不同造林模式闽楠造林成效研究

　　摘 要：以3種不同造林模式造林2年后的闽楠试验林为研究对象，分析其幼林生长情况、根系性状、木材特性、光合作用，比较不同造林模式下闽楠的差异。结果表明：3种造林模式中杉木林下套种闽楠的平均地径、树高、最大冠幅、枝下高、根深、平均根幅、单株总根长、根系总表面积和根系总体积均最大，分别达11.60 mm、115.56 cm、61.33 cm、32.42 cm、47.50 cm、48.42 cm、1269.13 cm、376.75 cm2、9.32 cm3。杉木林下套种闽楠模式的树干纤维素含量最高，达34.32%。3种不同造林模式最大净光合速率(Pmax)的范围在5.52～7.92 μmol/m2·s，表观量子效率(AQY)范围在0.0417～0.0602 μmol/μmol，Pmax和AQY大小排序均为：林下套种>混交林>纯林。不同造林模式光饱和点(Ls)的范围在943.62～1508.13 μmol/m2·s，光补偿点(Lc)的范围在11.79～16.53 μmol/m2·s，Ls和Lc由高到低依次为纯林>混交林>林下套种。林下套种闽楠的综合评分最高，达0.7814，混交林次之，得分为0.2782;综合生长情况、根系性状、木材特性、光合作用等性状表现，本研究3种造林模式中保留密度450株/hm2的杉木林下套种闽楠为造林成效最优的模式。

　　关键词：闽楠;造林模式;生长性状;根系性状;木材特性

　　《林业与环境科学(原：广东林业科技)》(双月刊)创刊于1985年，由广东省林学会;广东省林业科学研究院主办。

　　闽楠(Phoebe bournei)为樟科常绿大乔木，珍贵用材树种，国家二级保护植物，分布于福建、浙江南部、江西、广东、广西北部及东北部、湖北、湖南、贵州等地[1-2]，其木材坚硬，结构细密，质地温润柔和，纹理淡雅文静，为上等建筑、家具、工艺雕刻及造船等的良好木材[3]。目前，对闽楠的研究多集中在种源选择、生理生态和植物群落等方面[4-7]，关于闽楠造林模式成效的研究甚少，对不同造林模式闽楠幼林根系性状、木材特性、光合作用方面的研究鲜见报道[8]。本研究开展了3种闽楠造林模式试验，比较不同造林模式对闽楠幼林造林成活率、林分生长、根系性状、木材性质以及光合作用的差异，利用综合评价法选出造林成效最优的闽楠造林模式，有助于预判闽楠成年后的性能指标和应用范围，促进其产业化生产、早期速生和优质干材形成，为传统意义上研究造林成效的方法手段提供新的方向。

　　1 材料与方法

　　1.1 试验地概况

　　闽楠造林试验地位于福建省南平市顺昌县，属中亚热带海洋性季风气候，气候温和，雨量充沛。年平均气温18.5℃，多年平均降水量1756 mm，无霜期305 d，日照1740.7 h，四季明显。2016年2月，在顺昌县大干镇干山村营建了18a杉木林下套种闽楠模式(杉木保留密度450株/hm2)试验林，在元坑镇谟武村营建了闽楠与杉木混交林(杉木林采伐迹地)、闽楠纯林，试验地土壤理化性质见表1。每种造林模式各50株，3次重复。3种造林模式闽楠种苗为芽苗移栽培育1a的容器苗(2.5 mm≤D<3 mm，20 cm≤H<25 cm)，混交林用杉木苗为1a裸根苗(D≥0.45 cm，H≥35 cm)，株行距为2 m×2 m，造林前均采用林下全面除草和带状整地，造林后进行统一管理。

　　1.2 幼林调查

　　2016年12月，调查造林当年3种造林模式下闽楠植株的成活率。2018年4月，采用麦思德电子数显游标卡尺(精度0.01 mm)、钢卷尺对各造林模式闽楠的地径、最大冠幅、树高、枝下高进行调查，每个造林模式随机调查30株，3次重复。

　　1.3 根系性状的测定

　　每种造林模式挖取3株，3次重复，水平方向上以闽楠树干为中心，按0.5 m为半径进行全株挖掘取样，直到无明显根系为止，現场测量植株树高、根深和平均根幅，地上部分供材性分析。将植株根系鲜样充分洗净、晾干、整理后进行分析，扫描之前将大的根系分支剪开，使用Win-RHIZO根系分析系统软件[9]分析输出的图片。

　　1.4 树干材性测定

　　闽楠树干材性测定采用木材物理力学试材采集方法[9]。每种造林模式采集3株闽楠树干，称其鲜重后装入密封袋，及时带回实验室，以供测定。生材(刚采伐的新鲜木材)密度用生材质量除以生材的体积，将试样制成约15 mm×15 mm ×15 mm的试样，采用排水法测定生材体积。基本密度与测定生材密度试样相同，在(103±2)℃的干燥箱中干燥，绝干后称重得W干，计算基本密度：ρ基= W干/V生，生材含水率=(W生-W干)/W干×100%。采用硝酸-乙醇法测定闽楠纤维素含量[10]。

　　1.5 不同造林模式闽楠幼林光合作用比较

　　1.5.1 光合测定

　　于2018年8月13～15日，天气晴朗无云时进行光合测定。每种模式选择3株生长势基本一致的闽楠待测样株，分别选取3片中上部向阳方向的功能叶，采用Li-6800(美国)便携式光合测定系统在上午9：00～11：00进行闽楠光合测定，获得气体交换参数：净光合速率(Pn)、蒸藤速率(Tr)、气孔导度(GS)、和胞间CO2浓度(Ci)，并计算水分利用效率(WUE，WUE=Pn/Tr)。

　　1.5.2 光响应曲线测定

　　选择典型晴天早上9：30～11：30，以仪器配备的红蓝光源为光源，使用开放系统，设定光合有效辐射(PAR)梯度值：0 μmol/m2·s、20 μmol/m2·s、40 μmol/m2·s、60 μmol/m2·s、80 μmol/m2·s、100 μmol/m2·s、150 μmol/m2·s、200 μmol/m2·s、400 μmol/m2·s、600 μmol/m2·s、800 μmol/m2·s、1 000 μmol/m2·s、1200 μmol/m2·s、1500 μmol/m2·s、2000 μmol/m2·s，参比室CO2浓度为400 μmol/mol进行测定，获得各Pn值。用叶子飘光合计算软件对曲线进行直线双曲线修正模型拟合[11]，得到曲线方程，并计算各光响应参数值：最大净光合速率(Pmax)、表观量子效率(AQY)、光饱和点(Ls)、光补偿点(Lc)。

　　1.6 数据分析

　　采用SPSS(V18.0)软件对数据进行统计分析、相关性分析，进行Duncan多重比较。对闽楠生长指标、根系指标、材性指标及光合速率等指标进行标准化，使其转化为无量纲单位，便于比较;其中木材含水率和Tr按照降型分布函数进行计算：(Xmax-Xi)/(Xmax-Xmin)[12]，其余指标按照升型分布函数进行计算：(Xi - Xmin)/(Xmax - Xmin)。最后根据各评价样本的综合得分进行排序[13]。

　　2 结果与分析

　　2.1 不同造林模式闽楠生长情况比较

　　由表2可知，不同造林模式对闽楠地径、树高、最大冠幅和枝下高的影响达到差异极显著水平，对闽楠造林成活率的影响不显著，混交林和纯林造林模式闽楠的生长情况差异不显著;林下套种闽楠和混交造林闽楠的造林成活率最高，均达100%，不同造林模式的平均造林成活率为99.78%。林下套种闽楠的平均地径、树高、最大冠幅和枝下高均达到最大，分别为11.60 mm、115.56 cm、61.33 cm、32.42 cm，分别比最小值高出81%、87%、74%、271%。

　　2.2 不同造林模式闽楠根系性状比较

　　由表3可知，杉木林下套种闽楠模式的根深、平均根幅、单株总根长、根系总表面积和根系总体积均最大，分别达47.50 cm、48.42 cm、1269.13 cm、376.75 cm2、9.32 cm3，分别比最小值高出0.64倍、0.64倍、0.94倍、0.89倍、1.18倍。闽楠混交林的根深、单株根系总表面积、平均直径和根系总体积均最小;闽楠纯林的平均根幅和单株总根长均最小，分别为29.50 cm、652.61 cm。不同造林模式对闽楠根深、平均根幅、单株总根长、根系总表面积和根系总体积的影响达到差异极显著水平;对闽楠单株根系平均直径的影响差异不显著。

　　2.3 不同造林模式闽楠幼林材性比较

　　由表4可见，3种造林模式的树干平均基本密度范围在0.42～0.44 g/cm3;树干平均生材密度范围在1.02～1.13 g/cm3;树干平均生材含水率范围在120.51%～153.61%;树干基本密度、生材密度和生材含水率的平均值分别为0.43 g/cm3、1.07 g/cm3、141.19%;闽楠纯林树干的基本密度最高，闽楠混交林树干的生材密度和生材含水率最高，分别达0.44 g/cm3、1.13 g/cm3、153.61%，分别比平均值高出1.97%、5.63%、8.79%;不同造林模式下的基本密度、生材密度和生材含水率均无显著差异，闽楠树干纤维素含量差异达到显著水平。林下套种闽楠模式的树干纤维素含量最高，为34.32%，比平均值高出6.90%，高出混交林7.89%，高出纯林13.72%。

　　2.4 不同造林模式闽楠幼林光合作用分析

　　2.4.1 不同造林模式闽楠光合效应比较

　　由表5可见，不同造林模式闽楠净光合速率(Pn)的范围为5.33～6.98 μmol/m2·s，值越大表明该造林模式的光合作用越大，各造林模式的净光合速率大小排序为：纯林>混交林>林下套种。不同造林模式闽楠蒸腾速率(Tr)的范围为2.82～3.45 μmol/m2·s，各造林模式的蒸藤速率大小排序为：林下套种>混交林>纯林。不同造林模式闽楠气孔导度(GS)的范围为390.02～392.22 μmol/mol，各造林模式的气孔导度大小排序为：纯林>混交林>林下套种。不同造林模式闽楠胞间CO2浓度(Ci)的范围為269.76-293.94 μmol/mol，各造林模式的胞间CO2浓度大小排序为：林下套种>纯林>混交林。不同造林模式闽楠水分利用效率(WUE)的范围为1.89～2.27，各造林模式的水分利用效率大小排序为：林下套种>纯林>混交林。

　　2.4.2 不同造林模式闽楠光曲线特征响应参数比较

　　运用双曲线修正模型对3个造林模式闽楠光合作用的光响应值进行拟合，计算各光响应参数值，并绘制光响应曲线图(图1-3)，达到了良好的效果(为0.9906～0.9930)。在PAR为0～200 μmol/m2·s时，Pn随PAR值的增加呈线性相关，对其进行线性回归，直线的斜率即为表观量子效率。由表6可以看出：最大净光合速率(Pmax)的范围在5.52～7.92 μmol/m2·s，越大表明该造林模式的光合作用潜力越大，各造林模式的光合潜力大小排序为：林下套种>混交林>纯林。

　　表观量子效率是构建冠层光合作用模拟模型和C循环模型的重要生理指标，值越高，则说明叶片转化光能的效率越高[14-15]。不同造林模式表观量子效率(AQY)大小范围在0.0417～0.0602 μmol/m2·s，从大到小的顺序为：林下套种>混交林>纯林。

　　呼吸速率小，有机物代谢效率高[16]。不同造林模式的暗呼吸速率(Rd)大小范围为0.9742～1.1101 μmol/m2·s，暗呼吸速率值从大到小排序为：混交林>林下套种>纯林。

　　不同造林模式光饱和点(Ls)的范围在943.62～1508.13 μmol/m2·s，光饱合点均值在1244.02 μmol/m2·s左右。光补偿点(Lc)的范围在11.79～16.53 μmol/m2·s，Ls和Lc由高到低依次为纯林>混交林>林下套种。

　　Pmax反应了植株对强光的利用能力，Ls反应了植株对强光的适应能力;Lc反应植株对弱光的适应能力，AQY 反应植株强光利用能力。较其他模式相比，杉木林下套种闽楠幼苗的 Ls、Lc偏低，这说明林下套种闽楠幼苗对强光和弱光的适应能力较弱;Pmax、AQY偏高，说明杉木林下套种闽楠幼苗光合潜力高，对低光强的利用能力较强，在低光强环境下能较好的捕捉光量子进行光合作用。说明闽楠幼林具耐阴性，但又能忍受一定的光强，这与盛杰等[17]的结论较为一致。

　　2.5 筛选最优的闽楠造林模式

　　2.5.1 各指标相关分析

　　将闽楠地上生长性状与各性状指标进行Pearson相关性分析。结果表明(表7)，闽楠地上生长性状(地径、最大冠幅、树高、枝下高)与总根长、根总表面积、根系总体积、根深、平均根幅均呈正相关，且达到显著和极显著水平;说明闽楠植株地上部分生长越旺盛，根系越发达。闽楠地上生长性状与Pn均呈负相关，且达到显著和极显著水平。

　　2.5.2 综合评价

　　将闽楠生长指标、根系指标、材性指标及光合速率等这几个指标标准化后进行加权平均，并排名得出(见表8)，林下套种闽楠的综合评分最高，达0.7814，混交林次之，得分为0.2782;纯林的综合评分排名最后。从地上、地下生长指标、及生理指标各方面分析，本研究3种模式中杉木保留密度450株/hm2的林下套种闽楠模式造林效果最好，该模式最适合闽楠生长。

期刊VIP网，您身边的高端学术顾问

文章名称： 不同造林模式闽楠造林成效研究

文章地址： http://www.qikanvip.com/yuanlinxue/49943.html