影响杂交马褂木生长的主要环境因子研究

郭家新

摘 要：该研究分析了主要环境因子对杂交马褂木生长的影响，结果表明：杂交马褂木的胸径、树高、单株材积、单位面积蓄积，在不同立地类型间均存在极显著差异；在不同坡度区间之间，也均存在极显著差异；土壤的腐殖质、速效N含量与杂交马褂木径、高的生长呈密切正相关；土壤速效P含量与径、高生长之间有一定相关，K含量对杂交马褂木生长呈弱相关，没有明显影响；年降水量、年均温、年≥10℃有效积温对杂交马褂木的胸径、树高生长有明显的影响，优越的水热条件有利于杂交马褂木的营养生长。

关键词：杂交马褂木；立地类型；坡度；方差分析；相关分析

中图分类号 S722.5；S759.4 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2016）16-0079-04

杂交马褂木Liriodendron chinense×tulipifera，南京林业大学叶培忠教授等以中国鹅掌楸母本，与北美鹅掌楸杂交后选育而得，杂种优势明显，抗逆性与生长特性均明显优于亲本。杂交马褂木为落叶大乔木，高可达40m；树皮灰色，一年生枝灰色或灰褐色，具环状托叶痕；单叶互生，叶两侧通常各1裂，向中部凹，形似马褂；4—5月开花，花较大，鹅黄色，花形杯状，单生枝顶；10月果熟，果实纺锤状[1]。蔡伟建（2011）等报道了杂交马褂木人工林在冲积沙壤土地区的生长规律和趋势[2]。南平市延平区上世纪90年代初引进杂交马褂木树种，用于山地造林，但目前尚未见杂交马褂木在延平区的生长规律性的相关研究报道。文中通过对福建省南平市延平区90年代营造的杂交马褂木林分进行调查，分析不同立地类型、坡度对杂交马褂木生长的影响，以及年降水量、年均温、年≥10℃有效积温与杂交马褂木生长的相关性，为实现“适地适树”，促进杂交马褂木在延平区的大面积推广奠定基础。

1 试验地概况

以南平市延平区区域范围内营林技术条件较好的樟湖板国有林场、溪后采育场在1997年春季营造的杂交马褂木纯林为调查对象。延平区地处福建省中部偏北，闽中谷地最低处与闽江上游建溪、富屯溪、沙溪汇合处，北纬26°51′～26°52′，东经117°50′～118°40′，年平均温度在16.5～19.8℃，1月份平均气温约在7.1～10.5℃，7月份平均气温为28.6～29.8℃，无霜期为208～315d，年平均降水量为1 680.4～2 470.8mm，降雨集中在每年3—9月，6月最多。境内有林地面积18.5×105 hm2，森林覆盖率73.3%，多为红壤。立地类型以Ⅰ、Ⅱ类地居多，约占60%；Ⅲ类地次之，约占25%；Ⅳ类地最少，约占15%。试验地前身为杉木纯林或杉木马尾松混交林，炼山后带状整地，挖明穴回表土，穴规格为50cm×40cm×30cm。1997年2—3月份雨后裸根苗造林，造林密度2 100株·hm-2，造林后连续2年松土除草、垦复施肥，2004年进行一次间伐，主要伐除被压木，调整郁闭度为0.6左右。

2 试验设计与数据分析

2.1 试验设计 分别选取Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ等3种立地类型，<20°、20°～30°、>30°等3种坡度区间的杂交马褂木纯林林分，进行调查，各立地类型、各坡度区间均调查5个林分，共调查30个林分。立地类型间、坡度间的杂交马褂木生长比较，均采用3个处理，5次重复。

2.2 数据采集 2015年12月，将1997年杂交马褂木林分，分别按立地类型、坡度区间进行归类，从各立地类型、各坡度区间林分中分别随机抽取3个林分进行调查。在各林分中选择典型地段，设置20m×20m标准地。对标准地内的杂交马褂木进行每木检尺，测定胸径，统计株数，并根据平均胸径数值，选择平均木。伐倒平均木，在0m、0.5m、1.3m处截断，以后按1m区分段截断，截取圆盘做树干解析，测定连年径、高生长量。距离平均木1m的位置挖1个土壤剖面，采集0～40cm深度土壤，混合后作为土壤肥力分析样本，用于腐殖质、速效N、速效P、K含量测定。使用土壤养分速测仪（RN-TF3）测定土壤主要养分元素含量，气象数据由南平市气象局提供。

2.3 数据处理 根据各圆盘直径，计算单株材积，进而计算标准地单位面积蓄积。每公顷蓄积量计算公式为：V=V1×n×10000/400，其中，V1为平均木单株材积，n为标准地立木株数。将不同立地类型、不同坡度区间的胸径、树高、单株材积、单位面积蓄积量等数据，分别进行单因素方差分析和多重比较[3-4]，多重比较采用新复极差法，结果见表1。求算年降水量、年均温、年≥10℃有效积温，以及土壤腐殖质、速效N、P、K含量与杂交马褂木的经济性状之间的相关系数，结果见表2。

3 结果与分析

3.1 立地类型对杂交马褂木生长的影响

3.1.1 立地类型对杂交马褂木胸径生长的影响 从表1、图1可以看出，Ⅰ类地的杂交马褂木平均胸径为20.4cm，分别是超过Ⅱ类地、Ⅲ类地平均胸径11.48%、39.73%，Ⅱ类地平均胸径超过Ⅲ类地25.34%。方差分析结果表明，F=103.45>F0.01（2，10）=4.96，不同立地类型之间的杂交马褂木胸径差异达到统计学上的极显著水平。Ⅰ类地、Ⅱ类地、Ⅲ类地之间的杂交马褂木胸径生长差异均达到极显著水平。杂交马褂木的胸径生长对立地条件差异的反应极其敏感。胸径连年生长量比较结果表明，Ⅰ类地与Ⅱ类地之间在造林后3～5a期间差异明显，此后生长速度差距有逐渐缩小的趋势；Ⅰ类地与Ⅲ类地之间则表现为造林后2～9a间胸径年生长量均差异明显，而后才逐渐缩小差距；Ⅱ类地与Ⅲ类地之间表现为，造林后2～6a间胸径年生长量差异明显，第7年起差距逐渐缩小。由此可见，立地类型差异对杂交马褂木胸径的早期生长影响最大，以后随着树冠的扩大、凋落物的增多，林地的本底肥力的影响被相对削弱。

3.1.2 立地类型对杂交马褂木树高生长的影响 从表1可知，Ⅰ类地的杂交马褂木平均树高为14.5m，分别超过Ⅱ类地、Ⅲ类10.69%、57.61%，Ⅱ类地超过Ⅲ类地42.39%。方差分析结果表明，F=59.33>F0.01（2，10）=4.96，不同立地类型之间的杂交马褂木树高存在极显著差异，杂交马褂木的树高生长对立地条件的反应敏感。多重比较结果表明，Ⅰ类地与Ⅱ类地之间存在显著差异，Ⅰ类地与Ⅲ类地、Ⅱ类地与Ⅲ类地之间，均存在极显著的差异。

树高连年生长量比较结果表明，Ⅰ类地与Ⅱ类地之间在造林后4～5a期间树高生长速度差异很大，而后表现出差距逐渐缩小趋势；Ⅰ类地与Ⅲ类地之间则表现为造林后3～9a期间树高生长速度差异很大，而后逐渐缩小，但缩小的幅度较Ⅰ类地与Ⅱ类地之间小得多；Ⅱ类地与Ⅲ类地之间在造林后4～9a期间树高生长速度差异很大，而后同样表现为差距逐渐缩小（图2）。

3.1.3 立地类型对杂交马褂木单株材积生长的影响 不同立地类型下的杂交马褂木单株材积变化范围为0.163～0.074m3，存在较大差异，Ⅰ类地>Ⅱ类地>Ⅲ类地，其中，Ⅰ类地分别超过Ⅱ类地、Ⅲ类地23.39%、120.22%，Ⅱ类地超过Ⅲ类地78.48%。不同立地类型的单株材积方差分析结果表明，F=403.86>F0.01（2，10）=4.96，达到极显著的差异水平；多重比较结果表明，Ⅰ类地、Ⅱ类地、Ⅲ类地等三者间差异均达到极显著水平。在相同的造林密度和基本相同的林分郁闭度下，立地条件差异对单株材积的影响极其显著。

3.1.4 立地类型对杂交马褂木单位面积蓄积的影响 不同立地类型下的杂交马褂木单位面积蓄积变化范围为217.98～116.78m3·hm-2，其中，Ⅰ类地分别超过Ⅱ类地、Ⅲ类地18.08%、86.66%，Ⅱ类地超过Ⅲ类地58.08%。方差分析结果为F=644.85>F0.01（2，10）=4.96，也达到统计学上极显著的差异水平。表1中多重比较结果表明，Ⅰ类地、Ⅱ类地、Ⅲ类地等三者间在单位面积蓄积上，差异均达到极显著水平。

3.2 不同坡度对杂交马褂木生长的影响

3.2.1 坡度对杂交马褂木胸径生长的影响 从表1可以看出，不同坡度区间的杂交马褂木的平均胸径变动范围为15.6～19.8cm，其中<20°林地平均胸径为19.8cm，分别超过20°～30°、>30°的平均胸径11.48%、39.73%，20°～30°林地超过>30°林地25.34%。方差分析结果表明，F=72.66>F0.01（2，10）=4.96，差异达到统计学上极显著水平；多重比较结果表明，<20°与20°～30°、<20°与>30°、20°～30°与>30°之间，差异均达到极显著水平。从不同坡度区间径连年生长量来看，<20°林地杂交马褂木的径生长速度，在造林后3～6a期间，与20°～30°林地间差异最为明显，与>30°林地之间，在造林后3～8a期间差异都很明显，而后均差距有缩小趋势。20°～30°林地与>30°林地之间径生长速度差异最为明显的时间段是在造林后3～7a。

3.2.2 坡度对杂交马褂木树高生长的影响 从表1、图4可以看出，不同坡度区间的杂交马褂木的平均树高变动范围为10.2～14.8m，其中<20°林地平均树高为14.8cm，分别超过20°～30°、>30°的平均树高17.46%、45.10%，20°-30°林地超过>30°林地23.53%。方差分析结果表明，F=98.38>F0.01（2，10）=4.96，差异达到统计学上极显著水平；多重比较结果表明，<20°与20°～30°、<20°与>30°、20°～30°与>30°之间，差异均达到极显著水平。从不同坡度区间树高连年生长量来看，<20°林地杂交马褂木的树高生长速度，与20°～30°林地之间在造林后4～6a期间，差异最为明显；与>30°林地之间，在造林后4～8a期间差异都很明显，而后差距有缩小趋势。20°～30°林地与>30°林地之间在造林后3～9a期间树高生长速度差异较大。

3.2.3 坡度对杂交马褂木单株材积、单位面积蓄积的影响 不同坡度林地的杂交马褂木单株材积变动范围为0.081～0.166m3，其中，<20°林地的单株材积最大，分别超过20°～30°、>30°林地37.19%、104.94%。不同坡度区间单株材积平均值方差分析结果为F=108.49>F0.01（2，10）=4.96，不同坡度区间的杂交马褂木单株材积上存在极显著的差异。表1多重比较结果表明，3个坡度区间之间的杂交马褂木的单株材积差异均达到极显著水平。不同坡度林地的杂交马褂木单位面积蓄积变动范围为130.95～217.21m3·hm-2，其中，<20°林地的单位面积蓄积量最大，分别超过20°～30°、>30°林地27.73%、65.87%。不同坡度区间单位面积蓄积平均值方差分析结果为F=88.96>F0.01（2，10）=4.96，不同坡度区间的单位面积蓄积上存在极显著的差异。表1多重比较结果表明，3个坡度区间的单位面积蓄积之间，差异均达到极显著水平。

3.3 性状表现与环境因子的相关分析

3.3.1 性状年生长量与土壤养分间的相关分析 将各平均木的胸径、树高、单株材积，以及各林分的单位面积蓄积与土壤中的腐殖质、速效N、速效P、K含量进行相关分析。从表2可知，胸径与土壤腐殖质、速效N、速效P、K含量间的相关系数分别为0.6538、0.5657，线性相关关系明显；与速P含量相关系数为0.4832，有一定的相关性；与K含量的相关系数为0.2450，表现为弱相关。树高与土壤腐殖质含量、速效N含量的相关系数分别为0.6971、0.6589，表现出密切的线性相关；与速效P含量的相关系数为0.3846，有一定的相关性；与K含量的相关系数为0.2044，呈弱相关。单株材积与腐殖质含量的相关系数达到0.6785，与速效N的相关系数为0.6047，呈明显的正向线性相关；与速效P含量的相关系数为0.4406，有一定的相关性；与K含量的相关系数为0.2313，呈弱相关。单位面积蓄积量与腐殖质含量、速效N含量的相关系数为0.6049、0.5876，线性相关关系密切；与速效P的相关系数为0.3533，有一定的相关性；与K含量的相关系数为0.2002，呈弱线性相关。

3.3.2 性状年生长量与气候因子间的相关分析 将木的胸径、树高年生长量平均值与当年主要气候因子进行相关分析。从表2可知，杂交马褂木胸径年生长量与当年的年降水量、年均温间的相关系数分别为0.6855、0.5316，存在较密切正向线性相关，与≥10℃有效积温的相关系数达到0.7082，呈密切正向线性相关。树高年生长量与年降水量、年均温、≥10℃有效积温之间的相关系数分别为0.5914、0.6972、0.5358，存在较密切的线正向性相关。

4 结论与讨论

杂交马褂木适应性强，生长快，木材质量好，在延平区造林整体表现优良，可以作为替代杉木、马尾松造林的重要树种，以提高阔叶树造林面积的比例，避免由于杉木等针叶树种连栽引起地力衰退[5]。通过对延平区引种的杂交马褂木林分调查，分析主要环境因子对其主要经济性状表现的影响，对实现适地适树，提高造林效果，提高林分质量和经济效益，具有重要意义。

试验结果表明，不同立地类型间、不同坡度间，杂交马褂木的胸径、树高、单株材积、单位面积蓄积均存在极其显著的差异，立地条件好、坡度小的林地，营造杂交马褂木可以取得最佳的效果；土壤的腐殖质、速效N含量与杂交马褂木的径高、单株材积、单位面积蓄积间存在密切的正相关，对杂交马褂木的生长有极其显著的影响；土壤速效P含量与径高、单株材积、单位面积蓄积间存在一定的线性相关，土壤速P含量对杂交马褂木生长有一定的影响，土壤K含量与径高、单株材积、单位面积蓄积间呈弱相关，对杂交马褂木生长没有影响。年降水量、年均温、≥10℃有效积温对杂交马褂木径高生长均有着较大的影响。由此可见：

（1）杂交马褂木在延平区Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类地上均能正常生长，但以Ⅰ类地上生长表现最佳。杂交马褂木杂种优势明显，具有较强的耐瘠薄、抗旱能力，可以作为造林先锋树种，用于较为贫瘠的荒山荒地造林。但是，杂交马褂木在立地条件好、土壤腐殖质含量、速效N含量高的林地上，速生性可以得到充分体现。营建杂交马褂木速生丰产林，应选择立地条件好的Ⅰ、Ⅱ类地。

（2）杂交马褂木对坡度反应敏感。坡度大小影响了土层厚度、土壤水肥条件。坡度大，容易因雨水冲刷、地表径流而造成土壤营养成分的淋溶流失，也不利于水分的蓄存、腐殖质的形成与保留[4-5]。坡度较大的林地，宜通过开带反坡梯带整地，蓄存水肥，减少水肥流失。在造林时应施足基肥，在造林后郁闭前，应该加强水肥管理。

（3）杂交马褂木胸径对年积温有较高的要求。年积温越高，胸径生长量越大，这可能与积温高低影响了光合作用速率和物候期有关，因此，杂交马褂木造林，宜选择光照充足的地块，但在林分郁闭前，应开竹节沟蓄存水分。

（4）营养元素的含量对马褂木幼树的生长影响极大。从不同立地类型、不同坡度区间杂交马褂木的连年径高生长量比较结果可以得出，在一定的造林密度下，早期由于林分尚未郁闭，林地上的凋落物少，枯枝落叶降解释放的营养元素不足以满足苗木的生长，在此期间，不同立地类型、不同坡度区间林地，其本底的营养元素含量、腐殖质含量的多寡，对杂交马褂木幼树的生长影响极大。基于此，立地条件较差的造林地，应挖大穴，施足基肥，基肥以富含腐殖质、N的农家堆肥或有机肥为主；造林后应加强水肥管理，施肥以有机肥、N肥为主，或在造林后郁闭前套种猪屎豆等绿肥植物，增加土壤中N元素含量。

（5）每年大量落叶可以将营养元素有效返还土壤[6-7]。杂交马褂木属于落叶树种，落叶易腐烂降解，因此，通过早期抚育管理过程中补充土壤营养元素，促进林分尽快郁闭，对保证后续的速生，具有重要意义。

本文通过不同立地类型、不同坡度杂交马褂木林分的径高生长、单株材积、单位面积蓄积性状方差分析和多重比较，探讨杂交马褂木在不同立地类型、不同坡度区间的生长表现的差异性，并进行了杂交马褂木的生长表现与土壤主要营养成分含量、年降水量、年均温等主要气候因子进行相关分析，根据培育目标，正确选择造林地，制定合理的抚育管理技术措施提供理论依据。由于从现有林分中调查，各调查林分在具体的造林时间、抚育管理技术措施上可能存在一定的差异，从而影响试验精度。杂交马褂木后期的生长表现，有待于进一步观察研究。

参考文献

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