福建东南滨海土壤多为潮积或风积沙壤土, 养分和水分状况较差, 乡土树种稀少。自20世纪50年代末, 木麻黄(Casuarina sp.)在滨海沙地上引种成功后, 成为福建东南滨海营建防护林的主要树种, 在滨海防护林建设中发挥着十分重要的作用。但用木麻黄营建的防护林存在着树种单一, 结构简单, 景观格局单调, 系统的稳定性差, 对病虫害等自然灾害的抗御能力低等缺陷(崔武社等, 2000; 蒋丽娟, 2000)。因此, 引进一批树种, 测定其在滨海沙地上的适生性, 筛选出能够适应滨海沙地各种土壤和环境条件的树种材料, 用于后沿沙地的造林、基干林带的更新与改造, 以及风口困难立地上的造林实践, 对丰富福建滨海地区的生物多样性和提高防护林生态系统的稳定性方面将发挥极其重要的作用。

1 研究区概况

东山赤山林场, 位于福建沿海南部, 东经118°18′, 北纬23°40′。属亚热带海洋性气候, 干、湿季节明显, 年平均降水量945 mm, 大部分降水集中于5-9月, 11月至翌年2月为旱季, 年平均蒸发量1 056 mm, 年平均气温20.8 ℃, 极端最高气温36.6 ℃, 极端最低气温3.8 ℃。主要自然灾害为台风和干旱, 台风多发生在7-8月, 年平均5.1次。土壤为滨海沙土, 肥力较低。天然植被稀少, 林下常见零星植被有木豆(Cajanus cajan)、鼠刺(Itea chinensis)和牡荆(Verbena negando)等, 适合栽植木麻黄(Casuarina sp.)、湿地松(Pinus elliottii)、厚荚相思(Acacia crassicarpa)、刚果12 #桉(Eucalyptus 12 # ABL)等树种。

惠安赤湖林场, 位于东经118°55′, 北纬24°35′。属南亚热带海洋性气候, 年平均气温19.8 ℃, 最高气温35 ℃, 最低气温1 ℃, 全年无霜期320 d, 年降雨量1 029 mm, 年蒸发量2 000 mm, 降雨量偏小, 蒸发量大, 干湿季节明显, 干旱频度大, 夏季(7-9月)多台风和暴雨, 秋冬季盛行东北风, 8级以上大风天数每年达105 d。滨海土壤为潮积粗沙土或风积黄沙土, 基干林带内侧土壤主要为红泥性风积沙土和泥炭性风积沙土, 除风口风积粗沙土和铁锈性积水沙土外, 大部分土壤适宜木麻黄生长。

2 材料与方法 2.1 材料 2.1.1 后沿沙地上树种适生性

参试树种为巨尾桉(Eucalyptus grandis ×E.urophylla)、刚果12 #桉、柠檬桉(E.citriodora)、乌墨(Syaygium cumini)、卵果松(Pinus oocarpa)、火炬松(P.taeda)、湿地松、加勒比松(P.caribaca)、肯氏相思(Acacia cunninghamii)、大叶相思(A.auriculaeformis)、马占相思(A.mangium)、厚荚相思、纹荚相思(A.aulacocarpa)、毛绢相思(A.holoserioea)、山地木麻黄(C.janghuhuiana)、山神木麻黄(C.collina)、肥木木麻黄(C.obesa)等17个树种。

2.1.2 基干林带采伐迹地上树种适生性

参试树种为木麻黄无性系601 #(C.equisetifolia 601 #)、701 #(C.equisetifolia 701 #)、湿地松、刚果12 #桉、厚荚相思等5个树种。

2.1.3 风口困难立地上树种适生性

参试树种为木麻黄惠安1 #(C.equisetifolia Hui' an 1 #)、木麻黄澳大利亚种源C38(C.equisetifolia Australia C₃₈ provenance)、厚荚相思、肯氏相思、马占相思、纹荚相思、短枝木麻黄(C.equisetifolia)、澳15198种源(C.equisetifolia Australia 15198 provenance)、木麻黄701 #(C.equisetifolia 701 #)、粗枝木麻黄(C.glanca)、细枝木麻黄(C.cunninghamiana)、肥木木麻黄、滨海木麻黄(Allocasuarina littoralis)、山神木麻黄等14个树种。

参试树种中, 巨尾桉由漳州市种苗站提供小苗; 刚果12 #桉、柠檬桉、乌墨等3个树种的种子由海南省林科所提供; 肯氏相思、大叶相思、马占相思、厚荚相思、纹荚相思、毛绢相思等6个相思类树种的种子由中国林业科学研究院热带林业研究所提供; 卵果松、火炬松、湿地松、加勒比松等4个松科树种的种子由福建省林业厅提供; 山地木麻黄、山神木麻黄、肥木木麻黄、木麻黄澳C38种源等木麻黄树种的种子从澳大利亚种子中心购买; 木麻黄无性系601 #、701 #从广东省引进; 木麻黄惠安1 #是福建省林科院选育的无性系。

2.2 方法 2.2.1 后沿沙地上树种适生性

单区组设计, 区组内各小区随机排列。造林前采用块状整地, 株行距为2 m×2 m, 穴的规格为40 cm ×40 cm×60 cm。选择雨天造林或雨后造林, 造林后如遇无雨天气, 则采用人工浇水2 ~ 3次, 保证苗木栽后成活。1990年起陆续引进各树种并在春季进行造林, 于2000年2-5月进行调查。

2.2.2 基干林带采伐迹地上树种适生性

在东山赤山林场大帽山工区强风区基干林带的采伐迹地上, 进行多树种造林, 采用随机区组设计, 3次重复。整地时挖净树桩, 挖深穴整地, 株行距为2 m ×2 m, 造林前每穴放入20 kg左右的红心土并拌施50 g左右的磷肥。1998年5月造林, 2000年5月调查。

2.2.3 风口困难立地上树种适生性

在东山赤山林场和惠安赤湖林场的3处风口地段上, 试验采用随机区组设计, 3次重复, 每小区30株, 整地规格50 cm×50 cm ×50 cm, 造林前每穴放客土20 kg, 容器苗深栽30 cm, 种植带前设一道风障, 高1.5 m, 用木麻黄枝条编成, 风障的透风度为0.6。造林时间为1998年4-5月, 2000年5月调查。

2.2.4 风害等级的划分

根据林分的生长情况和受风害的程度, 将风害等级划分为4级:Ⅰ级:生长正常, 无枯梢; Ⅱ级:风害轻微, 主、侧枝出现枯梢; Ⅲ级:中度危害, 林木主侧枝1/3干枯; Ⅳ级:严重危害, 1/3以上的主、侧枝干枯。

2.2.5 造林成活率及生长情况调查

以上试验均在造林后第2年调查各树种的成活率, 按照常规方法于2000年调查各试验林分的树高、胸径、冠幅等, 对受风害的林木记录其受害等级。

3 结果与分析 3.1 后沿沙地上各参试树种的成活率与生长分析

成活率与保存率反应了某树种对特定气候条件和立地条件的适应能力。一般来说, 树种造林后的成活率和保存率与树种的生物学特性关系最为密切(张木松等, 2000)。此外, 苗木质量、土壤条件、整地情况、造林技术措施等都直接影响着造林后的林木成活率。由于本试验经过精心的整地, 采用雨天造林或雨后造林, 同时遇天旱时辅以人工浇水, 另外, 由于试验地位于木麻黄基干林带的内侧, 有林带保护, 受海风的影响小, 因此, 17个参试树种的成活率和保存率均较高(表 1)。除刚果12 #桉、柠檬桉和肥木木麻黄的成活率分别为87 %、82 %和87 %, 保存率分别为85 %、80 %和82 %外, 其它树种的成活率和保存率均在90 %以上。说明参试的17个树种在有基干林带庇护和采用适当造林技术的情况下, 基本可以在滨海后沿的沙质土壤立地上成活且保存率较高。

尽管参试的17个树种能在福建东南滨海后沿沙地上成活, 但从生长量看, 彼此存在很大的差异。由于各树种栽植的时间不同, 林龄在3 a到10 a之间, 为了各树种之间具有可比性, 用它们的年平均生长量来说明各树种对滨海后沿沙地的适生性(表 2)。从表 2可见, 各树种的树高和胸径年平均生长量之间差异明显, 树高年平均生长量为0.21 ~ 1.73 m·a^-1, 胸径年平均生长量为0.13 ~ 1.76 cm·a^-1。根据不同树种的树高年平均生长量和胸径年平均生长量, 将17个参试树种分成3个类型。第1个类型为适宜型树种, 即适宜在福建东南滨海后沿沙地上生长的树种, 其树高年平均生长量大于1.0m, 且胸径年平均生长量大于1.0 cm, 这类树种为巨尾桉、刚果12 #桉、厚荚相思、纹荚相思和马占相思等5个树种; 第2个类型为较适宜型树种, 指能够在滨海后沿沙地上正常生长, 但生长量较低, 这些树种的树高年平均生长量为0.5 ~ 1.0 m, 胸径年平均生长量为0.5 ~ 1.0 cm, 它们是山地木麻黄、山神木麻黄、柠檬桉、毛绢相思、大叶相思、肯氏相思、湿地松、火炬松、卵果松和加勒比松等10个树种; 第3个类型为不适宜树种, 包括乌墨和肥木木麻黄, 它们的树高和胸径年平均生长量分别低于0.5 m和0.5 cm。

3.2 基干林带采伐迹地上各参试树种的适生性分析

木麻黄基干林带采伐后, 用木麻黄无性系701 #、601 #、厚荚相思等树种更新造林, 生长效果见表 3。由表 3可见, 参试的5个树种(无性系)的保存率都在90 %以上, 但在生长方面表现出一定的差异。木麻黄的两个无性系701 #和601 #生长快, 造林后2 a时树高分别达3.4 m和3.3 m, 胸径分别达2.2 cm和2.3 cm, 林相整齐, 林木个体间的分化程度小, 2 a生时林分基本郁闭, 但从抗风性上看, 无性系701 #明显优于601 #。在福建东南滨海的秋冬季盛行东北风时, 无性系601 #容易受风的危害, 主梢枯死现象较为严重, 风害程度为Ⅱ级的林木个体所占比重达58.8 %, 而无性系701 #的这一比重仅为9.5 %, 受风害程度低; 刚果12 #桉的平均树高和平均胸径分别达2.9 m和2.2 cm, 但由于是实生苗造林, 林木个体间生长差异较大, 分化程度较高, 抗风害能力虽较无性系601 #强, 但因根系浅, 抗风倒能力差, 在台风期间部分较高的个体倒伏; 厚荚相思在生长初期树冠大, 主干不明显, 且个体间的差异较大, 但它生长快, 2 a生时平均树高和平均胸径分别达2.6 m和2.8 cm, 林分郁闭早, 抗风能力强, 风害等级为Ⅱ级的林木个体仅占18 %, 仅次于无性系701 #。同时, 厚荚相思有较强的固氮能力, 因此, 是一个基干林带更新较为理想的树种; 湿地松是松科树种, 在造林初期生长量最小, 容易受害虫金龟子的危害, 且抗风能力差, 风害等级中Ⅰ级林木个体仅占33.3 %, Ⅱ级林木个体占36.7 %, Ⅲ级林木占30.0 %, 是参试树种中受风害最为严重的树种, 建议在基干林带更新时不使用这一树种。

3.3 风口困难立地上各参试树种的适生性分析

风口是指风沙地形中最为严重的风蚀地形, 是造林最为困难的地段(姚庆渭, 1990)。在海岸带风口沙地, 由于风大、流沙和严重干旱, 造林成活率低, 导致基干林带长期不能闭合, 断带现象和风口长期存在, 降低了基干林带的防护效能(张水松等, 2000a; 2000b)。因此, 在滨海风口沙地上进行多树种试验, 选择出抗性强且适宜在风口沙地上栽植的优良树种, 是滨海防护林建设的重要内容。

在惠安赤湖防护林场风口沙地上试验和观察结果表明(表 4), 木麻黄惠安1 #无性系和木麻黄澳大利亚C38种源两个参试树种在采用适当的造林技术条件下, 于第1年春季造林后, 当年能够100 %成活, 但是由于秋冬季盛行的东北风的危害, 苗木的地上部分在当年的11-12月全部干枯, 不过经过挖根检查的结果表明, 苗木的地下部分仍然存活, 没有受到伤害, 到第2年春季时又能发芽并迅速生长, 而在第2年底调查时发现大部分苗木均能正常越冬, 这时木麻黄惠安1 #无性系和木麻黄澳大利亚C38种源两个树种的保存率仍达100 %, 平均树高分别为105和125 cm, 平均地径分别为1.6和1.9 cm。从风害等级看, 两个树种在2年生时的Ⅰ级和Ⅱ级林木个体总数分别达到91.8 %和100 %, 考虑到风口恶劣的自然环境条件和造林的难度, 根据这样的生长表现, 可以认为这两个参试树种是能应用于滨海风口沙地立地上造林的良好树种材料。

在东山赤山防护林场风口沙地上(造林地前沿有5 ~ 10 m的稀疏木麻黄老林带保护)4种相思类树种适生性试验结果(表 4)表明, 肯氏相思的保存率(28.2 %)最低, 生长表现也最差, 平均树高和胸径分别仅为48 cm和0.5 cm, 为不适宜树种; 纹荚相思和马占相思的保存率分别为48.5 %和61.8 %, 生长表现较好, 为较适宜树种, 在相似地段的造林中可以考虑使用; 厚荚相思的保存率(67.2 %)较高, 生长表现也较好, 从以后的观察中发现其抗风能力强, 长势强劲, 为适宜树种, 是相似地段上造林的推荐树种。

木麻黄无性系、种源和树种在东山赤山防护林场空旷风口沙地立地上的初步试验结果(表 4)表明, 短枝木麻黄、木麻黄澳大利亚15198种源、木麻黄无性系701 #和细枝木麻黄的成活率高, 均在70 %以上, 平均树高大于100 cm, 平均地径均超过0.8 cm, 生长好, 受风害程度轻, Ⅰ级和Ⅱ级林木个体分别为66.7 %、76.7 %、76.7 %和80.0 %, 初步认为是在滨海空旷风口沙地立地上有潜力的栽植树种, 但仍需做进一步的观察; 而其它参试树种一是成活率不高, 二是生长表现较差, 三是受风害的程度严重, 为不适宜树种, 不推荐使用。

4 小结

适宜在福建东南滨海后沿沙地上生长的树种有巨尾桉、刚果12 #桉、厚荚相思、纹荚相思和马占相思等5个树种, 其生长量较大; 山地木麻黄、山神木麻黄、柠檬桉、毛绢相思、大叶相思、肯氏相思、湿地松、火炬松、卵果松和加勒比松等10个树种生长量较低, 但可以在这类土地上造林时使用, 以增加滨海防护林的树种资源; 乌墨和肥木木麻黄虽然可以在这类立地上成活, 但生长量太低, 建议不用。

木麻黄基干林带采伐后, 可用木麻黄无性系701 #、601#、厚荚相思等更新造林, 生长较好; 刚果12 #桉虽生长较好, 但个体间生长差异大, 分化程度高, 抗风倒能力差, 遇台风部分较高的个体容易倒伏, 建议慎用; 湿地松生长量小, 易受害虫金龟子危害, 且抗风能力差, 建议在基干林带更新中不用。

在前沿有少量稀疏木麻黄老林带保护的风口沙地上, 厚荚相思是适宜的树种, 抗风力强, 长势强劲, 生长表现较好; 纹荚相思和马占相思为较适宜树种, 可考虑使用; 肯氏相思的保存率低, 生长表现差, 为不适宜树种, 建议不用。

木麻黄惠安1 #无性系和木麻黄澳大利亚C38种源是较好的适宜于在滨海风口沙地上造林的树种。初步试验结果还表明, 短枝木麻黄、木麻黄澳大利亚15198种源、木麻黄无性系701 #和细枝木麻黄在风口沙地上造林的成活率高, 生长较好, 受风害程度轻, 在滨海风口沙地上栽植有一定的潜力, 但仍需做进一步观察。