苗龄对华木莲苗木质量及其造林成效的影响

龙桂根，王 勇,李 峰，吴南生,李乾明，杨细兰，郑庆衍

（1.宜春市林业科学研究所，江西 宜春336000；2.江西农业大学·林学院，江西 南昌330045；3.江西农业大学·南酸枣研究所，江西 南昌330045）

华木莲（Sinomanglietia glaucaZ.X.Yu et Q.Y.Zheng）又名落叶木莲，是国家珍稀一级保护植物，为江西宜春特有的木兰科木莲属落叶植物，其花朵白里泛黄、形似佛焰苞，树形自然成塔形，具有极佳的观赏价值[1]。为了更好地开发和利用华木莲，宜春市林业科学研究所多年来一直致力于华木莲良种选育及人工造林技术研究，目前已经获得了一个由江西省林木良种审定委员会审定的华木莲良种，华木莲的苗木繁育技术也得到了较好的解决，为华木莲的开发利用奠定了坚实的基础。

在华木莲人工栽培过程中，华木莲常规1年实生苗对栽培环境和竞争性杂草较为敏感，受恶劣环境影响严重，尤其是在全日照下存在造林成活率低、生长缓慢及培育成本高等问题，陷入“年年造林不见林”的境地。这种局面大大困扰了华木莲资源培育与利用，已成当前亟待解决的重要技术难题。苗龄和苗木规格与质量息息相关，受立地条件的影响，选择适宜苗龄进行造林较为复杂[2-3]。众多研究表明，杂草和造林苗木间存在光照、水分、养分的竞争[2-7]，小规格苗木对造林环境和竞争性杂草等较为敏感，难以成林。刘建峰等[7]研究结果表明沙地柏枝叶等植物的保水力随着年龄的增加而增强，大苗龄的苗木根系更为发达、叶面积大，储存的营养物质积累也高，一般抗逆性和适应性更强[6-7]，但也存在裸根苗缓苗期长的问题[8]。因此，选用适当苗龄的苗木进行造林是非常重要的技术问题。

本文以华木莲1年生、2年生、3年生的苗木为研究对象，研究不同苗龄的光合特性、根系特征、苗木生长势等苗型特征，进而分析不同苗龄在苗圃及其上山造林的生长差异。最终通过苗龄型苗木质量，分析不同树龄华木莲林分的质量差异及其与不同苗龄型苗木质量的相关性，进而为华木莲科学人工造林提供技术支持。

1 试验地概况

试验地位于袁州区，为中亚热带湿润气候区，年平均气温17.0℃～18.5℃；1月最冷，最低月平均气温为1.5℃～3.5℃；7月最热，最高月平均气温达34.3℃，年平均积温6 296℃，无霜期280～305 d，年平均降水量1 520～1 620 mm。

苗圃地位于袁州区渥江镇上石村，为水稻田，壤土，pH值5.5，肥力中等，海拔112 m，地理坐标为27°52′38″N，114°27′23″E。

造林试验地位于温汤镇试验林场，沙壤土，坡向东南坡，pH值6.5，肥力中等，海拔232 m，地理坐标为27°42′16″N，114°18′8″E。

2 试验材料与方法

2.1 材料及处理

采用同一优良家系宜林科华木莲1号实生苗，分别培育1 a，S1-0，即1年生苗；留圃培育2 a，S2-0，即2年生苗；留圃培育3 a，S3-0，即3年生苗。

造林方法：采用机械全垦整地，人工挖穴，规格均为50 cm×50 cm×40 cm，株行距2.0 m×3.0 m，2月初选择裸根苗造林；每年11月初追肥（总养分(N+P2O5+K2O)≥10%，有机质≥45%，2.5～3.0 kg·穴-1）；每年4月、9月各抚育一次，带状铲除杂草。

造林试验处理：采用完全随机区组试验。造林苗木年份设置如下：1）S1-0、S2-0、S3-0的3种苗木类型在2017年“同年造林”，每个处理667 m2，重复4次，面积0.8 hm2，简称“同年造林”；2）2014年培育S1-0并于2015年造林，部分S1-0留圃培育1 a、2 a，分别于2016年、2017年“逐年造林”，每个处理0.33 hm2，重复3次，面积3 hm2，简称“逐年造林”。两个试验独立进行，以上S1-0、S2-0、S3-0的3种苗木类型为3个处理。

2.2 调查设备及测定分析方法

调查设备：主要是数显游标卡尺、胸径尺、塔尺及TYS-B叶绿素仪。

取样及测量方法：采用对角线取样法抽样，对3种苗龄的苗木在苗圃分别设3个样方，样方面积为1.25 m×0.8 m，在12月底测定苗木一级侧根数、苗高、地径。分别在“逐年造林”和“同年造林”的人工幼林地，距离林缘2行处设置样地，每年12月－翌年2月调查成活率、地径、树高，并分别进行分析。

一级侧根数的测定：采用直径大于1 mm，且长度大于1 cm的一级侧根数来研究华木莲根系特征。

叶绿素含量测定方法：植物叶片叶绿素含量与SPAD值之间存在显著的正相关性，SPAD值可以直接反映出叶片叶绿素含量的高低，从而说明树体的长势强弱[9-12]。在树龄为6 a时候，分别在“逐年造林”和“同年造林”的试验林内的每个处理测定15株标准木，选取树体东南西北4个方向的中下层叶片，测定SPAD值及叶面温度，求平均值，作为活立木的叶绿素相对含量值。

对以上所有数据采用IBM SPSS Statistics 19.0软件进行方差分析、多重比较、相关性分析。

3 结果与分析

3.1 不同苗龄苗木差异

S1-0、S2-0、S3-0的地径、苗高、高径比、侧根数结果见表1。由表1可知，S1-0、S2-0、S3-0的地径分别为7.27 mm、13.24 mm、20.49 mm，苗高分别为0.51 m、1.36 m、2.30 m，一级侧根数分别为8条、12条、16条，高径比分别为0.67、1.19、1.17。多重比较表明，S1-0、S2-0、S3-0的地径、苗高、侧根数差异显著，S2-0、S3-0的高径比差异不显著，两者比S1-0的高径比大0.5以上，差异显著。这表明，华木莲苗木留圃培育的苗龄越大，其地径、苗高、一级侧根数都是显著增加。地径、苗高、一级侧根数在第2年较第1年相对增长了82.12%、166.67%、50.00%，在第3年较第2年相对增长了55.76%、69.12%、33.33%，可见华木莲苗木相对生长率的高峰期在第2年，第3年各生长指标的相对生长率都开始显著降低。

表1苗龄对华木莲幼苗各生长指标的影响Tab.1 Effects of seedling age on growth indexes of S.glauca

3.2 “同年造林”造林效果分析

3.2.1不同苗龄苗木“同年造林”成活率差异

对采用不同苗龄苗木同年营建的华木莲林分的保存率连续调查3 a，结果见表2。由表2可知，采用S1-0、S2-0、S3-0苗木营建的华木莲人工林，其1 a保存率分别为20%、93%、90%，2 a保存率分别为18%、89%、46%，3 a保存率分别为14%、84%、34%。从第1年成活率可以看出，1年生华木莲苗木上山造林的成活率最低，仅为20%，2年生、3年生华木莲苗木上山造林的成活率达到90%以上，差异极显著。这说明1年生苗对造林环境的适应性相对2年生、3年生苗要差很多。

表2苗龄对华木莲人工林保存率的影响Tab.2 Effects of seedling age on the conservation rate of S.glauca plantation

从第2年、第3年的保存率可以看出，仅有S2-0维持在84%以上。S1-0所营造的华木莲人工林，第1年、第2年、第3年保存率分别达到20%、18%、14%，这说明1年生华木莲苗，适应能力较弱，但在植苗造林1 a后未死亡的活立木，能较好地继续存活。S3-0苗所营造的华木莲人工林，在第2年、第3年保存率分别为46%、34%，显著低于第1年的保存率90%。

3.2.2不同苗龄苗木“同年造林”效果

对不同苗龄在同年营造的华木莲人工林的树高、地径进行连续3 a调查，分析结果见表3。多重比较结果显示，S1-0、S2-0、S3-03种苗型所造人工林的树高、地径在造林2年后的差异为极显著，与造林时的各苗型初始指标的差异性未发生变化。到第3年时，S2-0、S3-0所造的同龄人工林地径分别为48.44 mm、54.24 mm，树高分别为4.03 m、4.15 m，差异不显著，两者与S1-0所造人工林地径、树高差异仍为显著。这说明，经过2 a的适应性生长后，S2-0苗木所营造的华木莲其生长速度开始超过S1-0、S3-0。

表3“同年造林”时不同苗龄对华木莲人工林树高、地径的影响Tab.3 Effects of different seedling ages on height and ground diameter of S.glauca planted in the same year

图1“同年造林”时不同苗龄对华木莲树高、地径连年生长量的影响Fig.1 Effects of different seedling ages on the current annual increment in height and ground diameter of S.glauca planted in the same year

S1-0、S2-0、S3-0苗木同年营造的华木莲人工林连年生长量进行统计，结果见图1。结果显示S1-0的林分，造林第1年的树高、地径生长量分别为0.97 m、5.85 mm，显著高于S2-0、S3-0的生长量；造林第2年、第3年，S2-0林分的树高量分别为0.49 m、1.59 m，地径生长量分别为8.23 mm、22.76 mm，显著高于S1-0、S3-0。这说明，选用S2-0苗木造林，第1年为缓苗期，第2年、第3年开始进入正常生长期；S1-0造林，第1年即可进入正常生长，缓苗期较短，只是第1年的死亡率较高。

3.3 “逐年造林”造林效果分析

对不同苗龄逐年营造的华木莲人工林的树高、地径、保存率进行调查，统计分析结果见表4。结果表明，逐年营造的华木莲人工林保存率存在较大的差异，在树龄为6 a时，以S2-0林分的保存率最大，达到87.5%，显著高于S1-0、S3-0林分的保存率。生长指标的多重比较结果显示，S1-0、S2-0、S3-03种苗型逐年所营造林分的地径在4 a树龄的差异显著，以S2-0所造林分的地径最大，达到了39.22 mm，S3-0的林分的地径最小，为27.08 mm；树高以S1-0的林分最大，达到2.82 m，其次是S3-0，最小的是S2-0。在树龄为6 a时，S1-0、S2-0、S3-03种苗型逐年所造人工林的树高无显著差异；地径以S2-0、S1-0所造林分的地径较大，分别为76.36 mm、70.20 mm，两者均显著高于S3-0所造林分的地径。S1-0、S2-0、S3-0苗型逐年营造的华木莲林分的树高、地径、保存率的的差异性与S1-0、S2-0、S3-0同年营造的人工林的树高、地径、保存率的差异基本一致，均以S2-0苗型的造林效果较佳。

表4“逐年造林”时不同苗龄对华木莲人工林树高、地径的影响Tab.4 Effects of different seedling types on height and ground diameter of S.glauca planted in the different years

3.4 不同苗龄对华木莲人工林叶绿素含量的影响

叶绿素含量是植物生长发育状况的指示因子，能较好地体现植物吸收外界营养物质及抗胁迫的能力[11-14]。为了分析不同苗型营造的华木莲人工林生长发育状况，在林龄为3 a时对不同苗型“同年造林”林分的叶绿素相对含量进行了调查分析，结果见表5。数据显示，S1-0、S2-0、S3-0苗型营造的华木莲人工林，第3年叶片的SPAD值分别为60.05、47.12、38.12，表明S1-0、S2-0、S3-0所造的人工林叶片叶绿素含量依次减少。多重比较结果显示，S1-0与S2-0两种苗型所造人工林在第3年时SPAD值差异不显著，而S1-0与S3-0所营造的华木莲人工林在第3年时SPAD值差异显著，S1-0林分叶绿素含量显著高于S3-0林分。这说明，经过2 a的适应性生长后，S1-0、S2-0苗型所营造的华木莲人工林，其光合作用及抗胁迫能力要强于S3-0营造的华木莲人工林。以上结果进一步说明，S1-0苗造林，后期光合作用及抗胁迫能力强、生长快，只是第1年造林成活率较低；S2-0苗造林，后期光合作用及抗胁迫能力强、成活率最高；S3-0苗造林，后期光合作用及抗胁迫能力低，造林保存率也不理想。

表5不同苗木类型对人工林叶片叶绿素的影响Tab.5 Effects of different seedling types on leaf chlorophyll of S.glauca plantation

3.5 苗龄与华木莲人工林生长指标的相关性

通过对造林苗的地径、树高、高径比、一级侧根数与造林后每年的地径、树高、保存率等生长指标的相关性分析（见表6），可以发现，苗期地径、树高、高径比、一级侧根数等生长指标与林分保存率、地径、树高等均呈正相关。其中造林苗期地径与1 a林分的树高、地径、保存率及3 a林分的地径等生长指标相关系数均在0.60～0.70之间，为中度相关性；造林苗的苗高与1 a林分的树高，造林苗的一级侧根数与1 a林分的树高、地径相关系数均在0.5～0.6之间，为低度相关性；华木莲苗期生长指标与1 a、2 a、3 a幼林阶段的其他指标的相关系数均为0.5以下，为弱相关性。可见，苗期地径与林分的生长指标相关性相对较高，且造林第1年的成活率与苗期地径高度相关。

表6华木莲幼林生长指标与苗木初始指标的pearson相关性分析Tab.6 Pearson correlation coefficients for the relationship between seedlings′index and growth index of S.glauca plantation

表7华木莲苗龄与造林苗初始生长指标及幼林期生长指标的pearson相关性分析Tab.7 Pearson correlation coefficients for the relationship between seedlings′age and growth index of S.glauca plantation

从表7的相关系数可以看出，华木莲造林苗苗龄与苗木的初始地径、苗高、一级侧根数的相关系数分别达到0.81、0.70、0.72，即苗龄较大者，其地径、苗高、一级侧根数等指标也相对较大；苗龄与1 a的林分生长指标相关系数最大，均在0.75以上，为显著正相关；苗龄与2 a、3 a林龄的华木莲生长参数相关性仍较为紧密，但呈逐年下降趋势。

4 结论与讨论

4.1 结论

为了进一步挖掘华木莲的潜在观赏价值和其他利用价值，采用人工规模化造林是其最佳途径。本文通过不同苗龄型造林试验分析，表明采用不同苗龄苗木所营造的华木莲人工林生长指标、叶绿素含量的差异显著，并以2年生苗木造林为佳，具体结论如下：1）华木莲苗期生长指标随苗龄而增大，在第2年的相对生长率显著高于第3年。华木莲苗木留圃培育的苗龄越大，其地径、苗高、一级侧根数都是显著增大。地径、苗高、一级侧根数在第2年的相对生长率显著高于第3年。这说明华木莲播种苗留圃培育1 a能较大地提高其苗木质量，进而增强苗木抗性和竞争力，提高造林成活率和造林质量。2）S2-0苗型适应性较强，从造林保存率、生长指标、树体长势等综合造林效果较S1-0、S3-0苗型造林效果更佳。3）相关性分析及造林效果表明，华木莲苗龄与地径、苗高、一级侧根数等指标显著正相关。在一定苗龄范围内，华木莲苗龄可以较为准确地预测造林效果。

4.2 讨论

苗龄差异可以显著影响华木莲幼林的生长指标、长势。这与学者研究的苗龄对白桦、红皮云杉、银中杨、杉木、秃杉、沙地柏、湿地松等多树种的造林效果有显著影响的结论是一致的[13-19]。但不同树种的苗龄对造林效果的影响存在较大的差异，范一卿等[17]认为1年生秃杉苗木造林成活率高、育苗成本低，管应诚[16]认为2年生杉木造林具有较大的优势，以上报道仅对造林后1 a或者2 a的林分进行分析，难以全面评价苗龄对造林效果的影响。

为此，本文对华木莲幼林进行了连续6 a的跟踪调查分析，综合华木莲3种苗龄型苗木“同年造林”“逐年造林”表现，S2-0苗其所营造的人工林保存率高、质量稳定，这与马履一等人关于樟子松苗龄对造林效果的结论有相似之处[20]。S1-0苗造林的成活率仅为20%，说明华木莲本身适应能力弱，造林当年根系吸收转化的营养物质难以满足自身生存的需要，仍需消耗植物本身储存的营养物质，从而导致S1-0林分在第1年成活率低。在苗木经过1 a的适应性生长后，S2-0苗所营造的人工林其叶绿素含量高、光合能力强，其吸收转化的营养物质可以供应植物生长。但S3-0苗在造林当年消耗大部分苗期自带的营养后，面对第2、3年高温不利季节，其叶绿素含量低、光合作用效率低、根系生长不足、抗胁迫能力较弱，其根系自身吸收的营养水分满足不了地上部分生长的需要，从而导致S3-0苗营造的林分在第2、3年开始批量死亡。同理，2年生苗造林刚好满足地上部分生长的需要，其1年生林分成活率高达93%，2 a、3 a的保存率也能在84%以上，地径、树高生长量也能达75 mm、0.8 m以上，从而保证了较好的造林效果。