不同造林方式下闽楠幼林根系性状分析

黄 宇，张 娟，温晓芸，汤行昊，林智勇，罗千勋，范辉华

(1.福建省林业科学研究院，福建 福州 350012；2.福建省顺昌县林业科技推广中心，福建 顺昌 353200)

闽楠(Phoebebournei)为樟科常绿大乔木，分布于福建、江西、浙江南部、广东、广西北部及东北部、湖南、湖北、贵州等地，被列为国家二级保护植物[1-3]。是一种珍贵的用材树种，其木材坚硬，结构细密，纹理淡雅文静，质地温润柔和，为上等建筑、家具、造船及工艺雕刻等良好木材[4]。近年来，闽楠人工造林已引起人们的极大兴趣与关注，闽楠育苗数量不断增加。目前对闽楠的研究多集中在生理生态、种源选择和种苗繁育等方面[5-10]，关于闽楠造林方式的研究甚少，已有对楠属植物不同造林方式的生长效果进行比较[11]，但未见有对不同造林方式下闽楠幼林根系性状分析的研究。

在生态系统中，地上与地下过程的关联主要是通过根系实现的，由于植物生长的严格整体性，地上部分的生长在很大程度上取决于地下根系的生长状况，而根系形态又能够反映植物根系的生长状况，从而可以反映出造林成效的好坏[12]。开展闽楠不同造林方式试验，对其幼林生长进行测定，利用WinRHIZO根系分析系统[13-15]比较闽楠不同造林方式对其根系性状的影响，以期为闽楠人工林的造林提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

2016年2月，采用3种造林方式营造闽楠试验林，3种方式分别为：18 a杉木林下套种闽楠方式(杉木保留密度450株·hm-2，试验地位于顺昌县大干镇干山村，南与顺昌县元坑镇接壤，北纬26°55′、东经117°40′，海拔约600 m)、闽楠纯林、闽楠与杉木混交林(杉木林采伐迹地，试验地位于顺昌县元坑镇谟武村，北纬26°86′、东经117°71′，海拔约400 m)。3种造林地坡度平缓，山坡中下部，山地红壤，立地条件Ⅱ级，土壤理化性质见表1。每种造林方式各200 m2(10 m×20 m)，3次重复。造林前均采用林下全面除草和带状整地，整地带宽为1 m，种苗为芽苗移栽培育1 a的闽楠容器苗(20 cm≤H<25 cm，2.5 mm≤D<3 mm)，混交用杉木苗为1 a裸根苗(H≥35 cm，D≥0.45 cm)，株行距为2 m×2 m，穴规40 cm×40 cm×30 cm，种植后统一进行管理，造林当年全面锄除草培土2次，次年全面锄除草1次。

表1 不同造林方式土壤理化性质

1.2 幼林调查

2016年12月，调查造林当年闽楠的成活率。2018年4月，采用钢卷尺、麦思德电子数显游标卡尺(精度0.01 mm)对各试验小区闽楠的地径、最大冠幅、苗高、枝下高进行调查，每个试验小区随机调查30株。

1.3 根系性状的测定

3种造林方式每个重复挖取3株，水平方向上以闽楠树干为中心，按0.5 m为半径进行全株挖掘，取到无明显根系为止，根深和平均根幅现场测量。将植株根系鲜样充分洗净晾干整理后分析，扫描之前将大的分支剪开，输出的图片使用Win-RHIZO根系分析系统软件(Regent Instruments Canada Inc)进行分析，分别得出总根长(TRL，所有根的长度的总和，包括初级根和侧根，cm)、根表面积(SA，单个测量植株的所有根的面积，cm2)、根体积(RV，单个测量植株的所有根总体积，cm3)、根平均直径(AD，单个测量植株的所有根的平均直径，cm)。

1.4 数据分析

采用DPSv 7.05和SPSS(V18.0)软件对数据进行统计分析，利用Duncan法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同造林方式下闽楠生长情况比较

表2可知，混交造林和林下套种闽楠造林成活率最高，达100%，不同造林方式平均造林成活率为99.78%。不同造林方式对闽楠造林成活率的影响不显著，对闽楠地径、最大冠幅、苗高和枝下高的影响达到差异极显著水平，混交与纯林造林闽楠的生长情况差异并不显著。林下套种闽楠的平均地径、最大冠幅、苗高和枝下高均最大，分别为11.60 mm、61.33 cm、115.56 cm、32.42 cm，分别比最小值高出0.81倍、0.74倍、0.87倍、2.71倍。

表2 不同造林方式下闽楠生长情况分析

*：同列不同大写字母为0.01水平差异显著。

2.2 不同造林方式下闽楠根系性状分析

根系表面积的增加扩大了植物与土壤的接触面积，根系表面积由根长和直径共同决定。根系直径的大小反映主根的发达程度，主根越发达，植株生命力越强[16]。由表3可知，不同造林方式对闽楠单株总根长、总表面积、根系总体积、根深和平均根幅的影响达到差异极显著水平；对闽楠单株根系平均直径影响差异并不显著。林下套种闽楠的单株总根长、总表面积、根系总体积、根深和平均根幅均最大，依次为1269.13 cm、376.75 cm2、9.32 cm3、47.50 cm、48.42 cm，分别比最小值高出94.47%、89.03%、117.51%、64.74%、64.12%。闽楠纯林的单株总根长和平均根幅均最小，分别为652.61 cm、29.50 cm；闽楠混交林的单株根系总表面积、平均直径、根系总体积和根深均最小。

表3 不同造林方式下闽楠根系性状分析

*：同列中不同大、小写字母分别为0.01、0.05水平差异显著。

2.3 不同造林方式下闽楠根系结构分析

按照根系直径分10个等级(d>4.5 mm、4 mm4.5 mm的次之；林下套种的闽楠根总表面积在根系直径d>4.5 mm分布最多，分布在根系直径0.5 mm4.5 mm分布最多，依次为9.96 cm3、6.76 cm3、26.65 cm3，分布在根系直径0.5 mm4.5 mm、0.5 mm

2.4 闽楠生长性状与根系性状相关分析

将闽楠地上生长性状与根系性状指标进行Spearman相关性分析。结果(表5)表明，苗高与地径的相关性最大，相关系数达0.992，达到极显著水平(P<0.01)。闽楠的生长性状地径、最大冠幅、苗高、枝下高与单株总根长、根总表面积、根系总体积、根深、平均根幅均呈正相关(P<0.01)，且均达到极显著水平，说明闽楠植株地上部分生长越旺盛，根系越发达。

表4 闽楠根系结构分析

表5 闽楠地上生长性状与根系性状相关分析

*：*为5%水平差异显著性；**为1%水平差异显著性。

3 结论与讨论

本研究以3种造林方式营造的闽楠试验林为对象，分析造林2 a后幼林生长情况，利用Win-RHIZO根系分析系统对不同造林方式闽楠根系性状进行分析。结果表明：林下套种闽楠的平均地径、最大冠幅、苗高、枝下高、单株总根长、总表面积、根系总体积、根深和平均根幅均最大，依次为11.60 mm、61.33 cm、115.56 cm、32.42 cm、1269.13 cm、376.75 cm2、9.32 cm3、47.50 cm、48.42 cm，均高于纯林和混交林。有研究发现施肥对闽楠人工幼树的苗高、地径和冠幅的影响依次为单施氮>单施磷>单施钾[17]；李荣生等[18]研究发现造林地土壤含有的养分可满足闽楠幼林的生长，李铁华等[19]发现当土壤中的养分含量达到一定量时，特别是全N、速效P的含量分别达到1.0 g·kg-1、20.3 mg·kg-1时，就能满足闽楠苗木生长的需要。3种造林方式对闽楠幼林生长的影响可能与造林地的土壤理化性质、林分的光照、温度、湿度差异有关。本研究中林下套种的土壤有机质、碱解氮、有效磷、全氮、全磷均高于纯林和混交林，这有利于闽楠生长，这与陈淑广[20]、楚秀丽等[21]研究结果较为一致。

纯林、混交、林下套种的闽楠单株根总长度在根系直径0 mm4.5 mm、0.5 mm