杉木不同生长类型对养分供应的持续效应

吴载璋

(三明市林业科技推广中心，福建 三明 365000)

林木遗传学研究证实，林木主要经济生长性状的胸径与树高生长属于多基因控制的数量性状。林木物种繁殖机制多数表现为杂交繁育模式，以杂合体存在，杂合体在繁殖时产生更多的遗传类型以适应环境需要，增加生存机会[1—2]。杉木(Cunninghamia lanceolata)是我国南方主要栽培树种，属于杂交繁育模式，其自交种子涩粒或不育[3]。因此，杉木子代性状分化，产生不同的遗传品质生长类型，表现为不同生长适应性，如速生、抗病、耐瘠薄、抗旱、抗风等特性。杉木喜肥沃、湿润与土壤疏松立地，在Ⅲ类及以上立地类型栽植，属于违背适地适树原则，许多林分达到中龄林后年生长量较低或趋于停滞，成为低产林或小老林[3—4]。杉木生长适应性与养分供应的关系有较多报道[5—14]。本研究在杉木不同生长类型对养分供求的响应基础上，进一步分析杉木不同生长类型对养分供应的持续效应，为恢复与提高杉木低产林分生产力提供依据[6—14]。

1 试验地概况

试验地设在福建省明溪国有林场狗谷岭工区32林班2小班，面积11.53 hm2，海拔350～500 m，为丘陵全坡地带。试验地此前为马尾松(Pinus massoniana)人工林，2008年采伐，当年9～12月进行林地准备，采用劈草炼山清理采伐剩余物，穴状整地，穴规格为穴面60 cm×60 cm、穴深40 cm、穴底40 cm×40 cm，种植密度 2500株·hm-2，每穴下0.25 kg复合肥作基肥。2009年2月造林，种子采自福建省官庄国有林场杉木二代半种子园，苗木由福建省明溪国有林场苗圃培育。造林当年和第二年分别在5～6月和9～10月进行抚育。

试验地属于中亚热带季风气候，年均气温16～19 ℃，极端最高温40 ℃，极端最低温-11 ℃，年均降水量1500～1800 mm。区域内冬季时间较短夏季较长，气候温和，雨量充沛，自然条件优越，是杉木的中心产区。土壤以红壤为主，土层深厚，施肥前土壤养分含量如表1。

表1 试验前林分土壤主要养分状况Table 1 Soil nutrient before fertilization

2 研究方法

2.1 试验设计

施肥试验设在4年生的杉木幼林中，按随机区组设计，设置4个处理(其中1个为对照)，每处理3个重复，每100株为一处理小区，肥料为尿素+复合肥(质量比1:1)，设计如表2。2012年3月25日进行施肥试验，2014年1月8～10日调查试验效果，详见文献[15—16]。

表2 施肥设计Table 2 Design of fertilization

2.2 数据处理

根据树高生长呈连续性正态分布的条件，应用“正态分布标准差分类法”将树高生长性状划分不同遗传生长类型，具体分类方法见文献[3—6]。

以4年树高生长为指标划分为G1、G2、G3、G4、G5生长类型。根据生长量调查结果，树高同一生长类型的不同单株当年生长量不一致，对同一生长类型年高生长量分区间进行归类统计。由统计学误差来源，一个标准差区间内属于误差范围，将上述树高分布标准差的二分之一作为树高生长区间间距，生长区间划分为 0.2～0.5区间(H1)、0.5～0.8区间(H2)、0.8～1.1 区间(H3)、1.1～1.4 区间(H4)、1.4～1.7区间(H5)、1.7～2.0区间(H6)、2.0以上(H7)区间，具体区间划分见文献[16]，按同一生长类型树高年生长在不同区间分布数归类统计。同理，胸径标准差二分之一作为胸径生长区间间距，生长区间划分为 0～0.6区间(B1)、0.6～1.2区间(B2)、1.2～1.8区间(B3)、1.8～2.4区间(B4)、2.4～3.0区间(B5)、3.0～3.6区间(B6)、3.6以上(B7)区间，统计同一生长类型胸径生长在不同区间分布数 。

3 结果与分析

3.1 不同生长类型杉木树高生长对施肥的持续响应

从图1可知，同一施肥处理的不同生长类型杉木第2年生长期树高年生长量呈正态分布或近正态分布，年生长量趋向于群体的平均值。如图1:A(CK处理)可以看出，生长类型G1、G2、G3、G4、G5依次由差到好，树高年生长量也逐渐增大，在瘠薄立地条件下，生长类型越好，对立地养分供应持续适应能力越强。当施肥处理由CK、A、B到C时，生长类型差的树高年生长量对养分供应量的持续效果反应相对较强，CK与A处理2年生长期树高年生长量表现不良，随着施肥量增加(B、C处理)，G1、G2、G3生长类型表现出较好的施肥持续效果，G4、G5生长类型的树高年生长量对施肥后持续效果更好(图1:A～D)；由CK(对照)与施肥A处理的树高年生长量持续效果可知，生长类型差的群体在施肥量较小时，树高年生长持续性较差，施肥量较大时有较好的树高年生长持续性；生长类型好的群体对不同处理都有良好的高生长效果。研究表明，杉木遗传品质好，在瘠薄立地施肥表现更好的持续效果，遗传品质差的群体，在瘠薄立地施肥表现持续效果更差些，需要更大的施肥量才能达到较好的持续效果。

图1 不同遗传类型杉木树高生长对施肥处理的响应Fig.1 The height growth response of the different genotypes to fertilization treatment

3.2 不同施肥处理对杉木各生长类型树高生长的持续效应

由图2可知，同一生长类型杉木随着施肥量增大树高年生长量的持续效应增强，生长类型较差的群体对施肥的持续效应相对更弱，需较大的施肥量才能有较好的持续生长效果；生长类型较好的群体(G4、G5)对施肥持续效应较好，保持较好的持续促进生长效果。表明生长类型差的群体对养分需求量更大，在瘠薄立地条件下将表现不良生长；生长类型好的群体，养分利用率更高，施肥的持续效果更好。

图2 施肥对不同遗传类型杉木树高生长的效应Fig.2 the height growth response of different genotype with fertilization treatments

3.3 不同生长类型杉木胸径生长对施肥的持续响应

施肥处理对杉木胸径生长的持续效应与树高生长基本一致。从图3可知，CK与施肥A处理对比，胸径年生长量的持续效应表现不明显，好的生长类型G4、G5有较好的胸径年生长量，在瘠薄立地条件下或养分供应减少后，生长类型越好，对立地持续适应能力越强(图3:A,B)。施肥B与C处理对胸径年生长量有较好持续效应，生长类型越好的群体，施肥对胸径生长的持续效应表现越好(图3:C,D)。由图3:D可知，施肥C处理对胸径生长保持良好的持续效应，表明杉木好的生长类型胸径年生长量有良好的持续效果，施肥量大对胸径年生长量有持续促进效应。说明杉木优良种源造林在生长出现衰退或已成为低产林分时，适当施肥可恢复与促进个体生长持续一定时间[13,16]。

图3 不同遗传类型杉木胸径生长对施肥处理的响应Fig.3 The breast diameter growth response of the different genotypes to fertilization treatment

3.4 不同施肥处理对杉木各生长类型胸径生长的持续效应

由图4:A、B可知，杉木G1、G2生长类型的胸径年生长量随着施肥量增加持续效应增强，由图4:C、D、E可知，G3、G4、G5生长类型的胸径年生长量对施肥的持续作用表现较好效果，施肥量越大对胸径生长的持续效果越好，特别是G5生长类型，施肥对胸径年生长量具有很好的促进作用，持续效应明显。生长类型好的群体对施肥有更好的持续效应，生长类型差的群体对施肥的持续效果会差些。生长类型差的群体处于林分中下层，冠幅生长也受影响，进而影响胸径生长，表现出较差的胸径生长持续效应。对于生长类型好的群体施肥能提高光合效能，增加净光合效能，提高胸径年生长量。好的生长类型群体处于林分中上层，有更好的空间优势，表现出胸径生长的良好持续作用效果[13,16]。

图4 不同生长类型杉木胸径生长对施肥处理的响应Fig.4 The BD-growth response of different genotype for the fertilization treatments

4 结论与讨论

林分的高生长呈正态分布，应用“正态分布标准差分类法”将林分不同个体划分为不同生长类型进行养分供求与持续效应分析，能科学地了解林分不同生长类型群体的生长适应性[16—17]。施肥处理对杉木不同生长类型树高年生长量的持续效应表明，生长类型好的群体对立地适应能力更强，有更好的耐瘠薄能力，生长类型差的群体，在施肥量较大时有较好的树高年生长量持续效应，在施肥量较少时持续效应表现不明显，养分供应不足或立地相对瘠薄条件下，树高年生长量逐渐衰退，在瘠薄立地或在Ⅲ类及以上立地进行杉木优良种源造林，施肥措施能更好地保持林分持续生长[13,16—18]。

杉木施肥处理后对不同生长类型胸径年生长量的持续效应表现出明显差异，生长类型好的比生长类型差的群体有更好的胸径年生长量持续效应，在施肥量较少时，生长类型差的群体胸径年生长持续效应逐渐衰退，生长类型好的对施肥有更好的生长持续效果，在施肥后2年胸径年生长量持续生长效果与个体处于林分中上层，有更好的空间分布与相对较大的净光合效能[13]。

杉木林目前有较大比例的低产林亟待改良，如何采取有效措施对这些林分进行培育改造是当前林业生产亟需解决的问题。当前大多数经营者对低产林采用采伐改种其他树种的措施，这种措施并不科学，既造成投资浪费也影响林地有效利用，延长林分培育周期[3]。对于杉木低产林要根据低产的原因采用不同的措施。对于种源优良而因经营管理不善引起的低产林分，可采用间伐+深翻+施肥的综合抚育，能有效地促进林分生长，使林分恢复生长潜能；而对于种源较差的低产林，采用综合抚育恢复生长能力有限，可通过采伐更新的方式进行改造。