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      閩北山地坡位對(duì)濕地松生長(zhǎng)和養(yǎng)分利用效率的影響

      2017-06-15 18:14:30高偉鄭兆飛朱祥錦葉功富張明友饒興元
      防護(hù)林科技 2017年5期
      關(guān)鍵詞:中坡濕地松坡位

      高偉,鄭兆飛,朱祥錦,葉功富,張明友,饒興元

      (1.福建省林業(yè)科學(xué)研究院,福建 福州 350012;2.福建省南平市林業(yè)局,福建 南平 353000;3.福建省政和縣林業(yè)局,福建 南平 353600;4. 福建省南平峽陽(yáng)國(guó)有林場(chǎng),福建 南平 353005)

      閩北山地坡位對(duì)濕地松生長(zhǎng)和養(yǎng)分利用效率的影響

      高偉1,鄭兆飛2,朱祥錦3,葉功富1,張明友3,饒興元4

      (1.福建省林業(yè)科學(xué)研究院,福建 福州 350012;2.福建省南平市林業(yè)局,福建 南平 353000;3.福建省政和縣林業(yè)局,福建 南平 353600;4. 福建省南平峽陽(yáng)國(guó)有林場(chǎng),福建 南平 353005)

      對(duì)閩北山地坡位對(duì)濕地松生長(zhǎng)和養(yǎng)分利用效率的影響進(jìn)行了研究,結(jié)果表明:坡位對(duì)濕地松幼林的生長(zhǎng)有顯著影響,中坡和下坡濕地松的樹高、胸徑和單株材積顯著大于上坡;不同坡位上濕地松幼林的林分生物量為下坡(9 522 kg·hm-2)>中坡(7 137 kg·hm-2)>上坡(6 266 kg·hm-2);不同坡位上濕地松對(duì)養(yǎng)分的利用效率不同,其中中坡對(duì)氮、磷的利用效率顯著高于上坡和下坡,下坡對(duì)鉀、鈣、鎂、鐵的利用效率高于上坡和中坡。

      閩北山地;濕地松;養(yǎng)分利用效率

      立地因子可影響林木生長(zhǎng)發(fā)育[1,2],其中坡位作為重要的立地因子之一,與林木生長(zhǎng)和生物量積累具有密切關(guān)系[3-5]。在一項(xiàng)針對(duì)坡位和閩楠生長(zhǎng)的研究中,認(rèn)為不同坡位對(duì)閩楠生長(zhǎng)及各器官生物量積累和分配均有不同影響,閩楠生長(zhǎng)量及生物量積累表現(xiàn)為下坡位>中坡位>上坡位[6],另有研究指出坡位對(duì)米老排人工林胸徑和樹高生長(zhǎng)量影響顯著,呈現(xiàn)下坡位>中坡位>上坡位的規(guī)律[7],張章秀[8]研究了福建省尤溪縣4年生杉木、樟樹人工混交林地上部分和地下部分生物量及其分配,發(fā)現(xiàn)不同坡位杉木及樟樹平均胸徑、平均樹高及單位面積平均材積均體現(xiàn)為下坡位>中坡位>上坡位。

      濕地松(Pinuselliottii)原產(chǎn)美國(guó),由于其適應(yīng)性強(qiáng)、早期生長(zhǎng)快、木材質(zhì)量好,松脂產(chǎn)量高等優(yōu)點(diǎn),現(xiàn)成為我國(guó)南方的重要用材和造林樹種[9,10]。已有文獻(xiàn)分別對(duì)其生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律[11,12]、生物產(chǎn)量和養(yǎng)分循環(huán)[13,14]進(jìn)行了報(bào)道。關(guān)于立地因子與其生長(zhǎng)發(fā)育的關(guān)系,張義[15]認(rèn)為影響濕地松人工林胸徑的最重要立地因子是坡形,其次是坡向,再者是坡位;影響樹高的最重要立地因子是坡形,其次是坡位,再者是坡向。鄭麗垠[16]認(rèn)為坡位對(duì)3年生濕地松林的生長(zhǎng)量和生物量均有顯著影響,下坡位林分平均樹高、胸徑和平均東西冠幅均高于上坡位,而平均南北冠幅則低于上坡位;濕地松生物量、林下植被生物量及林分總生物量表現(xiàn)為下坡位高于上坡位。盡管已有研究對(duì)不同坡位上濕地松的生長(zhǎng)和生物量進(jìn)行了報(bào)道,但在閩北貧瘠山地上,坡位對(duì)濕地松生物量積累和養(yǎng)分利用效率的影響尚不明確,且此問題對(duì)于濕地松在中亞熱帶貧瘠山地上的引種栽培具有重要意義,因此,本文以中亞熱帶貧瘠山地上不同坡位4年生濕地松林為材料,研究了其生物量和養(yǎng)分積累,以期為閩北山地濕地松的栽培管理提供科學(xué)依據(jù)。

      1 研究區(qū)概況

      研究區(qū)域位于福建省楊源鄉(xiāng)(27°09′08″ N,119°00′51″ E),位于政和縣東南部,總面積242 km2;地處洞宮山與風(fēng)山凹一線的東南坡,地勢(shì)略向東南傾斜,平均海拔800 m以上;境內(nèi)群山綿綿,巖種復(fù)雜,溪流曲折;氣候冬冷夏涼,最高氣溫34.7 ℃,最低氣溫-12.2 ℃,年平均氣溫14.7 ℃,晝夜溫差大,具典型的“南原北國(guó)”氣候特點(diǎn);年均降水量1 926.2 mm,其坂頭、洞宮、翠溪一帶夏秋之交常受大風(fēng)冰雹襲擊。

      2 研究方法

      2.1 樣地選擇

      選取坡度均勻且人為干擾較小的林地作試驗(yàn)林地,分為上、中、下3個(gè)坡位,坡向東南,立地類型均為Ⅲ類。上坡位樣地位于楊源鄉(xiāng)楊源村矮地洋,海拔995 m;中坡位樣地位于楊源鄉(xiāng)大溪村,海拔910 m;下坡位樣地位于楊源鄉(xiāng)楊源村溪蟹,海拔820 m。不同坡位濕地松林的造林時(shí)間均為2008年,造林密度為2 500株·hm-2,林下植被主要為芒萁(Dicranopterisdichotoma)、赤楠(Syzygiumbuxifolium)、烏飯樹(Vacciniumbracteatum)、檵木(Loropetalumchinense)、箬竹(Indocalamustesselatus)、楊梅(Myricarubra)、山雞椒(Litseacubeba)、杜鵑(Rhododendronsimsii)、黃瑞木(Adinandramillettii)和白茅(Imperatacylindricavar.major)等。

      2.2 植物調(diào)查與取樣

      2012年10月19日,分別在不同坡位濕地松林內(nèi)各設(shè)置3個(gè)面積為400 m2的樣方作為3個(gè)重復(fù),以樣方為單位,根據(jù)每木檢尺結(jié)果,各選擇濕地松標(biāo)準(zhǔn)木3株進(jìn)行生物量測(cè)定,樣木伐倒后,按照不同器官分別測(cè)定干、皮、枝、葉、主根和側(cè)根的質(zhì)量,稱質(zhì)量后,按器官的不同,采集伐倒木的分析樣品400 g左右,帶回試驗(yàn)室在80 ℃下烘干至恒質(zhì)量,計(jì)算含水率和干質(zhì)量,同時(shí),在兩種林分內(nèi),按S形布點(diǎn),采集0~20 cm和20~40 cm土壤,進(jìn)行土壤理化性質(zhì)測(cè)定,不同坡位土壤理化性質(zhì)見表1。

      表1 不同坡位濕地松林土壤理化性質(zhì)

      2.3 測(cè)定方法

      土壤物理性質(zhì)采用環(huán)刀法,pH采用酸度計(jì)法。分別對(duì)濕地松幼樹標(biāo)準(zhǔn)木的不同組分進(jìn)行取樣,粉碎過篩后,進(jìn)行養(yǎng)分測(cè)定。植物和土壤養(yǎng)分元素C、N用元素分析儀(Elementar Vario EL III)測(cè)定,P采用分光光度法測(cè)定,K、Na采用火焰光度法測(cè)定,Ca、Mg、Fe采用原子吸收分光光度法測(cè)定。

      2.4 數(shù)據(jù)處理

      養(yǎng)分積累量=生物量×養(yǎng)分濃度;采用樹木生產(chǎn)1 t干物質(zhì)需要從土壤中吸收的養(yǎng)分?jǐn)?shù)量來反映其對(duì)養(yǎng)分的利用效率,吸收量多說明其利用效率低,吸收量少說明利用效率高[17]。

      濕地松材積采用山本公式建立的二元材積式V=0.000 058 41D2.233 8×H0.565 3(式中:V為材積,D為胸徑,H為樹高)計(jì)算。

      在SPSS 13.0中進(jìn)行單因素方差分析,在Microsoft Excel 2003中進(jìn)行圖表整理。

      3 結(jié)果與分析

      3.1 不同坡位對(duì)濕地松幼林生長(zhǎng)的影響

      表2 不同坡位對(duì)濕地松幼林生長(zhǎng)的影響

      注:表中不同字母表示在α=0.05水平差異顯著

      表2可見,坡位對(duì)濕地松幼林的生長(zhǎng)情況有顯著影響,中坡和下坡濕地松的樹高、胸徑和單株材積顯著大于上坡(P<0.05),其中樹高(3.09±0.38 m、2.97±0.45 m)比上坡(2.6±0.46 m)高出了50%和14.23%,胸徑(4.61±1.09 cm、4.64±0.86 cm)比上坡(3.34±0.95 cm)高出了38.02%和38.92%,材積(0.003 62±0.001 54 m3、0.003 63±0.001 85 m3)比上坡(0.001 73±0.001 3 m3)高出109.24%和109.82%,而中坡與下坡濕地松的生長(zhǎng)情況無顯著差異(P>0.05),比較適合濕地松的生長(zhǎng)。

      表3 不同坡位對(duì)濕地松幼林生物量積累的影響

      3.2 不同坡位對(duì)濕地松幼林生物量積累的影響

      由表3可見,不同坡位上濕地松幼林的干、皮和葉生物量為下坡>中坡>上坡,枝和主根生物量為下坡>上坡>中坡,側(cè)根生物量為上坡>下坡>中坡,林分生物量為下坡(9 522.94 kg·hm-2)>中坡(7 137.39 kg·hm-2)>上坡(6 266.988 kg·hm-2),下坡位的林分生物量分別比中坡位和上坡位高出了33.42%和51.95%,中坡位比上坡位高出了13.89%。

      3.3 不同坡位濕地松幼林各組分養(yǎng)分濃度

      由表4可見,除葉和側(cè)根之外,其他組分的C濃度均為上坡>下坡>中坡,N平均濃度為下坡(0.4%)>上坡(0.34%)>中坡(0.3%),P平均濃度為下坡(0.03%)>上坡(0.02%)=中坡(0.02%),K平均濃度為中坡(0.44%)>下坡(0.34%)=上坡(0.34%),Ca平均濃度為上坡(0.26%)>中坡(0.15%)>下坡(0.14%),Mg平均濃度為上坡(0.12%)>中坡(0.07%)=下坡(0.07%),F(xiàn)e平均濃度為中坡(0.06%)>下坡(0.05%)>上坡(0.04%)。

      表4 不同坡位濕地松幼林各組分養(yǎng)分濃度

      表5 不同坡位濕地松幼林各組分養(yǎng)分積累

      3.4 不同坡位濕地松幼林養(yǎng)分積累

      由表5可見,碳、磷的積累量為下坡(分別為4 852.21、3.24 kg·hm-2)>中坡(分別為3 606.95、1.69 kg·hm-2)>上坡(分別為3 204.69、1.68 kg·hm-2);氮的積累量為下坡(46.74 kg·hm-2)>上坡(27.19 kg·hm-2)>中坡(24.4 kg·hm-2);鉀和鐵的積累量為中坡(分別為32.86、3.78 kg·hm-2)>下坡(分別為32、2.86 kg·hm-2)>上坡(分別為23.76、1.9 kg·hm-2);鈣和鎂的積累量為上坡(分別為16.81、7.94 kg·hm-2)>下坡(分別為13.98、6.58 kg·hm-2)>中坡(分別為12.01、5.71 kg·hm-2)。

      3.5 不同坡位濕地松幼林養(yǎng)分利用效率

      表6 不同坡位濕地松幼林養(yǎng)分利用效率 kg·t-1

      由表6可見,每生產(chǎn)1 t干物質(zhì),濕地松從土壤中吸收的氮量為上坡>下坡>中坡,吸收磷量為下坡>上坡>中坡,中坡對(duì)氮、磷的利用效率顯著高于上坡和下坡;吸收鉀、鈣、鎂量為上坡>中坡>下坡,吸收鐵量為中坡>上坡>下坡,下坡對(duì)鉀、鈣、鎂、鐵的利用效率高于上坡和中坡。

      4 結(jié)論與討論

      已有研究表明,在坡位、坡向和坡度因子中,對(duì)林木胸徑、樹高和材積及生物量影響程度從大到小排序一般都為坡位>坡度>坡向,坡位往往被作為主要因素,決定著林木的生長(zhǎng)狀況。鄭麗垠[16]對(duì)長(zhǎng)樂沿海山地不同坡位濕地松的生物量進(jìn)行了分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn),坡位對(duì)3年生濕地松林的生長(zhǎng)量和生物量均有顯著影響,下坡位林分平均樹高、胸徑和平均東西冠幅均高于上坡位,而平均南北冠幅則低于上坡位;濕地松生物量、林下植被生物量及林分總生物量表現(xiàn)為下坡位高于上坡位。本研究中,在中亞熱帶貧瘠山地上,坡位對(duì)濕地松幼林的生長(zhǎng)情況有顯著影響,中坡和下坡濕地松的樹高、胸徑和單株材積顯著大于上坡(P<0.05),中坡與下坡濕地松的生長(zhǎng)情況無顯著差異(P>0.05),不同坡位上濕地松幼林的干、皮和葉生物量為下坡>中坡>上坡,枝和主根生物量為下坡>上坡>中坡,側(cè)根生物量為上坡>下坡>中坡,林分生物量為下坡>中坡>上坡,不同立地上濕地松的年總凋落物量為下坡(3 010.57 kg·hm-2)>中坡(1 884.39 kg·hm-2)>上坡(1 060.4 kg·hm-2),說明中坡和下坡位的立地條件比較適合濕地松的生長(zhǎng),與已有研究結(jié)果相似。

      本研究中,不同坡位上濕地松的養(yǎng)分積累和養(yǎng)分利用效率有顯著差異,不同坡位上碳、磷的積累量為下坡>中坡>上坡,氮的積累量為下坡>上坡>中坡,鉀和鐵的積累量為中坡>下坡>上坡,鈣和鎂的積累量為上坡>下坡>中坡;不同坡位濕地松吸收氮量為上坡>下坡>中坡,吸收磷量為下坡>上坡>中坡,中坡對(duì)氮、磷的利用效率顯著高于上坡和下坡;吸收鉀、鈣、鎂量為上坡>中坡>下坡,吸收鐵量為中坡>上坡>下坡,下坡對(duì)鉀、鈣、鎂、鐵的利用效率高于上坡和中坡;不同坡位上各養(yǎng)分元素的富集量均為下坡大于中坡、上坡。

      [1] 劉俊,孟雪,高媛赟,等.基于不同立地質(zhì)量的松樹林分生物量遙感估測(cè)[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào),2016,36(5):41-46

      [2] 黃冬,葛孌,馬煥成,等.云南熱區(qū)坡柳對(duì)立地因子的生長(zhǎng)響應(yīng)[J].東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2015(6):22-24

      [3] 范葉青,周國(guó)模,施擁軍,等.坡向坡位對(duì)毛竹林生物量與碳儲(chǔ)量的影響[J].浙江農(nóng)林大學(xué)學(xué)報(bào),2012,29(3):321-327

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      [6] 胡永顏.不同坡位對(duì)21年生閩楠人工林生長(zhǎng)及生物量分配的影響[J].江蘇林業(yè)科技,2012,39(4):6-8

      [7] 明安剛,陶怡,吳光枝,等.不同坡位米老排人工林生長(zhǎng)量與生物量的研究[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào),2011,27(28):90-93

      [8] 張章秀.不同坡位杉木樟樹混交林地上部分和地下部分生物量分布[J].江西農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2010,22(8):43-45,52

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      Effects of Slope Position on Growth and Nutrient-Use-Efficiency ofPinuselliottiiin Mountains of Northern Fujian Province

      Gao Wei1, Zheng Zhaofei2, Zhu Xiangjin3, Ye Gongfu1, Zhang Mingyou3, Rao Xingyuan4

      (1. Fujian Forestry Science Research Institute, Fuzhou 350012, China; 2. Nanping Forestry Bureau of Fujian Province,Nanping 353000, China; 3. Bureau of Forestry,Zhenghe County, Fujian Province, Fujian 353600,China;4. Xiayang State-owned Forest Farm,Nanping City, Fujian Province, Nanping353005,China)

      The effects of slope position on growth & nutrient-use-efficiency ofPinuselliottiiin northern Fujian Province were studied. Result shows that the slope position have a significant effect on growth ofPinuselliottiiyoung forest;tree height , DBH & individual volume (9 522 kg ·hm-2)> middle slope (7 137 kg ·hm-2)> uphill (6 266 kg · hm-2). The nutrient-use-efficiency ofPinuselliottiiat different slope positions is different. The nutrient-use-efficiency ofPinuselliottiion nitrogen and phosphorus at middle slope is significantly higher than that at upslope and downslope. The nutrient-use-efficiency ofPinuselliottiion potassium, calcium, magnesium & iron at downslope is higher than that at upslope and middle slope.

      mountains of northern Fujian Province ;Pinuselliottii; the nutrient-use-efficiency

      1005-5215(2017)05-0006-04

      2017-04-06

      福建省林業(yè)科學(xué)研究項(xiàng)目(閩林科〔2010〕4號(hào));國(guó)家林業(yè)局南方山地用材林培育重點(diǎn)試驗(yàn)室、福建省森林培育與林產(chǎn)品加工利用重點(diǎn)試驗(yàn)室資助

      高偉(1985-),男,山東青島人,碩士,助理工程師,主要從事退化生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)研究,Email:gao01271@163.com

      葉功富(1966-),男,福建政和人,教授級(jí)高工,博士,主要從事森林生態(tài)管理研究,Email:yegongfu@126.com

      S791.246

      A

      10.13601/j.issn.1005-5215.2017.05.002

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