施肥、造林密度和种植穴规格对杉木幼林生长的影响_戴俊.pdf

施肥、造林密度和种植穴规格对杉木幼林生长的影响DOI:10.19692/j.issn.1006-1126.20230302摘要：为完善杉木（Cunninghamia lanceolata）高效栽培技术，采用正交试验方法，研究施肥、造林密度和种植穴规格3个因素对杉木生长的影响，以期获得杉木高产的最佳组合。结果表明，造林密度和施肥条件是影响杉木早期生长的关键因素，种植穴规格影响不显著。不同区域的最优栽培技术组合略有不同，融安县和融水县试验点最优组合为A3B1C3，即造林密度1 666株/hm2，种植穴规格40 cm 40 cm 40 cm，施用基肥+追肥；全州县试验点最优组合为A1B2C2，即造林密度2 500株/hm2，种植穴规格50 cm 50 cm 50 cm，施用基肥；南丹县试验点最优组合为A1B3C3，即造林密度2 500株/hm2，种植穴规格60 cm 60 cm 60 cm，施用基肥+追肥。经综合分析，杉木造林密度宜选择1 666 2 500 株/hm2，立地条件较好的林地可适当稀植，种植穴宜选择40 cm 40 cm 40 cm的规格，基肥+追肥的施肥条件可获得较高产量。关键词：栽培；正交试验；杉木；施肥；造林密度；种植穴中图分类号：S791.27文献标识码：A收稿日期：2023-01-18基金项目：国家重点研发计划项目（2021YFD2201301-3）第一作者：戴俊（1982），男，硕士，高级工程师，主要从事林木育种和森林培育研究。通信作者：黄开勇（1973），男，博士，研究员，主要从事林木育种和森林培育研究。戴俊1，罗启亮2，董利军3，黄鹏艳4，韦明宝5，黄开勇1（1.广西壮族自治区林业科学研究院中南速生材繁育国家林业和草原局重点实验室广西优良用材林资源培育重点实验室，广西南宁530002；2.融安县西山林场，广西融安545400；3.融水苗族自治县国营贝江河林场，广西融水545300；4.全州县咸水林场，广西全州541500；5.南丹县山口林场，广西南丹547000）Effects of Fertilization,Afforestation Density and Planting Hole Specification onGrowths of Young Cunninghamia lanceolata ForestsDai Jun1,Luo Qiliang2,Dong Lijun3,Huang Pengyan4,Wei Mingbao5,Huang Kaiyong1(1.Guangxi Forestry Research Institute,Key Laboratory of National Forestry and Grassland Administration on Cultivation of Fast-Growing Timber in Central South China,Guangxi Key Laboratory of Superior Timber Trees Resource Cultivation,Nanning,Guangxi530002,China;2.Xishan Forest Farm of Rongan County,Rongan,Guangxi 545400,China；3.State-owned Beijianghe Forest Farmof Rongshui County,Rongshui,Guangxi 545300,China；4.Xianshui Forest Farm of Quanzhou County,Quanzhou,Guangxi 541500,China；5.Shankou Forest Farm of Nandan County,Nandan,Guangxi 547000,China)Abstract:In order to improve high-efficient cultivation technology,effects of fertilization,afforestation densityand planting hole specification on growth of Cunninghamia lanceolata were studied by orthogonal experiment toobtain the best combination with high yield.Results showed that afforestation density and fertilization conditionwere key factors affecting early growth of C.lanceolata,while planting hole specification had no significant effect.Optimal cultivation combinations in different regions were slightly different.In Rongan and Rongshui,optimal combination was A3B1C3,which was afforestation density 1 666 plant/hm2,planting hole specification 40cm 40 cm 40 cm,and base fertilizer+topdressing.Optimal combination in Quanzhou was A1B2C2,whichwas afforestation density 2 500 plant/hm2,planting hole specification 50 cm 50 cm 50 cm,and base fertilizer.Optimal combination in Nandan was A1B3C3,which was afforestation density 2 500 plant/hm2,planting holespecification 60 cm 60 cm 60 cm,and base fertilizer+topdressing.Based on comprehensive analysis,afforestation density of C.lanceolata should select 1 666-2 500 plant/hm2,which could be sparse in forest lands第52卷第3期2023年 6 月广西林业科学Guangxi Forestry ScienceVol.52No.3Jun.2023第 3 期with better site conditions.Better planting hole specification was 40 cm 40 cm 40 cm,and fertilization condition of base fertilizer+topdressing could obtain higher yield.Key words:cultivation;orthogonal experiment;Cunninghamia lanceolata;fertilization;afforestation density;planting hole specification杉木（Cunninghamia lanceolata）是我国重要的速生用材造林树种，据第九次全国森林资源清查统计，我国杉木人工林面积已达1 138.66万hm2，占全国乔木林面积的6.33%，其在我国经济社会发展、木材战略储备基地建设和生态保护等方面均发挥重要作用1-2。密度控制和施肥管理是人工林经营中促进林分生长、缩短培育周期的重要技术措施。密度调控可改变林分空间结构，促进林分胸径、树高和材积生长，提高林分树干饱满度3。合理施肥不仅可有效提高林地生产力，还可有效缓解地力衰退，促进林分可持续经营4。洪玲霞5研究表明，初植密度对杉木林分优势高生长有较大影响，间伐影响不大。张鹏等6和龙忠于等7研究表明，间伐显著促进杉木林分胸径生长。余克胜等8研究表明，林分密度越大，杉木优势木平均材积和总材积越小；林分密度越小，林分胸径越大，胸径数量成熟林龄越晚。赵铭臻等9研究表明，林分保留密度过大限制杉木成熟林胸径生长，保留密度过小则降低林分蓄积量，间伐后保留适宜的林分密度，并追施氮、磷肥，能显著提高杉木大径材出材率和出材量。苏艳等10研究表明，施肥总体促进杉木无性系生长，但施肥与不施肥时无性系间的生长差异仍存在，施肥不能弥补生长遗传的差异。任衍敏等11研究表明，施肥可显著提高杉木生长量，磷是影响试验区土壤生产力的主要限制因子。蒋华等12研究表明，林分保留密度减小可显著提高中林龄杉木胸径和单株材积，对林分树高影响不大；间伐后施肥对林分树高生长的促进效应显著高于胸径和单株材积，氮肥对林木生长无显著影响，磷肥显著促进林木生长。广西是杉木中心产区，地处桂北、桂中和桂西北的大多数林场均大面积种植杉木。不同林场的气候及立地条件存在一定差异，且造林种质材料已从过去的普通种升级为良种，原有的杉木栽培技术已不能很好地满足不同地区杉木造林的需求。本研究以1年生杉木良种实生容器苗为造林材料，采用正交试验设计，将造林密度、种植穴规格和施肥条件作为主要因素，分别在不同林场开展正交试验，研究各因素对不同试验地杉木幼龄林生长的影响，分别构建适合于不同地区的杉木栽培技术模式，实现杉木人工林精准培育。1材料与方法1.1试验地概况试验地位于广西柳州市融水县贝江河林场（10835 10928E，2449 2544N）、柳州市融安县西山林场（10910 10921E，2513 2530N）、桂林市全州县咸水林场（11075 11140E，2547 2552N）和河池市南丹县山口林场（10732 10755E，2442 2458N）（表1）。1.2材料来源采用融安县西山林场杉木种子园种子所培育的1 年生实生容器苗造林，苗木平均苗高30.7 cm，平均地径0.53 cm，苗木健康、无病虫害。试验所用肥料均为杉木专用肥（N P2O5 K2O=5 10 10，有机质含量 10%）。1.3试验设计采用L9（34）正交试验设计13，以造林密度、种植试验地点Test location贝江河林场Beijianghe forest farm西山林场Xishan forest farm咸水林场Xianshui forest farm山口林场Shankou forest farm年均气温Annual averagetemperature/18.919.017.916.9年均降水量Annual averageprecipitation/mm1 824.81 923.81 561.11 482.0地貌类型Geomorphic type低山、丘陵低山、丘陵低山、丘陵低山、中山海拔Elevation/m155630160360338387500900土壤类型Soil type红壤、山地黄壤红壤、山地黄壤红壤山地黄壤土层厚度Soilthickness/cm608050100100100表土层厚度Topsoilthickness/cm1030103010301030表1试验地概况Tab.1Basicsituationsoftestsites戴俊，罗启亮，董利军，等：施肥、造林密度和种植穴规格对杉木幼林生长的影响285广西林业科学第 52 卷穴规格和施肥条件为试验因素，每因素设3个水平（表2 3）。共设9个处理，每处理5次重复，共45个试验小区，每个试验小区面积为667 m2，每个试验小区四周设2行保护行。4个林场共180个试验小区。2017年3月造林。需施用基肥的处理，在整地开挖种植穴时施入基肥，施肥量为0.25 kg/穴；需追肥的处理，造林后追肥2次，第1次为造林后3个月，第 2 次为第 2 年 5 月，每次的施肥量为 0.25 kg/株。造林后1 3年，每年除草抚育2 3次；其他栽培管理措施均保持一致。水平Level123A造林密度Afforestation density/(plant/hm2)2 5002 0001 666B种植穴规格Planting hole specification/cm404040505050606060C施肥条件Fertilization condition不施肥施基肥施基肥+追肥处理号Treatment No.123456789A111222333B123123123C123231312表2因素水平Tab.2Factorlevels表3正交试验设计Tab.3Orthogonalexperimentaldesign1.4指标测定与数据处理2021年11 12月，对4年生杉木幼林进行样地调查，在每个试验小区内设置20 m 20 m的调查样地，测定杉木树高和胸径。采用Excel和SPSS软件进行数据处理和统计分析，采用Duncans新复极差法进行多重比较。2结果与分析2.1不同因素对杉木生长影响的极差分析在贝江河林场试验点，各因素对树高和胸径的影响均为C A B；对树高和胸径影响最大的因素为施肥条件，其次为造林密度（表4）。在西山林场试验点，各因素对树高的影响为C B A，对树高影响最大的因素为施肥条件，其次为种植穴规格；各因素对胸径的影响为A C B，对胸径影响最大的因素为造林密度，其次为施肥条件。在咸水林场试验点，各因素对树高的影响为A C B，对树高影响最大的因素为造林密度，其次为施肥条件；各因素对胸径的影响为C B A，对胸径影响最大的因素为施肥条件，其次为种植穴规格。在山口林场试验点，各因素对树高的影响为C A B，对树高影响最大的因素为施肥条件，其次为造林密度；各因素对胸径的影响为C B A，对胸径影响最大的因素为施肥条件，其次为种植穴规格。各试验点的极差分析结果不一致，说明各因素在不同试验点对杉木幼林生长的影响不同。总体来看，施肥条件对生长量的影响最大，其次为造林密度，说明施肥条件和造林密度是影响杉木幼林生长的关键因素。2.2不同因素对杉木生长影响的方差分析和多重比较在贝江河林场试验点，因素A和C对树高和胸径均影响极显著（P A2 A1，各水平间均差异极显著；胸径表现为A3 A2 A1，A3与A2、A1均差异极显著（表6）。不同种植穴规格下，树高和胸径均差异不显著。不同施肥条件下，树高和胸径均表现为C3 C2 C1，各水平间均差异极显著。在西山林场试验点，因素C对树高影响极显著286第 3 期（P 0.01），因素A和B均影响不显著；因素A、B和C 对胸径的影响达显著（P 0.05）或极显著（P A1 A2，各水平间均差异极显著。不同种植穴规格下，树高差异不显著；胸径表现为B3 B2 B1，B3与B1、B2均差异显著。不同施肥条件下，树高和胸径均表现为C3 C1 C2，C3与C1、C2均差异极显著。试验地点Test location贝江河林场Beijianghe forest farm西山林场Xishan forest farm咸水林场Xianshui forest farm山口林场Shankou forest farm因素FactorABCABCABCABC树高 Tree height/m极小值Minimum5.675.815.645.975.955.865.585.705.695.745.825.59极大值Maximum6.075.966.126.046.076.175.985.825.905.995.906.15极差Range0.400.150.480.070.120.310.400.120.210.250.080.56胸径 DBH/cm极小值Minimum8.678.798.5010.3310.5910.519.959.929.849.389.319.15极大值Maximum9.309.109.4611.2111.0911.1810.2210.3110.369.609.5710.04极差Range0.630.310.960.880.500.670.270.390.520.220.260.89试验地点Test location贝江河林场Beijianghe forest farm西山林场Xishan forest farm咸水林场Xianshui forest farm山口林场Shankou forest farm变异来源Variation sourceABCABCABCABC树高 Tree heightF12.572.0718.190.351.697.8021.322.557.640.910.7510.00P0.0000.1260.0000.7070.1840.0000.0000.0790.0010.4040.4730.000胸径 DBHF6.291.5414.0811.434.417.390.611.211.910.181.297.24P0.0020.2150.0000.0000.0120.0010.5440.2980.1490.8360.2770.001贝江河林场Beijianghe forest farm1235.68C5.87B6.08A5.97a5.83a5.81a5.65C5.85B6.11A8.68B8.89B9.32A9.14a8.97a8.78a8.53C8.92B9.45A试验地点Test location水平Level树高Tree height/mA造林密度AfforestationdensityB种植穴规格Planting holespecificationC施肥条件Fertilizationcondition胸径DBH/cmA造林密度AfforestationdensityB种植穴规格Planting holespecificationC施肥条件Fertilizationcondition表4不同因素对杉木生长影响的极差分析Tab.4Rangeanalysisoneffectsofdifferentfactorsongrowthsof C.lanceolata表5不同因素对杉木生长影响的方差分析Tab.5Varianceanalysisoneffectsofdifferentfactorsongrowthsof C.lanceolata表6各因素不同水平下杉木的树高和胸径Tab.6TreeheightsandDBHsofC.lanceolataatdifferentlevelsoffactors戴俊，罗启亮，董利军，等：施肥、造林密度和种植穴规格对杉木幼林生长的影响287广西林业科学第 52 卷同列不同大写字母表示相同试验地点不同水平间差异极显著（P 0.01）；不同小写字母表示差异显著（P 0.05）。Differentuppercase letters in the same column indicate extremely significant differences among levels in the same test location(P 0.01);differentlowercase letters indicate significant differences(P 0.05).西山林场Xishan forest farm咸水林场Xianshui forest farm山口林场Shankou forest farm1231231235.96a5.97a6.04a5.97A5.76B5.57C5.82a5.76a5.74a5.95a5.95a6.07a5.81a5.80a5.69a5.84a5.69a5.79a5.96B5.85B6.16A5.71B5.91A5.68B5.79B5.49C6.04A10.81B10.33C11.22A10.30a9.95a10.01a9.29a9.11a9.36a10.59b10.67b11.09a9.92a10.38a9.95a9.35a8.90a9.52a10.98B10.51B11.54A9.83a10.43a10.00a9.03B9.00B9.74A试验地点Test location水平Level树高Tree height/mA造林密度AfforestationdensityB种植穴规格Planting holespecificationC施肥条件Fertilizationcondition胸径DBH/cmA造林密度AfforestationdensityB种植穴规格Planting holespecificationC施肥条件Fertilizationcondition续表6 Continued在咸水林场试验点，因素A和C对树高均影响极显著（P A2 A3，各水平间均差异极显著；胸径差异不显著。不同种植穴规格下，树高和胸径均差异不显著。不同施肥条件下，树高表现为C2 C1 C3，C2与C1、C3均差异极显著；胸径差异不显著。在山口林场试验点，因素A和B对树高和胸径均影响不显著，因素C对树高和胸径均影响极显著（P C1 C2；树高在各水平间均差异极显著；C3的胸径与 C1、C2均差异极显著。2.3各试验点最优组合分析与选择在贝江河林场试验点，不同处理间树高和胸径均差异极显著（P 0.01）（表7）。处理7的树高和胸径均最大，与极差和方差分析结果一致，贝江河林场试验点的最优组合为 A3B1C3，即造林密度 1 666株/hm2，种植穴规格40 cm 40 cm 40 cm，施用基肥+追肥。处理Treatment123456789贝江河林场Beijianghe forest farm树高Tree height/m5.54C5.61C5.86BC5.91BC6.08AB5.58C6.43A5.79BC5.98B胸径DBH/cm8.49CD8.59DC8.90BCD8.84BCD9.52AB8.26D9.98A8.74BCD9.18ABC西山林场Xishan forest farm树高Tree height/m5.85bc5.89abc6.20ab5.75c6.07abc6.10abc6.24a5.93abc5.94abc胸径DBH/cm10.23CD10.68CD11.53AB9.87D10.36CD10.77BC11.67A11.00ABC10.98ABC咸水林场Xianshui forest farm树高Tree height/m6.07A6.02AB5.84ABC5.97AB5.80BCD5.52EF5.44F5.58DEF5.72CDE胸径DBH/cm9.89a10.79a9.99a10.06a10.17a9.63a9.80a9.98a10.24a山口林场Shankou forest farm树高Tree height/m6.03 ABC5.40E6.40A5.87BCD6.25AB5.59CDE5.81BCDE5.97ABC5.44DE胸径DBH/cm9.52ABC8.57C10.48A9.41BC10.08AB8.81C9.58ABC9.21BC9.34BC表7不同处理下杉木的树高和胸径Tab.7TreeheightsandDBHsofC.lanceolataindifferenttreatments同列不同大写字母表示不同处理间差异极显著（P 0.01）；不同小写字母表示差异显著（P 0.05）。Different uppercaseletters in the same column indicate extremely significant differences among different treatments(P 0.01);different lowercase lettersindicate significant differences(P 0.05).288第 3 期在西山林场试验点，不同处理间树高差异显著（P 0.05），胸径差异极显著（P 0.01）。处理7的树高和胸径均最大；其中，A和C的水平与极差和方差分析结果一致；因素B不是影响杉木生长的关键因素，因此选择处理7 中的水平，西山林场试验点的最优组合也为A3B1C3。在咸水林场试验点，不同处理间树高差异极显著（P 0.01），胸径差异不显著。处理1和处理2的树高较高，处理2的胸径最大。极差和方差分析结果显示，A1和C2水平下树高最大，A1、B2和C2水平下胸径最大。综合分析，咸水林场试验点的最优组合为A1B2C2，即造林密度2 500 株/hm2，种植穴规格50cm 50 cm 50 cm，施用基肥。在山口林场试验点，不同处理间树高和胸径均差异极显著（P 0.01）。处理3的树高和胸径均最大。极差和方差分析结果显示，C3水平下树高和胸径均最大。综合分析，山口林场试验点的最优组合为A1B3C3，即造林密度2 500 株/hm2，种植穴规格60cm 60 cm 60 cm，施用基肥+追肥。除西山林场杉木胸径外，因素B的不同水平对各试验地点杉木的树高和胸径均影响不显著，因素B不是关键影响因素，可结合生产实践对种植穴规格进行合理选择。3讨论与结论造林密度在一定程度上决定相邻林木间根系的竞争强度，影响林木根系的空间分布格局，进而影响根系对养分的吸收效率，最终影响林木生长量及冠层结构，选择适宜的造林密度尤为重要14。本研究结果显示，造林密度在不同试验地点对4年生杉木幼林树高和胸径生长有不同程度的影响；在贝江河林场，林分树高和胸径均随造林密度减小极显著增加；在西山林场，林分胸径随造林密度减小极显著增加；在咸水林场，林分树高随造林密度减小极显著减小；在山口林场，造林密度对林分生长无显著影响。适宜的造林密度因树种、造林技术、立地条件和培育目的等因素的变化而变化，在树种和造林技术一致、培育目标相同的情况下，立地条件是影响造林密度选择的重要因素15。李生云15认为，在立地条件较好的造林地上，造林密度可适当降低。贝江河林场和西山林场同属融江河流域，为广西杉木的中心产区，其气候和立地条件均较适宜杉木生长，在这样的环境条件下，杉木生长较快，可适当降低造林密度，以1 666株/hm2为宜。施肥是提高人工林生长量最简单和快捷的方法4。本研究结果显示，在所有试验区域，施肥均极显著提高杉木幼林树高或胸径生长。贝江河林场和西山林场立地条件较相似，但西山林场的杉木整体生长状况优于贝江河林场。根据前期研究，西山林场林地表层土壤全磷含量和速效磷含量分别为贝江河林场的5.2和3.6倍16，土壤磷含量差异明显；任衍敏等11研究认为，磷是影响杉木林地土壤生产力的主要限制性因子。因此，贝江河林场林分生长低于西山林场，可能与土壤中磷含量的差异有关系，磷的缺乏在一定程度上限制了杉木林分的生长。由此分析，在贝江河林场杉木人工林培育过程中，应重视土壤中磷元素的额外补给，以获得更大的林分生长量。本研究中，种植穴规格对杉木幼林生长量的影响低于造林密度和施肥条件。在贝江河林场和西山林场，种植穴规格为40 cm 40 cm 40 cm时，已能满足杉木的生长需要。在人工林营林过程中，营林成本是需考虑的因素之一17。在种植穴规格对林分生长量无明显影响的情况下，应均衡林地生产力与营林成本，选择操作难度小、成本低的整地方式。从咸水林场和山口林场最优处理组合来看，其最佳的种植穴规格分别为 50 cm 50 cm 50 cm 和 60cm 60 cm 60 cm，在这两个区域的杉木人工林培育过程中，若营林经费不充足，可适当降低种植穴规格。在不同区域，杉木的最优栽培技术组合略有不同。总体上，广西杉木造林密度宜选择1 666 2 500株/hm2，立地条件较好的林地可适当稀植；从生产成本考虑，种植穴宜选择40 cm 40 cm 40 cm的规格；选用基肥+追肥的施肥方式，可在杉木营造林中获得较高产量。本研究营建的试验林还处于幼林期，各栽培组合在中龄林和成熟林阶段的表现还需持续观测。利益冲突：所有作者声明无利益冲突。作者贡献声明：戴俊主要负责试验设计与调查、数据收集与分析、论文撰写及文献检索；罗启亮主要负责融安县西山林场试验点试验林营建、管护及数据收集；董利军主要负责融水县贝江河林场试验点试验林营建、管护及数据收集等；黄鹏艳主要负责全州县咸水林场试验点试验林营建、管护及数据收集；韦明宝主要负责南丹县山口林场试验点试验林营建、管护及数据收集；黄开勇主要负责项目的相关实施及研究计划与试验设计的执行。参考文献：1 孙长山.探索中国森林资源发展现状 J.林业勘查设计，2020，49（4）：22-24.2代林利，周丽丽，伍丽华，等.不同林分密度杉木林生态戴俊，罗启亮，董利军，等：施肥、造林密度和种植穴规格对杉木幼林生长的影响289广西林业科学第 52 卷系统碳密度及其垂直空间分配特征 J.生态学报，2022，42（2）：710-719.3贾晨，简霁，靳伟，等.密度调控对杉木人工林林分特征的影响 J.四川林业科技，2018，39（6）：62-66.4崔子佳.中国杉木施肥研究文献计量分析 J.湖北林业科技，2022，51（4）：56-59.5洪玲霞.初植密度、间伐对杉木林分优势高生长过程的影响 J.林业科学研究，1997，10（4）：448-452.6张鹏，王新杰，韩金，等.间伐对杉木人工林生长的短期影响 J.东北林业大学学报，2016，44（2）：6-10.7 龙忠于，周开德，王华东.不同间伐强度对杉木人工林林分生长的影响 J.湖南林业科技，2016，43（5）：104-108.8余克胜，张时林，鄢武先，等.密度调控对杉木人工林中优势木生长过程的影响 J.四川林业科技，2019，40（6）：43-47.9赵铭臻，王利艳，刘静，等.间伐和施肥对杉木成熟林生长和材种结构的影响 J.浙江农林大学学报，2022，39（2）：338-346.10 苏艳，胡德活，韦如萍，等.杉木不同无性系施肥效应及耐贫瘠能力比较 J.农业与技术，2022，42（2）：46-49.11 任衍敏，陈敏健，李惠通，等.配方施肥对杉木中龄林生长及土壤化学计量特征的影响 J.亚热带农业研究，2022，18（1）：23-31.12 蒋华，梁乃鹏，吴宏扬.间伐强度和施肥对杉木中龄林生长的影响 J.安徽农业科学，2021，49（2）：87-90.13 袁志发，周静芋.试验设计与分析 M.北京：高等教育出版社，2000.14 FAROOQ T H.造林密度对杉木人工林生产力的影响机制研究 D.福州：福建农林大学，2019.15 李生云.确定造林密度的原则及其对林分的作用 J.黑龙江科技信息，2012（11）：228.16 陈琴，黄开勇，段爱国，等.土壤化学指标对杉木中龄林生长量的影响 J.广西林业科学，2017，46（2）：150-154.17 邓志强.几种不同整地方式对杉木幼林生长的影响分析 J.林业科技情报，2020，52（2）：7-10.290