许雪英

摘要    本文研究了十五年生马尾松林中，采用等面积（300 m2）长方形、正方形和近似椭圆形等3种不同形状开窗补植乳源木莲的生长效应。结果表明，各处理乳源木莲造林成活率和造林保存率都较高，生长状况良好，形成了团块状镶嵌的异龄复合针阔混交林，而且开窗后，由于边际效应，促进了马尾松生长。总体上开窗形状以近似椭圆形生长效应较好。

关键词    马尾松林;乳源木莲;开窗补植;生长效应

中图分类号    S791.248        文献标识码    A

文章編号   1007-5739（2019）14-0132-03                                                                                     开放科学（资源服务）标识码（OSID）

马尾松（Pinus massonniana）人工林是南方林区主要人工造林树种之一。马尾松生长迅速，树干直立，是优良用材树种，广泛用于建筑、枕木、纸浆等领域，其松脂是重要的工业原料。因其适应性强、耐瘠薄、耐干旱、易于栽植，在广大南方林区是造林先锋树种，现存面积大、分布广，在林业生产中占有重要地位。但长期以来，马尾松人工林栽植的主要模式是大面积纯林，由于历史原因，许多生态公益林也是马尾松纯林。马尾松纯林树种单一，冠层薄，林分结构简单，生态系统脆弱，林分稳定性和抗逆性较差，容易发生病虫害、火灾等自然灾害，近几年松材线虫病严重威胁了已有马尾松林的生存、生长和成材，而且马尾松凋落物含有油脂，不易分解，不利于林地营养物质的循环，低质低效的马尾松人工林也出现了地力衰退、生物多样性降低、林分生产力下降等现实问题，生态功能也并不理想[1-8]。为了提高马尾松林的林分生产力、改造林分结构、提高林分生态功能，对已有马尾松纯林进行适度开窗，扩大林隙空间，在林隙中补植乳源木莲阔叶树种，试图构建林分组成较为复杂的团块状镶嵌的复合针阔混交林。

乳源木莲（Manglietia yuyuanensis）是中亚热带常绿阔叶林的建群树种之一，系木兰科木莲属的常绿阔叶树种。乳源木莲经驯化后生长速度较快，树干通直，木材纹理美观，结构细腻致密，是高级的家具用材和建筑用材树种[9-10]。值得重视的是，乳源木莲虽然是常绿阔叶树种，但叶片大、寿命短，每年都有大量落叶回归林地。已有研究表明，乳源木莲凋落叶易于分解，分解速度快，养分含量高，是优良的培肥植物[11-13];此外，乳源木莲长期系统发育在低山一带，具有耐阴的生物学特性，是杉木、马尾松等主要造林树种的优良混交树种[14-17]。利用乡土珍贵树种乳源木莲，在现有的马尾松林中进行栽植具有现实的生产价值，而且具有长远的生态意义。本文着重研究已有马尾松林开窗栽植乳源木莲的生长效应，总结开窗方式及其开窗面积的大小，以便为现有马尾松林、杉木林大面积针叶纯林改造提供参考。

1    材料与方法

1.1    试验地概况

马尾松林开窗补植乳源木莲试验设在福建省沙县水南国有林场水东工区29林班53大班1小班。沙县位于武夷山脉与戴云山脉交界处，地理位置北纬26°06′～26°46′，东经117°32′～118°06′，区域性气候为中亚热带大陆性兼海洋性季风气候。长年年均温19.2 ℃，年降雨量1 780 mm，空气相对湿度79%以上。试验地地貌为低丘，土壤为酸性紫色土，试验林系为1997年人工营造的马尾松纯林。2010年存留马尾松密度2 900～3 450株/hm2，平均胸径12.4～12.8 cm，平均树高15.2～15.7 m，林木大小分化明显，树冠狭窄，枝下高较高，冠长2.8～3.5 m。主要植被有铁芒萁（Dicranopteris linea-ris）、中华里白（Hicriopteris chinensis）、檵木（Loropetalum ch-inense）、五节芒（Miscanthus floridulus）、白茅（Imperata cylin-drica）、苦竹（Pleioblastus amarus）等。

1.2    试验方法

2010年在原有马尾松林中选择同一面坡、马尾松存留密度相似、林分生长情况基本一致的林分中，进行开窗补植乳源木莲试验。开窗后将砍伐的马尾松林木及采伐剩余物移出更新区，在更新区内清理树桩、杂灌，清除根系、石块等。

试验设4个面积相同（300 m2）、形状不同处理。处理KC，林窗形状为长方形，长20 m，宽15 m，上下长，左右短，林窗内按照株行距1.8 m×1.8 m块状整地，穴规格50 cm×30 cm×30 cm，从中间向外平行种植，与马尾松保留木相距<1.8 m时不种植。处理KZ，林窗形状为正方形，长、宽均为17.3 m，林窗内按照株行距1.8 m×1.8 m进行块状整地，穴规格50 cm×30 cm×30 cm，同样从中间向外平行种植，与马尾松保留木相距不足1.8 m时不种植。处理KT，林窗形状为近似椭圆形，长轴25.5 m，宽15.0 m（上下轴为长轴，左右为短轴），林窗内按照株行距1.8 m×1.8 m块状整地，穴规格50 cm×30 cm×30 cm，沿长轴、短轴向外环状定点种植，环形中间原则上视间距1.8 m 左右种植1株乳源木莲，与马尾松保留木相距不足1.8 m 时不种植。处理CK，建立20 m×15 m标准地，不间伐、不种植乳源木莲作为对照。试验采用不完全随机区组设计，3次重复。

1.3    调查统计

2010年开窗前后将马尾松生长情况作为基数;2011年底调查测定造林保存率;2018年底调查测定乳源木莲造林保存率和主要生长因子。马尾松分林窗边界2行（轮）和林内2行（轮）林木（株数相同）2种类型，分别测定马尾松林木生长情况，处理CK马尾松林调查测定标准地内所有林木胸径、树高，以平均值计算立木材积。马尾松和乳源木莲分别采用式（1）（2）计算立木材积。乳源木莲造林成活率和保存率采用平方根公式（式3）变换后进行方差分析。方差分析采用Excel软件进行处理。

2    结果与分析

2.1    乳源木莲生长状况分析

2.1.1    栽植成活率和保存率。造林成活率和保存率在林窗更新中是衡量造林成功与否的重要指标，受自身生物学特性和所处环境等制约。在已有马尾松林中，由于马尾松上层林上方和侧方蔽荫，林内光照与裸地比存在不同程度的降低，对光照需求程度是保证更新树种成活的关键。由表1可知，3种不同开窗处理造林成活率和保存率都比较高，成活率在96.5%～97.3%之间，保存率在92.4%～95.2%之间，这与乳源木莲喜阴特性有关。结果表明，在已有马尾松林分中开窗约300 m2，无论何种形状栽植乳源木莲成活率和保存率都比较高，无论是造林成活率还是造林保存率经数值变换后进行方差分析，3种处理造林成活率和造林保存率间均未达到显著差异。在现有林分中开窗形成林隙的同时，也是原有林分再郁闭的过程，林隙大小对套种乳源木莲具有重要影响。开窗林隙太小，上层林冠层快速扩展，在较短时间内又造成空间压缩，不利于更新树种的生长;开窗林隙过大，容易造成水土流失和生态功能暂时“休克”现象而失去保护功能，另外，也不利于像乳源木莲早期比较耐阴树种利用原有森林环境进行顺应性生长的机缘。无论林隙形状是正方形、长方形还是近椭圆形，在马尾松林开窗形成约300 m2的林窗，乳源木莲可以较好地生长发育。

2.1.2    高径生长。高径生长是林木生长的主要指标。从表1可知，不同处理乳源木莲树高和胸径生长存在一定差异。平均树高从大到小依次为处理KZ>处理KC>处理KT，而平均胸径从大到小依次为处理KT>处理KC>处理KZ，树高和胸径生长规律不一致，树高生长快，胸径生长则较慢。平均树高最高是处理KZ，这与开窗形状有关，虽然林窗面积均为300 m2，但各处理形状不同，处理KZ为正方形开窗，中心轴交点距边界仅8.65 m;处理KC为长方形开窗，中心轴交点距边界，长轴10 m，短轴7.5 m;处理KT为近椭圆形开窗，中心轴交点距边界，长轴12.75 m，短轴7.5 m，形成了不同形状尺度隙地异质性，上层马尾松林对隙地的光照影响是不同的。从总量上分析，处理KT光照比处理KZ数量更多、时间更长。一般认为从郁闭的林冠层、到林隙边缘，再到林隙中心存在一个光资源梯度。处理KZ受上层马尾松林胁迫程度大于处理KC、KT，乳源木莲为争夺光照，促进了树高生长，而冠幅生长相应受到了抑制，冠幅生长与胸径生长成正相关。经差异显著性分析，在0.05水平上，各处理树高间差异不显著，但处理KT与处理KZ平均胸径间差异在0.05水平上存在差异，其他处理胸径间不显著。结果表明，处理KT较处理KZ平均胸径生长更快，说明开窗形状椭圆形比正方形更有利于乳源木莲胸径生长。因此，在开窗面积一致时，以近似椭圆形开窗较为理想。

2.1.3    形质性状。形质性状是林木作为用材林培育的重要考量指标。由表1可知，不同处理乳源木莲枝下高都较低，在0.54～0.63 m之间，枝高比（枝下高与树高比值）为7.4%～8.4%，分枝细较密集，反映出乳源木莲较耐阴的特性。对于优质干材而言，乳源木莲存在缺陷，其树干不圆满，枝干间异速生长，使树干形质性状凹凸不平，分枝包裹在树干中间，导致木材缺陷。已有研究表明，乳源木莲通过修枝技术可以培育优质干材[18]。为了培育乳源木莲优质干材，适当修枝是必要的技术措施。

阔叶树大多具有分叉干现象。由表1可知，在马尾松林开窗补植乳源木莲的分叉干率在12.5%～13.2%之间。一般认为，在丘陵山地栽植的杉木乳源木莲混交林，乳源木莲分叉干率在20.7%～33.5%之间[16]，而在马尾松林下套种乳源木莲平均分叉干率只有12.5%～13.2%，最高分叉干率也只有18.3%。乳源木莲长期系统发育在低山常绿阔叶林中形成较耐阴的生长特性，在丘陵山地栽培，幼龄时主梢由于过强光照的灼伤，容易诱发副梢生长而形成分叉干。在丘陵山地马尾松林中开窗，依靠已有的森林环境和马尾松上层林形成的蔽荫，降低了乳源木莲分叉干率，表明乳源木莲在马尾松林窗中栽植有利于降低乳源木莲分叉干率，是丘陵山地发展乳源木莲的有效途径。

2.1.4    单株材积。马尾松开窗补植乳源木莲实质就是人为干扰形成林隙，继而进行人工填充，直至林分再郁闭的过程。在这一过程中，更新树种立木材积逐渐形成并扩大，具有潜在生产力，也符合现代森林经营的管理原则。由表1可知，处理KC、KZ、KT乳源木莲单株立木材积分别为0.014 9、0.013 3、0.017 8 m3/株，处理KT最高，其次是处理KC，处理KZ最小，处理KT比处理KC、KZ分别增加了19.5%和33.8%，处理KC比处理KZ增加了12.0%。经方差分析和多重比较发现，在0.05 水平上，处理KT与处理KZ单株立木材积存在差异，其他处理间未达到显著差异，表明处理KT单株立木材积大于处理KZ，这与处理KT长轴达25.5 m、透光度增加有关。

2.2    马尾松林生长状况分析

马尾松林大面积针叶纯林存在诸多弊端，逐渐进行改造是林业发展中迫切需要解决的问题。通过现有马尾松林改造，不仅可以改善林分结构，提高林地的生态功能，而且对马尾松生长也有作用。由表2可知，开窗后9年，处理KC、KZ、KT全林平均胸径增加量分别为8.0、7.7、8.1 cm，比处理CK分别增加了14.3%、10.0%、15.7%;平均树高增加量分别是8.0、7.9、8.2 cm，比处理CK分别增加了11.1%、9.7%、13.9%;单株材积增加量分别是0.291 6、0.275 3、0.287 7 m3，比处理CK分别增加了24.2%、17.2%、22.5%。对全林单株材积增加量进行方差分析，处理KC、KT与处理CK在0.05水平存在差异，表明处理KC、KT马尾松单株材积增加量高于处理CK。结果表明，开窗促进了马尾松保留木的材积生长，对培育马尾松更大规格木材有积极作用。这种差异主要是开窗后所形成的边际效应引起的。由表2可知，开窗边界林缘林木（二行）马尾松林木处理KC比林内马尾松林木平均胸徑、平均树高、单株立木材积分别增加了9.2%、9.2%和13.5%，处理KZ分别增加了5.3%、9.3%和9.6%，处理KT分别增加了11.8%、6.2%和17.4%，这与套种乳源木莲后林分结构的改善、凋落物增加、小气候改善、植被多样性增加以及枯枝落叶分解加快密切相关。

3    结论

3.1    在马尾松林中开窗补植乳源木莲具有较好的生长效应

马尾松林采取不同形状开窗大约300 m2后补植乳源木莲造林成活率和造林保存率都比较高，能够形成团块状镶嵌的异龄复合针阔混交林。

3.2    不同形状开窗补植的乳源木莲生长存在差异

试验结果表明，乳源木莲平均树高以正方形林窗处理最高，平均胸径以近似椭圆形林窗处理最大，单株材积也是近似椭圆形林窗处理最大。各处理树高间差异不显著，正方形林窗与近似椭圆形林窗处理平均胸径和单株材积在0.05水平上存在差异。

3.3    开窗后能够促进马尾松生长

开窗后，林缘马尾松林木比林内马尾松林木生长更好。试验结果表明，开窗后9年长方形、正方形、近似椭圆形林窗处理比对照处理平均胸径增加值分别提高了14.3%、10.0%和15.7%;平均树高增加量分别提高了11.1%、9.7%和13.9%;单株材积增加量分别提高了24.2%、17.2%和22.5%。对全林单株材积增加量进行方差分析，长方形、近似椭圆形林窗处理与对照处理在0.05水平存在差异。

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