杉木良种幼林期生长动态对比分析

方禄明

(福建省将乐国有林场，福建 将乐 353300)

杉木(Cunninghamialanceolata(Lamb.) Hook.)是我国南方广泛栽培的优良用材树种，在我国商品材生产中具有重要作用[1-2]。福建省自20世纪50年代开始，持续开展了近70年的杉木遗传育种研究[3-4]，为提高杉木人工林良种使用率发挥了关键作用。在杉木良种推广应用过程中，对不同品种生产力进行栽培对比评价，针对不同的区域选用适宜的品种，是良种选育研究成果转化为林业有效生产力的关键环节。江西陈山红心杉种子园良种、福建沙县官庄第3代种子园良种、洋020无性系这3个良种在广东省茂名市7 a林龄时总体平均树高、胸径分别达到8.19 m和9.8 cm，在福建省三明市也达8.17 m和9.7 cm，良种表现出了良好的生长优势[5-7]。福建省光泽华桥国有林场杉木第3代种子园良种在当地Ⅱ类立地造林2.5 a后平均树高和胸径分别达到4.26 m和6.0 cm，分别比1.5代种子园良种大53.24%和88.92%[8]。已有文献报道表明杉木良种在幼林期已表现出明显的生长优势，但在不同区域优势度不尽相同。因此，根据生产需要，持续开展主要杉木良种生长对比分析，为不同产区甚至不同立地筛选适宜的良种，是有效发挥良种遗传优势的必要途径。鉴于此，福建省将乐国有林场自2007年开始，利用8个杉木良种在不同立地条件下开展造林对比试验，以期为不同立地筛选适宜的杉木良种，为杉木人工林分类经营提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

参试材料为8个杉木优良品种：①洋020组培无性系，简称洋020；②洋003组培无性系，简称洋003；③洋062组培无性系，简称洋062；④福建省沙县官庄林场第2代种子园良种，简称官庄2代；⑤洋024组培无性系，简称洋024；⑥广西柳州茶花山1.5代种子园良种，简称广西1.5代；⑦广西融水种源，简称融水种源；⑧福建省沙县官庄林场第2.5代种子园良种，简称官庄2.5代。

1.2 试验地概况

试验地位于福建省将乐国有林场元当工区066林班2大班1小班[9]，为杉木中心产区[10]，地理坐标117°26′10″ E、26°41′36″ N。中亚热带季风气候，年均气温18.7 ℃，年均相对湿度82%，年均无霜期287 d，年均降水量1669 mm。低山丘陵，海拔180～320 m，坡度30°～35°，山地红壤，土层厚60～80 cm。马尾松人工纯林采伐迹地，试验地沿山脊线一面坡展开，山顶Ⅲ类立地、坡面中部Ⅱ～Ⅲ类立地、坡面下部Ⅰ～Ⅱ类立地。

1.3 试验方法

2006年10月炼山、清杂堆烧后按株行距1.8 m×1.8 m(初植密度3000株·hm-2)挖明穴整地，穴规格50 cm×40 cm×30 cm，晾晒30 d以上，每穴施0.5 kg过磷酸钙作基肥，回表土拌匀后回心土。田间试验设计为完全随机区组设计(RCB)，8个处理，3次重复，共计24个小区，每个小区面积0.07～0.1 hm2。沿山脊线垂直往下，按立地条件将林地划分为上部、中部、下部3个区块，每一区块为1次重复，且沿水平方向平行于山脊线。重复1设置于上部区块，Ⅲ类立地；重复2设置于中部区块，Ⅱ～Ⅲ类立地；重复3设置于下部区块，Ⅰ～Ⅱ类立地。

2007年3月造林，每个小区四周栽植2行木荷为隔离带。造林当年春、秋季除草、扩穴后，均每株施0.2 kg复合肥；2008年春季除草后，每株施0.3 kg复合肥，秋季除草不施肥。之后根据《杉木速生丰产林栽培技术规程》抚育管理[10]。

2 结果与分析

2.1 试验林平均生长性状

试验林平均树高、胸径、单株立木材积年度累计生长量曲线见图1。3个生长性状随林龄增加稳步增大，11年生时平均树高、胸径、单株立木材积分别为10.34 m、12.37 cm、0.07207 m3。试验林平均树高、胸径、单株立木材积年均生长量曲线见图2。随着林龄增加，树高和胸径的年均生长量均呈现低—高—低的变化趋势，且具有高度的同步性，例如年均生长量最大值均出现在5年生时。单株立木材积的年均生长量在幼林期呈现出持续稳步增长的趋势，虽然树高和胸径的年均生长量在11年生时已经呈现较为明显的降低，但单株立木材积年均生长量仍然保持上升的势头。总体而言，试验林11年生时树高、胸径、单株立木材积年均生长量分别为0.94 m、1.12 cm、0.00655 m3。

图1 树高、胸径、单株立木材积累计生长量图2 树高、胸径、单株立木材积年均生长量

试验林保存率、单株水平生长性状变异系数曲线见图3。单株立木材积变异系数明显高于树高和胸径的变异系数，也即单株立木材积在单株间的差异程度明显高于树高和胸径。3年生时，林分刚郁闭，各单株充分生长，树高、胸径、单株立木材积的变异系数高达19.90%、27.28%、68.94%。随着林龄增加，生长性状在单株间的差异程度逐年平稳、小幅度降低，7年生时达到最低，分别为14.49%、19.74%、47.12%，但在11年生时又略微升至14.85%、20.69%、48.70%。结合调查林龄推断，试验林在7～11 a林龄间已产生了株间竞争，即将进入抚育间伐期。试验林保存率较高，随林龄增加平稳缓降，从3年生时的99.62%逐步降至11年生时的95.20%。

图3 保存率、变异系数曲线图4 品种、交互作用对生长性状的方差贡献率曲线

2.2 品种间差异

2.2.1 生长性状差异 对各品种不同林龄时树高、胸径、单株立木材积进行方差分析，结果见表1。各林龄时的树高、胸径和单株立木材积在品种间差异均达极显著水平，品种与立地间的交互作用也极显著。但进一步的方差贡献率分析表明，不同林龄时品种及其与立地的交互作用对生长性状的影响不同。品种、品种与立地的交互作用对树高、胸径和单株立木材积的方差贡献率随林龄的变化曲线见图4，其反映品种、交互作用在不同林龄时对生长性状的影响强弱。总体而言，品种的方差贡献率呈先降低后增高的变化趋势，在5年生时达到最小值；交互作用的方差贡献率呈先增加后降低的变化趋势，在6年生时达到最大值。因此，品种、及其与立地的交互作用对生长性状起着双重影响作用，在品种生长性状测试中应得到重视：筛选广谱性速生品种时，至少应在品种方差贡献率上升，而交互方差贡献率下降之后选择，本试验中为7 a林龄之后；而基于立地与品种交互作用的筛选，在所有林龄时均可选择。

表1 生长性状方差分量及方差贡献率

*：**为差异极显著；*为差异显著。下同。

图5 胸径变异系数年度曲线

2.2.2 保存率及林分整齐性差异 品种间各林龄时保存率方差分析结果见表2。除了3年生时品种间差异极显著外，其它林龄时差异均不显著，总体而言参试品种间保存率差异不显著，而林分11年生时平均保存率仍然达95.0%以上，说明参试品种适应性均较高。在林分整齐性方面，树高的变异系数在各林龄时品种间的差异均不显著(表3)；胸径的变异系数在3～6年生时品种间差异均不显著，7年生时差异显著，11年生时差异达到极显著(表4)；单株立木材积的变异系数在3～7年生时品种间差异均不显著，而11年生时差异达到极显著(表5)。这表明7年生时，有的品种林分内已经产生株间竞争，而这种竞争首先明显作用于胸径，致使单株间胸径差异加大，进而逐步影响单株立木材积。因此，对7年生和11年生时品种间胸径变异系数进行LSD多重比较，变异系数由小到大排序结果为：7年生时，洋020(16.21%)=洋062(17.09%)≤洋024(19.17%)≤官庄2代(20.33%)≤融水种源(20.65%)≤广西1.5代(20.94%)≤官庄2.5代(21.74%)≤洋003(21.82%)(“=”为差异不显著，“≤”为介于显著和不显著小于之间，“<”为显著小于，下同。)；11年生时，洋020(14.59%)=洋062(16.66%)<融水种源(20.16%)=洋003(22.19%)=洋024(22.26%)=广西1.5代(22.32%)=官庄2代(23.19%)=官庄2.5代(24.17%)。

进一步绘制各品种胸径变异系数随林龄变化曲线(图5)可知，7年生时，洋020、洋062和融水种源的胸径变异系数仍然保持下降趋势；11年生时洋020和洋062的胸径变异系数继续下降并明显低于其它品种。因此推断，相较于其它参试品种，洋020和洋062这2个无性系良种在相同初值密度下，初次抚育间伐林龄更大，本研究中比其它品种大4 a以上。

表2 保存率方差分析

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

表3 树高变异系数方差分析

表4 胸径变异系数方差分析

表5 单株立木材积变异系数方差分析

2.3 适宜品种筛选

2.3.1 广谱性适宜品种 在生长性状方差分析基础上，对各品种11年生时的树高、胸径和单株立木材积进行LSD多重比较，结果见表6。树高由大到小排序为：洋003>洋020>洋062>官庄2代=融水种源>广西1.5代>官庄2.5代>洋024，胸径由大到小排序为：洋003>官庄2代>洋062>洋020>融水种源=广西1.5代=官庄2.5代>洋024，单株立木材积由大到小排序为：洋003>官庄2代>洋062>洋020>融水种源=广西1.5代=官庄2.5代>洋024。以单株立木材积为主要指标，兼顾胸径和树高，筛选出洋003、官庄2代为广谱适宜速生品种。其中洋003无性系11年生时平均树高、胸径、单株立木材积分别为12.01 m、14.92 cm、0.11455 m3，比林分总均值分别高16.15%、20.61%、58.94%；官庄2代种子园良种11年生时平均树高、胸径、单株立木材积分别为10.42 m、13.65 cm、0.08651 m3，比林分总均值分别高0.77%、10.35%、20.04%。

表6 各品种11年生生长性状LSD多重比较

2.3.2 基于立地的适宜品种筛选 鉴于品种与立地显著的交互作用，利用单株立木材积雷达图(图6)为不同立地筛选最优良种：Ⅲ类立地最适宜良种为官庄2代种子园良种，Ⅱ～Ⅲ类和Ⅰ～Ⅱ类立地均为洋003无性系。不同立地及其最适速生品种生长情况见表7。官庄2代种子园良种在Ⅲ类立地中11年生时树高、胸径、单株立木材积分别为11.93 m、14.53 cm、0.10986 m3，分别比Ⅲ类立地均值高18.82%、16.71%、52.94%；洋003无性系在Ⅱ～Ⅲ类中11年生时树高、胸径、单株立木材积分别为12.03 m、14.48 cm、0.10666 m3，分别比Ⅱ～Ⅲ类立地均值高15.78%、18.88%、55.71%；洋003无性系在Ⅰ～Ⅱ类立地中11年生时树高、胸径、单株立木材积分别为13.56 m、15.48 cm、0.13749 m3，分别比Ⅰ～Ⅱ类立地均值高18.05%、23.94%、81.19%。按照不同立地选择最适品种，单株立木材积均值较林分均值高63.28%，而根据品种差异性筛选的最优广普适宜品种(洋003无性系)较林分均值高58.94%。

表7 不同立地最适速生品种

图6 11年生单株立木材积雷达图

3 结论与讨论

试验林11年生时平均树高、胸径分别为10.34 m、12.37 cm，分别较杉木速生丰产林标准[10]高37.87%、21.27%。树高、胸径、单株立木材积年均生长量分别为0.94 m、1.12 cm、0.00655 m3，保存率95.20%，杉木良种在幼林期表现出了强劲的生长势头。虽然品种间生长性状在各林龄时差异均达到极显著水平，但值得注意的是品种与立地的交互作用也显著影响着生长，特别是在7年生前其作用较品种的影响作用更明显，之后2种影响作用逐渐达到平衡，11年生时，品种对树高、胸径、单株立木材积的方差贡献率分别为25.67%、17.59%、20.80%，品种与立地交互作用对树高、胸径和单株立木材积的方差贡献率分别为28.23%、16.48%、17.31%。因此7年生后筛选杉木广谱性速生品种是适宜的，而此时有的品种的林分内已经产生株间竞争，并首先明显作用于胸径，致使单株间胸径差异加大，进而逐步影响单株立木材积。例如洋020和洋062这2个无性系，在相同初植密度下，初次抚育间伐林龄较其他参试品种大4 a以上。

鉴于品种间的生长差异，以单株立木材积为主要指标，兼顾胸径和树高，筛选出洋003、官庄2代为广谱适宜速生品种。其中洋003无性系11年生时平均树高、胸径、单株立木材积分别为12.01 m、14.92 cm、0.11455 m3，比林分总均值分别大16.15%、20.61%、58.94%；官庄2代种子园良种11年生时平均树高、胸径、单株立木材积分别为10.42 m、13.65 cm、0.08651 m3，比林分总均值分别大0.77%、10.35%、20.04%。鉴于品种与立地显著的交互作用，为不同立地筛选最优良种：Ⅲ类立地最适宜速生品种为官庄2代种子园良种，11年生时树高、胸径、单株立木材积分别为11.93 m、14.53 cm、0.10986 m3，分别比Ⅲ类立地均值高18.82%、16.71%、52.94%；Ⅱ～Ⅲ类立地最适宜速生品种为洋003无性系，11年生时树高、胸径、单株立木材积分别为12.03 m、14.48 cm、0.10666 m3，分别比Ⅱ～Ⅲ类立地均值高15.78%、18.88%、55.71%；Ⅰ～Ⅱ类立地最适宜速生品种同样为洋003无性系，11年生时树高、胸径、单株立木材积分别为13.56 m、15.48 cm、0.13749 m3，分别比Ⅰ～Ⅱ类立地均值高18.05%、23.94%、81.19%。按照不同立地选择最适品种，单株立木材积均值较林分均值高63.28%，而筛选的最优广普适宜品种(洋003无性系)较林分均值高58.94%。

分析结果还表明，基因与环境的互作显著影响生长性状，在对比分析品种间生长性状差异的同时，也应重视这种互作对生长的影响，从而为不同的立地筛选最适宜品种。本试验虽然仅初步按照立地类型开展了品种筛选，但其结果为以后开展杉木品种测试提供参考。通常，林木生长越迅速，株间越易产生竞争，但本研究发现洋020无性系和洋062无性系虽然生长较快，但产生株间竞争的初始林龄较其他生长较慢品种迟4 a以上，这为杉木不同品种人工林的抚育提供了重要参考。张运根[9]于2009年分析相同试验林中各品种2年生时树高的差异，结果表明种子园良种苗木树高显著高于洋003和洋062组培无性系，本试验分析表明11年生时这2个无性系树高均超过种子园良种，说明组培无性系苗木造林后的恢复期更长，需要更精细的幼林抚育。