除草与施肥对木荷人工林早期生长特性的影响

陈增禄

摘要：  采用双因素析因设计，以4年生木荷人工林为研究对象，共进行8个除草与不同梯度施肥的综合处理，结果表明：在一定施肥量范围内，除草与不除草两种措施下，随着施肥量的增大，木荷胸径、冠幅、树高、单株材积、林分蓄积量、单株地上生物量、林分地上生物量均增大;同一施肥量处理下，除草相比于不除草的木荷各生长指标均有显著增大。对木荷人工林生长特性进行主成分分析，生长效果由高到低依次为：处理3、处理2、处理6、处理7、處理1、处理4、处理5、处理8。从投入成本角度考虑，处理2是除草与施肥的最优组合，在降低成本的同时，木荷生长效果最优。

关键词：  木荷;  除草;  施肥;  生长特性

中图分类号：   S 792. 99              文献标识码：   A                文章编号：1001 - 9499（2020）04 - 0016 - 04

木荷（Schima superba）属山茶科木荷属，常绿阔叶大乔木，亚热带常绿阔叶林的重要建群种，也是我国珍贵的优质用材、高效生物防火及生态防护树种，具有易于育苗、速生丰产、材性优良、抗逆性和适应性强、造林成效好、能够显著改善生态环境等特点，在林业生产与生态建设中发挥着重要作用[ 1 - 3 ]，在我国广泛分布南方各省区。

以往对木荷的研究主要集中在高效育苗技术、环境因子胁迫、营造混交林效果评价、生物防火及生态特性、种子园构建及遗传多样性分析等方面[ 4 - 8 ]，而木荷人工林经营管理中，除草与施肥的综合管理措施对木荷人工林早期生长特性的影响研究尚未见报道。木荷人工林养分供应状况及林下环境直接影响着木荷人工林生物量积累、生长发育与健康状况，对林业生产效益及林分生态环境更是有着重要的影响。肥料种类及施肥量是林分养分管理的关键因子，施用复合肥更是能满足植物对各元素和林木生长发育的需要。定期人为对林木进行养分补充和调节，可维持土壤肥力并提高林木生长速度和改善林分健康状况[ 9 - 10 ]。

杂草能够改善土壤结构、提高土壤肥力、促进林木生长，还可以减少土壤和养分的流失，但是杂草超过一定高度和密度，对土壤养分就会过度消耗，与林木形成激烈的竞争关系，并且林间易发生病虫害，严重影响林木生长，杂草较多的地方还不易人为进山管理。因此，除草是一种必不可少的林分管理措施，适当的复合肥用量与除草综合管理措施可加快木荷人工林生长，改善林分健康状况，但目前还缺少相关的报道。故本研究首次对木荷人工林进行除草与不同施肥量的综合处理，分析不同综合处理对木荷人工林生长特性的影响，揭示各项生长指标的变化规律，为木荷人工林经营管理和生产应用提供科学依据。

1 材料与方法

1. 1 研究区概况

研究区地处福建福清南峰村的000林班01大班（25°39′46″～ 25°39′50″N，119°17′8″～   25°18′0″E），该区多为低山、丘陵，坡度约20°，坡向为北坡、东北坡，坡位为中坡、中下坡，属典型的南亚热带海洋性气候，季风气候显著，夏长而无酷暑，冬短且少严寒，海拔高度200～300 m;气候条件温和，雨量充沛，年均气温在17～20 ℃，最低温出现在1、2月，平均气温小于10 ℃，最高温出现在7、8月，平均气温大于30 ℃，全年霜日较少，年均降水量为1 030～1 850 mm;林下植被以芒萁、五节芒、铁线蕨为主;土壤理化性质良好，以红壤为主，土层较厚，可达60 cm。该研究区是木荷的适生区、良材培育主产区和理想的科技研究试验区。

1. 2 试验设计

于2015年4月选取无人工经营管理、株行距2 m×2 m、2011年3月种植的1年生、长势基本一致的木荷人工幼龄林，进行除草与施肥处理。采用双因素析因设计，在立地条件基本一致的不同地段上，布设样带。复合肥采用N∶P2O5∶K2O=5∶3∶2的比例，于2015年和2017年4月进行除草与施肥。除草与施肥共8个处理（表1），每个处理3个重复，分别设置在样地的上位、中位、下位，共24个标准样带，每个标准样带面积均为15 m×20 m，四角埋桩并拉线标记，标准地四周二排（行）采取同样试验措施作为保护带，其他经营管理措施保持一致，其中，施肥采用的环状沟施是沿树冠滴水线圆周挖一条宽 15 cm、深15 cm的环形沟，将肥料施入后覆土。

1. 3 指标测定

2019年8月对标准地内所有木荷进行每木检尺，采用围径尺在离地面1.3 m处测定胸径;用钢卷尺测定东西、南北冠幅，求其平均值进行数据分析;采用测树标杆测定树高，计算每块标准地内平均胸径、平均树高，以此选取3株标准木，再次量取树高，沿地径处伐倒，分别称量带皮树干重（kg）、枝重（kg）、叶重（kg），再按1 m为一区分段在 0、0.5、1.5、2.5 m…等树干处标记南北方向，截取约 2 cm 厚的圆盘，最后不足1 m的作为梢头并截取底部圆盘，带回实验室量取东西、南北直径，求其平均值，按照区分求积式计算标准木的单株材积和林分蓄积量。再按随机原则抽取各标准木枝、叶、干各部分样品约500 g，带回室内将样品置于105 ℃恒温下烘干至恒重，按所测的含水率求算单株各器官的干重，合并计算单株地上生物量与林分地上生物量。

1. 4 数据处理与分析

利用Microsoft Excel 2010和SPSS17.0软件进行数据录入、统计分析及图表绘制;采用单因素方差分析进行显著性检验（P<0.05），同时采用LSD最小显著差法进行多重比较;除草与施肥处理效果评价采取主成分分析法。

2 结果与分析

2. 1 除草与施肥处理下立木胸径、冠幅及树高差异性分析

由除草与施肥对立木胸径、冠幅及树高的影响（表2）分析可知：同一施肥条件下，除草相比于不除草的木荷，其胸径、树高值要大，除处理1和5外，除草处理的木荷冠幅比不除草的也要大。处理2和处理3木荷的胸径、冠幅和树高均比处理1和处理4长得快，处理6和处理7木荷的胸径和树高均比处理5和处理8长得快，而处理5和处理6木荷冠幅比处理7和处理8长得快。对于8种处理，胸径、冠幅、树高在处理2与处理3间的差异没有达到显著水平，处理6与处理7的胸径、树高差异也不显著，这可能是由于2015年施用200 g/株复合肥和2017年施用400 g/株复合肥，2015年施用300 g/株复合肥和2017年施用600 g/株复合肥两种施肥处理效果基本一致，2015年施用200 g/株复合肥和2017年施用400 g/株复合肥的施肥量就可以满足木荷人工林的正常生长，而多于的施肥量则有可能造成营养过剩和浪费，处理5与处理6、处理1与处理7的冠幅均不存在显著差异，其他处理间的胸径、树高及冠幅存在显著差异，则说明除草与一定范围的不同施肥量对木荷胸径、树高、冠幅的生长有明显的促进作用。

2. 2 除草与施肥处理下材积、地上生物量差异性分析

由除草与施肥对材积、地上生物量的影响（表3）分析可知：处理2与处理3，处理6与处理7之间的单株材积、林分蓄积量、单株地上生物量、林分地上生物量均无显著差异，这说明施肥是要求施肥量的，2015年施用200 g/株复合肥和2017年施用400 g/株复合肥，2015年施用300 g/株复合肥和2017年施用600 g/株复合肥两种施肥处理对木荷生物量的产生和积累效果一致，2015年施用200 g/株复合肥和2017年施用400 g/株复合肥的处理就能满足树体生长和生物量的有效积累，多施的肥料会造成养分的浪费，甚至会使杂草萌生，反而带来林木病虫害等不良后果;处理4与处理5的单株地上生物量、林分地上生物量的差异也没有达到显著水平，其他处理间单株材积、林分蓄积量、单株地上生物量、林分地上生物量则存在显著差异;除草与不除草处理下，单株材积、林分蓄积量、单株地上生物量、林分地上生物量在2015年施用200 g/株复合肥和2017年施用400 g/株复合肥，2015年施用300 g/株复合肥和2017年施用600 g/株复合肥两种施肥处理下均要比2015年施用100 g/株复合肥和2017年施用200 g/株復合肥，不施肥两种施肥处理表现要高;同一施肥处理下，除草相比于不除草的木荷人工林单株材积、林分蓄积量、单株地上生物量、林分地上生物量也要高，这说明除草和适当的施肥会促进木荷人工林的生长，加快人工林郁闭，有利于良材的快速培养。

表中数值为均值±标准差，同列不同小写字母表示同一指标在不同处理间差异显著（P<0.05），下同。

2. 3 除草与施肥处理下木荷人工林早期生长特性主成分分析

通过对7个木荷人工林生长指标进行主成分分析，由主成分特征值、方差贡献率及累积贡献率（表4）可提取1个综合指标，代表7个单项指标的绝大部分信息，1个综合评价指标定义为第1主成分，其特征值为6.557，其方差贡献率分别为93.678%。由表4～6可知，以主成分对应特征值的方差贡献率作为权重建立综合评价模型，其表达式为F=  0.936 8F1，由此表达式可计算8个除草与施肥处理下木荷人工林早期生长特性的综合得分值及排名。根据综合得分，8个处理的木荷人工林生长效果由高到低依次为：处理3、处理2、处理6、处理7、处理1、处理4、处理5、处理8。

3 结论与讨论

3. 1 植物的生长不仅受自身因素的控制，还受到周围生长环境中光、温、水、气、养分元素及其他生物等各因素的影响，林地土壤肥力的改善是促进林木生长和提高林地生产力的重要途径[ 13 - 14 ]。本研究发现，除草可以促进木荷生长，施肥也可以促进木荷的快速生长，但是除草和一定量的肥料施用综合应用相比于只除草和只施肥，可显著促进木荷生长。只除草相对于不除草木荷的胸径、冠幅、树高、单株材积、林分蓄积量、单株地上生物量、林分地上生物量可有效提高12.94%、22.6%、17.05%、49.06%、39.49%、28.61%、41.51%，表明通过除草措施改变林下环境，可对木荷人工林生长速率产生显著影响。在除草基础上，进行适量施肥处理，相比于不施肥木荷的胸径、冠幅、树高、单株材积、林分蓄积量、单株地上生物量、林分地上生物量可有效提高26.43%、55.29%、19.44%、84.81%、94.86%、101.03%、82.74%。因此，采用林分除草和适量肥料施用综合管理技术是提高木荷速生丰产林生产力的高效集约经营措施，同时适量施肥既能够保证经营管理成本的最低化，又能让林分创造的社会、经济、生态效益最大化。

3. 2 在8个综合处理中，最显著促进木荷人工林生长的除草与施肥处理组合存在差异，采用除草措施下，2015年施用300 g/株复合肥和2017年施用600 g/株复合肥的处理相比于2015年施用200 g/株复合肥和2017年施用400 g/株复合肥的处理其木荷胸径、冠幅、树高、单株材积、林分蓄积量、单株地上生物量、林分地上生物量只提高了-0.58%、-1.19%、-0.84%、2.10%、-8.39%、-4.97%、3.78%，考虑到投入成本，随着除草与施肥措施的实施，最优组合2015年除草和施用200 g/株复合肥，2017年除草和施用400 g/株复合肥的处理下林木生长更具优势。