邓恩桉种源林分生长特性与聚类分析

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  摘要[目的]筛选适宜华山林场种植的优良种源,为邓恩桉良种选育提供基础依据。[方法]连续5年对华山林场10个邓恩桉种源的保存率和生长性状进行观测和分析。[结果]随林龄增加,种源平均保存率和平均胸径的增加幅度呈下降趋势,平均树高、平均单株材积的增长幅度呈上升趋势;受2013年风雪灾害影响,种源平均保存率在2.5~ 3.5年间下降幅度最大;4.5年时保存率和胸径最高为D9509,树高和单株材积最大为D9508。[结论]10个种源的分类和分级表明,种源D9508、D9509保存率高,生长性状较好。
  关键词邓恩桉;生长特性;聚类分析
  中图分类号S722.3文献标识码A文章编号0517-6611(2016)27-0153-04
  Abstract[Objective] To screen the superior provenance planted in Huashan Forest Farm, and to provide basis for selective breeding of Eucalyptus dunnii. [Method] Preservation rates and growth characteristics of ten provenances of E. dunnii in Huashan Forest Farm were observed and analyzed for continuous five years. [Result] With the increase of forest age, the average survival rate of provenance and the increase of average diameter at breast height showed a downward trend. Growth ranges of average plant height and average individual volume were on the rise. The average preservation rate of provenance showed the biggest drop in 2.5-3.5 years because of the snow disaster in 2013. At the stand age of 4.5, D9509 showed the best preservation rate and average diameter at breast height; D9508 showed the best plant height and individual volume. [Conclusion] Classification of ten provenances shows that D9508 and D9509 have relatively high preservation rate and good growth trait.
  Key wordsEucalyptus dunnii; Growth characteristics; Cluster analysis
  邓恩桉(Eucalyptus dunnii)为桃金娘科(Myrtaceae)桉树属(Eucalyptus)树种,天然分布于澳大利亚临近新南威尔士州的北部海岸和沿海地区热带雨林以及昆士兰州东南部边境的土壤肥沃地区[1]。该树种树型高大通直、速生丰产、材性良好,主要作为锯材和纸浆材[2-4],在广西、湖南、福建、江西等地引种栽培,表现出良好的适应性[5-6]。
  桉树是华南南部冬季温度0 ℃以上地区主要的速生用材树种,气温较低的偏北地区往往不适宜桉树种植,加上近年来冰冻灾害和持续低温等极端气候频发,桉树种植区遭受严重的损失[7-8]。邓恩桉是桉树属中速生性、耐寒性综合能力较好的树种[9-11],该树种的选优与推广将有利于桉树适生区面积的扩大和木材利用率的提高。目前国内对邓恩桉的种源优选、繁育技术和材性测评等方面展开了大量的研究。笔者对位于广西西北地区华山林场邓恩桉10个种源的试验林进行连续观测,分析其5年间保存率和生长特性变化,初步提出适宜华山林场种植的优良种源,为邓恩桉良种选育提供基础依据。
  1材料与方法
  1.1试验地概况
  试验地位于华山林场华山分场,华山林场地处环江毛南族自治县的中部,广西西北部云贵高原南部的边缘地带,108°15′49″ E、25°6′37″ N;属于中亚热带气候,日照充足,干湿季节明显,年平均气温为19.8 ℃,极端绝对低温0.5 ℃,年降水量1 402.1 mm;试验地海拔300 m,土壤母岩为砂页岩,土壤类型为红壤,pH 5.5~6.5。
  1.2参试品种与试验设计
  参试邓恩桉种源10个,产地为澳大利亚新南威尔士州和昆士兰州(表1)。试验采用完全随机区组设计,每个种源设置4个区组,每个区组4行,每行5株,共20株,株行距为2 m×3 m,种植密度为1 667株/hm2。造林时间为2009年5月,各林分施肥情况一致,后期管理按常规营林措施。
  1.3指标测定方法
  对试验林进行每木调查,记录保存株数、胸径、树高,调查时间分别为2009年12月、2010年11月、2011年11月、2013年1月和2014年2月。
  1.4数据处理
  采用Excel做基本数据统计,采用DPS对试验结果进行方差分析和LSD多重比较,采用SPSS进行聚类分析。
  2结果与分析
  2.1邓恩桉种源保存率变化
  10个邓恩桉种源的年保存率变化如表2所示。0.5年生10个种源的保存率较高,平均保存率达89.61%,最高为D9506(98.51%),最低为D9501(8000%)。受各种生长和环境因素的影响,随着栽植年限的增加,各种源的保存率皆有所下降,其中2.5~3.5年间下降幅度最大,除D9502、D9508和D9509保存率下降10个百分点以下外,其他种源的保存率皆下降10个百分点以上。4.5年生邓恩桉各种源平均保存率为66.47%,最高为D9509(8000%),达到70%以上的种源还有D9502(76.06%)、D9503(79.31%)、D9506(74.63%)、D9507(7342%)、D9508(7302%),最低为D9505(42.42%)。   44卷27期梁丽虹等邓恩桉种源林分生长特性与聚类分析
  2.2邓恩桉种源树高变化
  10个邓恩桉种源的树高变化如表3所示。0.5年生10个种源的平均树高为1.91 m,最高为D9503(2.20 m),其次为D9508(2.17 m),分别比平均水平高15.18%和13.61%,最低为D9510(1.61 m),比平均水平低15.71%,种源间树高极差为0.59 m。
  随着林龄增大,各种源树高增长幅度呈上升趋势,其中0.5~1.5年间增长幅度达最大值(4.39 m),3.5~4.5年间增长幅度略有减低。种源间极差也逐步增大,4.5年生达到极差最大值3.07 m。4.5年生10个种源平均树高达1654 m,最高为D9508(18.21 m),其次为D9509(17.48 m),分别比平均水平高10.10%和5.68%,最低为D9501(15.14 m),比平均水平低8.46%。
  各种源5个林龄段的树高遗传力皆达0.800 0以上,受遗传控制的程度较高,其中以3.5年生树高遗传力最好(0869 6),0.5年生相对较弱(0.808 8)。方差分析表明,种源间树高差异除0.5年生达到显著水平(P<0.05),其他林龄皆达到极显著水平(P<0.01)。
  2.3邓恩桉种源胸径变化
  10个邓恩桉种源的胸径变化如表4所示。1.5年后10个种源的胸径皆达5.00 cm以上,平均胸径为6.43 cm,最高为D9508(6.91 cm),其次为D9503(6.81 cm),分别比平均水平高7.47%和5.91%,最低为D9510(5.88 cm),比平均水平低8.55%,种源间胸径极差为1.03 cm。
  随着林龄增大,各种源平均胸径增长幅度呈下降趋势,0~0.5年间增长幅度为6.43 cm,3.5~4.5年间下降到2.17 cm。种源间年平均胸径极差逐步增大,4.5年生达到极差最大值2.91 cm。4.5年生10个种源平均胸径达15.31 cm,最高为D9509(16.09 cm),其次为D9508(15.99 cm),分别比平均水平高5.09%和4.44%,最低为D9506(13.18 cm),比平均水平低13.91%。
  各种源4个林龄段的胸径遗传力分别为0.627 8、0.607 7、0579 1和0.685 1,受遗传控制的程度总体表现比树高弱,其中以4.5年生胸径遗传力最好,3.5年生相对较弱。方差分析表明,种源间胸径差异除3.5年生达到显著水平(P<0.05),其他林龄皆达到极显著水平(P<0.01)。
  2.4邓恩桉种源单株材积变化
  10个邓恩桉种源的单株材积变化如表5所示。1.5年时10个种源的平均单株材积为0.013 7 m3,最高为D9508(0.016 3 m3),其次为D9503(0015 8 m3),分别比平均水平高18.98%和15.33%,最低为D9510(0.011 2 m3),比平均水平低18.25%,种源间单株材积极差为0.005 1 m3。
  随着林龄增大,各种源平均单株材积增长幅度呈上升趋势,3.5~4.5年间上升到0.051 0 m3。种源间年平均单株材积极差也逐步增大,4.5年生达到极差最大值0.068 2 m3。4.5年生10个种源平均单株材积达0.143 0 m3,最高为D9509(0.163 4 m3),其次为D9508(0.158 4 m3),分别比平均水平高14.27%和10.77%,最低为D9506(0.095 1 m3),比平均水平低33.50%。
  各种源4个林龄段的单株材积遗传力分别为0.575 2、0.608 2、0443 8和0.603 6,受遗传控制的程度总体表现比树高、胸径弱,其中以2.5年生遗传力最好,3.5年生相对较弱。方差分析表明,种源间单株材积3.5年生不显著,1.5年生达到显著水平(P<0.05),2.5年生和4.5年生达到极显著水平(P<0.01)。
  2.5聚类分析和分级评价
  以10个邓恩桉种源的保存率、树高、胸径和单株材积为指标,基于平方欧氏距离采用组间连接法进行聚类分析。由图1可知,10个种源分为5类,第Ⅰ类包括3个种源(D9501、D9504、D9510),第Ⅱ类包括1个种源(D9505),第Ⅲ类包括3个种源(D9503、D9507、D9502),第Ⅳ类包括2个种源(D9508、D9509),第Ⅴ类包括1个种源(D9506)。
  根据各种源的保存率和单株材积,分别把5个分类划为A、B、C共3个级别(表6)[15],总体表现为第Ⅳ类最优,第Ⅰ类和第Ⅲ类中等,第Ⅱ类和第Ⅴ类较差。其中第Ⅳ类种源级别最高,保存率达70%以上且单株材积达到中上水平,是试验中表现最优良的种源;第Ⅰ类和第Ⅱ类虽然单株材积较好,但保存率相对较低,尤其是第Ⅱ类,保存率仅50%以下;第Ⅲ类和第Ⅴ类保存率较高,皆达70%以上,但单株材积相对较差,尤其是第Ⅴ类,单株材积小于0.120 0 m3。
  3结论与讨论
  (1)10个邓恩桉种源3.5年生平均单株材积差异不显著,35年生树高和1.5年生单株材积差异达到显著水平外,其他林龄的树高、胸径和单株材积皆达到极显著水平,且各指标的遗传力除3.5年生单株材积外皆达50%以上,种源间遗传力差异真实存在,选择潜力较大[16]。
  (2)各种源0.5年的保存率较高,皆达80.00%以上。随着林龄增加,保存率逐渐降低,其中降低幅度最大为2.5~35年间,主要原因是试验地所在区域华山林场冬季受到霜冻天气影响,试验林木被冻伤、冻死和压倒。4.5年间各种源间保存率变化存在差异,D9509的下降幅度最小,保存率最高,对环境影响的适应能力最强,D9505的下降幅度最大,保存率最小,适应能力最弱[17]。   (3)各种源生长规律相对一致,随着林龄增加,各种源树高和单株材积的增长幅度逐渐加快,最高值分别出现在3.5年和4.5年,而胸径增长幅度表现为逐渐减缓,最高值为1.5年。但种源间生长特性存在差异,随着林龄增加,树高、胸径和单株材积的极差皆逐渐增大,极差最大值皆出现在45年。其中4.5年间树高和单株材积生长最快的为D9508,最慢的分别为D9501和D9506,胸径生长最快的为D9509,最慢的为D9506。
  (4)对10个种源进行分类、分级和评价,其中种源D9508、D95059表现较优,保存率和生长性状皆达到中上水平,为适生种源;种源D9501、D9504、D9510、D9505有优良的生长性状,但受环境影响较大;保存率较低;种源D9503、D9507、D9502、D9506保存率较高,受环境影响较小,但生长性状较差,皆为不适生种源。
  (5)由于试验林龄组不完整,缺少对过熟林指标值的分析,并不能判定在中、大径材的经营措施下各种源的生长优劣,且试验林的适应性仅针对华山林场的造林环境,各种源的适应范围有待研究。在今后的研究中应对试验林各种源的适应性和生长特性进行长期观测,并对不同立地条件进行对比,达到适地适树的造林目的。
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