杉木林林內光環境在楠木生長的作用范文

本站小編為你精心準備了杉木林林內光環境在楠木生長的作用參考范文，愿這些范文能點燃您思維的火花，激發您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

摘要:為探討杉木林林內光環境對林下套種楠木的生長和冠層結構的影響，通過對不同林分密度、不同坡向的杉木林冠層光輻射因子(冠下總輻射PPFD、天空開度DIFN、葉面積指數LAI)進行分析，研究杉木林冠層光輻射因子對林下楠木生長和冠層結構所產生的影響。結果表明:低林分密度樣地的杉木林冠層光輻射相較于高林分密度樣地更有利于林下楠木的生長和冠層結構的提高，其中，林下楠木的各項生長指標(樹高、地徑)分別比高林分密度樣地高出5．4%和22．1%，地徑增量差異達顯著水平(P＜0．05);林下楠木的冠層結構指標(冠幅、樹冠率、樹冠體積、樹冠圓滿度)分別比高林分密度樣地高出了11．3%、2．3%、22．2%和1．6%，但均無顯著性差異。不同坡向的杉木林冠層光輻射對林下楠木的生長和冠層結構也有較大的影響，陽坡樣地的杉木林冠層光輻射對林下楠木生長指標(樹高、地徑)的影響與陰坡樣地相比，分別高出了23．7%和15．4%，其中樹高增量差異顯著(P＜0．05);而林下楠木的冠層結構指標與陰坡樣地相比，除了樹冠圓滿度降低了8．2%，其余楠木冠層結構指標(冠幅、樹冠率、樹冠體積)分別高出5．6%、3．4%和28．6%，均無顯著差異。

關鍵詞:杉木;楠木;套種;光輻射;生長;冠層結構

杉木［Cunninghamialanceolata(Lamb．)Hook．］是我國南方重要的造林樹種，具有生長快、經濟效益高，材質好等特點［1－2］。長期以來，杉木人工林多以純林經營為主，林分結構單一，導致連栽杉木人工林出現生產力下降等地力衰退問題［3－5］，嚴重影響杉木人工林的可持續經營。通過不同森林培育措施提高林分質量、生態功能和維護林地可持續經營，已成為當今杉木人工林經營亟待解決的重大課題。楠木［Phoebebournei(Hemsl．)Yang］是我國特有的樟科常綠喬木［6］，為國家二級瀕危保護植物和珍貴用材樹種，具有速生、抗性強、材質堅硬且耐腐、色澤美觀等優良特性，同時作為闊葉樹種楠木與其他常綠闊葉樹一樣，每年有大量的更新落葉回歸土壤，可增加土壤養分，改良土壤物理性質，是緩解杉木連栽地力衰退的理想樹種之一。有研究表明，杉木與楠木混交有利于楠木生長，且光照是制約楠木生長的主要因子之一［7－8］。杉木林冠層結構不僅客觀地反映杉木占有生長空間的狀況及競爭能力，而且直接影響林分下層的透光性，影響下層套種植物能夠利用的光照總量。目前，已有大量關于樹木林冠層特性的研究報道，但多數研究是從林冠層結構、葉生物量等進行分析［9－10］，缺乏對林分光環境的詳細分析，特別是不同林分密度、不同坡度杉木林下套種楠木對林冠層光輻射、林冠結構及林下套種植物的冠層結構等研究更少。鑒于此，文中在福建省邵武衛閩國有林場22年生杉木人工林內，設置不同林分密度和不同坡向的林下套種楠木樣地，通過分析其林冠層光輻射因子、楠木生長、冠層結構等指標，篩選杉木林下套種楠木的較好措施，為緩解杉木人工林連栽地力衰退問題提供科學依據。

1試驗地概況

試驗地設置在福建省南平市邵武衛閩國有林場，地處武夷山山脈東南側山區，位于東經117°43'，北緯27°05'，為杉木主產區之一。該區主要地貌為低山、高丘，海拔250～700m，坡度25°～35°。氣候溫和濕潤，年平均氣溫17．7℃，1月平均氣溫6．8℃，7月平均氣溫28℃，極端低溫－7．9℃，全年日照時間1740．7h，年平均霜期95d，最長達132d，年平均降水量1768mm，年平均相對溫度82%，屬亞熱帶季風氣候，地理氣候條件適宜杉木生長。土壤以發育在花崗巖等母質上的紅壤為主，土層較深厚，腐殖質含量豐富。

2試驗方法

2．1樣地設置試驗地前期為杉木采伐跡地，1994年采伐后進行煉山，小塊狀整地，定植塘規格為40cm×40cm×30cm，回表土，株行距3m×3m。1995年2月采用本場1代種子園所產杉木種子的1級苗造林，此后，每年進行2次除草(鏟除)撫育。2013年7月經過1次撫育間伐，保留密度分別為900和600株•hm－2，當年12月進行間伐后深翻。2014年3月在不同林分密度(600、900株•hm－2)、不同坡向(陰坡、陽坡)的22年生杉木近成熟林內套種楠木，楠木密度為1350株•hm－2。試驗于立地條件基本一致的地段，按密度和坡向設置樣地，3次重復，共計9塊標準地，每個標準地面積400m2(20m×20m)，標準地的4個角點埋設木樁作為標志。

2．2調查方法2017年6月，每木檢尺測定標準樣地內所有杉木的胸徑、樹高，楠木的地徑、樹高等指標。以平均胸徑、平均樹高為準，選擇標準木。標準木與平均木誤差在5%范圍內。對標準木冠高、冠幅等進行測定，每個標準樣地選擇6株標準木，測算樹冠率、樹冠圓滿度等復合指標。其中，冠高為樹高與枝下高的差值;冠幅為樹冠東西向與南北向的平均值;樹冠率是冠長與樹高之比;樹冠圓滿度是冠幅與冠長之比;樹冠體積參照楠木人工林預估模型進行估算［11］:V=0．2750L×2．253H×0．0770(1)式中:V為體積(m3);L為冠幅(m);H為冠長(m)。2017年6月初，選擇晴朗天氣的上午8:00—10:00，采用美國LI-COR公司生產的LAI-2200C植物冠層分析儀配帶的高分辨率數碼相機和180°魚眼鏡頭，在每個標準樣地按照“S”字形選擇5個點。每次觀測時，先將植物冠層分析儀探頭放置于植物冠層的上方，并保持探頭水平泡的水平，按下Log按鈕聽到兩聲蜂鳴后，然后將探頭放入植物群體林冠層下部，仍保持探頭水平泡水平，按下Log按鈕聽到兩聲蜂鳴聲后，分別在每個測點的植物群體林冠層下部進行測量，重復測量5次，儀器將自動測算出植物群體的葉面積指數(leafareaindex，LAI)。同時，儀器自身也從5個不同的天頂角環形區域測定植物的冠層狀況，并統計給出林冠層的天空開度(diffusenon-interceptance，DIFN)、冠下總輻射(photosyntheticphotonfluxdensity，PPFD)。

2．3數據處理采用Excel2010軟件進行數據處理，采用SPSS19．0軟件進行數據的方差分析和獨立性T檢驗，并用Origin9．1軟件作圖。

3結果與分析

3．1杉木套種楠木對林內光輻射的影響

3．1．1不同林分密度杉木套種楠木對林內光輻射的影響不同林分密度杉木林下套種楠木對杉木林林內冠下總輻射、林冠層天空開度、葉面積指數有較大的影響，表現為隨林分密度降低，杉木林林內冠下總輻射增大，其中T1樣地顯著高于T2樣地(P＜0．05)，增幅達45．4%，說明低林分密度的杉木林冠層透光率較強;低林分密度有利于提高杉木林冠層天空開度，其中，T1樣地的杉木林冠層天空開度相較于T2樣地高出了50．0%，且差異達顯著水平(P＜0．05);與T2樣地比較，T1樣地的杉木林冠層葉面積指數降低了37．5%，差異顯著(P＞0．05)，說明葉面積指數與林分密度呈正相關性，即林分密度越高，林冠層葉面積指數越大。

3．1．2不同坡向杉木套種楠木對林內光輻射的影響不同坡向杉木人工林的土壤養分組成和吸收都具有明顯的差異［12］。不同坡向杉木林下套種楠木對杉木林林內冠下總輻射影響不同，表現為陽坡樣地有利于提高杉木林林內冠下總輻射，T2樣地相較于T3樣地，杉木林林內冠下總輻射高出2．1%，但差異不顯著;陰坡樣地的杉木林冠層天空開度較大，與T2樣地相比，T3樣地的林冠層天空開度高出20．0%，差異未達顯著水平;陽坡樣地有利于杉木林冠層葉面積指數的提高，在兩樣地中，T2樣地的杉木林冠層葉面積指數相較于T3樣地高出8．3%，無顯著差異。

3．2杉木套種楠木對楠木生長及冠層結構的影響

3．2．1不同林分密度杉木套種楠木對楠木生長的影響不同林分密度樣地對杉木林林內光輻射總量影響不同，其對林下套種楠木的生長影響也有差異。在兩樣地中，低林分密度樣地的杉木林林內光輻射有利于林下楠木平均樹高和地徑的生長，與T2樣地相比，T1樣地楠木的平均樹高和地徑分別高出5．4%和22．1%，且地徑增長差異達顯著水平(P＜0．05)。

3．2．2不同坡向杉木套種楠木對楠木生長的影響不同坡向樣地的杉木林林內光輻射對林下楠木的平均樹高和地徑生長也有一定的影響。陽坡樣地的杉木林林內光輻射有利于林下楠木平均樹高和地徑的生長，與T3樣地相比，T2樣地的楠木平均樹高和地徑分別高出23．7%和15．4%，且樹高增長差異達顯著水平(P＜0．05)，說明陽坡樣地的杉木林林內光輻射有利于林下楠木樹高和地徑的生長。

3．2．3不同林分密度杉木套種楠木對楠木冠層結構的影響不同林分密度樣地的杉木林林內光輻射對林下楠木的冠層結構產生了一定影響，表現為隨林分密度降低，林下楠木的冠層結構增大。在兩樣地中，林下楠木的冠幅、樹冠率、樹冠體積和樹冠圓滿度均以T1樣地較好，與T2樣地相比，分別高出11．3%、2．3%、22．2%和1．6%，但差異均未達顯著水平。

3．2．4不同坡向杉木套種楠木對楠木冠層結構的影響陽坡樣地的杉木林林內光輻射對林下楠木的冠幅、樹冠率和樹冠體積均起到了一定促進作用。與T3樣地相比，T2樣地的楠木冠幅、樹冠率和樹冠體積分別高出5．6%、3．4%和28．6%，但在樹冠圓滿度上反而有所減小，相較T3樣地，T2樣地的楠木樹冠圓滿度降低了8．2%，但差異均不顯著。

4結論與討論

林分密度是杉木人工林在培育過程的主要影響因子，也是形成一定林分水平結構的基礎，林分密度是否合適直接影響杉木林冠層下光輻射的分布。冠下總輻射可表明林冠層透光率的大小，也可表示林冠層截獲光照量的能力，光輻射在冠層內的分布，直接影響下層植被能夠利用的光照總量［13－14］。天空開度也稱為冠層開度、林隙開度，是用來表示沒有被冠層枝葉遮擋的天空部分的比例，也可以間接指示天空面積被林冠層遮擋的大小，它對林冠下光輻射的分布、林冠層的郁閉度、林窗及林隙的大小范圍等級以及對林下植被更新能力評估有極大的指示作用［15－16］。文中試驗表明，不同林分密度樣地對杉木林冠層冠下總輻射和天空開度的影響均表現為低促高抑的規律，即低密度樣地對杉木林冠層冠下總輻射和天空開度起到促進作用，高密度樣地起到抑制作用，這與張甜等［17］研究結果相似，間伐導致林分密度降低，林分郁閉度也隨之降低，使得被冠層枝葉遮擋的天空部分的比例減少，所以天空開度變大，透過樹冠到達冠層下方的光輻射量增加，冠下總輻射隨之增加。葉面積指數表示為綠葉的總面積占單位水平種植面積的比值，它代表了森林生態系統中植物葉片生長水平的結構參數，葉片的葉面積大小對植物光輻射的截取、植物蒸騰作用和光合作用強度等都有著很密切的相關性［18－21］，因此葉面積指數已經成為研究植物種群和林下光環境分析時的重要參數。文中試驗中，不同樣地對杉木林冠層葉面積指數的影響與對冠下總輻射、林冠層天空開度的影響呈相反趨勢，即隨著林分密度降低，林冠層葉面積指數呈減小趨勢，這是由于低密度樣地的杉木林冠層葉片覆蓋率較低，所以單位面積的葉片面積也較小［17，22］。坡向是杉木人工林生長過程中一個重要的立地條件，可用來評價林分生長環境的優劣程度。

文中試驗中，陽坡樣地的杉木林冠層冠下總輻射高于陰坡樣地，這是因為陽坡樣地的杉木林冠層可獲取更多的光照量，而陰坡樣地所獲取的光照量相對較少，冠層內部分配的光照總量就相對較少［23］;同時，陽坡樣地相較于陰坡樣地的杉木林冠層冠幅較大，葉片覆蓋率相對增加，由此導致陽坡樣地的林冠層天空開度較小，葉面積指數較高，何婷婷［24］在不同坡地對棗樹(ZiziphusjujubaMill．)冠層結構的相關研究中也有類似結論。文中試驗表明，低林分密度(陽坡)樣地的杉木林冠層對林下楠木的生長指標(樹高、地徑)和冠層結構指標(冠幅、樹冠率、樹冠體積)都有一定程度的促進作用，這與鄭濤［25］關于林下套種草珊瑚［Sarcandraglabra(Thunb．)Nakai］對杉木人工林生長影響的研究結果相似。低林分密度(陽坡)樣地的杉木林冠層光輻射量較為充足，而高林分密度(陰坡)樣地的林冠層光輻射量相對貧乏，林下輻射量充足能改善林分內水、肥、氣、熱等小氣候因子，促進林分土壤養分循環、改善土壤肥力，進而對林下楠木的生長和冠層結構產生不同程度的促進作用［26－27］。綜上所述，低林分密度(陽坡)樣地的杉木林冠層光輻射因子可顯著促進林下楠木的生長(P＜0．05)，而對楠木冠層結構的生長影響有一定促進作用，但差異不顯著。此外，林下楠木不同生長階段對光照的需求量不同，杉木林冠層結構也應隨楠木的不同生長階段進行適當的調整，以促進林下楠木更好的生長。

參考文獻

［1］俞新妥．杉木栽培學［M］．福州:福建科學技術出版社，1997．

［2］鄭仁華，施季森，翁玉榛，等．福建省杉木育種戰略研究［J］．林業科技開發，2008，22(2):1－6.

［3］劉麗，段爭虎，汪思龍，等．不同發育階段杉木人工林對土壤微生物群落結構的影響［J］．生態學雜志，2009，28(12):2417－2423．

［4］田大倫，沈燕，康文星，等．連栽第1和第2代杉木人工林養分循環的比較［J］．生態學報，2011，31(17):5025－5032．

［5］周霆，盛煒彤．關于我國人工林可持續問題［J］．世界林業研究，2008，21(3):49－53．

［6］鄒惠渝，吳大榮，陳國龍，等．羅卜巖保護區閩楠種群生態學研究:優勢喬木種間聯結［J］．南京林業大學學報，1995，19(2):39－45．

［7］歐建德．經營措施與生境因素對林下更新層閩楠生長的影響［J］．安徽農業科學，2014，42(19):6288－6289，6301．

［8］黃種明．閩楠、杉木不同混交比例造林試驗研究［J］．武夷科學，2006，22:112－116．

［10］俞龔壘．杉木幼樹冠層結構與生物量關系的初步研究［J］．生態學報，1984，4(3):248－258．

［11］杜娟，范志霞，葉頂英，等．楠木人工林樹冠體積與葉面積指數預估模型的研究［J］．浙江林業科技，2010，30(4):37－41．

［12］魏重和．不同坡位杉木－閩粵栲混交林及杉木純林養分循環特征的比較［J］．亞熱帶農業研究，2011，7(3):148－151．

［13］謝京湘，于汝元，胡涌．農林復合生態系統研究概述［J］．北京林業大學學報，1988，10(1):104－108．

［14］張小全，徐德應，趙茂盛．林冠結構、輻射傳輸與冠層光合作用研究綜述［J］．林業科學研究，1999，12(4):411－421．

［15］劉西軍，吳澤民．林隙輻射特點與林隙更新研究進展(綜述)［J］．安徽農業大學學報，2004，31(4):456－459．

［16］邱建麗，李意德，陳德祥，等．森林冠層結構的生態學研究現狀與展望［J］．廣東林業科技，2008，24(1):75－82．

［17］張甜，朱玉杰，董希斌．撫育間伐對大興安嶺天然用材林冠層結構及光環境特征的影響［J］．東北林業大學學報，2016，44(10):1－7．

［18］陳梅，朱教君，閆巧玲，等．遼東山區次生林不同大小林窗光照特征比較［J］．應用生態學報，2008，19(12):2555－2560．

［20］梁曉東，葉萬輝，蟻偉民．林窗與生物多樣性維持［J］．生態學雜志，2001，20(5):64－68．

［21］王榮，郭志華．木荷幼苗對常綠闊葉林不同光環境的光合響應［J］．林業科學研究，2007，20(5):688－693．

［22］李祥，朱玉杰，董希斌．撫育采伐后興安落葉松的冠層結構參數［J］．東北林業大學學報，2015，43(2):1－5．

［23］周玲．不同地形因子對杉木樹冠結構與材積的影響研究［J］．安徽農學通報，2014，20(16):83－84，94．

［24］何婷婷．陜北坡地棗樹冠層結構及其光照分布特性研究［D］．楊凌:西北農林科技大學，2010．

［25］鄭濤．不同林分類型林下套種草珊瑚生長比較［J］．福建林業科技，2012，39(3):88－91．

［26］胡建偉，朱成秋．撫育間伐對森林環境的影響［J］．東北林業大學學報，1999，27(3):65－67．

［27］林慶富．套種草珊瑚的杉木林生長和土壤肥力狀態變量分析［J］．林業科技，2015，40(5):26－30．

作者：王俊男1，2，于洋洋1，2，林柳興3，莊正1，2，鄒顯花1，2，劉愛琴1，2(1．福建農林大學林學院，2．國家林業局杉木工程技術研究中心，3．福建邵武衛閩國有林場