不同立地条件对棕榈人工林生长及产量的影响

龙 鹏, 韦小丽, 彭凌帅

(1.贵州大学林学院，贵州 贵阳 550025;2.遵义市凤凰山国家森林公园，贵州 遵义 563000)

立地条件是指造林地上与森林生长发育有关的环境因子的综合[1]，立地条件的差异，会影响林木生长、生物产量和经济产量；立地条件和林木生长、生物产量和经济产量的关系一直是林业工作者关注的热点.前人的研究表明，立地条件不同会影响微生物总体数量及其多样性从而影响植物生长[2]；海拔、坡度的不同会导致林下水热条件的差异，进而影响微生物分解活动和土壤养分循环，对植物生长产生显著影响[3].毕建琦等[4]研究表明，坡向不同会影响柠条主根长和侧根数，进而影响生物量和生长；王向荣等[5]、魏宇昆等[6]研究发现，在水曲柳和沙棘林分中，坡向不同会造成林分生长量和生物量的差异.不同坡位会影响光合有效辐射和空气湿度，造成光合速率不同[7]；也会导致土壤养分空间差异，影响植物高度和直径生长[8].由此可见，不同立地因子组合形成不同的立地条件可从多方面或不同角度影响林木生长和生物产量.

棕榈[Trachycarpusfortunei(Hook.) H. Wendl]原产于我国，是我国南方重要的经济树种之一，其主要经济产品为棕片、棕柄，用以制作棕绳、棕床垫或作为沙发床垫的填充物；棕榈种子、棕苞也可食用、药用[9]或加工为产品应用到其它行业中[10-11].目前对棕榈的研究主要集中在种源试验、苗木培育等方面[12-13]，对其人工林适宜造林地的选择、人工林在不同立地条件下的生长、棕片及棕柄的产量研究未见报道.因此，本研究以棕榈现有人工林为对象，分析不同立地条件下棕榈的生长及棕片、棕柄产量差异，探讨适宜棕榈人工林生长的立地条件，为棕榈人工林的培育提供依据.

1 材料与方法

1.1 研究区域概况

研究区域为云南省红河县阿扎河乡和石头寨乡.红河县(101°49′—102°37′E，23°05′—23°26′N)属于亚热带季风气候，四季分明，降雨充沛，水热条件充足，年平均气温为15.6 ～18.9 ℃，全县年均降雨量为1 000～1 700 mm，东南部山区为1 500～2 000 mm.阿扎河乡和石头寨乡位于红河县东南部，地处高海拔山区，降雨充沛，土壤类型为黄壤.原生植被优势树种有云南松(Pinusyunnanensis)、光皮桦(BetulaluminiferaWindl.)、杉木[Cunninghamialanceolata(Lamb.) HooK]等；灌木有木姜子(LitseapengunesHemsl.)、杜鹃(RhododendronsimsiiPlanch)等；草本植物主要有黄背草[ThemedatriandraForsk. Var. Japonica (Willd.) Makino]、白茅[Imperatacylindrica(L.) Beauv.]、紫茎泽兰(EupatoriumadenophoraSpreng.)等.研究区为2001年采用2年生播种苗造林的棕榈人工林，林分年龄16年.

1.2 研究方法

1.2.1 样地选择与环境因子测定 在其它条件基本相同时，以海拔、坡向、坡位、小地形部位(山脊/山谷)为变量随机设置样地，样地大小为20 m×20 m，每个立地因子设置3个重复，共69个样地，同时考虑年龄、密度及管理技术的一致性.用佳明MAP 62sc型GPS测定坡向、海拔、坡度等因子；在每个样地上沿对角线取3个土样，取土前先扒开土壤表面的腐殖质层，沿垂直方向0～40 cm取厚度为2 cm左右的土块，将土样带回室内晾干、磨碎、过筛，供测定土壤理化性质使用.

1.2.2 棕榈生长情况调查 棕榈的树高、胸径、冠幅分别采用花杆、围尺、卷尺测定；并在胸径处往下取20节(以剥取一片棕片闭合环为一节)测定其总长度，后取平均值作为茎干单节长，同时测定林分密度及郁闭度.

1.2.3 棕片及棕柄产量测定 产量调查是在生长调查的基础上，通过计算样地树高、胸径的平均值，根据平均值选取3株平均木，用裁纸刀在每株平均木上分别割取3～5片棕片和棕柄，测定其长、宽和重量，并计算其平均值.单株总产量=(树高/茎干单节长)×(单片棕片重+单片棕柄重).

1.2.4 土壤理化性质的测定 有机质采用油浴加热重铬酸钾氧化法；全氮、水解氮采用碱解扩散—半微量开氏法；全磷采用消煮液—钼锑抗比色法；速效磷采用双酸(浓盐酸+浓硫酸)浸提法；全钾采用消煮液—火焰光度法；速效钾采用乙酸铵浸提—火焰光度法[14].

1.2.5 数据分析处理 采用SPSS 20进行方差分析和多重比较(LSD)检验.

2 结果与分析

2.1 不同海拔高度对棕榈生长及产量的影响

对不同海拔高度棕榈人工林生长分析结果表明(表1)，棕榈树高随海拔升高而逐渐减小，不同坡向上均以1 750m～1 800 m树高最大，为2 150～2 200 m海拔段的2.59和2.38倍，差异显著(P<0.05)；胸径则随海拔升高而增大，但差异不显著(P>0.05)，冠幅在不同海拔高度差异均不显著(P>0.05).茎干单节长能够反映棕榈的生长速率，其变化趋势与树高相似，不同坡向上均以1 750～1 800 m海拔最长，分别为2 150～2 200 m海拔段的2.73和1.94倍，差异显著(P<0.05).

对不同海拔高度棕榈产量因子分析结果表明(表2)，当坡向为阴坡时，1 750～1 800 m的棕片重量最大，为2 150～2 200 m的2.29倍，差异显著(P<0.05)；棕片长、棕片宽、单株总产量随海拔变化差异不显著(P>0.05).当坡向为阳坡时，1 750～1 800 m海拔高度的棕片长和棕片重量最大，分别为2 150～2 200 m海拔的1.33和2.25倍，差异显著(P<0.05)；棕柄重和单株总产量随海拔升高逐渐减小，且在阳坡不同海拔高度范围差异显著(P<0.05).

表1 不同海拔高度棕榈生长比较1)Table 1 Comparison on the growth of T.fortunei at different altitudes

1)同一列中不同字母表示差异显著(P<0.05).

表2 不同海拔棕榈产量因子分析1)Table 2 Analysis on production factors of T.fortunei at different altitudes

1)同一列中不同字母表示差异显著(P<0.05).

2.2 不同坡向对棕榈生长及产量的影响

坡向不同会影响光照和水分分布状况，对植物生长作用效果明显.不同坡向棕榈生长分析结果如表3所示，不论在山谷还是山脊，阳坡棕榈的树高、胸径均大于阴坡，在海拔1 750～1 800 m的山脊阳坡棕榈树高为阴坡的1.41倍，差异显著(P<0.05)，但棕榈胸径、冠幅和茎干单节长在不同坡向上差异均不显著(P>0.05).

表3 不同坡向棕榈生长比较1)Table 3 Comparison on the growth of T.fortunei at different slope directions

1)同一列中不同字母表示差异显著(P<0.05).

对不同坡向棕榈产量因子分析结果表明(表4)，山谷不同坡向的棕片长、棕片宽差异不显著(P>0.05)，但阴坡的棕片重、棕柄重及总产量分别为阳坡的1.56、1.27、2.04倍，显著大于阳坡(P<0.05)；在山脊上，阳坡棕榈的产量显著大于阴坡(P<0.05)，其中以棕片重和单株总产量的差异最大，分别为阴坡的2.52和2.44倍.

表4 不同坡向棕榈产量因子比较1)Table 4 Comparison on palm yield factor of T.fortunei at different slope directions

1)同一列中不同字母表示差异显著(P<0.05).

2.3 不同坡位对棕榈生长及产量的影响

对不同坡位棕榈生长进行分析，其结果表明(表5)，随着坡位降低，棕榈树高逐渐增高，下坡位最大，为上坡位的2.12倍，差异显著(P<0.05)；胸径随坡位下降有所降低，但不同坡位之间差异不显著(P>0.05).中坡位的茎干单节长和冠幅最小，茎干单节长与下坡位相比差异显著(P<0.05).

表5 不同坡位棕榈生长比较1)Table 5 Comparison on the growth of T.fortunei at different slope positions

1)同一列中不同字母表示差异显著(P<0.05).

不同坡位棕榈产量因子比较结果表明(图1)，棕片长和棕片宽随坡位下降差异不显著(P>0.05).中坡位棕片重量最小，只有下坡位的0.53倍，与上坡位、下坡位差异显著(P<0.05).上坡位、中坡位棕柄重量接近，与下坡位差异不显著(P>0.05)；上坡位单株总产量最小，只有下坡位的0.43倍，与中坡位、下坡位差异显著(P<0.05).

图中不同字母表示不同坡位棕榈产量因子差异显著(P<0.05),相同字母表示不同坡位棕榈产量因差异不显著(P>0.05).图1 不同坡位棕榈产量因子比较Fig.1 Comparison on yield factors of T.fortunei at different slope positions

2.4 不同小地形部位对棕榈生长及产量的影响

小地形部位不同会引起土壤水肥差异，进而影响植物生长.对相同海拔、坡向上不同小地形部位的棕榈生长进行分析，结果表明：棕榈的胸径和冠幅在不同的小地形部位中差异均不显著(P>0.05)；在1 750～1 800 m的阴坡，山谷树高为山脊的1.55倍，显著大于山脊(P<0.05)，在其它海拔高度和坡向的不同小地形部位差异均不显著(P>0.05).茎干单节长在不同海拔高度均表现为山谷大于山脊，且在2 100～2 150 m为山谷显著大于山脊(P<0.05)(表6).

表6 不同地形部位生长分析1)Table 6 Analysis on the growth of T.fortunei from different topography sites

1)同一列中不同字母表示差异显著(P<0.05).

对不同地形部位棕榈产量因子进行分析，结果如表7所示.棕片宽在不同小地形部位差异均不显著(P>0.05)；棕片长、棕片重在1 750～1 800 m海拔高度上的山谷显著大于山脊(P<0.05)，分别为山脊的1.5和3倍，在其它海拔高度的不同小地形部位之间产量指标差异都不显著.棕柄重和总产量在2 100～2 150 m海拔的不同地形部位差异不显著(P>0.05)，但在2 050～2 100和1 750～1 800 m海拔为山谷显著大于山脊.

2.5 不同立地条件土壤理化性质分析

对不同立地条件下土壤理化性质分析结果表明(表8)，不同立地条件下土壤中全磷、速效磷、全钾、速效钾的含量随立地因子的变化差异最为显著.相同地形部位和坡向下，随海拔降低，土壤中全钾含量逐渐升高，土壤养分状况逐渐改善；有机质含量在2 150～2 200、2 100～2 150 m海拔高度为阳坡显著大于阴坡，随海拔降低到1 750～1 800 m为阴坡显著大于阳坡(P<0.05).全氮含量以2 100～2 150 m山脊阳坡立地条件含量最高，以2 050～2 100 m山谷阳坡立地条件含量最低，与其它立地条件下含量差异显著(P<0.05)．综合分析可知，海拔、地形部位、坡向变化均会引起土壤中各营养元素较大的变化，对棕榈人工林的生长产生影响，因此，在棕榈人工林经营过程中可根据不同立地条件的养分特点进行合理施肥提高产量.

表7 不同小地形部位产量因子分析1)Table 7 Yield factor analysis of T.fortunei planted at specific topographic sites

1)同一列中不同字母表示差异显著(P<0.05).

表8 不同立地条件土壤理化性质比较1)Table 8 Comparison on soil physical and chemical properties at different site conditions

1)同一列中不同字母表示差异显著(P<0.05).

2.6 棕榈生长产量与土壤养分相关性分析

由表9可知，土壤中全钾含量与树高、茎干单节长、棕片长、棕片宽、棕片重、总产量之间均存在极显著的相关性(P<0.01)，对生长及产量指标的影响效果最为明显；速效钾含量与棕片长，水解氮、有机质含量与茎干单节长之间具有极显著的相关性(P<0.01)；全氮含量与茎干单节长、棕片重，水解氮含量与树高，全磷含量与总产量，有机质含量与棕片重均存在显著相关性(P<0.05).可见，钾元素对棕榈生长指标的影响比氮、磷元素大，钾元素对棕榈生长及产量指标的影响机制有待于进一步研究.

表9 生长产量与土壤理化性质相关性分析1)Table 9 Correlation analysis of growth and yield with soil physical and chemical properties

1)*表示P<0.05的显著水平，**表示P<0.01的极显著水平.

3 结论与讨论

研究表明海拔、坡向、坡位、小地形部位等立地环境因子的不同会引起温度、水分、太阳辐射、土壤养分的差异，影响植物生态和生理特征，限制植物生长[15-17].本研究结果表明，棕榈在阳坡的生长优于阴坡，坡下部优于坡中、上部，山谷优于山脊；且各立地因子对棕榈树高影响最显著，对胸径、冠幅影响不显著，与苏香玲[18]等对不同海拔毛竹研究结果相似.这是因为棕榈是单子叶植物，其茎皆为初生组织，而无次生组织，仅有散生的管状维管束，负责输送养分，没有维管形成层存在，从而没有次生生长及生长年轮，且所有负责营养输送的管状维管束数量也是一个定数，不会因为年岁增大而增加；其生长顺序也有别于其它植物，先是完全发展主干的粗度，然后才进行增高生长，一旦进入增高生长，茎干的粗度便不会再增大[19]，因而，棕榈的直径生长主要取决于遗传因素，受立地条件变化的影响较小；相应的棕片因为包裹在茎干上，其宽度与棕榈直径具有高度的一致性，受立地因子的影响极小.不同立地因子主要通过影响棕榈高生长，进而影响棕片长度、棕片重量、棕柄重量及单株总产量.茎干单节长是本研究提出一个概念，实际上就是相邻棕片之间的生长间距，茎干单节长越小，棕片、棕柄生长的间距就越小，单位高度剥取的棕片、棕柄数就越多，棕榈的单株产量就越高.因此，选择适宜立地条件促进棕榈高生长是提高棕榈单株产量的关键.对土壤理化性质分析结果表明，不同坡向下，阳坡土壤养分较阴坡差，而棕榈生长及产量更好，表明坡向对棕榈生长及产量的影响较土壤养分状况更明显，这可能与棕榈对光照的需求有关.因此，棕榈人工林经营可以适当降低土壤养分状况要求，以海拔和坡向作为主要的选择因子.

大多数树种生长与氮、磷、钾元素供应关系较密切，其中钾元素以游离状态存在，有着高度的流动性，能够提升导管和筛管的运输速率，有利于干物质的积累[20].本研究对土壤养分与棕榈生长及产量相关性分析结果表明，棕榈人工林生长与钾元素，尤其是全钾的含量高度相关，全钾含量高的立地，棕榈的高生长及产量指标均较高，这可能与棕榈是纤维植物，主要产品棕片和棕柄中含有大量的纤维有关.因此，研究建议在进行棕榈经营时应多施钾肥，有利于促进生长及产量的提高，至于钾元素是怎样影响棕榈的产量和质量，还有待于进一步研究.