黃 宇，林智勇，張 娟，湯行昊，陳 恩，范輝華

(1.福建省林業(yè)科學(xué)研究院，福建 福州 350012；2.福建省古田黃田國有林場，福建 古田 352251)

閩楠(Phoebebournei)為樟科常綠大喬木，分布于福建、江西、廣東、浙江南部、廣西北部及東北部、湖北、湖南、貴州等地，被列為國家二級保護植物[1-3]。它是一種珍貴的用材樹種，其木材堅硬，結(jié)構(gòu)細密，紋理淡雅文靜，質(zhì)地溫潤柔和，為上等建筑、家具、造船及工藝雕刻等良好木材[4]。近年來，閩楠人工造林已引起人們的極大興趣與關(guān)注，閩楠育苗數(shù)量不斷增加。目前對閩楠的研究多集中在生理生態(tài)、種源選擇和種苗繁育等方面，關(guān)于閩楠容器苗造林的研究甚少[5-10]。已有對閩楠容器苗和裸根苗苗木質(zhì)量分級進行研究，但未見有對不同年齡分級苗木造林成效的研究[8，11]。本文于2016年2月開展閩楠不同苗齡和規(guī)格苗木的造林試驗，研究不同規(guī)格容器苗對閩楠造林成活率、林分生長、根系性狀、光合作用以及造林成本的影響，利用綜合評價法篩選出今后珍貴樹種造林較適宜的容器苗規(guī)格，以期為閩楠造林和快速大面積培育楠木林提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為珍貴用材樹種閩楠資源培育提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于福建省寧德市古田縣黃田國有林場黃田工區(qū)，東經(jīng)118°36′、北緯26°44′，海拔約170 m，年均氣溫18.5 ℃，最高氣溫38.6 ℃，最低氣溫-3 ℃，年均降水量1609.7 mm。地形屬低丘山地，坡度平緩，山坡中下部。土壤為山地紅壤，立地條件Ⅱ級。試驗地造林前茬為杉木林采伐跡地，坡向南。

1.2 試驗方法

將閩楠1～3年生的苗木劃分為I級苗和Ⅱ級苗，6種規(guī)格容器苗(即6種處理)的容器規(guī)格及分級標準見表1。試驗采用完全隨機區(qū)組設(shè)計，3次重復(fù)，每個小區(qū)5列×10株，面積200 m2(10 m×20 m)，重復(fù)區(qū)間種植2行1年生木荷輕基質(zhì)容器苗作為隔離帶。造林時間為2016年2月底，株行距為2 m×2 m，穴規(guī)50 cm×50 cm×40 cm，每穴底施基肥鈣鎂磷250 g。造林當年和第2年全面鋤除草培土2次，造林第3年1年生容器苗全面鋤除草培土2次，2年生和3年生容器苗全面鋤除草培土1次。

表1 閩楠不同規(guī)格容器苗基質(zhì)及分級標準

1.3 幼林調(diào)查

2016年12月，調(diào)查造林當年閩楠的成活率。2016年12月、2017年12月、2019年1月，采用鋼卷尺、麥思德電子數(shù)顯游標卡尺(精度0.01 mm)對各試驗小區(qū)閩楠的地徑、樹高進行調(diào)查，每個試驗小區(qū)隨機調(diào)查30株。

1.4 根系性狀的測定

2018年4月，每個試驗小區(qū)挖取3株，水平方向上以閩楠樹干為中心，按0.5～1 m為半徑進行全株挖掘，取到無明顯根系為止，根深和平均根幅現(xiàn)場測量后帶回實驗室。將植株根系鮮樣充分洗凈晾干，將大的分支剪開后掃描，輸出的圖片使用Win-RHIZO根系分析系統(tǒng)軟件進行分析。

1.5 閩楠不同規(guī)格容器苗造林幼林光響應(yīng)曲線測定

2018年8月，選擇典型晴天9∶30—11∶30，以Li-6800(美國)便攜式光合測定系統(tǒng)配備的紅藍光源為光源，使用開放系統(tǒng)，設(shè)定光合有效輻射(PAR)梯度值：0、20、40、60、80、100、150、200、400、600、800、1000、1200、1500、2000 μmol·m-2·s-1，參比室CO2濃度為400 μmol·mol-1進行測定，獲得各Pn值。用葉子飄光合計算軟件對曲線進行直線雙曲線修正模型[12-13]擬合，得到曲線方程，并計算各光響應(yīng)參數(shù)值：光補償點(Lc)、光飽和點(Ls)、最大凈光合速率(Pmax)、表觀量子效率(AQY)。

1.6 造林成本評估方法

1.7 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS(V18.0)軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，利用Duncan法進行多重比較。將閩楠造林生長指標、根系指標、光合指標和造林成本進行標準化，使其轉(zhuǎn)化為無量綱單位，便于比較。生長指標按照升型分布函數(shù)進行計算：(Xi-Xmin)/(Xmax-Xmin)[16]；Tr和造林成本按照降型分布函數(shù)進行計算：(Xmax-Xi)/(Xmax-Xmin)[17]。最后根據(jù)各評價樣本的綜合得分y的高低進行排序。

2 結(jié)果與分析

2.1 閩楠不同規(guī)格容器苗造林生長情況比較

由表2可知，3年生Ⅰ、Ⅱ級苗和2年生Ⅰ級苗造林的當年成活率最高，達100%；1年生Ⅰ、Ⅱ級苗造林成活率最小，為98.67%；不同規(guī)格容器苗平均造林成活率為99.44%。閩楠不同規(guī)格容器苗造林后的地徑和樹高隨著苗齡的增大呈現(xiàn)上升趨勢，其中1～3年生的Ⅰ級苗造林后地徑和樹高均高于Ⅱ級苗，3年生Ⅰ級苗在2016年12月、2017年12月、2019年1月的地徑和地徑生長量均最大，分別達21.24 mm、28.33 mm、42.28 mm和5.86 mm、12.94 mm、26.89 mm；3年生Ⅱ級苗次之。1年生Ⅱ級苗的地徑增長倍數(shù)最大，造林3 a后高出苗木地徑的5.68倍；1年生Ⅰ級苗次之，造林3 a后高出苗木地徑5.46倍，但3 a后的地徑生長量最小，僅16.80 mm。1年生Ⅱ級苗造林，樹高第1年生長量(達20.15 cm)及3年后增長倍數(shù)均最高(高出苗高4.17倍)；2年生Ⅰ級苗造林2 a及3 a樹高生長量均最高，分別達91.53 cm、116.04 cm。3年生Ⅱ級苗造林1 a、2 a樹高年生長量最小，僅6.56 cm、38.17 cm。不同規(guī)格容器苗造林對閩楠的地徑和樹高差異達到極顯著水平，對閩楠造林成活率的影響不顯著。

表2 閩楠不同規(guī)格容器苗造林生長情況分析

表2(續(xù))

*：同行不同大、小寫字母分別為0.01水平、0.05水平差異顯著，下同。

2.2 閩楠不同規(guī)格容器苗造林根系性狀分析

不同規(guī)格容器苗造林對閩楠單株總根長、總表面積、平均直徑、根系總體積、根深和平均根幅的影響均達到極顯著差異。由表3可見，3年生Ⅰ級苗閩楠造林的單株總根長、總表面積、平均直徑、根系總體積、根深和平均根幅均最大，依次為5100.84 cm、2064.22 cm2、1.40 mm、73.56 cm3、93.00 cm、90.83 cm，分別比最小值高出3.61倍、4.48倍、0.37倍、6.89倍、1.71倍、0.97倍。閩楠1年生Ⅰ級苗造林的單株總根長和平均根幅均最小，分別為1106.15 cm、46.00 cm；閩楠1年生Ⅱ級苗造林的單株根系總表面積、平均直徑、根系總體積均最小，分別為376.75 cm2、1.02 mm、9.32 cm3；閩楠2年生Ⅱ級苗造林的根深最小，為34.33 cm。

表3 閩楠不同規(guī)格容器苗造林根系性狀分析

2.3 閩楠不同規(guī)格容器苗造林幼林光曲線特征響應(yīng)參數(shù)分析

運用雙曲線修正模型對6個規(guī)格容器苗造林后閩楠光合作用的光響應(yīng)值進行擬合，計算各光響應(yīng)參數(shù)值，并繪制光響應(yīng)曲線圖(圖1～圖6)，達到了良好的效果(為0.9754～0.9970)。在PAR為0～200 μmol·m-2·s-1時，Pn隨PAR值的增加呈線性相關(guān)，對其進行線性回歸，直線的斜率即為表觀量子效率。由表4可以看出：最大凈光合速率(Pmax)的范圍在3.67～8.30 μmol·m-2·s-1，越大表明該規(guī)格容器苗造林的光合作用潛力越大，不同規(guī)格容器苗造林的光合潛力大小排序為：2年生Ⅱ>2年生Ⅰ>3年生Ⅰ>1年生Ⅱ>3年生Ⅱ>1年生Ⅰ。

表觀量子效率就是植物對CO2同化的表觀量子效率，即光合機構(gòu)每吸收一個光量子所固定的CO2或釋放的O2的分子數(shù)[18]，反映了植物光合作用對光能的利用效率[19-20]，是構(gòu)建冠層光合作用模擬模型和C循環(huán)模型的重要生理指標，值越高，則說明葉片轉(zhuǎn)化光能的效率越高。不同規(guī)格容器苗造林表觀量子效率(AQY)范圍在0.0430～0.0830 μmol·μmol-1，從大到小的順序為：3年生Ⅱ>2年生Ⅱ>2年生Ⅰ>3年生Ⅰ>1年生Ⅱ>1年生Ⅰ。

呼吸速率小，有機物代謝效率高[21]。不同規(guī)格容器苗造林后幼林的暗呼吸速率(Rd)范圍在0.7936～1.8979 μmol·m-2·s-1，暗呼吸速率值從大到小排序為：1年生Ⅰ>1年生Ⅱ>2年生Ⅱ>2年生Ⅰ>3年生Ⅱ>3年生Ⅰ。

不同規(guī)格容器苗造林后幼林光飽和點(Ls)的范圍在985.88～1813.20 μmol·m-2·s-1，由高到低依次為3年生Ⅰ>2年生Ⅱ>2年生Ⅰ>3年生Ⅱ>1年生Ⅱ>1年生Ⅰ，光飽合點均值在1266.43 μmol·m-2·s-1左右。光補償點(Lc)的范圍在9.56～37.54 μmol·m-2·s-1，從大到小排序為1年生Ⅰ>1年生Ⅱ>2年生Ⅱ>3年生Ⅱ>2年生Ⅰ>3年生Ⅰ。

圖1 閩楠1 年生Ⅰ-光響應(yīng)曲線圖2 閩楠1年生Ⅱ-光響應(yīng)曲線圖3 閩楠2年生 Ⅰ-光響應(yīng)曲線圖4 閩楠2年生Ⅱ-光響應(yīng)曲線圖5 閩楠3年生Ⅰ-光響應(yīng)曲線圖6 閩楠3年生Ⅱ-光響應(yīng)曲線

Ls反映植株對強光的適應(yīng)能力，Pmax反映植株對強光的利用能力；Lc反映植株弱光的適應(yīng)能力，AQY反映植株強光利用效率。較其他規(guī)格相比，1年生閩楠幼林的Ls偏低、Lc偏高，這說明1年生閩楠幼林對強光的適應(yīng)能力較弱，對弱光的適應(yīng)能力較強；2年生閩楠幼林Pmax偏高、AQY偏高，說明植株對強光的利用能力較強，閩楠幼苗光合潛力高?？梢?，對于1～3年生的閩楠幼苗，隨著苗齡的增長，種植年限的增加，對強光的適應(yīng)能力由弱變強再變?nèi)?。說明閩楠具耐陰性，但又能忍受一定的光強，這與盛杰等[22]的結(jié)論較為一致。

2.4 閩楠不同規(guī)格容器苗造林成本比較

2.4.1 造林當年成本分析 根據(jù)當?shù)胤N植的綜合成本，不同規(guī)格容器苗造林種植當年成本主要包含運輸費、整地費、栽植費、苗木費、撫育費和肥料費，其中每種規(guī)格容器苗造林株數(shù)均為150株，種植株行距為2 m×2 m，種植面積均為0.06 hm2，具體成本見表5。

表4 閩楠不同規(guī)格容器苗光曲線響應(yīng)特征參數(shù)

表5 不同規(guī)格容器苗造林當年成本分析

2.4.2 造林3 a成本比較 幼齡林木資產(chǎn)采用重置成本法，比較不同規(guī)格容器苗造林3 a的成本，其中造林第2年和第3年主要支出撫育費。同時根據(jù)馬尾松投資收益率6%，杉木投資收益率10%，閩楠收獲價格高，但成熟周期長，主伐年齡長達50 a，故投資收益率采用8%，介于馬尾松與杉木之間，具體分析見表6。3年生Ⅰ級苗的重置成本最高，為60603.24元·hm-2，3年生Ⅱ級苗次之，1年生Ⅱ級苗的重置成本最低，為40663.11元·hm-2。

表6 不同規(guī)格容器苗造林3 a成本比較

2.5 篩選最優(yōu)的閩楠造林容器苗規(guī)格

將閩楠造林生長指標、根系指標、光合指標和造林成本等指標進行標準化后加權(quán)平均并排名，結(jié)果見表7，3年生Ⅰ級苗的綜合評分最高，達0.7040，3年生Ⅱ級苗次之，得分為0.5969；1年生Ⅰ、Ⅱ級苗的綜合評分排名較后，1～3年生的Ⅰ級容器苗造林后的各指標綜合評分均高于同苗齡Ⅱ級苗。綜合各指標分析可見，Ⅰ級苗造林效果普遍優(yōu)于Ⅱ級苗；雖然3年生容器苗的造林成本較高，但選用2年生Ⅰ級苗和3年生閩楠容器苗造林效果好。

表7 閩楠不同規(guī)格容器苗造林綜合評分

表7(續(xù))

3 結(jié)論與討論

苗木質(zhì)量是提高造林成活率的基礎(chǔ)，苗木質(zhì)量主要體現(xiàn)在苗木規(guī)格上，因此造林苗木一定要達到所要求的規(guī)格，否則就會影響造林成活率。本研究以閩楠6種規(guī)格容器苗營造的試驗林為對象，比較造林成活率、林分生長、根系生長、光合作用以及造林成本。結(jié)果表明，閩楠不同規(guī)格容器苗造林的幼林地徑和樹高隨著時間的推遲呈現(xiàn)上升趨勢，選用容器苗1～3年生的Ⅰ級苗造林，其地徑和樹高生長量均高于Ⅱ級苗造林。3年生Ⅰ級苗造林的幼林1～3 a地徑生長量均最大，分別達5.86、12.94、26.89 mm；2年生Ⅰ級苗造林2～3 a的幼林樹高生長量均最高，分別達91.53、116.04 cm。1年生Ⅰ、Ⅱ級苗的3 a幼林樹高生長量分別達到109.91、108.951 cm，高于3年生Ⅰ、Ⅱ級苗和2年生Ⅱ級苗造林，說明1年生苗造林，樹高生長具有潛力，抽稍快，但成林慢。3年生Ⅰ級苗閩楠造林的單株總根長、總表面積、平均直徑、根系總體積、根深和平均根幅均最大，依次為5100.84 cm、2064.22 cm2、1.40 mm、73.56 cm3、93.00 cm、90.83 cm。6種規(guī)格容器苗造林后閩楠最大凈光合速率范圍在3.67～8.30 μmol·m·-2·s-1，表觀量子效率(AQY)范圍在0.0430～0.0830 μmol·μmol-1，光飽和點(Ls)范圍在985.88～1813.20 μmol·m-2·s-1；光補償點(Lc)范圍在9.56～37.54 μmol·m-2·s-1。

閩楠3年生Ⅰ級苗的綜合評分最高，達0.7040，3年生Ⅱ級苗次之，得分為0.5969；1年生Ⅰ、Ⅱ級苗的綜合評分排名較后，1～3年生的Ⅰ級容器苗造林后的各指標綜合評分均高于同苗齡Ⅱ級苗?？梢?，綜合各指標分析，Ⅰ級苗造林效果普遍優(yōu)于Ⅱ級苗；雖然3年生容器苗的苗木和種植成本較高，但撫育用工相對減少，林分生長好，造林成效好，尤其利于林下種植、杉木萌芽更新套種、混交造林及林分修復(fù)改造等，引導(dǎo)作用明顯、推廣前景較好。故建議選用2年生Ⅰ級苗和3年生容器苗進行造林，效果好。本研究從植物生理的光合作用，并結(jié)合根系生長情況來研究閩楠造林成效，為傳統(tǒng)意義上研究造林成效的方法手段提供了新的方向。但由于該項目才造林3 a，今后可以結(jié)合造林保存率、生長生理指標等對閩楠不同規(guī)格容器苗造林成效進行持續(xù)觀測研究。