李伟雄 谢继红 陈新宇
(广东省森林培育与保护利用重点实验室/广东省林业科学研究院,广东 广州 510520)
F2湿加松Pinus elliottii×P. caribaea是从湿地松P. elliottii与加勒比松P. caribciea杂交后代F1筛选出的优良湿加松育种材料,通过营建F2种子园培育出F2湿加松,有显著的杂种优势。澳大利亚昆士兰州在松树杂交育种方面取得了举世瞩目的成绩,其培育的优良杂交组合既有母本(湿地松)树干通直圆满、抗风力强、分枝习性好、耐水渍等特性,又有父本(洪都拉斯加勒比松)速生、皮薄等优点[1]。我国自上世纪六十年代开始从古巴、澳大利亚和洪都拉斯引种湿地松、加勒比松并进行了杂交育种,取得巨大成效[2-3]。目前湿加松已成为我国南方地区重要的人工林树种[4-5]。研究施基肥种类与不同等价基肥量对湿加松生长影响,在生产上具有重要意义。本研究通过对湿加松造林施用不同数量基肥,探讨施基肥下湿加松造林前期生长的响应,对树高、胸径、单株蓄积、枝下高、冠幅生长性状进行综合分析,为林业生产中幼树施肥提供参考依据。
试验地位于韶关市始兴县太平镇天子地村,东 经114°03′45″ ~114°03′58″,北 纬24°58′10″ ~24°58′20″,海拔125 m。太阳总辐射量在4 140~4 400 MJ,年平均气温19~20 ℃,极端高温在35~42℃,极端低温在-3 ~ -5℃,年均降雨量约1 600 mm,土壤为红色岩台地风化形成的酸性黄壤[6],前茬杂灌。
试验采用苗木为台山市红岭种子园提供的F2湿加松无性系扦插袋苗,苗高20~30 cm;基肥及用量见表1。
施基肥试验设计采用随机区组排列(表2),3 个重复,每个重复21 处理。在同一坡向,上、中、下坡位设置3 次重复(3 个主区组),选取5 种基肥:过磷酸钙([P2O5]=12%) 为D、广东林业科学研究院试验有机混合肥[N8P10K6]为S、挪威复合肥[N15N15K15] 为T、混合复合肥[S : D=1 : 1] 为DS、混合复合肥[S : T=1 : 1]为TS,5 种等价量:按每种施放0 元/株(CK)、0.3 元/株、0.6 元/株、0.9 元/株、1.2 元/株 放基肥,共20 个处理(表1、表3)。试验共包含63 个块状小区,每个小区种3 株,详见表3。于2014 年12 月完成林地清理、整地,株行距3 m×3 m、挖明穴0.5 m×0.4 m×0.3 m、按试验设计放基肥和回表土,在试验区周围种两行保护带,主区之间种隔行,于2015 年3 月完成造林,并及时补植,确保成活率达100%,连续3 年两次(春、秋)砍草。
表1 湿加松基肥试验用量统计Table 1 Statistical table of base fertilizer used in experiment
表2 施基肥处理田间排列Table 2 Field arrangement of basal fertilizer treatment
表3 施基肥试验处理统计Table 3 Statistical table of basal fertilizer treatment
2016 年5 月、2017 年5 月、2018 年5 月、2019 年5 月、2020 年5 月、2021 年5 月分别对湿加松试验林每木调查,主要调查胸径(D)、树高(H)、枝下高(BH)和冠幅(CR)。
单株材积V(m3),计算采用以下公试[7-8],式中n为调查范围内的种植株数,由于每公顷种植密度为1 110 株,因此以1 110 与n的比值换算每公顷的断面积、单株蓄积:
单株材积V(m3)用计算式:V=f× π/4 ×H× dbh2,式中π 为圆周率,ƒ 为形数,取0.5。
数据采用SPSS21.0 软件对不同处理(不施基肥)湿加松树高、胸径、单株蓄积、枝下高、冠幅等指标进行方差分析,并对均值进行Duncan’s差异显著性检验,用EXCEL2010 软件勾绘树高、胸径、冠幅、单株材积的连年生长图。
1.5.1 差分析 利用小区平均值进行方差分析。性状方差分析采用混合线性模型[9-10]:
Yijk=μ+Bi+Pj+BPij+Eijk
式中Yijk为第i区组第j施基肥处理第k个观测值;μ为总体平均值,固定效应;Bi为第j个随机区的固定效应值;Pj为第j施基肥处理的固定效应值;BPij第i区组第j施基肥处理的随机互作效应值;Eijk为第ij小区第k个单株的机误。
1.5.2 多性状评定法 综合评定施基肥按下列公式[5]计算。以树高:胸径∶单株材积∶枝下高∶冠幅=1 ∶1 ∶1 ∶1 ∶1 权重系数计算Pi值。
式中Pi为第i个施基肥综合评定值;n为性状个数;Kj为j个性状的权重系数。
对施不同基肥与不同等价基肥量的湿加松生长性状方差分析表明,施基肥种类与不同等价基肥量对6 a 生湿加松树高、胸径、单株蓄积、枝下高和冠幅都存在显著影响(P<0.05)。
表4 表明:6 a 生湿加松平均树高的变化范围为7.68~9.24 m,其中施不同基肥湿加松平均树高的变化范围为7.68~8.77 m、施不同等价基肥量湿加松平均树高的变化范围为7.68~9.24 m,平均树高8.46 m。施1.2 元基肥量平均树高最高,为9.24 m,CK(对照:不施基肥)平均树高最低,为7.68 m。施不同等价基肥量湿加松平均树高排序为:1.2 元>0.6 元>0.9 元>0.3 元>0元(CK);施不同基肥湿加松平均树高排序为:
表4 施不同基肥的湿加松生长性状差异比较Table4 Comparison of growth characters with different basal fertilizers
DS>D>TS>T>S>CK。
6 a 生湿加松平均胸径的变化范围为12.71~16.3 m,其中施不同基肥湿加松平均胸径的变化范围为12.71~15.16 m、施不同等价基肥量湿加松平均胸径的变化范围为12.71~16.3 m,平均胸径13.94 m。施1.2 元基肥量平均胸径最大为16.3 m,CK(对照:不施基肥)平均胸径最小,为12.71 m。施不同等价基肥量湿加松平均胸径排序为:1.2 元>0.9 元>0.6 元>0.3 元>0 元(CK);施不同基肥品种湿加松平均胸径排序为:
T>DS>TS>D>S>CK。
6 a 生湿加松平均单株蓄积的变化范围为0.072 6~0.128 2 m3,其中施不同基肥湿加松平均单株蓄积的变化范围为0.072 6~0.090 5 m3、施不同等价基肥量湿加松平均单株蓄积的变化范围为0.084 4~0.128 2 m3,平均单株蓄积0.174 4 m3。施1.2 元基肥量平均单株蓄积最大,为0.128 2 m3,CK(对照:不施基肥)平均单株蓄积最小为0.072 6 m3。不同等价基肥量湿加松平均单株蓄积排序为:1.2 元>0.9 元>0.6 元>0.3 元>0 元(CK);施不同基肥品种湿加松平均单株蓄积排序为:T>DS>TS>D>S>CK。
6 a 生湿加松平均枝下高的变化范围为2.16~2.93 m,其中施不同基肥湿加松平均枝下高的变化范围为2.16~2.76 m、施不同等价基肥量湿加松平均枝下高的变化范围为2.16~2.93 m,平均枝下高2.67 m。施1.2 元基肥量平均枝下高最高,为2.93 m,CK(对照:不施基肥)平均枝下高最低,为2.16 m。不同等价基肥量湿加松平均枝下高排序为:1.2 元>0.6 元>0.9 元>0.3 元>0 元(CK);施不同基肥品种湿加松平均枝下高排序为:D=DS>S>TS>T>CK。
6 a 生湿加松平均冠幅的变化范围为2.78~3.24 m,其中施不同基肥湿加松平均冠幅的变化范围为2.78~3.24 m、施不同等价基肥量湿加松平均冠幅的变化范围为2.78~3.22 m,平均冠幅3.01 m。施1.2 元基肥量平均冠幅最大,为3.24 m,CK(对照:不施基肥)平均冠幅最小,为2.78 m。施不同等价基肥量湿加松平均冠幅排序为:1.2 元>0.9元>0.6 元>0.3 元>0 元(CK);施不同基肥品种湿加松平均树高排序为:T>D>S>DS>TS>CK。
由 图1 可 知:湿 加 松2016—2021 年 的 树高连年生长量变化范围为7.2~9.6 m,平均值为8.8 m,不同基肥和量对树高连年生长影响排序为DS4>TS4、DS2>D4>DS3>T4、S4>D1>D2、D3>TS2、S3、T2>S1>T3>DS1>TS1>T1>S1>CK,表明施基肥的湿加松幼林高生长比对照(不施基肥)明显加快。
图1 施不同基肥和量对湿加松连年生长的影响Figure 1 Effect of different basal fertilizer and amount on successive annual growth of Pinus elliottii×P. caribaea
湿加松的胸径连年生长量变化范围11.91~7.1cm,平均值为15.7 m,不同基肥和量对胸径 连 年 生 长 影 响 排 序 为DS4>T4、TS4>DS3、S 4 >T 2 >D 4 >T S 2 >D 3、T 3 >D S 2 >T S 3、D2>S3>D1>T1>TS1>S1、DS1>S2>CK,表明施基肥的湿加松幼林胸径生长比对照(不施基肥)明显增大。
湿加松的单株蓄积连年生长量变化范围0.040 0~0.109 7 m3,平均值为0.084 3 m3,不同基肥和量对单株蓄积连年生长影响排序为S4>TS4>T4>DS3>S4>D4>DS2>T2>TS2>TS3>D3>S3>S1>T1>DS1>T S1>S2>CK,表明施基肥的湿加松幼林单株蓄积生长比对照(不施基肥)明显增加。
以树高、胸径、单株蓄积、枝下高和冠幅的生长量综合评价施不同基肥对湿加松的影响(表5)。由表5 可知:6 a 生湿加松施不同基肥和量综合性状评定Pi值的变化范围为0.054 0~ 0.498 0,平均Pi值为0.336 1,不同基肥和量Pi值排序为CK<S2<TS1<DS1<S1<S3<T1<TS3<D1<D2<T3<D3<TS2<T2<DS2<D4<S4<DS3<T4<TS4<DS4,其中低于总体平均值的处理有11 个,分别为S2、TS1、DS1、S1、S3、T1、TS3、D1、D2、T3、D3,全部20 个都大于对照。Pi值最大的为DS4(表1 : 0.6D : 0.6S=1 042 g),Pi值最小的为对照。
表5 6 a 生湿加松生长性状综合评价Table 5 Comprehensive evaluation of growth characters of 6-year-old Pinus elliottii×P. caribaea
通过对施不同基肥(20 种)的6 a 生湿加松进行调查分析表明:施基肥种类与不同等价基肥量对6 a 生湿加松树高、胸径、单株蓄积、枝下高和冠幅都存在显著影响(P<0.05)。
6 a 生湿加松平均树高的变化范围为7.68~9.24 m,其中施不同基肥平均树高的变化范围为7.68~8.77 m、施不同等价基肥量平均树高的变化范围为7.68~9.24 m,平均树高8.46 m。施1.2元基肥量树高最高,为9.24 m,CK 平均树高最低,为7.68 m。不同等价基肥量湿加松平均树 高 排 序 为:1.2 元>0.6 元>0.9 元>0.3 元>0元(CK);施不同基肥湿加松平均树高排序为:DS>D>TS>T>S>CK。
通过对性状指标的连年生长图分析可知:湿加松6 a 的树高连年生长量变化范围为7.2~9.6 m, 平 均 值 为8.8 m, 不 同 基 肥和量对树高连年生长影响排序为DS4>TS4、DS2>D4>DS3>T4、S4>D1>D2、D3>TS2、S3、T2>S1>T3>DS1>TS1>T1>S1>CK,则表明施基肥的湿加松幼林高生长显著快于对照;湿加松的胸径连年生长量变化范围为11.91~7.1 cm,平均值为15.7 m,不同基肥和量对胸径连年生长影响排序为DS4>T4、TS4>DS3、S4>T2>D4>TS2>D3、T3>DS2>TS3、D2>S3>D1>T1>TS1>S1、DS1>S2>CK,则表明施基肥的湿加松幼林胸径生长显著大于对照;湿加松平均单株蓄积的变化范围为0.072 6~0.128 2 m3,其中施不同基肥湿加松平均单株蓄积的变化范围为0.072 6~0.090 5 m3、施不同等价基肥量湿加松平均单株蓄积的变化范围为0.084 4~0.128 2 m3,平均单株蓄积0.174 4 m3。施1.2 元基肥量平均单株蓄积最大,为0.128 2 m3,CK 平均单株蓄积最小,为0.072 6 m3。不同等价基肥量湿加松平均单株蓄积排序为:1.2 元>0.9 元>0.6 元>0.3 元>0 元(CK);施基肥品种不同湿加松平均单株蓄积排序为:T>DS>TS>D>S>CK。
通过对施不同基肥(19 种)的6 a 生湿加松进行调查分析与综合评价表明:6 a 生湿加松施不同基肥和量综合性状评定Pi值的变化范围为0.054 0~0.498 0,平均Pi值为0.336 1,不同基肥和量Pi值排序为CK<S2<TS1<DS1<S1<S3<T1<T S3<D1<D2<T3<D3<TS2<T2<DS2<D4<S4<DS3<T 4<TS4<DS4,其中S2、TS1、DS1、S1、S3、T1、TS3、D1、D2、T3、D3 低于总体平均值,20 个都大于对照。Pi值最大的为DS4(0.6D : 0.6S=104 2 g),Pi值最小的为对照,表明施基肥对湿加松造林苗期与幼林期具有显著促进作用,施基肥为营造林必须技术措施。