人工马尾松林下套种闽楠影响因素研究

2019-04-27林素娇

亚热带植物科学 2019年1期

林素娇

(沙县林业局，福建沙县 365050)

闽楠Phoebe bournei为樟科楠属常绿阔叶乔木，为耐阴性树种，是中国特有二级珍稀濒危保护植物[1—3]。其树干高大通直，木材芳香耐久，纹理结构美观，为建筑、家具、雕刻工艺和造船等良材[3—5]。由于早期大肆掠夺性采伐，导致天然闽楠资源日渐枯竭。周宗瑞等[6]发现，闽楠林相整齐，无病无害，大力发展人工林有较大的发展前景。近年来，有关闽楠人工林培育的研究较多，集中在容器育苗、光照条件、造林密度及林下套种等方面[7—13]，但在马尾松纯林下营建闽楠更新层，通过人为合理干扰促进闽楠生长的研究较少。目前，针叶人工纯林面积大且存在树种单一、林分质量低、生物多样性下降、景观效果差、森林火灾风险大、病虫害多发、生态功能低等问题。在马尾松纯林下，综合考虑闽楠自然属性和空间结构特征，营建林下闽楠更新层，对于全面提升森林经济价值，恢复其生态功能有重要意义。为此，本文在福建省沙县进行马尾松林下套种闽楠试验，分析复层林经营与林冠层郁闭度调控对闽楠生长的影响。

1 材料与方法

1.1 试验地点

试验区设在福建省沙县国有林场马尾松大径材培育基地，该小班为1965年进行人工植苗营造马尾松人工大径材林。海拔255～356 m，坡度29°，土壤为黄红壤，腐殖质层厚7 cm，土层厚100 cm。2005年按照试验设计进行皆伐或择伐，择伐后郁闭度0.4左右，马尾松保留密度200～250株·hm-2，于2006年2月采用1年生闽楠裸根实生苗造林。

1.2 试验设计

采用完全随机区组设计，四个处理，每处理三个重复。处理1为采伐迹地(对照处理)，即对现有马尾松皆伐后进行常规采伐迹地闽楠更新造林，初植密度为2250株·hm-2；处理2为短期复层林经营处理，择伐马尾松林下套种闽楠，闽楠初植密度为1500株·hm-2，在植苗后第5年即2010年11月全面伐除上层马尾松；处理3为长期复层林经营但不干扰林冠层处理，在择伐后马尾松林下套种闽楠，初植密度为1500株·hm-2，套种后对林冠层马尾松林不做干扰；处理4为长期复层林经营且林冠层郁闭度调控处理，择伐后马尾松林下套种闽楠，初植密度为1500株·hm-2，在套种5年即2010年11月，对林冠层马尾松林再次择伐，马尾松保留密度120～150株·hm-2，林冠层郁闭度0.4左右。不同处理的更新层抚育管理措施一致。每个小区面积400 m2。

1.3 数据调查与处理

于2018年1月进行数据调查，分别测量闽楠的树高和胸径，并采用相应的公式计算单株材积，统计其小区平均值作为小区代表值。在立地相对一致的相邻样地内选择平均标准木，要求所选标准木胸径及树高与小区平均值误差不超过5%，以1 m为区分段，截取圆盘供树干解析用[14]。用图解法确定树高，计算各有关因子，绘制各因子生长曲线图，分析闽楠人工林生长规律和生长特点[14]。

林木单株材积是其胸径(D)、树高(H)和胸高形数(F)的函数值，以V=(∏/4)DHF求算[14]。将闽楠树干解析得到的各年的树高、胸径和相应形数分别代入上式，计算出各年龄的闽楠单株材积。

数据分析利用EXCEL2003进行计算，方差分析用LSD法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 复层林经营与林冠层郁闭度调控对林下闽楠生长影响

将不同处理12年生闽楠的树高、胸径与单株材积统计分析。从表1可知，不同处理对闽楠的树高、胸径和单株材积有极显著影响，不同处理对闽楠的树高、胸径和单株材积促进作用依次为处理4＞处理3＞处理2＞处理1。三种林下套种的复层林经营模式处理较对照处理采伐迹地在单株材积指标上的促进作用最为明显，增长幅度在54.34%～126.45%之间；其次是对胸径的影响，增长幅度为16.40%～34.36%；再次是对树高的影响，增长幅度为14.14%～29.16%。

林冠层马尾松的树冠生长是动态的过程，导致林下闽楠的生长光照环境亦在变化。据调查，处理2、处理3、处理4的林冠层郁闭度在植苗后第5年达0.65，林下光强约为全日照的35%。处理2在植苗第5年全面伐除上层马尾松，闽楠处于全光照条件。处理3在植苗后第12年郁闭度为0.85，林下光强约为全日照的15%。处理4于植苗后第5年11月林冠层马尾松部分伐除，林冠层郁闭度控制在0.4左右，林下光强约为全日照的60%，至植苗后第12年郁闭度约为0.50，林下光强约为全日照的50%。自植苗后第6年起，处理4的林下闽楠的光照强度较处理3可增加20%～30%的全日照，林下光强保持在全日照的50%～60%。处理2在闽楠幼龄期由上层提供庇荫环境骤然转换至全日照环境，由此产生光照抑制作用，且显著高于因全面伐除上层马尾松而产生的空间释放促进作用，说明闽楠幼龄期生长阶段的光环境因子作用占据主导地位。处理4较处理3可显著促进闽楠生长，其原因有二，一是随着闽楠年龄的增长，对光照强度要求较高，处理4林下光强保持在全日照的50%～60%，利于其生长。与处理4比较，处理3的光照条件逐渐不利于闽楠生长。二是处理4伐除了部分林冠层马尾松，进一步释放地上和地下生长空间，缓解了伴生树种与闽楠的营养竞争，使得闽楠营养供给较处理3丰富。

表1 不同处理林下闽楠生长性状分析Table 1 Growth characters of Phoebe bournei interplanted by different patterns

2.2 对林下闽楠生长规律的影响

2.2.1 树高生长规律根据树干解析结果，不同林分闽楠高生长过程见表2。由表2可知，不论是在对照采伐迹地的全日照条件下造林，还是三种不同复层林经营模式处理的林下套种，闽楠人工林在1～12龄阶段树高连年生长量及平均生长量均呈现逐年上升的趋势，树高连年生长量与平均生长量曲线没有交错，表明前12年闽楠人工林处在树高生长速生期。在前6年的树高连年生长量、平均生长量与总生长量方面，处理4、处理3和处理2均大于对照处理1，而处理4、处理3和处理2间无明显差异。处理4、处理3、处理2的闽楠在植苗造林后前5年均处在复层林结构的下层，林下闽楠光环境相近，能满足闽楠幼龄阶段对光照的需求，有利于树高生长。在7～12年期间，闽楠的树高连年生长量、平均生长量与总生长量均呈现出处理4＞处理3＞处理2＞处理1，处理4、处理3分别于7年龄和9年龄起树高连年生长量超过1 m，进入快速生长阶段。

表2 不同处理林下闽楠树高生长Table 2 Height growth of Phoebe bournei interplanted by different patterns

2.2.2 胸径生长规律由表3可知，在前6年的闽楠胸径连年生长量、平均生长量与总生长量方面，处理4、处理3、处理2均大于对照处理1，而处理4、处理3、处理2间无明显差异。在7～12年期间，闽楠的胸径连年生长量、平均生长量与总生长量均呈现出处理4＞处理3＞处理2＞处理1。处理3在7～12年龄阶段年生长量维持在0.9 cm左右，处理4于9年龄起胸径连年生长量超过1 cm。处理4较处理3的闽楠胸径生长好，其原因是处理4能及时调整上层结构，缓解了上层马尾松与闽楠的种间竞争，有利于林下闽楠胸径生长。处理3闽楠胸径生长较处理2好，是因为处理3在7～12年龄期间其生境能够满足幼龄闽楠生长所需的弱光条件。处理2因其前6年生境适合幼龄期闽楠生长，为后期生长打下了良好的基础，其胸径生长较对照处理1为好。

表3 不同处理林下闽楠胸径生长Table 3 DBH growth of Phoebe bournei interplanted by different patterns

2.2.3 单株材积生长规律由表4可知，四个处理的闽楠人工林在1～12年龄阶段其单株材积连年生长量和平均生长量均呈逐年上升的趋势，单株材积连年生长量与平均生长量曲线没有交错，表明前12年闽楠人工林处在单株材积速生期。

分析四种处理的闽楠1～6年龄阶段单株材积生长规律可知，林下套种闽楠处理2、处理3、处理4均优于对照处理1采伐迹地造林，表明闽楠适合在林下更新层培育。分析7～12年龄阶段四种不同处理的闽楠单株材积生长情况，处理2优于处理1，这是由于早期的复层林经营为处理2奠定良好的庇荫生长条件。处理3的7～12年龄阶段闽楠单株材积连年生长量均高于处理2，表明全日照光照对7～12年龄的闽楠材积生长有较强烈的抑制作用，说明7～12年龄闽楠的理想光照条件仍是林下较弱光环境。7～12年龄阶段的处理4的闽楠单株材积连年生长量高于处理3，这是因为处理4的光照强度长期保持在50%～60%之间，能够给闽楠生长全过程提供良好的光照条件，而处理3在林下闽楠1～6年龄阶段光照强度由全日照的40%左右，逐渐降低至12年龄的全日照20%左右，不能满足闽楠随年龄增长对光照需求增加的变化。