粤西黑木相思人工林生长评价*

陈水莲 谭瑞坤 赵苗菲 陆冰浪 曾炳山韩东苗 胡 炜

(1.肇庆市林业科学研究所, 广东 肇庆 526020; 2.中国林业科学研究院热带林业研究所, 广东 广州 510520)

黑木相思Acaciamelanoxylon属含羞草科金合欢属植物, 原产澳大利亚南部, 其根瘤菌的生物固氮能力和提高、 恢复地力的生态作用, 可以解决我国南方地区单一树种长期连作地力衰退、土壤酸化、 林种单一问题, 是按树及杉木林地更新的理想替代树种[1-5]。 黑木相思是珍贵家具用材和高档乐器用材, 木材价值高[6-9]。 自上世纪90 年代以来, 黑木相思已经在广东、 广西、 福建等地重点推广种植[10-15], 且种植面积仍在不断扩大。 其中, 广东省是黑木相思种植面积较大的省份, 国内学者在省内韶关市、 肇庆市等地开展黑木相思无性系早期生长表现研究[2,9,16-18], 为早期选育提供一定的参考。 但受立地条件、 气候环境等自然因素影响, 黑木相思无性系在省内不同区域生长表现各有不同, 而黑木相思生长周期较长, 一般需种植种植13 ～15 年才可以主伐, 如何选育出适合本地种植的优良无性系显得尤为重要。 为此, 本文以黑木相思无性系组培苗为材料, 培育苗木出圃后, 在广东省肇庆市封开县营建试验林开展早期生长对比试验研究, 为进一步选育提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验林地位于广东省肇庆市封开县南丰镇小洞村, 坐标为东经111°45′21″, 北纬23°41′14″,海拨75～100 m, 项目区旁边有硬底化乡道经过,距离最近的X449 县道只有1.5 km, 距离封开县城区62 km, 距离肇庆市189 km。 属亚热带季风湿润气候。 受到季候风影响, 气候温暖、 雨量充沛、土地肥沃。 年平均气温20.8 ℃, 极端最高气温39.4 ℃, 极端最低气温-3.4 ℃, 无霜期310 ～345 d。 造林地为采伐迹地, 植被主要为杂草、 杂灌,灌木主要有桃金娘Rhodomyrtustomentosa等, 草本主要有芒萁Dicranopterispedata等; 地貌属低山以下山地, 坡度15～20°, 海拔75～100 m, 土壤是花岗岩发育赤红壤, 土层厚度60～80 cm。

1.2 试验材料

采用中国林业科学研究院热带林业研究所生产的黑木相思无性系组培苗, 于2020 年11 月在广东省四会市新村苗圃场培育至出圃, 本试验包含有黑木相思优良无性系SR3、 SR14、 SR17、 SR20、SR21、 SR25、 SR53, 以及用作对照试验的SF1 无性系。

1.3 试验方法

2021 年6 月造林, 采用不同品系单因素试验,随机区组设计, 8 个处理, 3 个重复, 每个小区0.133 hm2, 共2.8 hm2, 即每个品种444 株。 连续2 年对不同黑木相思无性系测定树高生长量、 胸径生长量及保存率。 数据运用Excel、 SPSS21 对生长指标数据分析, 利用Duncan 法进行多重比较。

1.4 评价方法

由于各个评价指标具有不同的量纲, 因此在采用主成分分析评价苗木生长状况之前对原始数据进行标准化处理。 使得每个变量的平均值为0,标准差为1。

各苗木生长指标标准化公式[19]为:

其中,i=1, 2, 3……8 (不同品系号)j=1, 2, 3 (指标数)

X′ij=标准化后的数据;Xij=原始数据;

Xj=第j个指标的平均值;Sj=第j个指标的标准差。

建立有关生长状况评估的回归方程, 最终用不同无性系标准化的量化指标进行计算, 以此作为苗木生长状况的评判。X1(树高生长量)、X2(胸径生长量)、X3(保存率) 3 个变量与主成分Z1的关系方程[19]为:

将主成分分析中各主分量的贡献率作为权重,计算出不同黑木相思无性系苗木生长的综合指标值(IFI)[19], 公式如下:

式中:i表示主分量编号,Z表示主成分量,a表示主成分量的方差贡献率。

2 结果与分析

2.1 不同黑木相思无性系树高生长量比较

由图1 可知, 造林2 年后, 不同黑木相思无性系树高生长存在显著差异(P＜0.05)。 树高生长量由高到低依次为: SR17＞SR21＞SR14＞SR25＞SR53＞SR20＞SR3＞SF1。 以SR17 的树高生长量为最大, 为6.49 m,SF1 的树高生长量为最小, 仅为4.7 m。

图1 8 个黑木相思无性系2 年生树高生长量比较Fig.1 Tree height growth status of 8 A. melanoxylon clones

2.2 不同黑木相思无性系胸径生长量比较

由图2 可见, 不同黑木相思无性系胸径生长存在显著差异(P＜0.05)。 胸径生长量由大到小依次为: SR17＞SR14＞SR53＞SR20＞SR21＞SR25＞SR3＞SF1。 以SR17 的胸径生长量为最大, 达7.08 cm;SF1 的胸径生长量为最小, 仅为5.3 cm。

图2 8 个黑木相思无性系2 年生胸径生长量比较Fig.2 Diameter growth status of 8 A. melanoxylon clones

2.3 不同黑木相思无性系保存率比较

由图3 可见, 黑木相思无性系苗木保存率存在显著差异(P＜0.05)。 保存率由高到低依次为:SR17＞SR14＞SR20=SR21=SR25＞SR3=SR53＞SF1。以SR17 的保存率最高, 达97%, SF1 的保存率最低, 为93%。

图3 8 个黑木相思无性系2 年生保存率比较Fig.3 Survival rate growth of 8 A. melanoxylon clones

2.4 不同黑木相思无性系生长性状评价

2.4.1 建立评价指标体系 通过选择黑木相思无性系树高生长量、 胸径生长量及保存率指标值建立苗木生长综合指标体系。 根据公式(1) 对各生长指标值进行标准化, 结果见表1。

表1 不同黑木相思无性系生长性状指标的标准化值Tab.1 Standardization of growth indexes of 8 A. melanoxylon clones

2.4.2 苗木生长指标的主成分分析 由表2 可知,通过主成分分析, 原来3 个苗木生长因子缩减为1个新的变量, 1 个新变量(Z1) 包含原始数据信息量达80.64%, 完全能代表原来3 个因子指标所反映的苗木生长状况。

表2 苗木生长指标的成分因子得分系数矩阵、 特征值及贡献值Tab.2 Component score coefficient matrix of component factors, eigenvalue and contribution rate of seeding growth index

2.4.3 综合评估得分 不同黑木相思无性系主要成分得分及综合评估得分见表3, 苗木生长指标的综合得分排序依次为: SR17＞SR14＞SR21＞SR25＞SR20＞SR53 ＞SR3 ＞SF1。 以SR17 综合得分最高,SF1 综合得分最低。

表3 不同黑木相思主要成分得分及综合评估得分Tab.3 Main component score and comprehensive evalution score of A. melanoxylon

3 结论与讨论

适地适树是人工林营建的最基本原则, 在同一立地条件和抚育管理措施下, 林木的保存率可以在一定程度上衡量树种对生态环境的适应性[20-21]。 本试验研究发现, SR17、 SR14 生长速度快, 适应性强, 保存率超过96%; SF1 生长速度慢, 适应性一般, 保存率为93%。 说明进行黑木相思无性系区域性筛选试验研究具有重要意义。

本试验中8 个黑木相思无性系在树高、 胸径以及保存率等生长指标上均达到显著差异水平, 这可能表明这些无性系之间在光合能力、 生物量合成等方面也存在差异, 进而影响其碳源利用效率、非结构性碳水化合物的合成与分解, 并最终导致了无性系间显著的生长差异。 从本试验结果来看,SR17 的形态生长性状最好, 造林2 a 后树高达6.49 m、 胸径达7.08 cm、 保存率达97%, 均为各无性系中的最大值; SR14 的形态生长性状也较好,树高达6.12 m、 胸径达6.71 cm、 保存率达96%,生长指标综合得分仅次于SR17。 因此, SR17、SR14 均适宜在粤西地区大面积推广种植。 而SF1的生长性状较差, 造林2 a 后树高、 胸径、 保存率均为最低, 分别为4.7 m、 5.3 cm, 93%, 不建议在粤西地区大面积推广种植。

本试验研究仅测定黑木相思无性系造林2 a 后的生长指标, 尚处于黑木相思生长的幼林龄阶段。后续仍需对试验林进行长期跟踪调查, 为中期选择及晚期决选提供参考依据。