不同海拔高度对四川桤木生长的影响

刘年元，杜 斌，钟少伟，张 鹏

(1.湘西自治州林业局，湖南 吉首 416000； 2.永顺县润雅乡林业工作站，湖南 永顺 416700;3.龙山县林业局， 湖南 龙山 416800)

四川桤木(Alnusledgeriana)为桦木科桤木属，属于落叶乔木，常作为一种经济和生态防护功能为一体的多功能树种用于我国各种重大的营造林工程[1-7]。20世纪60年代以来，四川桤木在湖南引种栽培获得成功[8]，湘西自治州自20世纪80年代以来推广四川桤木造林，特别是通过退耕还林等林业工程的实施，桤木作为一个速生并且适宜于石漠化地区生长的树种得到了大力推广，目前全州四川桤木种植面积达4.89万hm2[9]，占全州林分总面积的7.45%。 四川桤木在湘西自治州从海拔100～1 100 m的区域均有栽植，且表现出了不同的生长势，本研究的目的就是通过对不同海拔高度的四川桤木生长状况和林地地力的变化研究，阐明四川桤木在湘西自治州较优的生长海拔。

1 材料与方法

1.1 试验地和试验材料

试验地设置在湘西自治州龙山县沙子坡林场内(109°39′45.673″E，28°26′49.679″N)。四川桤木1年生裸根苗，平均苗高100 cm，平均地径0.8 cm。

1.2 试验设计

选择3个不同海拔高度的样地进行四川桤木造林，三个处理分别为A：海拔440～480 m；B：海拔680～730 m；C：海拔880～930 m。样地其它情况基本相同。造林密度为2 m×3 m，于2009年3月造林，每个处理营造林面积3.33 hm2，每个处理重复三次。

1.3 测定指标及方法

1) 成活率和保存率分别于2009年11月对各样地进行成活率调查，单位面积内成活株数与栽植株数的百分比为成活率；造林第三年单位面积内成活株数与栽植株数的百分比为保存率。

2) 株高和胸径于2020年11月对各样地内的植株进行测定，株高用测高杆测定树木高度，胸径用胸径卷尺测定树干1.3 m处直径。

3)土壤化学性质。有机质用重铬酸钾外加热法测定；全氮用凯氏消煮法测定；全磷和全钾采用硝化法测定；速效磷采用NaHCO3浸提—钼锑抗比色法；速效钾采用醋酸铵浸提—火焰光度计法[10]。

1.4 数据处理与统计分析方法

采用Microsoft Excel 2010，SPSS 17.0和Prism 8进行数据处理和统计分析。

2 结果与分析

2.1 成活率和保存率的影响

从表1可知，通过方差分析不同海拔高度，四川桤木成活率和保存率均存在显著差异。成活率方面，在海拔A成活率高达92.28%，在海拔B成活率为87.92%，最小的为海拔C为79.32%。在海拔A和海拔B四川桤木的成活率较高；在保存率方面与成活率的规律一致，也是海拔A >海拔B>海拔C。从实验结果看出，海拔低的区域比海拔高的区域四川桤木成活率和保存率相对较高。

表1 不同海拔高度桤木成活率和保存率海拔区间成活率/%保存率/%A92.28±1.25 a89.38±1.50 aB87.92±1.55 b84.60±0.89 bC79.32±1.40 c74.66±1.89 c 注:同一列相同小写字母表示在0.05水平上差异不显著,P>0.05;同一列不同小写字母表示在0.05水平上差异显著,P<0.05。下同。

2.2 桤木生长的影响

从表2可知，11年生四川桤木，海拔A的平均树高最高，为18.46 m；其次为海拔B，16.12 m；最小的为海拔C，12.86 m。平均胸径大小为海拔A>海拔B>海拔C，最大为海拔A，15.86 cm；最小为海拔C，11.56 cm。方差分析表明不同海拔区域四川桤木平均树种和平均胸径存在显著差异。

表2 不同海拔高度桤木成活率和保存率海拔区间平均树高/m平均胸径/cmA18.46±0.42 a15.96±0.24 aB16.12±0.41 b12.98±0.28 bC12.86±0.32 c11.56±0.37 c

2.3 林地化学性质的影响

从表3可知，造林前不同海拔高度林地肥力存在差异，海拔A肥力最高，海拔C肥力最低，表现出海拔高度越高，肥力越差。三个海拔高度均存在速效磷含量低的情况，这与南方土壤缺磷的特征相符。桤木种植11年后，林地土壤化学性质发生了很大改变，林地土壤化学性质得到了较大的提高，三个海拔区间全氮含量提高含量分别为海拔A>海拔B>海拔C；全磷含量为海拔A>海拔C>海拔B；全钾含量为海拔C>海拔B>海拔A;速效钾含量为海拔B>海拔A>海拔C；速效磷含量为海拔A>海拔B>海拔C;有机质含量为海拔A>海拔C>海拔B。

2.4 桤木生长和土壤化学性质相关性分析

由表4可知，在海拔A林木平均树高与全氮、全磷和速效磷成正相关，与全钾、速效钾和有机质成负相关。平均胸径与全磷成显著的负相关，与其他指标成正相关，与速效磷成显著正相关；在海拔B林木平均树高和平均胸径与所有土壤化学性质指标均成正相关；在海拔C林木平均树高与全氮、速效磷和有机质成正相关，尤其是有机质成显著正相关。平均胸径与全磷、全钾和速效钾成正相关，与全氮、速效磷和有机质呈负相关。

表3 不同海拔高度造林前林地化学性质海拔区间时间全氮/(g/kg)全磷/(g/kg)全钾/(g/kg)速效钾/(mg/kg)速效磷/(mg/kg)有机质/(g/kg)A1.24±0.210.45±0.119.63±1.12101.41±8.324.23±0.2741.17±4.50B造林前1.08±0.170.37±0.098.57±0.3993.43±9.933.01±0.7832.74±5.62C0.87±0.110.24±0.086.59±0.4285.82±2.892.11±0.3224.74±3.19A3.16±0.460.75±0.0813.12±1.43195.43±21.2915.23±0.6755.17±6.50B造林后2.26±0.330.43±0.0413.67±2.35203.49±34.9311.06±1.0838.96±6.63C1.72±0.130.39±0.0111.81±1.48175.89±22.115.15±0.3631.14±6.09

表4 不同海拔高度桤木生长指标与林地化学性质相关性分析海拔区间生长指标林地化学性质指标全氮全磷全钾速效钾速效磷有机质A平均树高0.3150.337-0.642-0.6420.138-0.380平均胸径0.837-0.911∗0.5870.5870.916∗0.818B平均树高0.7040.0810.0720.0720.7600.627平均胸径0.0990.3690.7540.7540.8430.026C平均树高0.741-0.061-0.815-0.8150.0920.933∗平均胸径-0.6500.8100.0780.078-0.038-0.278

3 结论与讨论

3.1 结论

海拔低的区域比海拔高的区域四川桤木成活率和保存率要高，海拔低的区域比海拔高的平均树高和胸径生长量要大。这可能与海拔低林地土壤肥力情况和低海拔区域温度较高，落叶期晚有关。种植四川桤木可以提高林地土壤肥力，适合在石漠化区域作为先锋树种进行植被恢复和地力恢复。

3.2 讨论

1)不同海拔高度，四川桤木成活率和保存率均存在显著差异。保存率方面与成活率的规律一致，海拔440～480 m>海拔680～730 m >海拔880～930 m。

2)11年生四川桤木，海拔在440～480 m间 的平均树高最高，为18.46m；平均胸径大小为海拔440～480 m>海拔680～730 m >海拔880～930 m，最大在海拔440～480 m间，为15.86cm。

3)四川桤木种植11年后，三个海拔林地土壤化学性质得到了较大的提高。

4)在不同海拔高度，四川桤木的平均树高和平均胸径与林地化学性质指标相关性不一致，在低海拔区域与高海拔区域，平均树高和平均胸径与化学指标之间没有明显的规律性。但在海拔680～730 m时，平均树高和平均胸径均与林地土壤化学性质指标之间成正相关性。

四川桤木作为一个先锋树种，在湘西自治州不同海拔进行栽植，在海拔相对较低地区林木生长最快，11年生林分林地土壤化学性质含量也较其它海拔高，这与低海拔土壤水分含量和温度较高有关联，土壤温度高，土壤微生物活动旺盛，林木枯落物分解快，但从相关性分析可知，在低海拔林木树高生长、胸径生长与一些化学指标之间存在负相关，这表明林木生长所需要的养分高于林木枯落物返还的。在高海拔处，由于温度低，林木的枯落物分解速度慢，导致林木树高生长、胸径生长与一些化学指标之间存在负相关，这林分与林地土壤之间均没有达到平衡。在中海拔地区，林木树高生长、胸径生长与林地化学性质指标均成正相关，因此对于林木生长和地力维护均有利。作为衡量森林生态系统结构和功能的一项重要指标——林地生产力[11]，林地生产力主要和林地的土壤理化性质有关，林木生长消耗地力，同时林木利用光合作用积累有机物，通过枯枝落叶的腐化转变为营养元素，如何平衡林木消耗养分和养分的归还，成为了森林经营的一个重要课题[12-14]。