南方主要造林树种养分利用效率研究

摘要

杉木、马尾松和木荷均是我国南方主要造林树种，在南方林区林业生产中占举足轻重的地位。通过长期来对南方主要造林树种的良种选择，目前已选育出了大量优良种源和无性系，提高了这些树种人工林的生产力。但由于传统的林木良种选育比较注意速生性，多是从林木的胸径、树高、材积等生长指标进行选择，较少考虑林木的养分利用效率。目前选育出的速生种源和无性系对养分的利用效率不一定是最高，有的是以牺牲林地的养分为代价来获得高产，这些种源和无性系虽然速生，但对地力消耗也大，易导致林地地力衰退。因此如何筛选出具有较高养分利用效率的速生种源和无性系成为当前林业生产中急需解决的重大课题。众多研究表明：同一植物的不同种源和无性系对养分的利用效率存在显著的遗传差异，这为进一步进行林木养分高效利用基因型选择提供了可能。 有鉴于此，本研究针对目前缺乏对南方主要造林树种养分利用效率研究的现实，根据植物营养遗传学原理，以不同杉木种源试验林、杉木无性系子代测定林、马尾松无性系子代测定林及木荷人工林为研究对象，进行南方主要造林树种人工林生物量、养分积累和养分利用效率的研究，比较南方主要造林树种种源间、无性系间及树种间的养分利用效率差异，筛选具有较高养分利用效率的种源和无性系，供生产上推广应用，以此来减轻这些速生树种生长对林地养分的大量消耗，为南方主要造林树种人工林连栽生产力下降防治提供新途径。主要研究结果如下： (1)不同种源杉木平均木和林分生物量存在较大差异。其中最高的福建长泰种源生物量是最小浙江开化种源的1.6倍，不同种源杉木生物量大小排序为：福建长泰＞安徽休宁＞云南文山＞湖南晨溪＞湖北恩施＞河南罗山＞贵州锦屏＞广西融水＞广西浦北＞福建南平＞江西全南＞河南商城＞广东怀集＞四川叙永＞浙江建德＞浙江开化。不同种源杉木不同器官生物量所占比例大小排序为：干＞根＞皮＞枝＞叶＞枯枝。 (2)不同种源杉木叶的养分浓度存在一定差异，而且变化较大。N浓度以广西融水种源最高，河南商城种源最低；P浓度以广东怀集种源最高，安徽休宁种源最低；K浓度以河南商城种源最高，广东怀集种源最低。不同种源杉木林分养分积累总量存在很大差异。养分积累总量最高的是福建长泰种源，为1364.20kg/hm2，最低的是四川叙永种源，为581.81kg/hm2。不同种源杉木林分养分积累总量的大小排序为：福建长泰＞安徽休宁＞湖北恩施＞云南文山＞河南罗山＞贵州锦屏＞广西浦北＞河南商城＞湖南晨溪＞浙江建德＞福建南平＞江西全南＞广西融水＞广东怀集＞浙江开化＞四川叙永。不同种源杉木生长对N的需求量最高，其次是K，需求量最少的是P。N在各器官的积累量大小排序为：干＞根＞叶＞皮＞枝＞枯枝：P在各器官的积累量大小排序为：干＞根＞枝＞皮＞叶＞枯枝；K养分在各器官的积累量大小排序为：干＞根＞叶＞枝＞皮＞枯枝。 (3)不同种源杉木全树养分利用效率存在明显差异。综合全树养分利用效率以四川叙永种源为最高，是最低安徽休宁种源的1.6倍。其中最高四川叙永种源的全树N利用效率是最低安徽休宁种源的1.7倍；最高福建南平种源的全树P利用效率是最低河南罗山种源的6.5倍；最高广东怀集种源的全树K利用效率是最低浙江开化种源2.1倍。其中四川叙永、广西融水、湖南晨溪、广东怀集、福建南平、江西全南、云南文山种源的综合养分利用效率高于平均值。不同养分的全树利用效率大小排序为P＞K＞N。 (4)不同种源杉木之间的干材养分利用效率存在明显差异。其中最高广西融水种源的综合干材养分利用效率是最低福建长泰种源的2.0倍。不同养分的干材利用效率大小排序为P＞K＞N。其中广西融水、四川叙永、广东怀集、湖南晨溪、福建南平、江西全南、浙江开化种源干材综合养分利用效率高于平均值。 (5)不同杉木无性系平均木和林分生物量存在较大差异。其中生物量最高的302号无性系是最小183号无性系的2.6倍，生物量在不同器官所占的比例顺序为：干＞根＞叶＞枝＞皮。 (6)不同杉木无性系叶养分浓度存在一定差异。不同器官养分浓度差异明显，N、P、K均以叶最高，N、P、K浓度大小排序为：叶＞枝＞皮＞根＞干。不同杉木无性系的林分养分积累量存在显著差异，其中养分积累量最高的是28号无性系，为573.49kg/hm2，最低的是11号，为223.54kg/hm2。杉木各器官的N、K积累明显高于P，说明杉木对N、K的需求明显高于P。N和P在各器官的积累量由高到低的次序为叶＞干＞根＞枝＞皮；K在各器官的积累量由高到低的次序为叶＞根＞枝＞干＞皮。 (7)不同杉木无性系之间的全树和干材养分利用效率存在明显差异，其中302、34、11、136、239、17、211、32号无性系全树综合利用效率高于平均值，302、32、11、34、136、239、23号无性系的干材综合养分利用效率高于各无性系平均值。 (8)不同马尾松无性系平均木和林分生物量存在较大差异。其中林分生物量最高的97057号无性系是最小97002号无性系的5倍。不同马尾松无性系生物量在各器官的分布比例不同。总的看来，不同器官所占比例大小排序为：干＞枝＞根＞叶＞皮。其中干材生物量占总生物量的46％。 (9)马尾松无性系各组分养分浓度显著不同。马尾松无性系不同养分中均以叶浓度最高，干浓度最低。N浓度在各器官中的高低顺序依次为：叶＞细根＞皮＞枝＞中根＞粗根＞干，P浓度在各器官中的高低顺序依次为：叶＞皮＞枝＞细根＞中根＞粗根＞干，K浓度在各器官中的高低顺序依次为：叶＞皮＞细根＞枝＞中根＞粗根＞干。不同马尾松无性系林分的养分积累量存在较大差异 (10)不同马尾松无性系的全树养分利用效率存在明显差异。其中无性系2D388全树综合养分利用效率最高，而无性系2D133最低，为182.51g.g-1。其中以无性系2D388、96D742、96D658、97029、96D490、972004、2D320、96D236、96D659、96D686、972024、96D260、3D393综合养分利用效率高于各无性系间平均值。 (11)不同马尾松无性系的干材养分利用效率存在着很大的差异。其中干综合养分利用效率以无性系2D388最高，为335.02g.g-1，而无性系2D133最低。其中以无性系2D388、96D742、972004、96D236、2D320、96D658、97029、972016、2D035、96D490、96D223、2D567、972024、96D244、97065、96D8008干材综合养分利用效率高于各无性系间平均值。 (12)35年生木荷人工林均木生物量为404.8kg，乔木层生物量为222.63t/hm2。生物量在各器官的分配比例表现为干＞枝＞根＞皮＞叶，木荷属于稀冠少叶型树种，叶生物量小于枝。林分生物量在各层次的分配比例均以乔木层为最大，占地上部分生物量的99.53％，灌木层和草本层所占比例较少。表明乔木层是木荷人工林的主体，增加乔木层生物量是提高木荷人工林生产力的关键。 (13)木荷人工林不同器官的养分浓度存在明显差异。不同元素的养分浓度均以叶为最高，干最低。N浓度在各器官中的大小排序为：叶＞细根＞皮＞枝＞中根＞粗根＞干，P浓度在各器官中的大小排序为：叶＞枝＞细根＞皮＞中根＞粗根＞干，K浓度在各器官中的大小排序为：叶＞枝＞细根＞中根＞皮＞粗根＞干。木荷人工林林分养分总积累量为737.28kg/hm2，不同养分积累量大小排序为K＞N＞P。 (14)木荷人工林全树综合养分利用效率为301.96g.g-1，干材综合养分利用效率为191.3g.g-1。即1g的N、P、K养分可生产木荷人工林干物质301.96g、干材191.3g。但不同养分的利用效率存在明显差异，其中全树和干材的养分利用效率均以P元素为最高，分别为2548.13g.g-1和1614.28g.g-1，K的利用效率最低，不同养分利用效率的大小排序为P＞N＞K。与杉木、马尾松相比，木荷干材综合养分利用效率、全树和干材N利用效率也是最高。木荷全树综合养分利用效率高于杉木而低于马尾松。P、K全树和干材利用效率均低于马尾松无性系。木荷干材P、K利用效率均高于杉木；木荷全树P利用效率均低与杉木，全树K利用效率高于杉木无性系而低于杉木种源。

目录

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摘要

1前言

2国内外植物养分利用效率研究进展

3研究地区概况

4研究方法

5结果与分析

6结论讨论

参考文献

致 谢