李勇鹏,张劲峰,景跃波,李荣波,马赛宇,曹建新,王 磊
(云南省林业科学院,云南 昆明 650204)
云南红豆杉裸根苗和容器苗造林对比试验
李勇鹏,张劲峰,景跃波,李荣波,马赛宇,曹建新,王 磊
(云南省林业科学院,云南 昆明 650204)
2012年采用2年生云南红豆杉Taxus yunnanensis实生裸根苗和容器苗造林,连续3 a观测其保存率和生长指标,研究裸根苗与容器苗造林成效。结果表明,两种苗的造林成活率均在 95%以上,两者间无显著差异(P>0.05);1年后裸根苗的苗高生长量与容器苗相比无显著差异,2年后地径的增长量无显著差异,而造林成本低于容器苗;裸根苗造林有3个月的缓苗期,在缓苗期加强水分管理以提高造林成活率;试验发现云南红豆杉的年生长周期可以划分为慢速生长期、快速生长期和生长基本停滞期3个时期,依据生长周期的划分,在有灌溉的条件下,每年的3-4月为裸根苗最适宜造林期。
云南红豆杉;裸根苗;容器苗;成活率;保存率;苗高;地径;生长量
云南红豆杉Taxus yunnanensis为红豆杉科Taxaceae红豆杉属Taxus树种,由于其起源古老,天然资源有限且破坏严重,在《国家重点保护野生植物名录(第一批)》中被列为国家Ⅰ级保护植物[1]。产于云南西北部及西部(镇康、景东),四川西南部与西藏东南部,生于海拔2 000 ~ 3 500 m高山地带[2]。人工栽培的云南红豆杉已从原天然分布的寒温带、温带地区扩展到中亚热带、南亚热带乃至热带北缘地区种植[3]。从红豆杉属植物中提取的紫杉醇taxol是最具抗癌活性的天然化合物,现已被40多个国家用于卵巢癌、转移性乳腺癌、非小细胞肺癌及卡波氏肉瘤等多种癌症的治疗[4]。对我国 4种红豆杉属植物中紫杉醇含量的分析结果表明,云南红豆杉是紫杉醇含量较高的树种,是西南地区培育紫杉醇药用原料人工林的主要树种[5]。此外,云南红豆杉树体优美,具有较高的观赏价值。木材为产区传统的珍贵用材,木材结构细致,色泽花纹美观,适于制作高档家具、玩具、工艺品、高级地板、胶合板等。红豆杉木材还有耐水湿的特性,为水工工程的优良用材[6]。
容器苗与裸根苗造林相比,苗木根系不易受损伤,能较好地保持苗木活力,抗逆性强,造林后无缓苗期,成活率高,生长快,成林时间短,且无造林季节限制等[7],在我国各地广泛运用。但由于容器苗的培育技术高于裸根苗,加上容器和基质,育苗成本高于裸根苗,而且容器苗由于本身重量远高于裸根苗,运输费用和造林成本加大,尤其在偏远的山地造林,容器苗造林成本大大高于裸根苗[8]。容器苗在世界各国都有不同程度的生产和应用,特别是在高纬度地区研究和应用最为成功,适用于高寒、干旱、石漠化等条件较差的地区的造林,而在气候温和、造林地条件好的国家,裸根苗也具有较好的造林成效,容器苗使用较少,通常使用裸根苗造林[9]。
云南红豆杉具有喜湿喜肥的特性[10],立地条件和经营管理水平对其生长量有决定性的影响[11]。为获得较高产出,药用原料林一般采用集约化经营,选择立地条件好,有浇灌条件的地块造林。云南红豆杉为浅根性树种,须根多且再生力强;叶片近革质,表层正面有一层光亮的蜡质,能较好的锁住植物体的水分,造林容易成活,因此云南红豆杉药用原料林培育具有使用裸根苗造林的有利条件。如果裸根苗造林也能达到较好的造林成效,将极大的节约造林的成本。目前尚未见到云南红豆杉裸根苗造林成效方面的报道。为了揭示云南红豆杉裸根苗和容器苗造林成效的差异,连续3 a观测了两种苗的造林成活率(保存率)及生长指标,以期为云南红豆杉药用原料林的培育提供参考。
1.1试验地概况
试验地选择在云南省昆明市北郊的云南省林业科学院试验基地内,位于大马山下部,为缓坡挖成的台地,面积0.667 hm2,地势平坦。海拔1 970 m ,年平均气温14.7℃,绝对最低温-7.8℃,绝对最高温31.5℃,≥10℃积温4 799.3℃,年平均无霜期280 d,年降水量1 100 mm,相对湿度72%,全年日照时数大于2 249.3 h。各月气候因子见表1。土壤为山地红壤,pH值5 ~ 6,偏酸性,土壤有机质含量23.37 g·kg-1,全氮含量2.32 g·kg-1,水解氮含量95.30 mg·kg-1,全磷含量2.53 g·kg-1,速效磷含量42.15 mg·kg-1,全钾含量5.17 g·kg-1,速效钾含量149.51 mg·kg-1。
2012年3月1-3日,依照云南红豆杉种植及采收技术规程(DB53/T 250-2008)的要求种植裸根苗和容器苗,定植后浇透定根水。观测期间对试验地块采取相同的管理措施,根据土壤干旱状况浇水,雨季5-10月不浇水,旱季视土壤的干湿情况每10 ~ 15 d浇水1次,裸根苗和容器苗的浇水量相同。每年5月、8月、12月人工铲除杂草各1次。为了减少外界因子的干扰,观测期间没有施肥。
表1 昆明市气候基本情况Table 1 Climate in Kunming
1.2试验材料
试验材料为2年生云南红豆杉实生苗,同一批采自云南省腾冲县北海乡的优良种子培育的实生苗,选择其中高度、地径相近的容器苗和裸根苗供试验用,苗高约为30 cm,地径约为4 mm。2008年10月采种,种子经揉搓冲洗去除假种皮后,湿沙层积催芽直至播种,每月翻动种子2次,适量补水保持沙子湿润。2010年3月在温室苗床上播种,采用条播,沟深3 cm,沟距10 cm。在种子发芽约45 d后,苗高3 ~ 4 cm时,一部分苗移入塑料薄膜袋中培育容器苗,一部分苗移于地床培育裸根苗。容器苗的塑料薄膜袋规格为8 cm×12 cm,培育裸根苗移植的株行距为15 cm×15 cm。育苗基质用1:1的生土+腐殖土,再加入1%的复合肥混合均匀而成。移苗后需加盖70%的遮光网,培育半年后,逐步撤去遮光网。苗期做好浇水、施肥、除草等管护。苗木培育2 a后,用于试验造林。
1.3试验内容和方法
1.3.1造林成活率比较 采用单因素随机区组试验设计,设5个试验小区,每个小区面积0.133 hm2,株行距0.5 m×1 m,种植穴规格30 cm×30 cm×30 cm,各种植了约1 330株。裸根苗和容器苗每隔两行交错种植。2012-2014年每年11月调查两种苗木类型的幼树成活率,每个小区内调查裸根苗和容器苗各1 000株,连续调查3 a。1.3.2幼树生长量比较 采用单因素完全随机试验设计,在每个试验小区的中间位置,各选择200株作为观测树,以油漆标记。移除观测树周边的幼树,使观测树与其他植株的株行距1 m×2 m,每月调查观测。苗高为地面到幼树顶芽的垂直距离,用钢卷尺测量。地径为距地面0.5 cm处根茎的粗度,用游标卡尺测量。
1.4数据处理和分析方法
数据分析采用Excel 2003和SPSS17.0统计软件完成,裸根苗和容器苗成活率的比较采用单因素方差分析,苗高增长量及地径增长量的比较采用独立样本的t检验,图表使用Excel 2003软件制作。
2.1云南红豆杉容器苗和裸根苗对造林保存率影响
2012-2014年每年11月统计造林保存率,表明在标准化种植和有浇灌的条件下,裸根苗和容器苗的平均造林保存率均在 95%以上(表 2),超过造林质量标准。容器苗的造林保存率稍高于裸根苗的保存率,方差分析结果(表3)表明,裸根苗的保存率和容器苗的保存率之间无显著的差异。
表 2 云南红豆杉裸根苗和容器苗造林前3 a的保存率Table 2 Conservation rate of container and bare-root seedlings from 2012 to 2014
表 3 云南红豆杉裸根苗和容器苗保存率方差分析Table 3 ANOVA on conservation rate of container and bare-root seedlings
2.2云南红豆杉裸根苗和实生苗造林前3 a的生长比较
云南红豆杉裸根苗和容器苗的高生长和粗生长统计结果见表4和表5。从表4可以看出,裸根苗和容器苗的高增长量在第一年的4-5月有极显著或显著的差异。表明裸根苗3月种植后到5月,约有3个月时间的缓苗期。树高的年增长量第一年裸根苗和容器苗有极显著的差异,而第二年和第三年差异不显著;从表5看出,裸根苗和容器苗地径生长前2年有极显著的差异,第3年无显著差异。树高和地径的增长时间不同步,地径增长时间滞后于树高的增长时间。
表 4 云南红豆杉裸根苗和容器苗造林前3 a的高度增长Table 4 Height growth of container and bare-root seedlings from 2012 to 2014
表5 云南红豆杉裸根苗和容器苗造林前3 a的地径增长Table 5 Ground diameter growth of container and bare-root seedlings from 2012 to 2014
2.2.1 幼树高度的增长比较 根据云南红豆杉裸根苗和容器苗3年每个月高度的增长值,绘制了二者的树高增长曲线(图1)。从增长曲线可以看出,每年的5-9月为幼树树高快速增长期,峰值在每年的7月,3-4月和10-11月为平缓增长期,12月至翌年2月为生长停滞期或休眠期。以容器苗造林第二年的树高增长数据计算,快速生长期生长量占全年的73.96%,平缓生长期生长量占全年的24.42%,生长停滞期(休眠期)生长量占全年的1.62%。第1年4-10月的容器苗高增长值比裸根苗高,10月后至第3年11月,二者的高增长曲线互相交叉重合,表明裸根苗和容器苗后期的高增长差异不明显。
2.2.2 幼树的地径生长 比较云南红豆杉裸根苗和实生苗3年中每个月的地径增长值,绘制了地径增长曲线(图2)。从图中可以看出,地径的快速增长期为7-10月,12月至翌年2月为极缓慢期或休眠期,其他月份的增长有一定的波动。第1年和第2年的容器苗地径增长值高于裸根苗,第3年增长曲线出现交叉和重叠,这表明第1、第2年容器苗地径增长量大于裸根苗,第3年的5月开始二者的增长量差异不大。
(1)云南红豆杉裸根苗和容器苗造林保存率的比较试验表明,在较好的立地和有浇灌的条件下,裸根苗和容器苗造林3 a的保存率无显著差异,都在95%以上,超过了云南红豆杉种植及采收技术规程(DB53/T 250-2008)造林质量标准的要求。裸根苗与容器苗造林后的生长量比较表明,1 a后树高的增长量无显著差异,2 a后地径的增长量无显著差异。而对马尾松Pinus massoniana,木荷Schima superba,红豆树Ormosia hosiei等树种容器苗和裸根苗的造林对比研究结果表明,容器苗的造林成活率和生长状况都显著优于裸根苗[12-14],与本研究的结果有较大的差异,这可能与树种特性、立地条件和水分管理(本试验是在有灌溉的条件下进行)的不同有关。容器苗与裸根苗相比,栽植后根系受干扰小,对不利环境条件有更强的适应性,外界环境条件越不利于苗木的生长,二者的差异就越大。刘方春等[15]研究了干旱对侧柏Platycladus orientalis容器苗和裸根苗的影响,发现容器苗具有更强的抵御干旱的能力,且干旱强度越大,二者差异越显著。马海林等[16]研究了盐分胁迫对白蜡树Fraxinus c hinensis容器苗和裸根苗生长的影响,发现容器苗可在一定程度上增加对盐分的缓冲性能。因此要减少裸根苗与容器苗造林成活率与生长的差异,需要适宜的苗木生长条件。本试验模拟药用原料林的经营管理,具备较好的立地条件、造林技术和管理水平,在造林时苗木根系损伤较小,浇灌使根系水分得到及时补充,而且云南红豆杉又属于造林易成活的树种,因而裸根苗在造林后快速的恢复了生长,保存率和2 a后的生长量与容器苗相比无显著差异。由此可见,在土壤深厚、肥沃、湿润、排水良好、酸性、有灌溉条件的造林地,使用云南红豆杉裸根苗造林,能获得和容器苗差不多的造林成活率和生长量。
培育裸根苗不需要容器、基质等原材料和花费劳力进行移栽,因而育苗成本一般比容器苗低25%以上。此外,裸根苗的运输成本也低于容器苗,因而裸根苗的造林成本大大低于容器苗。袁冬明等[17]比较了青冈Cyclobalanopsis glauca、木荷、湿地松Pinus elliottii不同苗龄轻基质容器苗和裸根苗2月造林的造林成本,发现1年生和2年生容器苗的初植成本比裸根苗高出5.3%和7.5%,但裸根苗的成活率低于容器苗,加上补植费后1年生容器苗的造林成本反而比裸根苗低10.3% ~ 18.4%,2 年生容器苗比裸根苗低7.1% ~ 14.4%。因而必须在造林成活率有保证的前提下,才可以使用裸根苗降低造林的成本。云南红豆杉药用原料林要获得较高的原料产出,种植园就需要较好的立地条件、造林技术和精细的水肥管理,而且云南红豆杉具有移栽易成活的特性,因而在种植云南红豆杉药用原料林时,不必选择容器苗造林,而是综合考虑水分条件、立地条件、造林技术和管理措施,适宜时采用裸根苗造林,降低造林的成本。
(2)通过裸根苗和容器苗造林后的月高增生长量的比较发现,3月种植后苗高增长值在4月和5月有极显著的差异,之后生长差异不显著,表明裸根苗有3个月的缓苗期。在裸根苗的缓苗期,即定植后的3个月内需重点管护并及时浇水,提高造林成活率。
(3)苗高增长能直观反映云南红豆杉幼苗的生长状况,依据云南红豆杉的苗高增长曲线和增长值,可以将滇中地区云南红豆杉的年生长周期划分为 3个时期:5-9月为云南红豆杉的快速生长期,生长量占全年的73.96%,3-4月和10-11月为云南红豆杉的慢速生长期,生长量占全年的24.42%,12月至翌年2月为云南红豆杉生长基本停滞期(休眠期),生长量占全年的 1.62%。云南红豆杉为常绿树种,在休眠期种植根系不易恢复,叶片的蒸腾作用会使植株失水影响成活率。因此在有浇灌的条件下,云南红豆杉裸根苗的造林期应选在快速生长期前的慢速生长期,即每年的3-4月。在没有浇灌的条件下,还是在7-8月进行。云南红豆杉在1 a中的生长呈现慢-快-慢的趋势,这与景跃波等[18]对昆明树木园云南红豆杉幼林生长节律的研究结果基本一致,其将云南红豆杉幼树的年生长周期划分为1月中旬至4月中旬(慢)、4月中旬至9月中旬(快)、9月中旬至12月中旬(慢)3个时期,并提出了4-9月的生长盛期是林分水肥管理的关键时期。本研究依据3 a的连续观测,在慢速生长期中进一步细分出12月份至翌年2月份为生长基本停滞期,有助于为红豆杉幼林的集约化栽培制定更为精细准确的管理措施。
(4)云南红豆杉苗高月增长量在2-7月呈大致向上增长的曲线,第1年成活后,第2和第3年的5-6月都会出现一个明显的下折点,表明5-6月的生长受到了外界突变的环境因子的影响。景跃波等[18]研究了昆明树木园云南红豆杉幼树生长与气象因子的关联,认为表层土壤月均温是影响林木生长的主要气象因子,其论文中幼树树高的月增长数据也显示出6月的增长值低于5月和7月。昆明市6-8月为雨季,可能是由于阳光直射减少或是降雨使气温和地表温度降低而影响了云南红豆杉的生长。比较景跃波等[18]每月的关联气象因子数据发现,降水量、地表平均温度、表层土壤平均温度等几个指标在 5-8月变化幅度在正常的梯度内,而蒸发量分别为100 mm,21.2 mm,76.6 mm和92.3 mm,6月蒸发量显著低于其它几个月,是突变的环境因子。蒸发量的变化和太阳直接辐射有关联,6月树高增长值陡降是由于雨季到来而使太阳直接辐射减少,光合作用强度减弱造成,由此可认为光照因子也是影响云南红豆杉生长的主导因子之一。
[1] 李莲芳,周云,王达明. 云南红豆杉濒危成因剖析[J]. 西部林业科学,2005,34(3):30-34.
[2] 郑万钧,傅立国. 中国植物志(第七卷)[M]. 北京:科学出版社,1978:441.
[3] 周云,王达明,李莲芳,等. 西双版纳普文试验林场云南红豆杉种植试验[J]. 西部林业科学,2005,34(2):48-52.
[4] 苏建荣,张志钧,邓疆. 不同树龄、不同地理种源云南红豆杉紫杉醇含量变化的研究[J]. 林业科学研究,2005,18(4):369-374.
[5] 王卫斌,姜远标,王达明,等. 云南红豆杉及其药用原料林培育技术[J]. 林业科技,2008,33(1):19-23.
[6] 王卫斌,王达明. 云南红豆杉[M]. 昆明:云南大学出版社,2006.
[7] 许飞,刘勇,李国雷,等. 我国容器苗造林技术研究进展[J]. 世界林业研究,2013,26(1):64-68.
[8] 张建国,李吉跃,彭祚登. 人工造林技术概论[M]. 北京:科学出版社,2006.
[9] 马常耕. 世界容器苗研究、生产现状和我国发展对策[J]. 世界林业研究.1994,7(5):33-41.
[10] 王达明,李莲芳,周云,等. 云南红豆杉人工药用原料林的经营技术[J]. 西部林业科学,2004,33(1):8-14.
[11] 木崇龙. 栽培措施与立地条件对云南红豆杉人工幼林生长的影响[J]. 西南林学院学报,2009,29(3):35-38.
[12] 楚秀丽,吴利荣,汪和木,等. 马尾松和木荷不同类型苗木造林后幼林生长建成差异[J]. 东北林业大学学报,2015,43(6):25-29.
[13] 巫佳黎,徐肇友,吴小华. 木荷容器苗与裸根苗不同季节造林对比试验[J]. 浙江林业科技,2013,33(4):86-89.
[14] 周善森,刘伟,袁位高,等. 不同立地条件下红豆树容器苗与裸根苗造林对比试验[J]. 浙江林业科技,2012,32(1):34-38.
[15] 刘方春,邢尚军,马海林,等. 干旱对侧柏容器苗和裸根苗生长、营养及生理特性的影响[J]. 北京林业大学学报,2014,36(5):68-73.
[16] 马海林,刘方春,马丙尧,等. 白蜡容器苗和裸根苗对盐分胁迫的生长响应[J]. 东北林业大学学报,2016,44(6):13-16.
[17] 袁冬明,林磊,严春风,等. 3种造林树种轻基质网袋容器苗造林效果分析[J]. 东北林业大学学报,2012,40(3):19-23.
[18] 景跃波,王卫斌,张劲峰,等. 云南红豆杉人工林幼树期林木的高径生长节律及其与气象因子的关联分析[J]. 西部林业科学,2009,38(1):60-64.
Experiment on Afforestation of Taxus yunnanensis with Container and Bare-root Seedlings
LI Yong-peng,ZHANG Jin-feng,JING Yue-bo,LI Rong-bo,MA Sai-yu,CAO Jian-xin,WANG Lei
(Yunnan Academy of Forestry, Kunming 650204, China)
Experiments were conducted on afforestation with 2-year container and bare-root Taxus yunnanensis seedlings in 2012 in Kunming, Yunnan province. Observations on conservation rate and growth traits had been implemented from 2012 to 2014. The result showed that the survival rate of two kind seedlings was over 95%. The height increment of bare-root seedlings had no evident difference with that of container seedlings in 2013, and ground diameter growth in 2014, but afforestation with bare-root seedling had lower cost. The experiment demonstrated that bare-root seedlings had about 3 months for recovering, when good water management could increase survival rate of seedlings. The annual growth cycle of T. yunnanensis seedling could be divided into 3 stages, and the best time for bare-root seedling afforestation was March and April.
Taxus yunnanensis; bare-root seedling; container seedling; survival rate; seedling height; g round diameter; increment
S725.71,S791.49
A
1001-3776(2017)01-0026-07
10.3969/j.issn.1001-3776.2017.01.005
2016-08-02 ;
2016-11-29
李勇鹏,助理研究员,硕士,从事森林培育和生态学研究。E-mail:64801102@qq.com。通信作者:张劲峰,研究员,博士,从事森林培育及恢复生态学研究;E-mail:1910323166@qq.com。