25个桉树无性系生长量及抗风性研究
2016-10-08朱英娟刘丽婷张水花张祥宇莫晓勇华南农业大学林学与风景园林学院广东广州5064江西省林业科学院江西南昌00广东省岭南综合勘察设计院广东广州5066
朱英娟,刘丽婷,张水花,张祥宇,郑 家,莫晓勇(.华南农业大学林学与风景园林学院,广东 广州 5064;.江西省林业科学院,江西 南昌 00;.广东省岭南综合勘察设计院,广东 广州 5066)
25个桉树无性系生长量及抗风性研究
朱英娟1,刘丽婷2,张水花3,张祥宇1,郑 家1,莫晓勇1
(1.华南农业大学林学与风景园林学院,广东 广州 510642;
2.江西省林业科学院,江西 南昌 330032;3.广东省岭南综合勘察设计院,广东 广州 510663)
根据不同地区25个桉树无性系的生长状况和抗性表现,对比分析其保存率、胸径、树高、材积、蓄积量和抗风性。结果表明:L9、H5、UT28和华桉2号的保存率经过5年仍保持在90%以上;以5年生的群体生长量均值为标准,树高、胸径、材积均高于群体均值的无性系有UT26、华桉2号、UT28、U27、UT6、华桉1号、广9、U23、H9、H5、L10、U28和L9;抗风性表现较好的无性系有UT8、华桉1号、华桉2号、ZU6、UT6、UT28和广9。对上述因子进行主成分及聚类分析,UT6、华桉2号、UT28、广9和U27综合表现最好,可以为速生、抗性强的桉树无性系选育提供参考;H10、U36、H1和L3的表现最差,不适合在雷州半岛种植。
桉树;无性系;生长量;抗风性
朱英娟,刘丽婷,张水花,等. 25个桉树无性系生长量及抗风性研究[J].广东农业科学,2016,43(7):37-44.
桉树(Eucalyptus)是世界上种类最多、用途最广泛、经济效益最显著的树种之一[1],自1890年引进我国以来,广西、广东、云南、海南、福建、四川、重庆等省区都有种植,涵盖了600多个县市。截至2014年,已有桉树人工林440万hm2,约占我国森林总面积的2%,占人工林总面积的6.3%,但年产木材却超过全国木材总产量的1/4,为我国生态文明建设和木材安全保障做出了重大贡献[2-4]。雷州半岛建有我国最大的桉树木材及木片加工为主的人工林基地,但近年台风频发,林木丰产性降低,经济收益锐减。仅在2014年7月、9月间台风“亚马逊”和“海鸥”,就造成国营雷州林业局约2.7 万hm2林木遭受严重损失,其中1.1万多hm2风倒、风折,需皆伐重新造林[5]。我们对25个桉树无性系的生长状况进行追踪调查,分析不同无性系在不同环境条件下的适应性及差异性表现,以期找出生长表现较优、适应性较强(抗台风)的桉树无性系,遵循适地适树原则,为雷州地区选用合适的桉树无性系提供参考依据。
1 材料与方法
1.1试验地概况
试验地设在广东省国营雷州林业局下属的3个林场:唐家林场、遂溪林场和廉江林场,分属国营雷州林业局南、中、北经营区,地理位置在20°16′~21°55′N与109°39′~110°36′E之间,夏长冬暖,年平均气温23.5℃,全年无霜,年均降雨量1 855 mm,蒸发量1 762.9 mm,年均有4次7级以上的台风,属热带北缘海洋性季风气候。地形受地质构造的影响,属台地及低丘陵缓坡地形,成土母质北部为砂页岩和花岗岩,中部为浅海沉积物,南部为玄武岩。
1.2试验材料
参试的桉树无性系有H6、H4、H10、U19、U23、U27、U28、U36、UT4、UT8、H9、H5、UT6、UT28、L9、L10、L2、L3、T4、UT26、广9、H1、ZU6、华桉2号和华桉1号等25个。
1.3研究方法
在3个林场各设一个试验点,每个试验点(小班)2 hm2,3次重复,随机区组排列,每个重复3行,每行12株。株距为1.667 m,行距为2.667 m,每公顷2 250株。
抗风性测定:林木风害采用5级记录法,以树干2 m处与水平面垂线的夹角α为参数进行分级,并获得相应抗风得分:0°≤α<30°为五级,得5分;30°≤α<60° 为四级,得4分;60°≤α<90° 为三级,得3分;90° 为二级,得2分;树顶以下折断的长度占全树高的1/3以上或倒伏为一级,得1分。
2 结果与分析
2.1保存率比较
从图1可以看出,不同无性系的保存率比较稳定,随年份增加会有小幅度的下降。林木生长期间雷州半岛多次发生台风袭岛,L9、H5、UT28和华桉2号的保存率却仍保持在90%以上,说明它们不仅适应当地的气候土壤条件,而且具有较强的抗台风能力,这对该区域桉树人工林的发展显得尤为重要。UT4、U19、UT8、T4、H10、L2、H6、U36和H1保存率都低于80%,而L3的保存率只有37.6%。
方差分析结果(表1)表明,模型的F检验极显著(Pr>F=0.0001<0.01);对无性系、地点及其互作的F检验,选择TYPEI假设的模型,无性系、地点以及其交互效应都极为显著,说明无论是不同无性系不同地点(环境不同)及其交互作用都会显著影响林分的保存率。
表1 5年生3个试验点的林分保存率方差分析结果
图1 不同地区2年生和5年生的25种桉树无性系平均保存率
2.2生长量比较
对参试5年生无性系生长量进行差异性多重比较,结果(表2)表明,UT26的林分平均树高、材积和年公顷蓄积都是最高的,其胸径表现较优,总体表现优于其他无性系;华桉2号和UT28的表现最为相近,树高仅次于UT26,胸径、材积和年公顷蓄积都处在中上水平,同时处于中上水平的无性系还有UT6,这3个无性系综合表现显著高于处于中等水平的无性系;华桉1号和L10的表现最为相近,整体处于中等水平;此外U27、H9、H5、U23、L9属于单项指标不突出,但整体表现比较优良,处于中游水平;剩下的ZU6、U19、UT8、UT4、H4、H6、U36均处于中下的位置;T4、L2、H10和H1的表现更差一些,单项和综合指标都较差;表现最差的是L3。
以5年生无性系群体生长量均值为标准(胸径10.81 cm,树高14.44 m,材积0.0754 m3,年公顷蓄积29.09 m3),则胸径、树高、材积均高于群体均值的无性系有UT26、华桉2号、UT28、U27、UT6、华桉1号、广9、U23、H9、H5、L10、U28、L9。结合考虑林分保存率,可以认为华桉1号、华桉2号、UT26、UT28、UT6为速生的优良无性系。
2.3抗风性比较
从表3可以看出,抗风性较强的无性系有UT8、华桉1号、华桉2号、ZU6、UT6、UT28、广9等,风害等级分布在三级和四级的较多,20%左右分布在五级;抗风性居中的无性系有H5、UT26、H1等,几乎均匀分布在二、三级和四级,少量分布在五级;抗风稍弱的无性系有U23、UT4、U28、L9等,风害等级大多分布在二级和三级,部分分布在一级,五级几乎无分布。
由表2抗风得分值可知,比较抗风的无性系有UT8、华桉1号、H10、ZU6,抗风得分值分别为4.03、3.89、3.75和3.72,未受害和轻微受害(五级+四级)的树木达77.78%、69.44%、58.33%和61.11%;UT8与华桉1号差异不显著,与H10、ZU6差异显著,与其余各无性系差异极显著。H4、UT6、广9、华桉2号、H9、UT28、L2抗风表现次之,未受害和轻微受害(五级+四级)的树木达55.56%、44.44%、52.78%、55.56%、52.78%、52.78%和47.22%,抗风得分值分别为3.56、3.53、3.50、3.50、3.50、3.50和3.47。抗风性一般的无性系有T4、H5、U27、L10和H1。H4、UT6、广9、华桉2号、H9、UT28、L2与U19、UT26、H6、U36、L3、L9、U28、UT4、U23差异显著,H4、UT6与L3、L9、U28、UT4、U23差异极显著。抗风性较差的无性系有U19、UT26、H6、U36、L3、L9、U28,中等受害和严重受害(三级+二级+一级)的树木分别达61.11%、61.11%、61.11%、69.44%、66.67%、66.67%和72.22%,抗风得分值仅为3.19、3.18、3.17、3.14、3.11、3.08和3.06。无性系UT4、U23抗风性最差,未受害林木为0,中等受害和严重受害(三级+二级+一级)的树木分别达77.78%和80.56%,抗风得分值仅为2.94和2.89。
表2 不同桉树无性系间生长量及抗风得分值多重比较结果
表3 25个桉树无性系各风害等级树木株数占比(%)
从表4可以看出,各级得分内,不同无性系之间都存在显著差异。其中一级得分的F值为1.909(P=0.027<0.05),表明各无性系对一级得分的影响具有显著差异;二级得分、三级得分、四级得分、五级得分以及总分的F值分别为6.745、4.95、4.416、8.391、10.179,均有P<0.001,即各无性系对除一级得分以外的其他等级得分以及总得分的影响均有极显著差异。
无性系群体中,总得分极大值为4.22、极小值为2.75、群体平均值为3.38,标准差为0.3077、方差为0.095。25个无性系中抗风得分值大于群体平均抗风得分值加上2个标准差(Wi>W +2ó)的无性系为UT8,平均抗风得分值为4.03;而抗风得分值小于群体平均抗风得分值减去2个标准差的无性系为0个。
2.4综合评价
根据以上分析,25种桉树无性系不同指标存在的差异不尽相同,用单个指标来确定某无性系优劣具有一定的片面性,加之不同指标的重要值不同,因此有必要进行因子分析,根据各因子得分情况综合评价某一无性系的优劣显得更为可靠[6]。以保存率(X1)、树高(X2)、胸径(X3)、蓄积(X4)、材积(X5)和抗风性(X6)作为6个成分因子,用SPSS软件中降维因子分析-主成分法,以及最大方差法,基于特征根大于1提取2个公因子,各因子特征值见表5。2因子累计方差贡献率达95.30%。决定第一主成分(Z1)的为保存率(X1)、树高(X2)、胸径(X3)、蓄积(X4)和材积(X5),其与生长量呈正相关关系,可命名为生长量因子。决定第二主成分(Z2)的为抗风性(X6),可命名为抗性因子,各因子表达式为:
表4 不同桉树各无性系受风害等级得分方差分析
表5 各成分特征值
由25个桉树无性系6个指标的标准化值和因子表达式可得2因子得分及排名,如表6所示,从两主成分因子来看,生长量因子最大的为UT26,其次为UT6、华桉2号、UT28和H5,L3最小;抗性因子最大的为UT8,其次为华桉1号、ZU6、T4、L2,U23对风害的抗性最差;综合排名第一的是UT6,即25个桉树无性系中,在考虑抗风性的前提下,UT6的生长量最大,L2最差。
表6 各因子得分及综合得分
根据综合得分对25种桉树无性系进行聚类分析,可分为6类(图2),综合表现从优到劣依次为UT6、UT26、华桉2号、UT28和H9为一类,综合表现水平最好,可作为速生、抗风性强的桉树无性系进行参试或该区域种植;H5、华桉1号、广9、U27为一类,综合表现水平较好;L10 、L9、 U28、ZU6为一类,其中L10 、L9、 U28生长量处于中上水平,但抗风性处于中下水平,ZU6抗风性较好,生长量中偏下;U23、UT8、U19 、H4为一类,其中UT8、 H4的抗风性虽然较好,但其产量偏低,不宜作为用材林; UT4、H6、T4和L2表现较差,H10、U36、H1和L3的表现最差,不适合在雷州半岛种植。
图2 25个桉树无性系聚类分析结果
3 结论与讨论
林木保存率的高低与无性系的适应性、立地条件及经营管理水平密切相关。在同样的经营水平下,保存率的高低反映了无性系对其生长环境的适应能力,进而影响人工林单位面积的产量。同一无性系在不同环境条件下,不同无性系在相同环境条件下,以及无性系与环境的交互作用都显著影响林木保存率。25个无性系中L9、H5、UT28和华桉2号5年生林木的保存率依旧保持在90%以上,UT4、U19、UT8、T4、H10、L2、H6、U36和H1保存率都低于80%,而L3只有37.6%。因此,L3不适合在雷州半岛种植。
林分蓄积量是鉴定森林数量的主要指标,而在森林资源中,经济利用价值最大的仍是木材资源[7]。因此,在生产实践中,常以单位面积蓄积作为林地产量的衡量标准,其值的大小受到树种、年龄、胸径、树高、造林密度等的影响,同时也反映了林地生产力的高低及林木经营效果的好坏。对25个无性系的胸径、树高、材积和年公顷蓄积进行比较分析,结果表明,UT26、华桉2号和UT28的表现显著高于其他无性系,U27、华桉1号、广9、U23、H9、H5、L10、U28、L9均值高于群体均值。综合各无性系保存率可知华桉1号、华桉2号、UT26、UT28、UT6为雷州半岛适生、速生的优良无性系。
风害是破坏我国桉树人工林经营的主要自然灾害之一,尤其是沿海地区台风频发,桉树倒伏和风折已成为沿海地区桉树产业发展的限制因子。一般情况下,若受10 级以上台风袭击,各类生长期的桉树都有不同程度的危害,如1~2 年生幼林多数出现倒伏现象,成林则出现断主干现象。近几十年来,国内外已广泛开展桉树抗风性研究,并选育出一批抗风高产无性系[8-9]。25个无性系中UT8的抗风性最好,未受害和轻微受害(五级+四级)的树木达77.78%,其次有华桉1号、H10、ZU6、H4,UT4、U23抗风性最差,超过75%的林木为中等和严重受害。UT8、H10、ZU6、H4等无性系虽然抗风性较好,但生长量处于中下水平,不宜作为用材林,但可在林道种植作为防护林带。UT26的生长量最大,但抗风性较差,不宜大面积种植。
综合25个桉树无性系的保存率、胸径、树高、材积、蓄积量和抗风性,进行主成分分析,并就综合得分作聚类分析,结果显示UT6、华桉2号、UT28和H9的总体表现最好,可作为速生、抗性强的优良无性系进一步参试,而H10、U36、H1和L3的表现最差,不适合在雷州半岛种植。考虑到林木生长受多个因素影响,以不同试验区的均值衡量不同无性系的生长差异难免有失偏颇,如病虫害、土壤状况、抚育管理措施等都会影响试验的准确性,因此,本试验结论仅作为进一步试验的参考,是否用于生产实践还需验证。
[1] 黄承标. 桉树生态环境问题的研究现状及其可持续发展对策[J]. 桉树科技,2012(3):44-47.
[2] 张志达. 正确认识桉树及其产业,充分发挥桉树产业联盟的重要作用—— 在“2013年中国桉树产业技术创新战略联盟工作会议”上的讲话[J]. 桉树科技,2013(4):1-4.
[3] 余存明. 桉树组织培养技术研究综述[J]. 现代农业科技,2011(10):192,194.
[4] 中国林科院应邀参加2014年全国桉树研讨会[DB/OL].http://www.forestry.gov.cn//portal/ main/s/586/content-703571.html.
[5] 国营雷州林业局圆满完成六万多亩风害木竞标销售工作[DB/OL]. http://lzly.cfgc.cn/g2181/ s5295/t3484.aspx
[6] 韩斐扬,周群英,陈少雄. 6年生11种桉树无性系生物量与炭化研究[J]. 桉树科技,2012 (3):1-8.
[7] 孟宪宇.测树学[M]. 第3版. 北京:中国林业出版社,2006.
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(责任编辑 杨贤智)
Study on increment and wind-resistance of 25 Eucalyptus clones
ZHU Ying-juan1,LIU Li-ting2,ZHANG Shui-hua3,ZHANG Xiang-yu1,
ZHENG jia1,MO Xiao-yong1
(1. College of Forestry and Landscape Architecture,South China Agricultural University,Guangzhou 510642,China;2.Jiangxi Academy of Forestry,Nanchang 330032,China;3.Lingnan Comprehensive Surveying and Designing Institute of Guangdong Province,Guangzhou 510663,China)
According to the growth status and resistance performance of 25 Eucalyptus clones in different regions,a comparative analysis of the preserving rate,diameter,height,volume,growing stock and wind-resistance was carried out. The results showed that the preserving rate of clones L9,H5,UT28 and ‘Huaan 2’ were still above 90% after 5 years. Taking the average population growth at 5-years age as standard,clones UT26,‘Huaan 2’,UT28,U27,UT6,‘Huaan 1’,‘Guang 9’,U23,H9,H5,L10,U28 and L9 had higher diameter,height and volume than the average population growth;clones UT8,‘Huaan 1’,‘Huaan 2’,ZU6,UT6,UT28 and ‘Guang 9’ had strong wind resistance. Based on the above factors ,the result of principle component analysis (PCA) and cluster analysis showed that the comprehensive performances of clones UT6,‘Huaan 2’,UT28,‘Guang 9’,and U27 were the best,which could provide a reference for breeding of Eucalyptus clones with fast-growing and strong resistance. Clones H10,U36,H1 and L3 were the worst,which were not suitable for planting in Leizhou peninsula of China.
Eucalyptus;clones;increment;wind-resistance
S792.39
A
1004-874X(2016)07-0037-08
2016-01-04
广东省科技计划项目(2014B020202013);广东省林业科技创新项目(2013KJCX013-01,2015KJCX026)
朱英娟(1989- ),女,在读硕士生,E-mail:jjyzhu@126.com
莫晓勇(1962- ),男,博士,教授,E-mail:motree@163.com