闽北4个阔叶树种生长对比分析

黄少华

(建瓯市林业技术推广中心，福建 建瓯 353100)

天然林资源的采伐利用导致现有天然阔叶林资源急剧减少。但阔叶林无论是蓄水固土或是土壤改良，物种保存或是环境保护都要比针叶树种更胜一筹，因此，因地制宜地发展阔叶树造林，既能够改善地力、改良土壤，同时又能美化环境，获得经济效益[1-2]。相对于针叶用材树种，阔叶树种人工造林对立地选择要求较严，因此，在实施阔叶树种的推广过程中要力求树种与外部环境的和谐统一。

福建建瓯市地处闽北地区，具有丰富的阔叶树种资源，为推广阔叶林的栽培和开展造林树种多样化研究提供有利的条件[3]。然而，当前对于阔叶树种现有的生长分析大多是基于幼林，对年龄更大的林分开展多树种生长评价相对较少。本研究从1999年开始初选部分具有代表性的乡土阔叶树种，包括闽粤栲和米槠等常绿阔叶林以及枫香、南酸枣等落叶阔叶林，进行造林试验，通过对比同一立地条件下不同阔叶树种的林木生长和林分结构，选择出适宜造林地的用材林阔叶树种，并对不同阔叶树种的适宜栽培模式进行探讨，以期为今后有选择性的大面积推广阔叶树种造林提供参考。

1 试验地概况

造林地位于福建省建瓯市南雅镇杉溪村(118°05′—118°26′E、26°44′—26°59′N)，地处中低山地、丘陵地带，属亚热带海洋性季风气候，全境气候温湿，雨量充足；年均气温19 ℃，极端最高气温达40.7 ℃，最低为-7.2 ℃，年均降水量1700～1900 mm，霜期从12月—翌年2月，年无霜期286 d，年均相对湿度75%左右。试验地坡向为东南坡，坡度25°左右。土壤母质为花岗岩，土壤为红壤土，土层厚度均大于100 cm，土质肥沃，立地质量等级为Ⅰ级，造林地均为杉木1代纯林的采伐迹地。

2 试验方法

2.1 试验设计

采用随机区组设计，以树种为处理，共4个树种(枫香、米槠、闽粤栲、南酸枣)即4个处理，每个处理3次重复，共12个小区，每个小区均为25 m×25 m，面积为625 m2。同时，以杉木林地采伐后的萌芽苗更新的林分作为参照林分进行生长指标对比。为减少边缘效应对树种生长的干扰，提高试验数据的可靠性，试验选取的林木均来自于每块样地中心20 m×20 m林地内，各样地四周外围5 m宽“回”形条块作为缓冲带，不采集数据。

造林地隶属同一小班(101林班6大班4小班)，造林地经炼山清杂，穴规格为60 cm×40 cm×40 cm。株行距为2.5 m×2.5 m，初植密度均为1540株·hm-2。1999年2月采用粗壮、根系发达、无机械损伤、无病虫害的优质1年生Ⅰ级、Ⅱ级枫香、米槠、闽粤栲、南酸枣裸根苗同时进行造林，苗木规格见表1。其中，南酸枣的裸根苗平均地径和苗高显著高于其余3个阔叶树种(P<0.05)，而后三者之间的平均地径和苗高无显著性差异。

表1 造林苗木规格

*：同列不同小写字母为差异显著(P<0.05)。

造林后第1～3年每年全面锄草抚育2次，分别在5—6月和9—10月进行；第4～5年每年劈草抚育1次，在7—8月进行。林分整个生长期内未进行间伐。

2.2 调查及分析方法

2017年2月对不同树种的生长状况进行调查，统计所有样地内的不同树种保存株树并计算保存率。从不同树种的每个样地中随机抽取30株林木并测定其树高、胸径、地径、冠幅生长量，并依据《福建省阔叶树二元立木材积表》、《福建省杉木人工林二元立木材积表》计算林分蓄积量[4]。阔叶树种材积V阔=0.000052764291D1.8821611H1.0093166，杉木材积V杉=0.0000872D1.785388607H0.9313923697，式中：V树种为单株材积(m3)；D为胸径(cm)；H为树高(m)。林分蓄积量=单株材积×保存密度。

采用直径分布曲线的性状统计量偏度(SK)、峰度(K)和变异系数(CV)，研究4个树种的林分径阶分布的特征[5]。其中，偏度可以反映树种直径分布曲线偏离正态分布的程度，当SK>0时，表示位于林分平均直径右侧的株树比左边少，SK<0则表示位于直径左侧的株树比右边少。峰度则是表征直径分布曲线尖稍程度的一个重要指标，其可以反映林分直径分布的均匀程度，K>0表示林分直径的分布更集中，当K<0时则径阶分布呈扁平状，说明林木的直径分布更分散[5]。

结合不同林分中林木径阶分布直观图和直径累积分布曲线，探索不同树种林分直径结构差异。并采用Weibull分布函数F(x)=1-e-{[(x-a)/b]c}对直径累积分布曲线进行参数拟合[6]，Weibull分布的3个参数与林分特征因子有关，a为林分最小直径；b为林分直径分布范围；c为决定林分直径分布的偏度[8-9]。c值在1～3.6之间为单峰左偏山状分布，c<1时为倒“J”型分布，c=1时为指数分布，c=2时为χ2分布，c=3.6时为近似正态分布，c>3.6时为单峰右偏山状分布。c→∞时为单点分布[10-11]。

2.3 数据统计与分析

采用Microsoft excel 2007进行数据统计，运用SPSS 19.0软件进行方差分析(ANOVA)和Duncan′s多重比较，以检验不同树种间的生长差异。采用Origin 8.5对数据进行Weibull函数拟合和图表绘制。

3 结果与分析

3.1 同一立地条件下不同树种林木保存率的差异

近似一致的立地条件下，不同树种间保存率存在极显著性差异(表2)。其中，闽粤栲的苗木保存率最高，约为85.56%；其次是枫香，保存率为84.44%；但2个树种间的保存率无显著性差异。酸枣和米槠的树种保存率分别为66.67%和61.67%，二者之间保存率无显著性差异，但显著低于枫香、杉木和闽粤栲。这一结果说明，造林17 a后，有接近三分之一的南酸枣和米槠死亡。

3.2 同一立地条件下不同树种生长差异

不同造林树种的林分生长状况和单株材积分别见表2。方差分析结果表明，不同树种间平均树高呈现出极显著差异(表3)。多重比较结果(表2)显示，酸枣的平均树高仅为10.18 m，显著低于杉木及其余3个阔叶树种；而枫香、米槠和闽粤栲3个树种间的平均树高无显著差异。闽粤栲的平均胸径为14.77 cm，显著高于枫香、米槠和酸枣，但后三者之间平均直径无显著差异。对比4个阔叶树种的单株材积后发现，闽粤栲的平均单株材积最大，为0.107 m3，与杉木无显著差异；米槠的平均单株材积显著低于闽粤栲，为0.068 m3；枫香和酸枣的平均单株材积分别为0.055 m3和0.058 m3，二者之间无显著差异，但显著低于其余3个树种。

树种之间的林分蓄积量呈极显著差异(表3)。其中，闽粤栲的林分蓄积量最高(图1)，约为139 m3·hm-2，略高于杉木；枫香的林分蓄积量约为72.5 m3·hm-2，显著低于闽粤栲(P<0.05)，但显著高于米槠和酸枣(P<0.05)；米槠、酸枣的林分蓄积量约为63、59 m3·hm-2，显著低于其余3个树种(P<0.05)，但二者之间无显著差异。

表2 5个树种的生长状况

*：同列不同小写字母为不同树种间差异达0.05显著水平，下同。

3.3 同一立地条件下不同阔叶树种的径阶分布特征

径阶分布是评估林分稳定性及林分株间竞争的重要指标。对4个阔叶树种的林分径阶分布分析表明(图2)：4个阔叶树种的林分径阶分布峰值在7～14 cm，径阶分布峰值从低径阶到高径阶依次为米槠、酸枣、枫香、闽粤栲，分别为7、10、11、15 cm，且径阶大于16 cm的株数分别占到了16.67%、10%、0%、36.67%。同时，米槠和闽粤栲林分均出现了27 cm以上的径阶。

表3 5个树种生长性状方差分析

*：Sig.<0.01为差异极显著；0.01≤Sig.≤0.05为差异显著；Sig.>0.05为差异不显著。

不同字母为不同树种之间的差异(P<0.05)图1 不同造林树种林分蓄积量 图2 4个阔叶树种直径径阶分布

由图3可以看出，4个阔叶树种中，米槠和酸枣的直径分布偏度值>0，分别为1.23和0.88，呈右偏，且米槠的偏度值要大于酸枣，表明米槠和酸枣的小径阶的树木株数占大多数，而大径阶的树木占少数，米槠林分中小径阶的林木占比要高于酸枣。相反，枫香和闽粤栲的直径分布偏度值<0，分别为-0.19和-0.02，呈左偏，表明分布曲线的顶峰偏左，枫香和闽粤栲的中、大径阶株数比例更多。

在研究林分峰度时以最高峰为研究对象。其中，米槠、酸枣和枫香的径阶分布峰度为正值，分别为1.58、1.77和0.67，说明这3个树种林分径阶分布曲线尖峭，且胸径变异系数较小(表3)，即胸径分布的范围较小，株数径阶相对集中。而闽粤栲径阶分布峰度为负值，为-0.72，表明闽粤栲林分径阶分布离散程度大，且闽粤栲的胸径变异系数较大(表3)。

图3 4个阔叶树种林木径阶分布的偏度和峰度图4 4个阔叶树种的径阶中值与径阶分布累计散点图

4个阔叶树种的径阶中值与径阶分布累计散点图和径阶分布形态参数见图4、表4。三参数Weibull分布是进行林木胸径分布拟合最常用的概率密度函数，4个阔叶树种径阶分布拟合方程R2值符合统计分析的要求，拟合结果良好。拟合结果显示，4个阔叶树种中，米槠、酸枣、枫香的Weibull参数c值均在1～3.6之间，曲线呈左偏单峰山状分布，说明林分内中小径阶的林木占多数，而枫香和闽粤栲的参数c值接近3.6，接近呈正态分布。

表4 4个树种径阶分布参数

4 结论与讨论

1)从试验林的林分状况来看，枫香、闽粤栲的林木保存率较高，尤其是闽粤栲，其平均胸径、树高和单株材积以及林分蓄积量均显著高于其余3个阔叶树种，生长状况良好。17年生闽粤栲林木平均单株材积和林分蓄积量已与杉木处于同一水平，且在闽粤栲林分中株数更多地分布在径阶较大的范围内，大径材较多；但林分中有参差不齐现象，林分结构与天然林的反“J”却相距甚远。故应及时进行林分结构调整。此前潘标志[7]发现闽粤栲冠幅大，郁闭早，故应适时适量地进行间伐，调整林分密度以促进其过渡到合理的林分结构[8]。且闽粤栲与马尾松混交可促进闽粤栲的生长。

2)尽管枫香的平均胸径、树高和单株材积均低于杉木和闽粤栲，但其枝下高显著高于其余4个树种，且林木保存率最高，故该立地条件可能更有利于培养优质的枫香木材。平均胸径和单株材积较小是由于林分进入成林阶段后，密度过大导致林木个体之间的竞争加剧。但枫香树高整体均接近或超过10 m，树高、胸径变异系数较小；且枫香林分中，中、大径阶的枫香株数占比较多且分布较集中，表明枫香林分能更有效地实现单一材种的培育目标[12]。但林分结构反“J”型的分布均不明显，径级结构需进行调整。此前，霍达等[13]根据枫香本身的生物学特性和密度效应规律总结发现，枫香造林初植密度可适当大些。但若以培育中、大径材为目标，成林阶段必须通过人工抚育来控制枫香用材林的密度。

3)相对于枫香和闽粤栲，在近似相同的立地条件下，米槠和南酸枣的林分现状并不理想。米槠是我国南方地区重要的用材树种，但在该立地条件下，其保存率和枝下高均显著低于其余3个阔叶树种，同时，在调查过程中发现相当一部分米槠双叉树的存在。这一结果有悖于培育米槠优良通直用材木的初衷。同时，在米槠林分中，中小径阶的林木仍占多数；且树高和胸径变异系数较大，林木间个体分化严重，林分稳定性较差。应在造林前期调整栽培密度，成林期间加强水肥管理，为米槠快速生长提供有利条件。

4)尽管在造林时，南酸枣的平均地径和树高均显著高于其余3个阔叶树种，但造林17 a后，酸枣林分的平均地径、平均树高、单株材积和林分蓄积量均较低，且成活率仅有60%左右；同时，酸枣胸径分布偏度值为正值，直径分布右偏，中小径阶的林木占比最高。一方面可能是由于南酸枣对该造林地的适应性较差，对立地条件反应强烈，在好的立地条件下长势较好，表现出速生丰产的优势；而在差的立地条件下，南酸枣仍表现出较强的适应性，但树高、胸径生长均受较大影响[14-15]。温谋德[16]发现潮湿肥沃的土壤下的南酸枣生长较好。另一方面，可能本次造林地是东南坡向，属阴坡，而南酸枣喜阳，林分郁闭后林内光照不足，导致林木生长分化，整体长势较差；但具体原因仍有待进一步研究。研究证实，与福建柏或杉木营造混交林能显著促进南酸枣的生长和成材[17-18]。