低效林改造树种早期生长分析

吴悦宏，林文欢，朱晓武，李 莉，黄宏光

(汕头市林业科学研究所，广东 汕头 515041)

20世纪80年代广东省开展了第一轮绿化大行动，完成了大部分荒山披绿工程，但由于多方面原因，出现造林质量不高，树种结构不优等问题。低效林的林地生产力低，植物多样性下降，土壤理化性质恶化以及病虫害频繁发生等[1]，使林地失去其所具有的恢复和平衡天然生态系统功能，无法满足经济社会发展需要，急需进行改造。林分改造是将生产力低、质量差的林分改造成能发挥多种效益的优良林分的营林措施，改造的重要途径是引入适宜生长的优良乡土阔叶树种，使之形成混交林[2]。

目前，关于林分改造的模式、树种选择、改造效果及改造对林地生物多样性和理化性质的影响等方面的报道较多[2-5]，而关于粤东地区林分改造方面的研究较少。以南澳县马尾松低效林为研究对象，选取粤东地区常用的5种珍贵乡土树种对其进行改造，经过连续4年的观测，并对5个树种的早期生长情况进行分析，以期为粤东地区低效林的林分改造提供基础信息及科学指导。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

试验点设在广东省南澳县，位于东经116°56′19″～117°09′04″，北纬23°23′29″～23°29′20″。南澳县是广东省唯一的海岛县，属南亚热带海洋性气候，年均温为21.5 ℃，最高月(7月)均温27.5 ℃，最低月(1月)均温为14.0 ℃，年均日照时数2 291.3 h，年均降雨量1 348.4 mm，主要集中在4—9月，年蒸发量2 069.8 mm。母岩为花岗岩，地带性土壤类型为赤红壤，呈酸性，土层60～100 cm，粗砂粒含量较多，肥力较差。

乔木有马尾松(Pinusmassoniana)、鸭脚木(Scheffleraoctophylla)。林下主要植物有桃金娘(Rhodomyrtustomentosa)、栀子(Gardeniajasminoides)、车轮梅(Rhaphiolepisindica)、鬼灯笼(Clerodendronfortunatum)、蔓九节(Psychotriaserpens)、三叉苦(Euodialepta)、潺槁木姜子(Litseaglutinosa)、酸藤果(Embelialaeta)、芒萁(Dicranopterislinearis)、芒草(Miscanthussinensis)和蔓山秀竹(Microstegiumvagans)等。

1.2 试验设计

造林苗木选用1年生无病虫害一级营养袋壮苗，毛果青冈(Cyclobalanopsispachyloma)苗高20～30 cm，中华楠(Machiluschinensis)、山杜英(Elaeocarpussylvestris)、火力楠(Micheliamacclurei)和红锥(Castanopsishystrix)苗木高40～60 cm。5个树种按照(1∶1∶1∶1∶1)的配置方式随机混交种植，株行距3 m×3 m，密度1 110株/hm2。

2017年3月开始造林，造林地采用明穴整地，深培表土，植穴规格为50 cm×50 cm×40 cm；每穴施复合肥200 g作基肥。造林当年10月抚育1次，次年5月再抚育1次，同时施复合肥250 g。以树干为中心除草松土，半径0.5 m。此外，对种植点以外杂灌木生长过快且影响树木生长的林地，则适当清除杂灌木。

1.3 树种调查

分别设置3个100 m×100 m的固定标准地，定期调查幼树成活率、保存率和生长情况。种植后1年(2018年3月)调查幼树成活率；种植后第2、3年(2019年3月和2020年3月)分别调查幼树的保存率，以及每年3月测量并记录幼树的树高、地径和冠幅。

1.4 数据处理

采用Excel 2010和SPSS 19.0等软件进行数据处理与分析。

2 结果与分析

2.1 树种保存率

树木成活率和保存率是衡量造林成败的重要指标，可较好地反映树种对环境条件的适应性[6](表1)。

由表1可知，种植1年后，5个树种的成活率均在90%以上，中华楠的成活率达99.10%；种植2年后，5个树种的保存率均在90%以上，其中中华楠和红锥的保存率有所下降，分别为98.64%和91.70%；种植3年后，5个树种的保存率大小依次为：中华楠(98.64%)>山杜英(97.67%)>火力楠(95.35%)>毛果青冈(90.70%)=红锥(90.70%)，5个树种均生长较好，保存率在90%以上。

2.2 树高生长趋势分析

5个树种的树高连续4年均呈现快速增长的趋势(表2)。

表2 不同树种树高年生长量变化

树高增长速率均在林龄1 a(种植第1年)时最低，其后3年均增长较快，树高年平均生长量大小依次为：毛果青冈(0.66 m)>火力楠(0.64 m)>山杜英(0.63 m)>红锥(0.58 m)>中华楠(0.34 m)。同一年年生长量各树种与中华楠相比均差异显著(P<0.05)，其余4个树种间差异不显著(P>0.05)。同一树种不同年份间，除红锥外，其余4个树种第1年年生长量均显著低于后3年(P<0.05)，第2、3、4年各树种间年生长量差异不显著(P>0.05)。树高大小依次为：火力楠(3.27 m)>山杜英(3.00 m)>毛果青冈(2.92 m)>红锥(2.77 m)>中华楠(1.80 m)，火力楠、山杜英、毛果青冈和红锥4个树种间树高差异不显著(P>0.05)，其树高均显著高于中华楠(P<0.05)。

2.3 地径分析

在林木的生长早期，由于树种的胸径测量高度未达到，因此通过观察并测量地径的变化规律，也能较好地反映树种早期生长规律，且树种的胸径与地径间存在一定的相关关系[7](表3)。

表3 不同树种地径年生长量变化

由表3可以看出，5个树种的地径均呈快速增长趋势，均在林龄1 a(种植后第1年)时增长最慢，平均年生长量大小依次为：山杜英(0.96 cm)>火力楠(0.73 cm)>红锥(0.68 cm)>毛果青冈(0.66 cm)>中华楠(0.53 cm)。不同树种同一年份地径生长量除第1、2年呈现显著差异外，第3、4年差异不显著，中华楠各年生长量均最低，山杜英前3年年生长量最高。5个树种的年生长量基本在第3、4年表现最好。各树种地径大小依次为：山杜英(4.66 cm)>火力楠(4.15 cm)>红锥(3.58 cm)>毛果青冈(3.45 cm)>中华楠(2.93 cm)，山杜英和火力楠的地径显著高于红锥、毛果青冈和中华楠(P<0.05)。

2.4 冠幅分析

树冠是植物进行光合作用和能量交换的直接层面，树冠的空间特征反映林木对光的截获能力，是林木竞争活力的具体表现，同时也会对林下植被及环境产生直接或间接的影响[8](表4)。

表4 不同树种冠幅年生长量变化

由表4可以看出，不同树种的冠幅均呈较快增长趋势，冠幅平均年生长量大小依次为：山杜英(0.42 m)>红锥(0.40 m)>火力楠(0.33 m)>毛果青冈(0.30 m)>中华楠(0.24 m)。同一年不同树种年生长量间除第1年略有差异外，后3年差异不明显。同一树种不同年生长量除与第1年相比差异显著(P<0.05)外，后3年间差异不显著。5个树种种植时的苗木冠幅无明显差异，在林龄4 a时出现一定程度的差异，冠幅大小依次为：山杜英(1.90 m)>红锥(1.81 m)>火力楠(1.61 m)>毛果青冈(1.39 m)>中华楠(1.15 m)，除山杜英与红锥间无明显差异(P>0.05)外，各树种间差异显著(P<0.05)。

2.5 高径比、冠径比和冠高比分析

高径比能反映树木的圆满程度，冠径比和冠高比则是可反映林木单位树高和胸径生长所需树冠大小的指标[9](表5)。

表5 不同树种生长性状比较

从表5中可以看出，5个树种的高径比范围为0.62～0.85，高径比最大的是山杜英(0.85)，最小的是中华楠(0.62)，说明山杜英的生长量最大，中华楠的生长量最小。冠高比大小依次为：红锥(0.68)>中华楠(0.66)>毛果青冈(0.65)>火力楠(0.52)>山杜英(0.49)。冠径比大小依次为：红锥(0.53)>山杜英(0.42)=毛果青冈(0.42)=火力楠(0.42)>中华楠(0.40)。

2.6 生长指标间的相关性分析

对5个树种树高、地径、冠幅间的相关性进行分析，见表6。

由表6可知，除山杜英的树高与地径、树高与冠幅显著正相关(P<0.05)，地径与冠幅极显著正相关(P<0.01)外，其余4个树种的树高、地径与冠幅三者间呈极显著正相关(P<0.01)，说明5个树种的树高、地径和冠幅的生长密切联系。

表6 不同树种树高、地径、冠幅间相关性分析

2.7 生长聚类分析

运用系统聚类法(欧氏距离)对5个树种的树高、地径和冠幅的平均值进行聚类分析，见图1。

从图1可以看出，将5个树种早期生长表现分为3类，分别为山杜英和火力楠生长最快；毛果青冈和红锥生长较快；中华楠生长最慢。

图1 不同树种生长综合聚类分析

3 结论与讨论

树木的成活率和保存率是反映造林成效的重要指标[10]，成活率受苗木的生活力、土壤养分状况及种植技术等因素影响。保存率则直接反映林木对种植地环境及土壤立地条件的适应性。本次研究中5个树种的保存率均在90%以上，说明这5个树种对种植区的环境适应性极强，在该地区能较好地生长。

在生长表现方面， 5个树种的年生长量第1年表现均较差，后3年生长快，这是由于林木的生长需要适应当地环境条件。李祥彬等[11]研究了改造2年后的火力楠、红锥、中华楠生长情况，树高、地径和冠幅分别为2.58 m、4.49 cm、1.40 m；3.38 m、5.31 cm、1.83 m；2.01 m、5.41 cm、1.66 m。曾祥标[12]对3 a生火力楠、红锥、山杜英的早期生长表现进行了研究，发现其树高和地径分别为2.59 m、2.69 cm；2.87 m、2.97 cm；2.39 m、2.48 cm。徐平等[13]研究了火力楠、红锥和青冈的年生长量情况，树高、地径和冠幅分别为0.68 m、0.90 cm、0.49 m；0.42 m、0.63 cm、0.36 m；0.33 m、0.49 cm、0.31 m。康敏明等[14]研究了红锥、火力楠的年生长量，树高、地径和冠幅分别为0.42 m、0.63 cm、0.36 m；0.68 m、0.90 cm、0.49 m。本研究中5个树种的树高、地径和冠幅与以上研究相比，除低于李祥彬的研究外，与其他研究基本一致或是相差不大甚至略高，这可能与苗木质量和抚育管理有关。另外由于研究区的立地质量较差，土壤养分低，加之林下灌木、草本茂盛，近2年汕头地区降雨量减少等原因，一定程度影响了林木生长，应加强林分的后续抚育管理。

5个树种的树高、地径和冠幅三者之间呈显著正相关，说明5个树种的树高、地径与冠幅大小密切相关，高径比在一定范围内随树木的生长逐渐减小，最后趋于稳定。树冠大小又反映林木在林分中的竞争力，冠高比和冠径比越小，说明林木的生产效率越高。火力楠、山杜英和红锥早期的高径比高是为了争夺生长空间，而冠高比和冠径比较低，说明了5个树种的生长情况较为理想。

树种生物学特性及对环境响应机制的差异，导致树种间树高、地径和冠幅存在差异。通过聚类分析评估5个树种间生长差异，可分为生长速度快的火力楠和山杜英，生长速度较快的毛果青冈和红锥，生长较慢的中华楠3个类群，这与吴永彬等[15-17]研究结果相似。火力楠生长速度快、适应性强，具有保持水土、改良土壤的作用；山杜英树冠优美、根系发达、萌芽力强，亦有保持水土、涵养水源等作用；毛国青冈干形通直、材质坚硬，是良好的用材树种；红锥材质优良，木材坚硬耐腐，是华南地区珍贵的用材和高效多用途树种；中华楠亦为良好的风景园林树和生态公益林树种。5个树种均是华南地区珍贵的阔叶乡土树种。通过对5个树种的林分改造早期生长情况分析，可为粤东地区的林分改造等提供基础信息。本次实验改造时间(4年)较短，而阔叶树种的经营周期较长，各树种的生长特性存在差异，随着林分的生长，生长指标将出现新的变化，改造后林分的林地生产力、生物多样性、土壤理化性质等还需进一步观测研究。