无性系种子园的栽植密度, 一直是种子园经营上的一个重要技术问题, 也是一个较复杂问题。因为它依树种、地域、立地质量、经营强度、种子园类型和代次、经营期长短不同而异。因此通过试验, 摸索出一个树种种子园的合理栽植密度有其现实意义。世界上许多国家对某些树种的种子园初植密度作出规定或原则上的规定(福克纳, 1981; 美国农业部林务局, 1984; 南京林产工业学院, 1980; 王明庥, 1989)。美国规定速生树种种子园的初植密度为6m ×6m, 最终密度为6m ×9m(王明庥, 1989)。陈岳武提出火炬松(Pinus taeda L.)、湿地松(P.elliottii Engelm)最终密度6m ×6m或7m ×7m。20世纪80年代以来, 除杉木上有关于种子园栽植密度与产量关系的报道外(管康林等, 1997), 南方松上则未见有关的研究报道。而这一时期以前我国火炬松尚无建园历史, 为探索火炬松在我国南方建园的合理栽植密度, 我们结合英德桥头火炬松建园开展了本项试验研究。

1 试验地概况

试验地设在广东省英德市火炬松种子园, 地处24°11′N, 113°25′E, 距市城区50 km。属亚热带季风气候, 最热月7月最高温38.9 ℃, 最冷月1月极端低温-3 ℃, 年平均霜日9.9 d, 年活动积温6 200 ℃, 年降雨量1 918 mm, 地貌属丘陵盆地, 海拔100~207 m, 土壤属轻粘质赤红壤, 土层深1 m以上, 土壤肥力中等, 建园时, A层和B层土壤有机质含量分别为22.1和8.5 g·kg^-1, 全氮1.08和0.26 g·kg^-1, 速效磷9.48 ×10^-4和9.46 ×10^-4 mg·kg^-1, 速效钾9.12 ×10^-3和1.092 ×10^-2 mg·kg^-1。前作为千年桐(Aleurites montana Lour.Wils.), 主要植被有白茅(Imperata cylindrica L.)、岗松(Baeckea frutescens L.)、鹧古鸟草(Eriachne pallescens R.Br.)等。

2 试验材料与试验方法 2.1 试验材料

1986年春用来自湖北省彭场林场同龄优树的下列无性系参加试验:84-1, 84-6, 84-13, 84-21, 84-25, 84-28, 84-34, 84-36, 84-40, 84-43, 84-48, 84-51, 84-52, 84-64, 84-66, 84-77, 84-82, 84-88, 84-90, 84-93等20个, 并按顺序错位法(南京林产工业学院, 1980)排列成小区, 每小区株数因密度而异, 不同密度试区的参试无性系相同, 无性系分株数则按等比数目参加。

2.2 试验方法

用6 m ×6 m、8m ×8 m和10m ×10 m³种密度栽植, 小区面积与株数相应为0.673 hm², 187株; 0.665 hm², 104株; 和0.769 hm², 77株。试验面积共6.36 hm², 采用随机完全区组设计, 重复3次, 试验地母树保存率80.6%。试验林头3 a每年除草施肥2次, 每次每株施尿素或碳氨150 g或250 g, 第4 a后每年春秋各施肥1次, 春季施尿素500~1 000 g·株^-1, 秋季施氮、磷、钾复合肥500~750 g·株^-1, 环状或条状沟施。从第2 a开始每年机耕抚育1次, 第1次离树蔸1 m处下犁, 仅犁翻2个犁沟宽, 以后逐年扩大为整个行间空地。第7、9 a每木调查, 第13 a每小区沿对角线隔株抽测10株林木的树高、胸径和冠幅等生长性状, 从第6 a开始每年秋季, 按小区采集和称球果鲜重。

3 试验数据处理方法

无性系的树高、胸径、冠幅及8个年度不同密度下的产果量, 均采用双因素有重复的固定模型方差分析(莫惠栋, 1984), 模型如表 1。

此外在比较3种密度历年产果量时, 均换算成等面积的产量。

4 结果与分析 4.1 密度对生长的影响

表 2结果表明, 在3个测定年度中, 密度间的树高、胸径和冠幅的方差比值差异多数为极显著, 这种特点同样也表现在区组和无性系间, 且有一定的规律性, 即区组间的方差比值有随树龄增长而缩小, 可能受前作耕作差异所左右, 并非完全归因于土壤本底所致; 无性系间比值差异则呈稳定趋势; 密度间则较复杂, 胸径与冠幅有随树龄增加而扩大的趋势。树高则相反, 随树龄增大而缩小, 其内在的可能原因是密度大的(6 m ×6 m), 郁闭度随树龄增长而迅速增加, 导致高生长减缓, 相反, 密度小(8 m ×8 m), 因郁闭度小, 生长空间大, 高生长可以正常进行, 从而缩小了两种密度间树高生长量的差距, 方差缩小。如从1995年至1998年的4 a看, 前者的年平均生长量为0.6 m, 后者的则为0.73 m, 大21.7%。

4.2 密度与高径生长

表 3各年度均数差异显著性类别显示, 在参试系一致, 而密度不一致时, 密度间高、径和冠幅的平均增长呈现规律性差异趋势。在7龄段, 6 m ×6 m密度, 对无性系高径冠幅生长有利; 在9龄段, 密度趋向合理, 已转向对8 m×8 m的无性系生长有利; 到了13龄段, 10 m ×10 m的无性系的直径与冠幅生长地位上升为优势, 而高生长则是最小者, 相反6 m ×6 m和8 m×8 m密度者, 因郁闭度增大, 竞争加剧, 6 m ×6 m密度者尤甚, 既不利于结实, 也不利于球果采集。

4.3 冠幅生长与郁闭度

冠幅大小决定着郁闭度大小和单位面积产量, 利用公式(A、B 为株行距), 可计算各年龄冠幅下的郁闭度, 表 4列出了不同密度下, 冠幅年平均生长量和郁闭度。表 3已证明7 a生时密度间冠幅存在显著差异, 可分为两类(a、b类), 但平均生长量都很接近, 几乎不受栽植密度大小的影响; 但表 4显示, 6 m×6 m植距从8 a生开始直至第13 a, 冠幅年平均生长量一直受抑制, 生长量大为下降, 4 a(9 a~13 a)平均冠幅生长量仅为其它两种植距的1/3。从郁闭度看, 10 a生已经完全郁闭, 往后以冠面积与营养面积之比求出的郁闭度大于1, 冠面积超过了营养面积, 不利于生长和结实; 而8 m×8 m和10 m ×10 m植距因空间大, 冠幅生长量下降速度较缓慢, 几乎小1.6倍。表 4还显示, 3种栽植密度达到郁闭的年龄相差很大。6 m ×6m为9~10 a, 8 m×8 m在13 a以上, 10m ×10 m则要更长一些。作者曾经报道过郁闭度大于0.7时就会抑制火炬松的产果量(Zhong et al., 1995)。

4.4 密度与产果量 4.4.1 密度间产果量差异极显著

对3种栽植密度, 8个年度的产果量方差分析表明(表 5), 不同栽植密度间、区组间、年度间、年度与密度互作均呈显著或极显著差异。说明火炬松产果量性状受栽植密度、立地、遗传、无性系(个体)的制约, 尤其是受丰歉年度间的制约。就总平均产量看, 8 m ×8 m密度最大(4 703.3 kg), 6 m×6 m次之(4 263.4 kg), 10 m×10 m最小(3 559.4 kg), 3者间仅8 m ×8 m与10 m ×10 m的产果量差异极显著; 就年度间均产看, 以第11、第10 a年时的产果量最高, 差异情况见表 6。

4.4.2 密度与单产和株产

栽植密度决定着单位面积和单株产果量, 单位面积产果量与单株产果量量存在对立统一的关系。从表 7看, 在6 m ×6 m密度下, 8 a生以前, 单位面积产量在3种密度中是最高的, 但总平均株产最低; 在10 m ×10 m密度下, 总平均株产最高, 单产最低; 只有8 m ×8 m密度的总产与平均单产最高, 株产也能协调发展, 发挥了群体与个体的作用, 展示出较适宜的栽植密度, 详见表 7。

4.5 密度与经营管理

按无性系树冠投影面积与营养面积关系求出产果期间的郁闭度(表 4), 绘制它与产果量关系趋势图(图 1)。从图 1首先看出, 不同密度达到郁闭的年龄不同, 产量曲线也不同。6 m ×6 m 9龄时的郁闭度已接近1.0;8 m×8 m 10龄时的郁闭度接近1.0;10 m ×10 m则特殊, 13龄时郁闭度仅为0.57 (表 4); 其次, 6 m ×6 m密度的产果量在首次出现高峰之后, 上升迟缓, 而其余两种密度则急剧上升, 说明6 m ×6 m的栽植密度, 7龄就开始抑制产果量了, 但因其单位面积个体含量大, 单产仍高于10 m ×10 m者。若进一步对3种栽植密度产果量作年度累计考察, 以6 m ×6 m的产果量为100, 9龄时8 m ×8 m的为98.4, 10 m×10 m的58.8;13龄时, 8 m ×8 m的已为114, 10 m ×10 m者只有82.3。由此可以认为:(1)6 m ×6 m栽植密度, 7~8 a生应疏伐, 8 m ×8 m者9~10龄应疏伐; (2)从累计产量和便于采果(株型相对较小)两方面看, 6 m ×6 m者适于作短期经营, 经营期10~11 a; 若经营期13 a以上, 则以密度8 m ×8 m为经济, 因为前者单位面积株数比后者多80%, 将大大增加抚育、施肥和采果用工量经费的支出。

5 结论与讨论

6 m ×6 m、8 m ×8 m、10 m ×10 m等3种栽植密度间的高、径、冠幅生长量有显著差异。树高生长, 6 m ×6 m者始终居首位, 后期8 m ×8 m者则与其并驾齐驱, 10 m ×10 m因空间大则基本居后; 胸径生长则恰巧相反, 10 m×10 m几乎始终最优, 其余两种密度, 随年龄与密度增大, 至中、后期都是下降的, 尤其6 m ×6 m者下降更大; 冠幅生长, 6 m ×6 m者后期明显下降, 其余两种密度则明显上升, 尤其是8m ×8 m者。所以在本研究中6 m ×6 m和8 m ×8 m密度者, 分别在8 a生和12 a生树木间开始出现生长竞争, 而10 m ×10 m者至13 a生时仍未出现这种现象, 与赖特描述的规律(乔纳森等, 1981)基本一致, 所以前二者的胸径生长量小于后者, 树高生长量则大于后者, 结实层与结实量减少, 产果量急剧下降, 且不便于果实采集。

种子园0.6~0.7左右的郁闭度最有利于火炬松结实, 超过这个郁闭度, 至0.8时就会抑制球果产量的提高, 在经营上则应及时进行疏伐。但6 m ×6 m、8 m ×8 m在疏伐时将遇到分布均匀的问题。

3种密度间的球果产量差异极显著。过于稀疏或密植都不利于火炬松球果高产, 在本试验条件下, 以8 m×8 m密度的总产和单产最高, 株产也较高。这一栽植密度适于基因型选择或初植与最终密度相等, 或前期不急于需要大量用种的单位建园采用; 如果短期内(6~8 a)急需大量用种, 则可采用6m ×6 m密度建园, 经营10 a左右, 其优点是树形相对较小, 便于采果, 相对产量也较高; 如果既急需用种又要求持续供种(15 a以上), 则可采取4 m ×8 m或4.5 m ×9 m密度建园(Zhong et al., 1995), 一定时候(8~10 a)进行株间疏伐, 或对非目的株进行株间削枝, 这2种密度适于长期使用机械化耕作, 适于表型选择材料, 或初植与最终密度不等的建园单位采用。