坡位和坡位對閩楠生長、干形形質的影響

福建楠木是我國的稀有材料和優良觀賞樹種。材料好而聞名。它的形狀直而堅硬，材料薄而精。木材呈淡黃色，芳香。它的耐腐蝕性很難折疊和開裂。加工簡單，加工場地光滑，質地美觀。這是建筑、家具、造船和工藝雕塑的優良材料。但由于長期以來的人為砍伐,我國閩楠資源破壞相當嚴重,野生資源日漸枯竭;而國民經濟建設對楠木木材的需求又不斷增加,導致楠木供求矛盾日益加劇。楠木生長慢,經營周期長,因此研究楠木人工林的生長規律、摸索提高楠木生長量和木材品質的育林措施已成為研究的熱點。如杜娟等研究了楨楠(P.zhennan)樹高、胸徑和材積平均生長量達到最大時的年齡,并擬合出三次多項式描述這些生長性狀與年齡的關系。吳載璋等認為,閩楠幼樹能耐一定的陰蔽,可在林冠下生長,但隨著年齡的增長,需光量逐漸增強,成林需全光照。陳淑容認為坡位對閩楠生長影響最大,其次為坡度,坡向影響最小。然而不同立地因子對楠木枝下高和樹干通直度、圓滿度等干形形質指標的影響目前尚不清楚。另外,由于閩楠幼齡期偏陰的生物學特性,營林者嘗試營建混交林使伴生樹種早期為其提供適宜的光照條件,或利用速生樹種生長周期短而以短養長來提高林地利用率和增加經濟收益。吳載璋對閩楠與杉木混交林生長效應進行了研究,認為閩楠與杉木混交對閩楠生長有促進作用,閩楠混交林生長明顯優于閩楠純林。邱盛棵報道,閩楠與馬尾松混交長勢較好,明顯優于其它混交類型。但關于混交樹種對閩楠干形形質的影響未有報道。福建是閩楠的主要分布區和中心產區,自20世紀50年代以來,一些國有林場、采育場開始人工栽培閩楠,取得了很好的成效,尤其在三明地區的三元、尤溪營建有較大規模的閩楠人工林,這些人工林現陸續進入主伐期。本文利用三明市三元區的閩楠人工林,研究坡向、坡位主效應和互作效應對閩楠純林生長和干形形質影響的同時,研究閩楠與杉木、福建柏、毛竹、木荷的混交效果,探討閩楠最佳的立地因子和伴生樹種,為福建省規模發展閩楠等珍貴人工用材林提供科學依據和技術支撐。1材料和方法1.1樣地的設置和混交程度調查試驗材料取自位于福建省三明市三元區莘口鎮樓源村(N26°10′49″、E117°27′45″)的閩楠人工林,試驗區屬中亞熱帶季風性氣候,年降水量為1500~1800mm,年平均氣溫19.4℃。造林地皆為低山丘陵,海拔在180~250m之間,土壤為山地紅壤,肥力中等,土層厚度80cm以上。共選擇16塊20m×20m樣地,林齡45a,目前其林分密度基本保持在700株·hm-2左右。其中12塊樣地為人工純林,在不同坡向(東坡、南坡、西坡、北坡)的不同坡位(上坡、中坡、下坡)各布設1塊;另外4塊分別為閩楠與杉木(Cunninghamialanceolata(Lamb.)Hook.)、福建柏(Fokieniahodginsii)、毛竹(Phyllostachysheterocycla)、木荷(Schimasuperba)的混交林,各樹種混交比例在7∶3左右,即閩楠占7成,混交樹種占3成,混交樣地皆位于南坡的下坡,立地條件基本一致。樣地內每木調查閩楠的胸徑、樹高、冠幅、枝下高、樹干圓滿度和樹干通直度。樹干圓滿度用3m高處直徑與胸徑之比表示;樹干通直度分為5級:通直(5分)、較通直(4分)、一般(3分)、彎曲(2分)、嚴重彎曲(1分),分數越高越通直。1.2方差分析單株材積(V)按公式:V=0.00005276D1.882161H1.009317估算,D為胸徑,H為樹高。以閩楠純林林分內單株測定值為單元,采用SAS/STAT軟件中的GLM程序進行性狀方差分析,以驗證坡向、坡位和坡向×坡位互作效應。對于不同樹種混交林分中閩楠生長和干形形質的方差分析也以林分內閩楠單株測定值為單元,采用SAS/STAT軟件中的GLM程序進行分析。方差分析時樹干通直度經X1/2數據轉換。2結果與分析2.1不同地形條件對閩楠生長和生長由表1可知,閩楠生長和形質性狀皆存在顯著和極顯著的坡向效應。生長在南坡的閩楠45年生時胸徑平均生長量可達18.25cm,顯著高于其它坡向;其次為東坡、西坡;北坡閩楠胸徑生長最差,僅為南坡閩楠胸徑的79.40%。樹高和枝下高對坡向的反應一致,東坡和北坡閩楠樹高和枝下高明顯高于南坡和西坡。相對于胸徑和樹高性狀,南坡和東坡閩楠單株材積差異不顯著,分別為0.1948m3和0.1766m3,但顯著高于西坡和北坡閩楠單株材積。生長在南坡的閩楠樹干最圓滿,圓滿度可達0.947,顯著好于東坡和北坡;西坡樹干圓滿度相對較差,圓滿度僅為0.898。閩楠屬于頂端優勢較為明顯的樹種,樹干較為通直,得分皆在4分以上,但在不同坡向間樹干通直度仍存在明顯差異,西坡干形最通直,得分為4.9分;南坡干形相對最差,得分為4.4分。2.2不同坡位類型冠幅生長情況表2結果表明,參試性狀中僅枝下高和樹干通直度基本上不受坡位影響,而其它性狀在不同坡位間差異皆達到顯著或極顯著水平。生長在下坡的閩楠,胸徑生長最快,45年生時可達到18.38cm,中坡次之,上坡胸徑生長最慢,僅為下坡胸徑生長量的72.63%。冠幅在不同坡位的生長情況與胸徑生長一致,即各坡位間冠幅差異皆達到極顯著水平,冠幅大小依次為:下坡>中坡>上坡。坡位對閩楠樹高和單株材積生長影響相對較小,僅上坡閩楠樹高和單株材積生長顯著小于中坡和下坡;而中坡和下坡間樹高和單株材積無明顯差異。盡管各坡位樹干圓滿度均值皆在0.9以上,但各坡位間樹干圓滿度的差異仍較顯著,中坡樹干最圓滿,圓滿度可達0.938;下坡次之;上坡樹干圓滿度相對較低,為0.902。2.3閩楠生長性狀45年生時閩楠個體胸徑生長在各坡向、坡位的變幅為6.80~28.20cm,平均值為16.04cm,胸徑生長量最大個體是最小個體的4.15倍。相對于胸徑生長,閩楠單株材積生長變異最大,變幅范圍為0.0179~0.5253m3,材積生長量最大單株是最小單株的29.34倍。不同坡向不同坡位個體間樹高生長差異相對較小,變異系數為11.83%。冠幅和枝下高相對于胸徑和樹高生長差異相對較大,變異系數約為25%。相對于生長性狀,干形形質在個體間的變異較小,變異系數僅為4.59%~9.37%,表明形質相對穩定。雙因素方差分析結果(表3)顯示,胸徑和樹干圓滿度受坡向×坡位間互作效應不顯著,而樹高、冠幅、枝下高、樹干通直度存在顯著的坡向×坡位互作效應,說明閩楠人工林的速生豐產需要確定坡向和坡位的優化配置。閩楠素以材質優良而聞名,更多用于建筑、家具、造船及工藝雕刻等方面。由于各坡向、坡位樹干圓滿度基本上達到0.9,樹干通直度皆在4分以上,可滿足用材對干形的要求,因此本文僅以胸徑、樹高、單株材積不低于平均值作為選擇指標,共選出4個最佳的坡向和坡位組合(表4),分別為南坡的中、下坡和東坡的中、下坡。2.4閩楠與福建柏、杉木混交林生長性狀比較由表5可知,胸徑、單株材積生長在不同樹種組成林分中表現較為一致,即閩楠杉木混交林明顯好于閩楠純林以及與福建柏、木荷和毛竹的混交林;其次為閩楠純林及閩楠毛竹混交林,其胸徑、單株材積生長平均值分別為閩楠杉木混交林的82.8%、63.8%和78.7%、55.8%。閩楠福建柏混交林的胸徑生長略快于閩楠木荷混交林胸徑生長,但差異不顯著;而對于單株材積,閩楠木荷混交林生長量明顯低于閩楠福建柏混交林生長量。閩楠杉木混交林樹高生長雖與閩楠福建柏混交林樹高生長差異不明顯,但卻明顯比純林、閩楠毛竹、閩楠木荷混交林的樹高生長快,其中閩楠木荷混交林樹高生長最差,僅為生長最快的閩楠杉木混交林樹高生長的71.97%。與福建柏和杉木混交的閩楠自然修枝能力強,枝下高皆在10m以上,閩楠毛竹混交林自然修枝能力略差,而純林和閩楠木荷混交林枝下高最低,約比閩楠福建柏混交林的枝下高低2~3m。相對于其它生長性狀,冠幅在不同樹種混交林分間差異相對較小,僅純林和閩楠杉木混交林冠幅顯著大于福建柏、木荷、毛竹與閩楠混交林的冠幅,而在純林與閩楠杉木混交林間以及閩楠與福建柏、木荷、毛竹混交林間差異并不顯著。樹干圓滿度和樹干通直度在不同混交林分間差異均達到了極顯著水平,純林樹干最圓滿,平均值可達0.956;其次為閩楠與毛竹、杉木混交林,樹干圓滿度約0.93;樹干圓滿度相對最差的混交林為閩楠與福建柏的混交林,其值顯著低于其它混交林分。而對于樹干通直度,閩楠毛竹混交林干形最通直,平均得分為4.8分;閩楠與福建柏、木荷混交林次之,得分為4.7分;純林干形相對最差,但得分也在4分以上,表明閩楠為干形非常通直的樹種。3閩楠生長與混交林分布類型的關系坡向影響光照、溫度和水分等氣候資源的分配,而坡位則主要影響土壤的水分和養分。45年生閩楠人工純林調查研究結果表明,坡向對閩楠的影響因性狀而異。南坡光照充足,胸徑生長最好,但東坡和北坡環境條件更有利于樹高生長,這一結果證實了吳載璋提出的閩楠胸徑生長隨著年齡的增長需光量逐漸增強的結論。而對于樹高,東坡和北坡的生長量明顯高于南坡和西坡,究其原因,可能是因為閩楠喜濕,一方面東坡和北坡土壤水分含量要比南坡和西坡多,有利于促進閩楠高生長;另一方面東坡和北坡光照獲得量比南坡和西坡少,促進閩楠個體對光照的競爭,進而有利于樹高的生長。在不同坡位中,一般認為下坡土壤肥沃、含水量高,本研究結果表明,下坡的閩楠胸徑和樹高生長快、冠幅大、樹干圓滿通直,是閩楠適宜的栽植坡位。混交林的特點是利用混交樹種不同的生物學特性來提高林地利用率和增加經濟收益。本文通過對閩楠與杉木、福建柏、毛竹、木荷的混交林分進行研究,發現混交林主要對閩楠生長和干形影響較大。閩楠杉木混交林中閩楠生長最快,其次為閩楠純林和閩楠毛竹混交林。這可能是因為