安徽沿江地區(qū)楊樹中齡林階段施肥對林分生長和材種結(jié)構(gòu)的影響

摘要：為探究安徽沿江地區(qū)楊樹中齡林階段需肥特征，以4年生的楊樹林為研究對象，采用L16（43）正交設(shè)計(jì)開展配方施肥試驗(yàn)，選取氮、磷、鉀3種肥料，各設(shè)4個(gè)水平，共16個(gè)處理，連續(xù)5年對試驗(yàn)林的生長量、材種結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)查與分析。結(jié)果表明，合理的配方施肥能有效促進(jìn)楊樹生長，處理14的胸徑、樹高和單株材積年均增長量都最高，分別比對照高出25.91%、8.60%、27.43%，且與對照有顯著差異。楊樹中齡林階段的材種結(jié)構(gòu)以中、小徑材為主，大徑材占比較少。通過合理的配方施肥可明顯提高林分的大徑階比例。處理14的大徑材出材量和出材率最高，分別為55.74 m3/hm2和31.55%，且與對照有顯著差異。氮肥對楊樹中齡林階段的胸徑、樹高、單株材積及各材種出材量及出材率均有顯著影響。通過正交試驗(yàn)分析得出能夠促進(jìn)楊樹中齡林階段生長和大徑材培育的最佳施肥組合為N4P1K3，即分別施氮肥、磷肥和鉀肥500、0、50 g/株。本研究結(jié)果可為安徽沿江地區(qū)楊樹大徑材高效培育及科學(xué)施肥提供參考。

關(guān)鍵詞：楊樹；中齡林階段；施肥；生長；材種結(jié)構(gòu)

中圖分類號：S792.110.5文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1002-1302（2025）02-0176-07

楊樹是我國主要的速生用材樹種之一，具有生長迅速、適應(yīng)性強(qiáng)、成材早、用途廣等特點(diǎn)，長期以來，由于受經(jīng)營措施和追求速生豐產(chǎn)的影響，楊樹的木材利用主要以中小徑材為主。近年來隨著社會的發(fā)展，人們對高品質(zhì)大徑級木材的需求量逐漸增加，木材供需的結(jié)構(gòu)性矛盾開始凸顯［1-4］。因此，楊樹高效大徑材培育技術(shù)及相關(guān)研究已成為學(xué)者們關(guān)注的熱點(diǎn)問題［5］。

施肥是一項(xiàng)重要的栽培技術(shù)措施，也是培育大徑材的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。不僅可以促進(jìn)林木生長，還能夠調(diào)節(jié)和改良土壤肥力，達(dá)到用養(yǎng)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)地力的可持續(xù)利用［6］。但盲目過量施肥或肥料種類選用不當(dāng)時(shí)，不僅會造成資源浪費(fèi)，還會產(chǎn)生環(huán)境污染，嚴(yán)重的還會發(fā)生肥飽和肥毒現(xiàn)象，對樹木生長起反作用［7-10］。目前，關(guān)于楊樹人工林施肥的研究主要集中在生長量［11-14］、光合生理［15-18］及土壤改良［19-21］等方面，但關(guān)注楊樹中齡林生長，特別是施肥措施對楊樹材種結(jié)構(gòu)影響的研究比較少。而安徽沿江地區(qū)有大量洲灘地，立地特殊，很大部分洲灘地在汛期都存在不同程度淹水現(xiàn)象，適生樹種有限，自20世紀(jì)80年代以來以楊樹為主的灘地造林取得了成功，不僅獲得了較為豐厚的經(jīng)濟(jì)效益，而且在血吸蟲病防治、防洪防浪、水土保持方面也功不可沒［22］。在當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)的生產(chǎn)經(jīng)營活動中，人們認(rèn)為汛期淹水會“掛淤”，也就是說江水會帶來豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，因此通常在楊樹幼齡期進(jìn)行林農(nóng)間作，以耕代撫，中齡期以后幾乎不施肥。為了探究安徽沿江地區(qū)楊樹中齡林階段需肥特征，本研究以4年生楊樹人工林為研究對象，開展配方施肥措施對楊樹中齡林階段林分生長及材種結(jié)構(gòu)的影響研究，篩選對楊樹生長和大徑材培育有效的施肥配方，以期為楊樹大徑材高效培育及科學(xué)施肥提供參考。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于安徽省安慶市大觀區(qū)海口鎮(zhèn)培文村新官洲林場（116°59′03″E，30°29′03″N）。屬北亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，年均氣溫為16.5 ℃，多年平均極端最高氣溫為39 ℃，極端最低氣溫為-7.6 ℃，年均日照時(shí)數(shù) 1 976.3 h，年均降水量為1 390 mm，年均蒸發(fā)量為 1 476 mm，無霜期為248 d。四季分明，氣候溫和，雨量適中，霜少雪稀。土壤類型為潮土，光熱和水分條件良好，適宜楊樹的生長。試驗(yàn)地土壤理化性質(zhì)見表1。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2017年4月在安慶新官洲林場選擇立地及生長狀況基本一致，造林密度為3 m×9 m，品種為湘林90的4年生楊樹林作為施肥試驗(yàn)地，試驗(yàn)采用L16（43）正交設(shè)計(jì)，重復(fù)3次，每個(gè)處理小區(qū)為10株，各區(qū)組隨機(jī)排列。肥料種類為氮肥（尿素）、磷肥（過磷酸鈣）、鉀肥（硫酸鉀），每種肥料設(shè)計(jì)4個(gè)水平，共計(jì)48個(gè)小區(qū)。具體見表2。

試驗(yàn)林采用穴狀施肥，分4個(gè)方向距離每株需施肥林木0.8～1.0 m呈等邊三角形挖穴施肥。考慮到林地存在夏季（6—8月）季節(jié)性上水現(xiàn)象，施肥時(shí)間定在每年4月，2017—2021年連續(xù)施肥5年，每年年底使用胸徑卷尺及測高儀對試驗(yàn)林內(nèi)林木進(jìn)行每木檢尺，調(diào)查胸徑、樹高、冠幅等指標(biāo)。

1.3材積計(jì)算

單株材積（V總）和各材種材積參考孫圓等的方法［23-24］計(jì)算，各材種材積依據(jù)各級材小頭直徑劃分，小頭直徑≥26 cm為大徑材（V26），26 cmgt;小頭直徑≥20 cm為中徑材（V20），20 cmgt;小頭直徑≥6 cm 為小徑材（V6），計(jì)算公式分別為：

式中：D1為帶皮胸徑，cm；D2為去皮胸徑，cm；H為樹高，m；H26為小頭直徑為26 cm時(shí)對應(yīng)的樹高，m；H20為小頭直徑為20 cm時(shí)對應(yīng)的樹高，m；H6為小頭直徑為6 cm時(shí)對應(yīng)的樹高，m；K=π/40 000。

去皮胸徑D2與帶皮胸徑D1的換算關(guān)系式為：D2=-0.112 947 5+0.944D1，H6、H20及H26采用 d2=0.772 44D1.540 71（H-h）2.103 9/H1.499 4公式計(jì)算（當(dāng)d=6 cm時(shí)，h為H6；d=20 cm時(shí)，h為H20，d=26 cm時(shí)，h=H26）。

1.4數(shù)據(jù)處理

采用WPS進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，用Origin 2022進(jìn)行圖表繪制，通過DPS 9.0軟件進(jìn)行方差分析，采用LSD分析法進(jìn)行多重比較。

2結(jié)果與分析

2.1施肥對楊樹試驗(yàn)林生長的影響

連續(xù)5年對4年生的楊樹試驗(yàn)林開展配方施肥試驗(yàn)，每年定期測量胸徑、樹高等增長量，結(jié)果見表3、表4。由表3可知，施肥后試驗(yàn)林的胸徑年均增長量為1.67～2.43 cm/年，樹高年均增長量為2.11～2.40 m/年，單株材積年均增長量為0.056 3～0.082 7 m3/年。各處理間存在差異，且大部分均高于對照（CK）。在16個(gè)處理中，處理14的胸徑、樹高和單株材積年均增長量都最高，分別為2.43 cm/年、2.40 m/年、0.082 7 m3/年，分別比對照高出25.91%、8.60%和27.43%，且與對照有顯著差異。對施肥5年后楊樹試驗(yàn)林的生長情況進(jìn)行方差分析，結(jié)果（表4）表明，氮肥對楊樹的胸徑、樹高及單株材積均有顯著影響，磷、鉀肥則影響不顯著。

由于試驗(yàn)林位于長江洲灘地，呈冬陸夏水狀態(tài)，夏季積水時(shí)間通常在6—8月，積水高度根據(jù)當(dāng)年的長江水位在0～2.5 m浮動，而6—8月正好是楊樹的速生期，因此對林木生長有一定影響。特別是2019、2020年長江水位偏高，試驗(yàn)林上水高度超過了2.5 m，上水時(shí)間持續(xù)較長，對楊樹生長影響較大。

2.2施肥對楊樹試驗(yàn)林蓄積量及蓄積量增長量的影響

由圖1可知，施肥前，16個(gè)處理的蓄積量在33.86～39.53 m3/hm2之間，除處理8與處理6蓄積量有顯著差異外，其他處理間蓄積量均無顯著差異。經(jīng)過5年的連續(xù)施肥，16個(gè)處理的蓄積量發(fā)生了明顯的變化，5年后試驗(yàn)林蓄積量在132.98～176.50 m3/hm2之間，其中有5個(gè)施肥處理的蓄積量高于對照（處理1），依次為處理14、13、5、15、9，處理14排名第一，且與對照有顯著差異，其余處理與對照有差異但不顯著，處理2蓄積量最低。16個(gè)處理的蓄積量增長量在97.13～137.74 m3/hm2之間，其中9個(gè)施肥處理的蓄積量增長量都高于對照，占一半以上，處理14排名第一，且與對照有顯著差異。

2.3施肥對楊樹試驗(yàn)林徑階結(jié)構(gòu)的影響

由圖2-a可知，施肥前（2017年），16個(gè)處理樣地的林木胸徑徑級集中分布在中小徑階（16～20 cm），小徑階（≤16 cm）林木占比較小。處理1（CK）和處理8、處理14的中小徑階林木株數(shù)占比高于其他處理林木，分別為100%、93.10%和93.10%，其余樣地的中小徑階林木占比在60.70%～86.67%之間，說明處理1（CK）、處理8和處理14林分培育大徑材的潛力較大。施肥5年后（2021年），16個(gè)處理的林木胸徑徑級以中大徑階（16～26 cm）和大徑階（≥26 cm）為主，其中處理1（CK）、處理 4～5和處理13～15的大徑階林木占比超過50%，以處理14大徑階占比最高，其次是處理15和處理13，分別為68.97%、62.07%和61.54%。由此可見，與有培育大徑材潛力的處理1（CK）和處理8相比，處理14通過合理的配方施肥，林分的大徑階比例明顯提高，效果明顯。

2.4施肥對楊樹試驗(yàn)林各材種出材量及出材率的影響

對不同施肥處理各材種出材量和出材率進(jìn)行比較，結(jié)果（表5）表明，楊樹中齡林階段，材種結(jié)構(gòu)主要由中徑材和小徑材為主，大徑材占比較少。16個(gè)處理中，大徑材的平均出材量為25.14 m3/hm2，中徑材的平均出材量為67.62 m3/hm2，小徑材的平均出材量為 56.20 m3/hm2；大徑材平均出材率為15.81%，中徑材平均出材率為45.88%，小徑材平均出材率為38.13%。其中處理2的大徑材出材量和出材率都最低，分別為6.59 m3/hm2和4.74%，處理14的大徑材出材量和出材率最高，分別為55.74 m3/hm2、31.55%，且與對照有顯著差異。處理14的中、小徑材出材量和出材率均最低，分別為65.49 m3/hm2、54.43 m3/hm2和37.13%、30.86%，處理2的中、小徑材出材量和出材率均最高，分別為69.04 m3/hm2、57.38 m3/hm2和52.06%、43.27%。16個(gè)處理的中、小徑材出材量和出材率都與對照無顯著差異。

對不同施肥處理各材種出材量及出材率進(jìn)行方差分析，由表6可知，氮肥對各材種出材量及出材率都有顯著影響，而磷、鉀肥影響均不顯著。

2.5施肥配方的比較與篩選

由表7可知，根據(jù)極差R值大小得出，3種肥料對楊樹中齡林階段的生長指標(biāo)（胸徑、樹高、單株材積）和材種結(jié)構(gòu)指標(biāo)（大、中、小徑材出材量和出材率）的影響程度均為Ngt;Pgt;K。促進(jìn)楊樹中齡林階段生長和大徑材出材量和出材率的最佳施肥組合為N4P1K3。促進(jìn)楊樹中齡林階段中、小徑材出材量和出材率的最佳施肥組合為N2P4K2。從促進(jìn)楊樹中齡林階段生長和大徑材培育角度綜合考慮，確定最佳施肥組合為N4P1K3，即施氮肥、磷肥和鉀肥分別為500、0、50 g/株。

3討論與結(jié)論

楊樹本身是高需肥量樹種，而中齡期的樹木正處于快速發(fā)育階段，需要消耗大量的營養(yǎng)元素來促進(jìn)生長，因此在這一階段開展配方施肥研究，不僅能夠提高肥料利用效率，還能有效縮短楊樹生長周期，實(shí)現(xiàn)楊樹高質(zhì)和豐產(chǎn)［25］。通過對安徽沿江地區(qū)楊樹中齡林配方施肥研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過5年連續(xù)施肥后，大部分處理增長量都高于對照，其中處理14的胸徑、樹高和單株材積年均增長量都最高，分別為2.43 cm/年、2.40 m/年和0.082 7 m3/年，分別比對照高出25.91%、8.60%、27.43%，且與對照有顯著差異。說明合理的氮、磷、鉀肥混合配施對林木生長有明顯的促進(jìn)作用，這與趙好等的施肥研究結(jié)論［11，26］一致。本試驗(yàn)中氮肥對楊樹中齡林的胸徑、樹高及單株材積均有顯著影響，磷、鉀肥則影響不顯著。說明氮肥是施肥效應(yīng)中的主導(dǎo)因素，也是限制植物生長的重要因子［27］，這與于彬等等的研究結(jié)論［12，14］一致。5年連續(xù)施肥后試驗(yàn)林蓄積量增長量在97.13～137.74" m3/hm2之間，其中9個(gè)施肥處理的蓄積量增長量都高于對照。處理14排名第一，且與對照有顯著差異。這說明了配方施肥的重要性，不合理的肥料配比或肥料種類不僅不會促進(jìn)樹木生長反而會起反作用［28］。

對不同施肥處理的徑階結(jié)構(gòu)和各材種出材量、出材率進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，施肥后，處于中齡林階段的楊樹試驗(yàn)林胸徑徑級由中小徑階（16～20 cm）為主往中大徑階（16～26 cm）和大徑階（≥26 cm）為主轉(zhuǎn)變。通過合理的施肥配方，處理14林分的大徑階比例明顯高于同有培育大徑材潛力的處理1（CK）和處理8。楊樹中齡林階段的材種結(jié)構(gòu)以中徑材和小徑材為主，大徑材占比較少。15個(gè)施肥處理的中、小徑材出材量和出材率均與對照無顯著差異。處理14的大徑材出材量和出材率最高，分別為 55.74 m3/hm2 和31.55%，且與對照有顯著差異。氮肥對各材種出材量及出材率都有顯著影響，而磷、鉀肥影響均不顯著。說明配方施肥不僅可以促進(jìn)楊樹大徑材徑階比例增長，加快楊樹生長周期，還可以顯著提高大徑材出材量和出材率。任衍敏等在對杉木近熟林進(jìn)行配方施肥研究中［29］及陳德洋在施肥對桉樹人工林大徑材研究中［1］都發(fā)現(xiàn)了類似結(jié)論。

通過配方施肥正交試驗(yàn)分析發(fā)現(xiàn)，能夠促進(jìn)楊樹中齡林生長和大徑材培育的最佳施肥組合為N4P1K3，即施氮肥、磷肥和鉀肥分別為500、0、50 g/株。3種肥料對楊樹生長和大徑材培育的影響程度排序?yàn)镹gt;Pgt;K。對比發(fā)現(xiàn)，最佳施肥組合與處理14的不同之處在于磷肥的含量，最佳施肥組合中磷肥含量為0，也就是說試驗(yàn)林不缺磷肥，可能的原因是試驗(yàn)林地為沿江洲灘地，每年6—8月都存在季節(jié)性淹水現(xiàn)象，江水上漲帶來了豐富的營養(yǎng)物質(zhì)和大量的微生物，活躍的微生物活動促進(jìn)了土壤中有效磷素的積累，從而為楊樹生長及時(shí)補(bǔ)充了磷肥，具體原因有待于進(jìn)一步研究。

本研究通過開展配方施肥試驗(yàn)對安徽沿江地區(qū)楊樹中齡林階段的需肥規(guī)律進(jìn)行了研究，得出能夠促進(jìn)楊樹中齡期生長和大徑材培育的最佳施肥組合，能有效提高楊樹大徑材材種結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)力。下一步計(jì)劃開展林木生理生態(tài)特性及土壤微生物研究，深入探討配方施肥對林木生長及大徑材材種形成機(jī)制，為后期構(gòu)建安徽沿江地區(qū)楊樹大徑材高效培育技術(shù)體系研究奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

［1］陳德洋. 不同施肥處理對桉樹人工林大徑材的影響［J］. 湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2021，60（增刊2）：335-338，361.

［2］宋重升，王有良，張利榮，等. 間伐強(qiáng)度對杉木人工林材種結(jié)構(gòu)的影響［J］. 福建農(nóng)林大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2022，51（2）：195-203.

［3］王有良，宋重升，何宗明，等. 杉木材種結(jié)構(gòu)及大徑材生長保留密度與立地效應(yīng)［J］. 北華大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2022，23（2）：246-252.

［4］劉靜，趙銘臻，王利艷，等. 間伐保留密度和套種對杉木中齡林材種結(jié)構(gòu)的影響［J］. 森林與環(huán)境學(xué)報(bào)，2021，41（6）：593-600.

［5］黃國偉，張亞東，樊孝萍，等. 江漢平原黑楊大徑材高效培育技術(shù)［J］. 湖北林業(yè)科技，2021，50（3）：82-86.

［6］劉文文. 沿淮灘地杞柳人工林施肥關(guān)鍵技術(shù)初步研究［D］. 南京：南京林業(yè)大學(xué)，2011.

［7］Xiao X C，Xie X R，Li Z H，et al. Effects of fertilization on growth and soil of middle-aged slash pine forest［J］. Agricultural Science amp; Technology，2015，16（11）：2386-2393.

［8］柏方敏，陳曉萍，何友軍，等. 桉樹幼林施肥肥效的研究［J］. 中南林業(yè)調(diào)查規(guī)劃，2004，23（3）：55-56.

［9］吳曉芙，胡曰利，吳立潮，等. 林木施肥的有效立地指數(shù)區(qū)間與目標(biāo)肥效［J］. 中南林學(xué)院學(xué)報(bào)，1997，17（1）：1-6.

［10］李貽銓，陳道東，徐清彥，等. 整地施肥對I-69楊人工林生長效應(yīng)的研究［J］. 林業(yè)科學(xué)研究，1990，3（5）：434-440.

［11］趙好，陳金林，于彬，等. 楊樹速生豐產(chǎn)配方施肥試驗(yàn)［J］. 東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，37（11）：26-28.

［12］于彬. 蘇北楊樹速生豐產(chǎn)配方施肥的試驗(yàn)研究［D］. 南京：南京林業(yè)大學(xué)，2004.

［13］周林. 楊樹林帶定量施肥效果的研究［J］. 江蘇林業(yè)科技，2013，40（1）：13-15.

［14］閆彩霞，苗婷婷，劉俊龍，等. 不同施肥模式對楊樹二代林生長的影響研究［J］. 安徽林業(yè)科技，2022，48（2）：17-21.

［15］黃國偉，馬林江，陳慧玲，等. 苗期楊樹生長和光合特征在不同水分梯度和施肥下的比較分析［J］. 生態(tài)科學(xué)，2023，42（1）：137-145.

［16］孫國語. 養(yǎng)分供給對3個(gè)楊樹品種生長、生理及養(yǎng)分積累與分配的影響［D］. 哈爾濱：東北林業(yè)大學(xué)，2021.

［17］于雷. 施肥對楊樹苗期生長和生理指標(biāo)的影響［J］. 內(nèi)蒙古林業(yè)調(diào)查設(shè)計(jì)，2017，40（4）：71-74，30，43.

［18］秘洪雷. 楊樹人工林對滴灌施肥的生長及生理響應(yīng)研究［D］. 北京：中國林業(yè)科學(xué)研究院，2017.

［19］苗婷婷，吳中能，劉俊龍，等. 施肥措施對楊樹二代林土壤理化性質(zhì)、分形特征及酶活性的影響［J］. 江西農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2023，35（2）：60-68.

［20］孫慧，吳中能，苗婷婷，等. 不同施肥處理對楊樹林地土壤微生物群落的影響［J］. 中國農(nóng)學(xué)通報(bào)，2023，39（2）：36-43.

［21］陳頔. 施肥對不同楊樹防御酶活性的影響［J］. 中國林副特產(chǎn)，2020（2）：22-23，26.

［22］囤興建. 長江灘地樹種配置模式及其生長、生態(tài)效應(yīng)研究［D］. 南京：南京林業(yè)大學(xué)，2010.

［23］孫圓，佘光輝. 江蘇省楊樹二元材種出材率表的編制［J］. 南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2006，30（4）：47-50.

［24］孫圓. 江蘇楊樹生長與收獲預(yù)估模型及其用表編制的研究［D］. 南京：南京林業(yè)大學(xué)，2006.

［25］趙銘臻，王利艷，劉靜，等. 間伐和施肥對杉木成熟林生長和材種結(jié)構(gòu)的影響［J］. 浙江農(nóng)林大學(xué)學(xué)報(bào)，2022，39（2）：338-346.

［26］楊艷，湯玉喜，唐潔，等. 環(huán)洞庭湖區(qū)楊樹人工林測土配方施肥及其與樹體養(yǎng)分的相關(guān)性［J］. 中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2018，38（12）：103-107.

［27］囤興建，曲宏輝，田野，等. 間伐對長江灘地楊樹人工林土壤有效氮素的影響［J］. 南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2013，37（4）：45-50.

［28］彭思華，王慷林，李蓮芳，等. 復(fù)合肥和微量元素配施對云南松幼林生長的影響［J］. 江西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2021，43（2）：322-330.

［29］任衍敏，陳敏健，李惠通，等. 配方施肥對杉木中齡林生長及土壤化學(xué)計(jì)量特征的影響［J］. 亞熱帶農(nóng)業(yè)研究，2022，18（1）：23-31.