亚热带农业研究 2016,Vol. 12Issue (4): 224-230   PDF   
DOI: 10.13321/j.cnki.subtrop.agric.res.2016.04.002
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文章信息

张纪卯, 陈文荣, 鲍晓红, 张璐颖, 连书钗, 康永武
ZHANG Jimao, CHEN Wenrong, BAO Xiaohong, ZHANG Luying, LIAN Shuchai, KANG Yongwu
毛红椿人工林优树选择标准
The standard of selecting superior trees from Toona ciliata var. pubescens plantation
亚热带农业研究, 2016, 12(4): 224-230
Subtropical Agriculture Research, 2016, 12(4): 224-230.
DOI: 10.13321/j.cnki.subtrop.agric.res.2016.04.002

文章历史

收稿日期: 2016-08-16
毛红椿人工林优树选择标准
张纪卯1, 陈文荣2, 鲍晓红1, 张璐颖3, 连书钗2, 康永武4     
1. 福建省林业科学研究院, 福建 福州 350012;
2. 福建省国有来舟林业试验场, 福建 南平 353004;
3. 福 建农林大学新农村发展研究院, 福建 福州 350002;
4. 沙县林业科技推广中心, 福建 沙县 365500
摘要: 利用福建省现有的毛红椿人工林,采用5株优势木对比法和10株邻近木综合标准差比较法,研究毛红椿候选优树的生长量标准和形质标准。结果表明,毛红椿人工林的优树选择应采用5株优势木对比法,优树的生长量标准为:树高≥优势木平均树高,胸径≥优势木平均胸径的1.156倍,单株材积≥优势木平均单株材积的1.389 5倍,且形质得分应达4.72分以上,该选择标准准确、适用,可作为今后毛红椿人工林优树选择的标准。
关键词毛红椿     优树     选择标准    
The standard of selecting superior trees from Toona ciliata var. pubescens plantation
ZHANG Jimao1, CHEN Wenrong2, BAO Xiaohong1, ZHANG Luying3, LIAN Shuchai2, KANG Yongwu4     
1. Fujian Academy of Forestry Sciences, Fuzhou, Fujian 350012, China;
2. Laizhou National Forestry Experimental Station, Nanping, Fujian 353004, China;
3. Academy of New Rural Development Research, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou, Fujian 350012, China;
4. Shaxian Extension Center of Forestry Science, Shaxian, Fujian 365500, China
Abstract: The growth and quality standards for selecting superior trees from the existing Toona ciliata var. pubescens plantations in Fujian Province were studied using both "Five-Dominant-Tree Comparison" and "Ten-Adjacent-Tree-Standard Deviation Comparison" methods. The results showed that the "Five-Dominant-Tree Comparison" method should be used when selecting superior T.ciliata var. pubescens trees. Growth standard for selecting superior trees should include the following:(1) the tree height should be equal or greater than that of dominant tree; (2) the diameter-at-breast-height (DBH) should be greater than or equal to 1.156 times that of dominant tree; (3) the wood volume should be greater than or equal to 1.389 5 times that of dominant tree; and (4) quality score should be more than 4.72 points. This standard is accurate and applicable in guiding the selection of superior trees from T.ciliata var. pubescens plantation.
Key words: Toona ciliata var. pubescens     superior tree     selection standard    

毛红椿(Toona ciliata var. pubescens)为楝科香椿属落叶大乔木,生长迅速,树干通直,材质花纹美丽,素有“中国桃花心木”之称[1],是福建省乡土速生珍贵用材树种[2],被列为国家二级濒危保护植物。毛红椿资源稀少,在空地或疏林下,特别是火烧迹地或退耕地,天然下种更新效果好,但在密林下或庇阴地更新较为困难,较大面积的天然林或人工林极少。目前对毛红椿的研究主要集中在引种栽培[3]、育苗造林[4-5]、苗期生长规律及生物量[6-7]等方面。刘军等[8-9]开展了毛红椿优树子代苗期性状遗传变异及天然林群落结构特征等方面的研究;黄红兰等[10]研究了毛红椿资源保护和培育,并分析了其研究现状。

为了深入开展珍稀树种的良种繁育,加速其开发利用进程,本课题组于2015年底起开展毛红椿优良种质资源调查及优树、优良单株选择利用研究,并在毛红椿人工林中进行优树初步选择。本研究以4~32 a生毛红椿人工林为研究对象,探讨了毛红椿优树的选择方法和标准,以期为毛红椿人工林优树评定提供依据。

1 选优林分概况

20世纪八十年代初,福建省林业工作者对毛红椿进行引种育苗、零星栽植,至今已拥有一定数量的不同龄级人工林,并培育出部分生长和形质均特别优良的单株,为开展毛红椿人工林优树选择提供基础。本研究共选择15个毛红椿人工林选优林分,合计44.26 hm2,主要分布于福建省内引种造林较多的国有来舟林业试验场,部分零星分布于三明市的沙县国有林场和将乐国有林场等地。各样点基本情况见表 1

表 1 毛红椿人工林候选优树样点基本情况表1) Table 1 The basic information of superior candidate trees from the T.ciliata var. pubescens plantation
地点 班号 造林年份 面积/hm2 林龄/a 候选样点 造林密度/(株·hm-2)
三明市郊林场 097-04-400 2002 8.87 14 3 3 300
后坑(桔园) 006-85-010 2005 3.33 11 3 2 500
后坑(柚园) 006-85-070 2005 0.53 11 3 2 500
后坑(柚园) 006-85-070 2011 0.33 5 1 2 500
来舟公寓 006-82-070 2012 9.07 4 11 2 500
马坑 007-81-100 2007 4.2 11 6 3 300
马坑 007-82-040 2005 1.47 11 2 2 850
后浆坑 007-82-080 2000 4.2 16 - 2 280
后浆坑(房子边) 007-86-040 2002 2.67 14 2 2 700
后浆坑(栏杆边) 007-87-010 1990 1.0 26 1 1 560
后浆坑(枣子岭) 007-87-030 2000 0.33 16 1 2 340
林坑(油库前) 007-85-100 1984 0.47 32 1 1 500
旧杉木种子园 007-86-050 2004 0.33 12 1 3 330
旧杉木种子园 007-86-050 2005 0.33 11 1 3 330
将乐林场 061-18-120 2009 6.67 7 1 2 500
林场堆场 非林地 1995 0.13 21 1 1 800
王台高埠路口 非林地 2003 0.33 13 3 2 340
合计 44.26 41
1)三明市郊林场和来舟公寓为毛红椿混交林,树种组成分别是“8马2椿”和“8杉2椿”。
2 选优方法 2.1 候选优树的选择

采用目测法调查选定林分的外围,并结合当地熟悉山场人员提供的信息,将生长和形质性状特别优秀的单株定为候选优树,并标上编号, 41个样点,共计41株候选优树;以候选优树为中心,在15~30 m的半径范围内选择仅次于候选优树的5株林木作为优势木[11],共计205株优势木;选择与候选优树最近的10株林木作为邻近木,共计410株邻近木。

2.2 优树的选择

常用的优树选择方法有优势木对比法、小标准地法、绝对生长量法、标准差法等[11-13]。本研究选优林分为林龄差距较大的毛红椿纯林和混交林,林龄由幼龄林(4 a生)到中龄林(32 a生),该林分群体生长优良,具有较高的遗传力水平,为优树表型选择提供了前提和基础。从速生丰产用材林的选择目标和选优林分整体较优良的实际出发,并考虑优树选择的可行性和准确性,采用5株优势木对比法和10株邻近木综合标准差比较法,并结合形质性状综合评定进行毛红椿人工林优树的选择。

2.3 生长指标的测定 2.3.1 5株优势木对比法

测量候选优树及优势木的树高、胸径,其中优势木的树高、胸径以5株平均值为准。采用福建省阔叶树二元材积公式[14]计算候选优树及优势木的单株材积。

$ V=0.000\text{ }052\text{ }76{{D}^{1.882\text{ }161}}\cdot {{H}^{1.009317}} $

式中,V为单株材积/m3D为胸径/cm,H为树高/m。

计算候选优树与优势木树高、胸径、单株材积3个因子的差值,并利用差异显著性检验公式计算各因子的t[15],当候选优树与优势木3个因子的差异均显著时,候选优树有入选为优树的可能。

$ t=\frac{\sum{d/n}}{\sqrt{\left[\sum{{{d}^{2}}}-{{\left( \sum{d} \right)}^{2}}/n \right]}/n\left( n-1 \right)} $

式中,t为差异显著性检验值,d为候选优树与优势木的差值,nt检验时的配对数(n=41)。

为提高优树的选择效果,优树入选标准应在5株优势木各因子平均值基础上加上一个附加值(用5株优势木平均值的百分数表示)。当候选优树的3个因子指标值均≥5株优势木的相应因子平均值与附加值之和时,方可入选为优树[12-13]。参考文献[12]的方法确定附加值,以优势木平均值的5%为起点,检验候选优树与增加5%后的优势木平均值的差异,之后每增加5%检验1次(即10%、15%、20%……),直到检验结果不显著为止,最后两次的增加值则为附加值的取值范围(如增加10%时显著,而增加15%时不显著,则附加值的取值范围为因子平均值的10%~15%),分别计算各因子附加值的取值范围。在附加值取值范围内,将每增加1%的优势木平均值与候选优树相应因子值进行t检验,直到检验结果不显著为止,倒数第2次的增加值即为该因子的附加值(如在5%~10%范围内取值,6%时检验显著,7%时不显著,则附加值为相应因子的6%)。

2.3.2 10株邻近木综合标准差比较法

测量候选优树及邻近木的树高、胸径,其中邻近木的树高、胸径以10株平均值为准。用10株邻近木树高标准差和胸径标准差,参考文献[11]的方法,计算综合标准差。以候选优树与10株邻近木的综合标准差≥4为候选优树入选标准[11]

$ S=\frac{{{H}_{0}}-{{H}_{10}}}{{{S}_{H}}}+\frac{{{D}_{0}}-{{D}_{10}}}{{{S}_{D}}} $

式中,S为候选优树与10株邻近木的综合标准差,H0D0分别为候选优树的树高和胸径,H10D10分别为10株邻近木的平均树高和平均胸径,SHSD分别为10株邻近木的树高标准差和胸径标准差。

2.4 形质指标的评定

形质指标包括树干通直状况、树冠大小、分枝粗细以及枝下高、侧枝数、自然整枝和健康状况等。为便于操作,本研究仅对候选优树及优势木、邻近木的树干通直度、分枝粗细进行评分,并测量候选优树的树冠大小、枝下高。

2.4.1 干形及分枝的评分标准

干形按5分制评分:5分,主干(树冠组层第1活枝之下,0~5 m内)通直、圆满;4分,主干有一个微弯;3分,主干有1个明显弯曲;2分,主干有2个明显弯曲;1分,主干有2个以上明显弯曲。分枝按5分制评分:5分,主干侧枝细小或无侧枝;4分,主干侧枝较小,最粗分枝与同一位置主干的比值 < 1/4;3分,主干分枝粗度不大,最粗分枝与同一位置主干的比值在1/4~1/3之间;2分,主干分枝粗度中等,最粗分枝与同一位置主干的比值 < 1/2;1分,主干分枝较粗大,最粗分枝与同一位置主干的比值>1/2,或分枝过多、过粗以致主干不明显。

2.4.2 形质分值的确定

根据毛红椿现有人工林林木生长状况及生长规律,评定候选优树及优势木、邻近木的形质分值时,应将树干通直度和分枝粗细联合予以考虑,以干形得分的0.65权重和分枝得分的0.35权重的加权分值作为形质综合指标,即形质分值进行考核:形质分值=G×0.65+F×0.35。其中,G为干形得分,F为分枝得分。

干形及分枝分值范围均为1~5分,形质分值满分为5分。采取单样本t检验方法确定优树的形质分值。

$ t=\frac{\bar{X}-\mu }{\frac{{{\sigma }_{X}}}{\sqrt{n}-1}} $

式中,t为差异显著性检验值,X为41株候选优树的形质分值平均值,μ为给定数据(μ=2、3、4、4.5),σX为41株候选优树形质分值的标准差。当t不显著或者μ>X时,则倒数第2次检验结果即为优树的形质分值[12]

3 结果与分析 3.1 毛红椿候选优树的生长量指标

41株候选优树及其对应的5株优势木和10株邻近木的生长量指标、形质分值及综合标准差见表 2。由表 2可知,候选优树与优势木、邻近木在树高、胸径及单株材积上有明显差异,候选优树单株材积达1 m3以上的有8株,其中有2株达到2 m3以上,5株优势木平均单株材积达1 m3以上的有7株,而10株邻近木平均单株材积达1 m3以上的仅2株。41株候选优树平均形质分值为4.82分。

表 2 毛红椿人工林候选优树及其优势木、邻近木的生长量指标 Table 2 The growth data of superior candidate trees, dominant trees and adjacent trees from the T.ciliata var. pubescens plantation
序号 候选优树 优势木 邻近木 综合标
准差
树高
m
胸径
cm
单株材积
m3
形质
分值
树高
m
胸径
cm
单株材积
m3
树高
m
胸径
cm
单株材积
m3
1 14.5 22.1 0.266 0 5.00 12.3 21.7 0.218 4 12.5 18.6 0.165 0 2.123
2 13.5 20.8 0.220 8 5.00 12.8 14.5 0.105 5 11.9 11.9 0.067 7 5.852
3 15.0 21.3 0.256 8 5.00 14.6 20.4 0.229 5 13.8 17.5 0.163 3 1.742
4 18.0 33.0 0.703 7 5.00 16.3 28.7 0.490 8 16.3 25.5 0.389 2 5.783
5 18.0 33.0 0.703 7 5.00 17.0 28.5 0.505 4 16.9 25.4 0.403 7 3.079
6 18.0 22.5 0.342 2 5.00 17.6 20.2 0.273 6 17.4 18.0 0.216 2 2.869
7 15.5 29.8 0.499 4 4.00 14.4 24.0 0.307 5 14.2 20.3 0.221 0 5.251
8 16.0 30.0 0.522 2 5.00 13.8 23.9 0.294 1 13.7 20.7 0.222 1 5.186
9 16.0 27.3 0.437 3 5.00 14.5 24.3 0.318 5 13.9 21.9 0.250 3 3.183
10 17.0 39.8 0.945 1 4.35 15.1 29.6 0.481 5 14.0 24.5 0.310 3 3.881
11 17.0 34.4 0.718 2 4.35 14.5 25.4 0.345 6 13.7 21.3 0.233 1 3.872
12 19.0 49.8 1.612 2 4.00 18.0 31.9 0.661 7 17.4 24.7 0.394 2 4.663
13 13.0 21.6 0.228 2 4.65 11.0 17.5 0.130 0 10.1 14.1 0.078 9 3.545
14 20.0 31.9 0.734 2 5.00 19.0 26.6 0.494 6 17.9 21.4 0.308 8 2.811
15 19.0 34.5 0.808 0 5.00 18.6 29.8 0.601 0 18.5 26.2 0.465 9 2.804
16 20.0 36.2 0.931 5 4.65 19.4 27.5 0.538 5 19.2 24.4 0.423 0 4.329
17 6.0 12.5 0.037 3 5.00 6.6 12.9 0.043 4 6.1 11.2 0.030 7 0.523
18 7.0 13.6 0.051 1 5.00 5.5 13.1 0.037 1 5.3 11.4 0.027 8 3.586
19 6.5 13.2 0.044 9 5.00 5.5 11.5 0.029 3 4.9 9.8 0.019 3 3.129
20 6.0 13.5 0.043 2 5.00 5.6 10.9 0.027 0 5.1 9.7 0.019 3 3.704
21 6.5 14.1 0.050 8 5.00 6.0 12.3 0.036 2 5.9 10.7 0.027 2 2.723
22 6.5 13.4 0.046 2 5.00 6.5 11.8 0.036 2 5.9 9.7 0.022 8 1.643
23 10.0 16.8 0.109 1 5.00 7.6 15.6 0.071 9 7.1 14.3 0.056 9 4.366
24 6.5 13.2 0.044 9 5.00 7.3 14.4 0.059 1 6.9 13.5 0.049 0 -0.747
25 21.0 44.0 1.412 8 5.00 19.9 44.4 1.358 8 19.7 37.3 0.966 2 1.756
26 18.0 48.2 1.435 6 3.98 19.0 42.0 1.171 1 16.7 33.4 0.668 5 1.589
27 20.0 48.6 1.621 7 4.65 20.0 39.4 1.090 5 19.7 32.9 0.766 4 2.143
28 20.0 46.3 1.480 3 5.00 19.4 45.3 1.378 8 17.8 47.5 1.378 8 0.186
29 18.0 33.4 0.719 8 5.00 18.2 24.5 0.405 6 17.7 21.2 0.300 0 2.894
30 18.6 32.9 0.723 2 5.00 17.0 25.3 0.402 2 16.4 21.6 0.289 2 3.951
31 24.5 55.0 2.512 2 4.65 19.8 46.9 1.498 9 19.8 38.5 1.037 5 3.058
32 21.0 36.1 0.973 5 5.00 17.8 28.5 0.529 4 17.5 23.8 0.369 4 5.284
33 21.0 44.1 1.418 9 5.00 20.2 38.1 1.037 1 20.1 35.3 0.893 4 1.982
34 21.0 54.0 2.077 2 5.00 19.6 38.8 1.042 0 18.9 35.8 0.862 1 4.145
35 22.0 28.0 0.632 4 5.00 19.0 22.8 0.369 9 18.6 23.4 0.382 1 2.919
36 10.5 28.0 0.299 8 4.65 10.0 23.9 0.211 5 9.5 21.8 0.168 7 2.613
37 7.0 20.8 0.113 8 4.65 8.7 17.7 0.104 6 7.2 13.5 0.051 7 1.341
38 6.5 14.6 0.054 2 4.65 5.2 13.5 0.037 5 5.0 13.0 0.033 3 4.563
39 6.5 14.0 0.050 1 4.65 5.5 10.0 0.022 2 4.6 8.1 0.012 6 4.205
40 19.5 37.6 0.975 2 4.83 17.2 21.0 0.287 6 16.4 16.6 0.176 4 5.384
41 21.0 28.9 0.640 5 5.00 18.2 24.6 0.410 6 16.5 20.8 0.269 8 3.562
3.2 毛红椿优树生长量标准的确定 3.2.1 5株优势木对比法

t检验法分析候选优树树高、胸径、单株材积与其优势木相应因子平均值的差异,结果见表 3。由表 3可知:t树高=5.687,t胸径=7.411,t单株材积=5.569,三者均达显著水平[t0.05(40)=2.021],说明候选优树的3个生长因子均与优势木差异显著,在生长因子上明显优于优势木,候选优树都有入选为优树的可能。

表 3 5株优势木对比法t检验结果1) Table 3 The results of t test between superior candidate trees and five dominant trees
树高 胸径 单株材积 树高附加值 胸径附加值 单株材积附加值
5.15% 5.20% 15.60% 15.65% 38.95% 39.00%
t 5.687* 7.411* 5.569* 2.054 7* 1.988 3 2.027 8* 2.008 6 2.022 9* 1.992 7
1)*表示差异达0.05显著水平。

候选优树树高、胸径、单株材积生长量的附加值见表 3。由表 3可知,当树高附加值为5.15%时,t=2.054 7>t0.05(40)=2.021,差异显著;当树高附加值为5.20%时,t=1.988 3 < t0.05(40)=2.021,差异不显著,因此树高附加值取5.15%。当胸径附加值为15.60%时,t=2.027 8>t0.05(40)=2.021,差异显著;当胸径附加值为15.65%时,t=2.008 6 < t0.05(40)=2.021,差异不显著,因此胸径附加值取15.60%。当单株材积附加值为38.95%时,t=2.022 9>t0.05(40)=2.021,差异显著;当单株材积附加值为39.00%时,t=1.992 7 < t0.05(40)=2.021,差异不显著,因此单株材积附加值取38.95%。

综上所述,5株优势木对比法选择优树的标准为:树高≥优势木平均值的105.15%;胸径≥优势木平均值的115.60%;单株材积≥优势木平均值的138.95%。考虑到测量树高时误差较大,结合毛红椿人工林生长的实际状况及尽量避免丢失优良种质资源的原则,本次选优适当放宽树高入选标准,将生长量标准修定为:树高≥优势木平均树高;胸径≥优势木平均胸径的1.156倍;单株材积≥优势木平均单株材积的1.389 5倍。以此标准,共有30株候选优树入选为优树。

3.2.2 10株邻近木综合标准差比较法

表 2可知,综合标准差>4的候选优树有12株,接近4的有7株(四舍五入后综合标准差=4)。因此,共有19株候选优树入选为优树。该选优标准是通过候选优树与10株邻近木的平均树高、胸径的综合标准差≥4确定,未顾及测量树高误差较大的因素,会导致部分优良种质资源丢失。

3.3 毛红椿优树形质标准的确定

41株候选优树的平均形质分值为4.82(表 2),从比较值2.0到4.5均显著,因此,求算4.5与4.82之间的形质分值(表 4)。由表 4可知,当干形得分为5分,分枝得分为4.2分,加权得分为4.72分时,t=2.132>t0.05(40)=2.021,差异显著;当干形得分为5分,分枝得分为4.3分,加权得分为4.755分时,t=1.386 < t0.05(40)=2.021,差异不显著;当分枝得分为5分,干形得分为4.5分,加权得分是4.675分时,t=3.092> < 0.05(40)=2.021,差异显著;当分枝得分为5分,干形得分为4.6分,加权得分是4.74分时,t=1.706 < t0.05(40)=2.021,差异不显著。因此,4.72分为毛红椿优树的形质分值,即毛红椿候选优树的形质得分应达到4.72分以上才能入选为优树。根据这一形质标准,按5株优势木对比法确定的生长量标准入选的候选优树中,有9株候选优树达不到形质标准,不能入选为优树。

表 4 毛红椿候选优树形质得分检验结果 Table 4 The weighted scores and values from stem and branch formation tests on superior candidate trees of T.ciliata var. pubescens
取值 t1) 得分
干形 分枝 加权
2.000 60.177* 5.0 4.2 4.720
3.000 38.852* 5.0 4.3 4.755
4.000 17.528* 4.5 5.0 4.675
4.500 6.865* 4.6 5.0 4.740
4.675 3.092*
4.720 2.132*
4.740 1.706
4.755 1.386
1)*表示差异达0.05显著水平。
4 结论与讨论

本研究表明,毛红椿人工林优树选择可采用5株优势木对比法和10株邻近木综合标准差比较法,不同的方法选择标准有差异。5株优势木对比法选择优树的标准为:树高≥5株优势木平均树高;胸径≥5株优势木平均胸径的1.156倍;单株材积≥5株优势木平均单株材积的1.389 5倍,且形质分值应达4.72分以上。10株邻近木综合标准差比较法选择优树的标准为:10株邻近木综合标准差≥4,且形质分值应达4.72分以上。采用5株优势木对比法确定生长量标准,其选择精度较高,通过实践证明是较科学合理,但这种方法计算较繁琐,且3个因子同时达到入选标准的候选优树数量偏少,41株候选优树仅21株入选,丢失部分优良资源;10株邻近木综合标准差比较法操作简单,选优标准明确,但该方法计算繁琐,易导致部分优良种质资源丢失,41株候选优树仅15株入选,比5株优势木对比法落选了6株。结合毛红椿试验林生长的实际状况及尽量避免丢失优良种质资源的原则,采用5株优势木对比法为宜。

本研究是对毛红椿人工林优树选择的首次探讨,结合福建省毛红椿人工林的引种栽培状况、生长表现及生物学习性,探讨优树生长量标准的同时也研究其形质标准,因此,入选优树具有速生性和干材形质优良性。采用决定材质的主要因子干形得分和第二主要因子分枝得分的权重计算形质综合得分,并以此作为评定依据,选择结果较合理、准确。为此,本研究结果可作为今后毛红椿人工林优树选择的标准。

本研究以福建省引种栽培的毛红椿人工林为基础材料,局限于毛红椿树种的分布及规模,对其优树选择结果可能会有影响,有待今后继续探讨。优树选择是林木改良的重要工作,毛红椿有许多优良种质资源至今仍处于天然野生状态,课题组结合实际开展了部分毛红椿野生资源调查和选优工作,并探索其野生资源的选择方法,此文另行报道。

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