黄秀美,邓鸿荣,张志杰,吴 睿,黄晶仔,罗盛懋
(福建省永安国有林场,福建 永安 366000)
米老排(Mytilarialaosensis),别名壳菜果、马蹄荷、山桐油、三角枫、米显灵等,是金缕梅科(Hamamelidaceae)壳菜果属(Mytilaria)常绿阔叶乔木,自然分布在我国北纬20°30′-23°50′、东经105°45′-112°之间的广东西部、广西西南部、云南东南部,以及东南亚的越南、老挝等国家。分布区年平均气温20-22℃,最冷月平均气温10.6-14℃,极端最低温-4.3℃,年降水量1200-1600mm,雨季多集中于5-9月,无霜期274d,相对湿度78 %-80 %[1-3]。米老排人工林生长迅速、干形通直,木材色泽美观,经久耐用;林内凋落物多且分解较快;树叶营养成分高、种仁含油量高,是北热带至南亚热带速生用材、制浆造纸和土壤改良、水源涵养、混交造林、生物防火优良树种[4-9];也是牲畜饲料、工业油脂的重要资源[10-11]。20世纪60年代初以来,云南西双版纳、浙江平阳、广西南宁、广东乐昌,海南屯昌、江西崇义,以及福建长泰、诏安、上杭、漳平、梅列、大田等报道引种栽培[10,12-22]。但是,未见有关米老排在极端气温条件下引种适应性观测和人工栽培一个轮伐期生长效果的报道。
福建省永安国有林场1992年12月从广西凭祥引进米老排种子,1993年1月播种育苗,1994年1月选择1年生裸根苗营造米老排杉木混交林,历经1999年12月-5.6℃极端低温和2003年8月40℃极端高温天气,2021年10月主伐择伐。本文报道该场米老排引种适应性及其6年生杉木幼林进阶时、12年生第一次抚育间伐后、28年生主伐择伐前,米老排杉木混交林生长性状表现、主要栽培技术,旨在为米老排北移永安市及其周边中亚热带地区人工栽培,以及为松林改造、杉木混交造林提供试验依据和栽培参考。
永安市位于北纬25°33′-26°12′、东经116°56′-117°47′,地处福建省中部偏西的武夷山脉和戴云山脉中间过渡地带,属中亚热带大陆性兼海洋性季风气候。年平均气温19.1℃,最冷月平均气温8.6℃,极端最低温-7.6℃,最热月平均气温28.1℃,极端最高温40.5℃,稳定通过10℃以上年积温6052℃;年平均日照时数1859h;无霜期295d,最早初霜日11月9日、最迟终霜日3月10日;个别年份有降雪;年平均降水量1569mm,4-9月份降雨量占全年68.8%,呈显著夏雨型,相对湿度80%。
试验林设在永安国有林场益口工区069林班11大班010、020小班(北纬26°05′、东经117°22′),海拔210-280m。坡向NE、坡位谷、坡度13°。土壤为山地红壤,土层厚度80-90cm,Ⅰ类立地级。前茬为天然马尾松阔叶树混交林。1993年冬整地。1994年1月营造1-3杉木1米老排混交试验林,栽植面积7.40hm2,初植密度3600株/hm2。1994—1997年按“2-2-1-1”幼林抚育4年6次,2004年抚育间伐。2021年主伐择伐。
1998年12月6年生杉木幼林进阶时、2004年12月12年生第一次抚育间伐后,采用半径3.26m的小样圆每木调查米老排、杉木胸径、树高,统计保存密度、保存率,平均树高、平均胸径,计算单株立木材积和单位面积蓄积量。
2000年5月、2003年9月,依照国标《林木引种》[23]附表D1“不同寒害症状及等级”、D2“不同旱害形象及其等级”和D4“耐寒、耐旱、抗风力等级”分别调查7年生、11年生米老排耐寒、耐旱能力。
2020年10月28年生主伐择伐前,采用10m宽标准带每木调查米老排、杉木胸径,分别不同径阶选择代表木测量树高。统计平均树高、平均胸径和径阶分布;计算单株立木材积和单位面积蓄积量。
单株立木材积计算采用福建省林业勘察设计院编制的《森林调查用表》中人工林二元立木材积公式:
杉木V=0.0000872D1.785388607H0.9313923697;米老排(阔叶树)V=0.00005276D1.882161H1.009317。
引种试验林位于米老排自然分布区的东北方向,北移2°07′-05°37′、东移5°26′-11°41′。试验地相对于自然分布区,年平均气温低0.9-2.9℃,最冷月气温低2.0-5.4℃,极端最低温低3.3℃。年降水量、相对湿度均在区间内,无霜期长21d(表1)。显而易见,低温是制约永安市米老排引种成功的最主要因素。
表1 引种地与米老排自然分布区气候条件比较
永安市1999年12月出现45年一遇低温寒流,0℃以下低温持续7d,21日比20日降温15℃,23日极端低温-5.6℃[24]。此次极端低温比1955年1月极端最低温度高2℃。据报道,受低温寒流影响,该市1994—1999年营造的1900hm2桉树因冻害采伐1373.13hm2[25]。我们在调查桉树冻害[26]的同时,调查7年生米老排耐寒能力,结果表明寒害等级1级(无寒害或基本无寒害)株树占67.5%、2级(主干顶部枯萎)株树占32.5%,耐寒指标1.33,耐寒等级Ⅰ级。表明米老排在永安市经历-5.6℃低温,当年能恢复正常生长,表现较强的耐寒能力。
根据文献[1]记载,浙江省平阳引种,年平均温度18.1℃,最冷月平均7.2℃,绝对低温-5℃,霜期91d,尚能生长正常。相比浙江平阳,永安市1999年12月遭遇的低温寒流,由于极端低温低2.6℃、骤然降温幅度15℃、0℃以下低温持续时间7d,又遇持续干旱,部分林木主干顶部出现枯萎。由此可见,米老排如果继续北移在一定程度上存在遭遇极端最低温冻害风险。
永安市2003年8月出现47年一遇高温干旱,最高气温40℃,比1956年7月极端最高温度低0.5℃。该场水茜工区当年新造杉木、永浆工区当年新造香樟幼苗因高温干旱出现较大面积枯死。我们对11年生米老排试验林耐旱等级进行调查结果,旱害等级为1级(顶端有轻度萎蔫),耐旱指数为1.00,耐旱等级Ⅰ级,说明米老排能够适应永安市夏季高温气候。
由于戴云山脉天然屏障作用,永安市夏季受台风影响比较小,米老排引种试验以来无风折自然灾害。
综上所述,经过一个轮伐期的适应性观测表明,米老排能够适应永安市试验地气候环境条件。
1998年12月调查,6年生米老排×杉木试验林,保存密度2860株/hm2,保存率79.4%。米老排平均树高8.35m、年均生长1.39m,平均胸径8.46cm、年均生长1.41cm,高径比为98.7∶1;杉木平均树高5.49m、年均生长0.92m,平均胸径5.28cm、年均生长0.88cm,高径比为104.0∶1(表2)。
表2 6年生米老排杉木混交林生长性状表现
从表2看出,3种不同混交比例的米老排,其树高、胸径生长性状均优于杉木。米老排平均树高大于杉木2.20-3.38m,平均胸径大于杉木2.87-3.58cm,表现出早期速生特性。
从保存率上看,1米老排∶3杉木>1米老排∶2杉木>1米老排∶1杉木,这是因为米老排相对于杉木,树高生长快,而且冠幅大,处于林冠上层,在米老排与杉木两者竞争中,杉木被压抑以致于部分植株枯死,在1米老排∶1杉木混交林中,杉木保存率只有54.2%。由此可见,营造米老排杉木混交林,应适当稀植(2500-3000株/hm2),既可增大杉木生长营养空间,又可节约造林成本。混交比以1米老排∶3杉木比较适宜,可以通过抚育间伐采伐利用杉木小径材,实现以短养长,长短结合,提高经营效果。
2004年12月调查,12年生米老排×杉木试验林,保留株树2388株/hm2(米老排1213株/hm2、杉木1175株/hm2)。米老排平均树高10.20m,年均生长0.85m;平均胸径10.81cm,年均生长0.90cm;高径比94.4∶1。杉木平均树高10.03m,年均生长0.84m;平均胸径9.52cm,年均生长0.79cm;高径比105.4∶1(表3)。此时,米老排树高、胸径平均生长量仍然大于杉木。
表3 12年生米老排杉木混交林间伐后生长性状表现
与6年生时相比较,米老排平均树高、平均胸径生长量明显下降。这主要与米老排人工林树高、胸径连年生长与平均生长在第3-4年最快,并达到高峰值[27]的早期速生的生长规律有关;也在一定程度上与米老排在试验地7年生遇低温寒流、11年生遇高温干旱影响其生长有关。
2020年10月调查,28年生米老排×杉木试验林平均树高、平均胸径、单株立木材积、单位面积蓄积生长性状表现见表4;径阶分布情况见表5。
表4 28年生米老排杉木成熟林生长性状表现
表5 28年生米老排杉木径阶分布情况
从表4看出,28年生米老排×杉木试验林,林分密度1941株/hm2,单位面积蓄积340.23m3/hm2,年均生长量12.15m3/hm2。其中;米老排林分密度1205株/hm2,单位面积蓄积207.40m3/hm2;杉木林分密度736株/hm2,单位面积蓄积132.83m3/hm2。林分株数组成和单位面积蓄积组成均为6米老排4杉木。
从树高生长看,杉木平均树高16.11-16.81m,高出米老排1.37-2.03m。年均生长杉木57.54-60.04cm、米老排52.64-52.79cm。说明米老排后期树高生长比杉木缓慢。
从平均胸径和单株立木材积生长看,米老排平均胸径16.02-16.03cm(综合16.03cm),接近杉木平均胸径15.31-17.42cm(综合16.20cm);米老排单株立木材积0.1708-0.1725m3(综合0.1721m3),也与杉木单株立木材积0.1412-0.2347m3(综合0.1804m3)接近。
综上所述,永安国有林场引种米老排经过一个轮伐期试验观测,生长性状表现优良,生长量接近乡土主要造林树种杉木,其凋落物能培肥改土,经济效益、生态效益较高,达到引种目的,符合引种成功标准。
表5显示,米老排与杉木径阶分布基本相似。6-14cm小径木占比42.6%,稍低于杉木(43.9%);16-24cm中径木占比52.4%,稍高于杉木(49.0%);26cm以上大径木占比5.0%,稍低于杉木(7.1%)。混交林和纯林的小径木占比均超过40%,这与林分密度有关。由此可以说明,对于培育中、大径材林分,需进行第二次抚育间伐,及时调整密度,增加营养空间,促进林木生长。
表5还可看出,米老排×杉木混交林,径阶≥20cm株数561株/hm2,平均胸径22.94cm;其中:≥24cm株数214株/hm2,平均胸径26.07cm。这些林木经抚育间伐或主伐择伐可培育大径材、优质特大径材。
米老排是我国北热带至南亚热带速生用材的优良树种,北移到中亚热带福建省永安市低海拔山地人工造林,经过一个轮伐期的适应性观测,在45年一遇-5.6℃冬季低温和47年一遇40℃夏季高温天气能够恢复正常生长。6年生平均树高8.35m、平均胸径8.46cm,均优于乡土用材树种杉木平均树高、平均胸径,表现早期速生特性。28年生平均树高14.76m、平均胸径16.03cm、平均单株立木材积0.1721m3,与杉木生长量接近,具有推广应用价值。可在永安市及其周边中亚热带地区人工栽培。
米老排根系发达、林内凋落物量大,能够保持水土、培肥改土,陈志云研究杉木米老排混交林较杉木纯林具有更高的生产力且养分循环能力也较强[28]。本试验米老排在马尾松采伐迹地上与杉木混交造林生长良好,28年生米老排杉木混交林的林分蓄积量达340.23m3/hm2,超过福建省杉木最适宜区Ⅰ立地级大径材林分生长量指标[29]。可应用于松林改造采伐迹地更新、杉木混交造林。
米老排人工林树干通直圆满、分枝较少、枝条较细,材质良好。苏初旺等研究木材综合机械加工性能全面超过红锥[30]。米老排2007年列入福建省第一批主要栽培珍贵树种参考名录,2012年列入中国主要栽培珍贵树种参考名录。在交通方便、Ⅰ类立地级,生长良好的林分,应通过多次间伐,及时调整林分结构,培育优质大径材,提高经营效益。
米老排主伐择伐后,林下栽植杉木和闽楠、红锥混交林的经营模式,有待后续进一步试验研究。