾松個體間的生長情況差異較明顯，因此可通過良種選育來提高馬尾松單位面積產量。目前馬尾松遺傳改良已被我國列為國家重點科研項目[2]，且已選育出各種特定用途的優良馬尾松種源/家系[3-7]。閩西是福建省馬尾松中心產區與優良種源區，馬尾松遺傳改良取得了一定成績。目前已推廣的馬尾松家系，其優樹選擇是在立地條件較好且人工合理培育下篩選出來的，在土壤貧瘠的Ⅲ、Ⅳ林地以及沙漠化地區仍然表現出生長慢、產量低、林分質量差等問題[8-10]，因此解決該地區營建高質量馬尾松林分的難題迫在眉睫。鑒于此，本研究通過調查長汀水土流失山地馬尾松天然林分，以生長量指標結合形質指標的標準線法篩選出困難立地馬尾松優良個體，旨在豐富南方馬尾松優良種質資源，進一步對馬尾松的遺傳改良提供依據，同時對提高馬尾松林分質量與林地生產力，特別是為困難立地馬尾松次生林改造、荒漠化地區高質量造林提供技術支持。

1 材料與方法

1.1 選優林分概況

經過前期踏查后，耐瘠薄馬尾松優樹選擇林分位于福建省長汀縣水土流失較嚴重的河田、三洲鎮，共調查馬尾松面積2106.73 hm2，優樹所在地位于東經116°21′—116°27′、北緯25°35′—25°41′，海拔258～329 m。氣候溫和，雨量充沛，年均氣溫17～19.5 ℃，最高氣溫39.8 ℃，最低氣溫-4.9 ℃，年無霜期265 d，年均降水量1700 mm，年均日照時間1924.6 h。土壤是粗晶花崗巖母質發育的砂壤土，養分極度匱乏，其0～20、20～40、40～60 cm土層土壤理化性質見表1。

1.2 優樹選擇方法

在水土流失區馬尾松天然林調查的基礎上選出天然優良林分，再選出候選優良單株，然后采用數量指標與形質指標相結合的方法確定優樹[11]。數量指標采用基準線法，即相同立地條件的優良林分中，用生長錐測出優勢木的年齡，同時將取出的木心用游標卡尺測量樹皮厚度，以5 a為1個齡級，實測其樹高、胸徑，并根據馬尾松二元材積修訂方程[12]計算材積。形質指標采用綜合評分法，即通過主成分分析，選出優樹評價的主要因子及其權重，每個因子采用3分制評分，最后計算總分。

1.2.2 形質指標的標準化 采用多目標決策的一維比較法[13]，對候選優樹形質指標進行標準化處理，冠幅和枝下高采用公式：Y=1-0.9×(Xmax-X)/(Xmax-Xmin)換算，高徑比和冠徑比采用公式：Y=1-0.9×(X-Xmin)/(Xmax-Xmin)換算，式中：X為候選優樹的形質指標測定值；Xmax、Xmin分別為每個指標的最大值、最小值。

1.3 土壤取樣及分析方法

分別在候選林分中布設3個10 m×10 m的樣方，每個樣方按梅花型取5個土壤剖面，每個土壤剖面用環刀法采集0～20、20～40、40～60 cm土層的土壤容重圈各1個，同時采集以上3層土樣各1 kg，用于分析土壤理化性質。有機質含量采用重鉻酸鉀-外加熱法；全氮采用半微量凱氏法；水解性氮測定采用堿解-擴散法；全磷采用堿熔-鉬銻比色法；速效磷測定采用鹽酸-硫酸浸提法；全鉀采用堿熔-火焰光度法；速效鉀測定采用乙酸銨浸提-火焰光度法；pH值采用電位法。

1.4 數據分析

采用Excel統計軟件計算候選優樹及優勢木的樹高、胸徑和材積的總生長量及年均生長量，形質指標的主成分分析采用DPS 7.0統計軟件。

2 結果與分析

2.1 優勢木數量指標分析

耐瘠薄馬尾松候選優樹年齡介于15～35 a，其樹高、胸徑、材積的年均生長量隨齡級的增加其變化規律不盡相同，其中樹高年均生長量隨齡級的上升而下降，而胸徑和材積的年均生長量隨樹齡的上升呈先提高再下降，可見馬尾松在土壤貧瘠的林地其生長量主要表現為胸徑的生長，因此在制定耐瘠薄馬尾松優樹選擇方法時可適當降低樹高生長量。根據各齡級優樹生長量標準線(表2)，從70株馬尾松優勢木中選出 20 株初選優樹。

2.2 初選優樹形質指標分析

通過調查馬尾松天然林中優勢木的冠幅、枝下高、樹皮厚、高徑比、冠徑比共5項指標，為簡化形質指標數量提高選優效率，先對各形質指標進行標準化處理，再進行主成分分析，結果見表3。由表3可以看出，主成分1中冠徑比的特征向量最大，主成分2中高徑比的特征向量最大，主成分3中樹皮厚度的特征向量最大，且這3個主成分累計貢獻率已達82.904%，可見形質指標的決定因子是冠徑比、高徑比和樹皮厚度。

表2 各齡級優勢木生長量與標準線

*：括號內為年均生長量值；標準線指年均生長量標準線。

表3 優樹形質指標

通過各指標的特征向量與方差貢獻率計算每個指標的權重，結果可得冠徑比、高徑比、樹皮厚度的權重系數分別為0.4828、0.2566、0.2363，將各指標權重系數歸一化處理后的結果分別為0.4948、0.2630、0.2422。根據國家標準[14]結合林分的實際情況，將以上3個指標按3分制評分，具體評定方法見表4，各指標分值范圍均為1～3分，分值越小，形質越優良。根據優樹形質指標得分標準，形質指標小于2為入選標準，根據評分法從20株候選優良單株中確定耐瘠薄馬尾松優樹11株(表5)。

表4 優樹形質指標評定標準

表5 入選優樹性狀指標

表5(續)

*：“√”為最終入選優樹。

3 討論與結論

優樹選擇是馬尾松遺傳改良的關鍵，馬尾松優樹選擇已有大量報道，但現有的選優方法主要集中在人工林方面，其選出的優樹進行繁殖后在土壤貧瘠的山地仍然表現出低產低效等現象，嚴重制約了土地生產力，因此通過耐瘠薄優樹選擇是解決該問題的重要途徑，而耐瘠薄優樹選擇需在天然林進行。有大量研究表明，5株優勢木對比法與多性狀聯合選擇法不適用于天然林優樹選擇，而生長量標準線法結合形質指標是天然林優樹選擇較適宜的方法[12]，因此本研究采用此方法在福建長汀水土流失山地馬尾松天然林進行耐瘠薄型優樹選擇。優樹人工選擇的關鍵是消除候選林分環境因素的干擾，本研究馬尾松林分在福建長汀水土流失較為嚴重的河田鎮與三洲鎮，土壤異質性比人工林地小，且通過分齡級制定標準線較大程度消除了優樹個體間的環境誤差。從調查的70株優勢木中初選出20株優樹。優樹的復選往往是根據形質指標進行，本研究通過枝下高、樹皮厚度、冠幅、高徑比、冠徑比5個形質指標進行主成分分析，最終確定高徑比、冠徑比作為優樹復選的主要因子，這與謝維斌等[5]的研究不盡相同，可能是由于本研究的馬尾松是生長在土壤瘠薄的水土流失山地上，其生長特性與人工林不同引起的。本研究是在經過自然選擇的馬尾松優良天然林中進行人工選擇優樹，通過生長量標準線與形制指標相結合的方法選出11株優樹，該優樹選擇標準對提高馬尾松經濟性狀以及拓寬遺傳基礎均有較大的現實意義。