摘要:為探究不同配方施肥對杉木人工林大徑材生長的影響，篩選杉木大徑材培育的最佳施肥配方與施肥量，以24年生杉木人工林為研究對象，選用“3414”不完全處理(鉀固定)、測土配方、測樹配方以及微量元素平衡配方在內的12種施肥處理，分析比較不同施肥處理下杉木人工林的徑階結構、大徑材出材量和出材率。結果表明:施肥4a后，測土配方(處理10)處理下，杉木人工林大徑材株數占比最高，達總株數的53.33%;處理10的大徑材出材量的增長量也最高，達199.64m·3hm-2，比對照(處理1)高63.77%;處理10和處理8的大徑材出材率及其增長量均高于其他處理，處理10的出材率最高開放科學標識碼(OSID碼)(70.65%)，處理8的出材率增長量最高(17.28%)。處理10即氮、磷、鉀肥的施用量分別為140、500和60g·株-1時，對試驗區的杉木近熟林大徑材培育效果最佳;林地施肥后，肥效發揮需要一定時間，因此，短期內各處理間的大徑材出材量和出材率均無顯著差異;從大徑材定向培育效果來看，處理8是僅次于處理10的較優施肥方案，表明濃度較高的氮肥和濃度適中的磷肥配合施用是促進杉木近熟林大徑材培育的有效手段。

　　關鍵詞:配方施肥;杉木人工林;近熟林;大徑材;出材率;定向培育

　　杉木[Cunninghamialanceolata(Lamb.)Hook.]大徑材是指單株樹高2.5m處去皮直徑達到22cm徑級以上、直徑范圍[21，23)cm，或帶皮直徑達到26cm徑級、直徑范圍[25，27)cm及以上的杉木[1]。我國杉木人工林種植面積大，但受經營措施和過分追求速生豐產的影響，杉木市場呈現以小徑材為主、大徑材極少的現象。隨著社會發展，市場對林木質量要求不斷提高，對杉木大徑材產品的需求更加旺盛。因此，杉木人工林大徑材定向培育及相關研究已成為我國林業關注的熱點，在社會、經濟及生態等層面上均具有重要意義[2-4]。

　　木材論文范例：木材干燥窯含水率檢測系統設計

　　目前，我國人工林培育呈現向豐產、穩定和優質發展的趨勢，主要以杉木、桉樹[Eucalyptusspp.]和落葉松[Larixgmelinii(Rupr.)Kuzen.]等樹種為主。杉木是我國主要用材樹種之一，具備速生、高產和材質優良等特性，人工林面積達8.95×106hm2，占我國人工林面積的30%以上[5]。然而，杉木自肥能力差，耗肥量大的特性導致杉木林在生長階段需要配合施用肥料來促進生長，縮短生長周期和提高林木質量[6]。杉木作為人工林的主要樹種，大徑材出材量和出材率一直相對較低，而相關研究主要是圍繞杉木人工林林分密度、混交和間伐方式等對林分生長、林下植被和土壤理化性質的影響等方面開展的[7-10]。

　　如張勇強等[8]研究發現，林分密度對杉木人工林林下物種多樣性和土壤養分積量具有顯著影響，林分初植密度為6667株·hm-2時，林下物種多樣性和土壤養分可保持較高水平;馬祥慶等[9]研究發現，混交林分內種間生態位分化會引起林木個體大小的差異，所以杉木擬赤楊混交林分的平均生產力要比杉木純林高23.7%;邱勇斌等[10]研究發現，強度間伐(37%的間伐強度)下的杉木人工林地表凋落物和林木細根生物量要顯著低于未間伐處理，林下植被生物量會顯著高于未間伐處理，而中度間伐(20%的間伐強度)與未間伐處理相比3項指標均無顯著差異。關于施肥處理對杉木大徑材出材量及出材率的影響還鮮有報道。鑒于此，本研究擬通過對杉木人工林近熟林進行不同配方施肥處理，研究施肥處理后杉木人工林的生長效果，探索配方施肥對杉木人工林林分生長、大徑材材種出材量和出材率的影響規律，旨在為杉木人工林大徑材培育及科學經營提供參考。

　　1研究區概況與研究方法

　　1.1研究區概況

　　研究區位于福建省三明市福建農林大學莘口教學林場(118°10'E，26°40'N)，屬于亞熱帶季風氣候，四季分明，雨熱充足，年平均氣溫19℃，年平均降水量1749mm，年平均相對濕度82%[11]。試驗地杉木人工林2015年的林分密度約1225株·hm-2，林齡24a(1991年造林)，平均胸徑21.60cm，平均樹高20.06m，總材積量達12717m·3hm-2，其中大徑材約占49.16%，地位指數18，立地條件、經營措施和經營狀況相對一致。試驗地是典型的紅壤(粉砂巖發育而來)丘陵山地，位于沙溪河口坳陷地段，海拔150～210m。

　　土壤基本理化性質為:容重1.14g·cm-3，總孔隙度54.72%，含水率33.55%，pH值4.20，全氮含量1.97g·kg-1，全磷含量0.69g·kg-1，全鉀含量24.57g·kg-1，有效磷含量2.55mg·kg-1，有機質含量31.36g·kg-1，土層厚度大于1m，腐殖質含量較高。林下植被以杜莖山[Maesajaponica(Thunb.)Moritzi]、粗葉榕[FicussimplicissimaLour.]、箬竹[Indocalamustessellatus(Munro)Kengf.]、華山姜[Alpiniachinensis(Retz.)Rosc.]和金毛狗[Cibotiumbarometz(L.)J.Sm.]等為主[12]。

　　1.2試驗設計

　　試驗采用“3414”不完全處理[鉀(K)固定]、測土配方、測樹配方以及微量元素平衡配方，共12種施肥配方進行處理，每個處理3次重復，共設置36塊樣地，每塊樣地為10m×10m(每塊樣地有10～13株杉木)，并采用完全隨機區組設計進行施肥處理。“3414”不完全處理是在“3414”完全配方的基礎上布置3種元素[氮(N)、磷(P)、鉀(K)]、4個水平(分別編號0、1、2、3)，其中N2、P2、K2為正常濃度，即含N、P和K三種營養元素的肥料分別施用300、800和200g·株-1，其余分別為各元素的低濃度(0水平為不施，1水平為正常施用量的1/2)和高濃度(3水平為正常施用量的3/2)處理，依據南方酸性土壤養分狀況，選擇將K元素固定而確立的9種處理;測土配方和測樹配方是依據當地土壤測試結果[12]、杉木營養特性研究[13]確定的;微量元素平衡配方是在正常N、P、K濃度水平下，加入硼(B)和鋅(Zn)兩種微量元素的處理。N、P、K、B和Zn元素的營養試驗，選用的肥料分別為尿素(N的質量分數為46%)、過磷酸鈣(P2O5的質量分數為12%)、氯化鉀(K2O的質量分數為60%)、硼酸(有效B的質量分數為11%)和乙二胺四乙酸鋅鈉鹽(Zn的質量分數為15%)。

　　在施肥前對各處理樣地進行每木檢尺，包括單木定位、編號，調查胸徑、樹高，2015年3月進行首次施肥處理，2018年3月進行二次追肥處理，每次施肥用量相同。在距樹基1.00m的上方挖溝施加，每條溝長1.20m，深0.15m。每個樣方四周間隔2.00～3.00m，作為處理間的緩沖帶。同時，在2016—2019年每年的12月份使用圍徑尺和測高儀對各處理樣地內的杉木進行胸徑和樹高測量。

　　1.3數據處理

　　單株材積和徑級材積采用參考文獻[14]的方法計算，計算公式如下:v=0.000058777042D1.9699831H0.89646157(1)式中:v表示單株材積(m3);D表示單株胸徑(cm);H為單株樹高(m)。Vi=viNi(2)式中:Vi表示第i徑級總材積(m3);vi表示第i徑級的單株材積;Ni表示第i徑級總株數。依據林分立木材種，以徑級大小為區分標準，并按照表2所示比例，分別計算各徑階立木出材量，再根據材種類型進行歸并[15-17]。

　　規格材原條材種出材量計算公式如下:V規=3.60243758×10-5D1.94752076H1.00793769(2)式中:V規表示規格材原條材種出材量(m3);D表示單株胸徑(cm);H表示單株樹高(m)。采用Excel2010軟件進行數據統計整理和制圖，用SPSS23軟件對杉木大徑材出材量和出材率進行協方差分析，對其增量選用單因素方差分析，并通過成對比較和多重比較進行兩兩差異顯著性檢驗。數據分析時，試驗期間的死亡樹木不計入統計結果。

　　2結果與分析

　　2.1配方施肥對杉木人工林徑階結構的影響

　　不同配方施肥處理杉木的徑階株數分布情況。比較施肥前與施肥處理4a后杉木人工林的徑階株數分布情況可以發現，施肥前，每塊待處理樣地的林分胸徑徑級主要集中在18～24cm，處理2和處理11的中徑階(18～24cm)林木在總株數中的占比明顯高于其他待處理林分，分別為73.53%和66.67%，而其余待處理樣地的中徑階林木占41.67%～58.97%，表明處理2和處理11林分的大徑材培育潛力較大。各林分均以中徑階林木為主，大徑階(≥26cm)和小徑階(≤16cm)林木在總株數中的占比較小。

　　配方施肥4a后，各處理樣地的大徑階林木在總株數中的占比明顯增大，小徑階林木明顯減少，除處理10外，其余處理的林分仍以中徑階林木為主。與施肥前相比，施肥處理4a后，處理2、處理10和處理8的大徑階林木分別增加了20.60%、19.98%和16.66%，增量明顯高于其他處理，表明大徑材定向培育效果顯著。

　　2.2配方施肥對杉木人工林大徑材出材量的影響

　　比較不同施肥處理對杉木人工林大徑材出材量和出材量增長量的影響。配方施肥后4a內，隨著施肥次數增加和時間的延長，處理10、處理8和處理9對大徑材出材量的影響顯著，處理8和處理10對大徑材出材量增長量影響顯著。施肥處理1a后，大徑材增長量為18.18～37.29m·3hm-2，其中，處理9的大徑材出材量增長量最高，處理7最低，兩者大徑材出材量及其增長量均存在顯著差異，其余處理間的大徑材出材量及其增長量均無顯著性差異。施肥處理2a后，各處理大徑材增長量為34.15～74.03m·3hm-2，其中處理10、處理8和處理9的大徑材增長量高于處理1(CK)，但無顯著差異。

　　施肥處理3a后大徑材增長量為56.26～126.05m·3hm-2，各處理施肥效果凸顯，除處理2、4、7和11外，其余處理的大徑材增長量高于處理1，其中，處理8、9和10的大徑材增長量顯著高于處理1，大徑材出材量也顯著高于處理1。施肥處理4a后大徑材增長量為96.84～199.64m·3hm-2，各施肥處理大徑材增長量變化差異增大，處理8和處理10的大徑材出材量顯著高于處理1，處理9的大徑材出材量也明顯大于處理1，但消除本底數據的影響后，協方差分析結果表明兩者差異并不顯著;處理10、處理8和處理9大徑材增長量顯著高于處理1，分別比處理1高出77.74、45.66和40.35m·3hm-2，其余處理的大徑材增長量與處理1相比均無顯著性差異。

　　2.3配方施肥對杉木人工林大徑材出材率的影響

　　比較不同施肥處理對杉木人工林大徑材出材率和出材率增長量的影響。施肥處理1a后大徑材出材率的增長量為1.29%～4.25%，各處理的大徑材出材率的增長量無顯著差異，處理10的大徑材出材率顯著高于處理6，其余處理的大徑材出材率無顯著差異。施肥處理2a后大徑材出材率的增長量為1.60%～9.26%，其中處理10和處理8的出材率增長量高于處理1，其余處理增長較慢，處理6、處理7和處理12的大徑材出材率顯著低于處理1。

　　施肥處理3a后大徑材出材率的增長量為2.50%～14.94%，除處理5、6和7外，其余處理的大徑材出材率增長量均高于處理1，其中，處理8顯著高于處理1，處理8和處理10的大徑材出材率顯著高于處理1。施肥處理4a后大徑材出材率的增長量為6.07%～17.28%，處理8的大徑材出材率的增長量最大，各處理間大徑材出材率的差異性減小，處理10的大徑材出材率最高。

　　3討論與結論

　　施肥是提高林木生長量的有效手段，但不合理施肥不僅會造成肥料浪費而且還會導致環境污染[17]。與傳統施肥方法相比，測土配方施肥更加強調因地制宜，在水稻(OryzasativaL.)、小麥(Triticum aestivumL.)、玉米(ZeamaysL.)和大豆[Glycinemax(L.)Merr.]等的研究中增產顯著且肥料利用率更高[18]。同時，測土配方施肥在油茶(Camelliaspp.)、楊樹(PopulusL.)、桉樹(Eucalyptusspp.)以及各種果樹[19-22]等林木的研究中也取得了良好成效。配方施肥對改善杉木人工林樣地內大徑材徑階株數分布狀況和提高大徑材出材量及出材率具有顯著效果，不同施肥處理下各項指標的數值均有提高，處理10、處理8和處理9大徑材株數占比最高且顯著高于其他處理，處理10和處理8的大徑材出材量及其增長量顯著高于其他處理，處理10大徑材出材率最高，處理8出材率增長量最大。

　　綜上所述，測土配方(處理10)即N、P、K施用量分別為140、500、60g·株-1，對于樣地內杉木近熟林大徑材培育效果最佳，這與劉躍鈞等[23]的研究結果一致，且相對于出材量與出材率也很高的處理8來說，測土配方的N、P肥施用量較少但大徑材培育效果更顯著，肥料利用率更高。處理9的大徑材出材率和出材量均顯著高于處理1，這可能是由于其N、P濃度與測土配方處理10接近所導致的。對測土施肥配方的進一步精準化研究有很大的參考意義，但對于測土施肥配方是否為所有近熟齡杉木人工林大徑材培育的最優配方，還需要對不同區域、不同立地條件的樣地進行進一步試驗。

　　諶紅輝等[24]在對馬尾松(PinusmassonianaLamb.)人工林的研究中發現，施肥一定時間后林地質量仍是影響林木生長的關鍵因子。為消除初始林分胸徑樹高的影響，本研究在對杉木大徑材出材量和出材率的差異顯著性分析中采用了協方差分析，結果發現，2016和2017年各處理間大徑材出材量和出材率差異較小，且各部分處理增長量還略低于處理1，這可能由于處理1林地質量較好，導致還未發揮肥效時，處理1的林木生長優于其他處理，表明在施肥后1～3a，施肥對大徑材的培育效果不顯著，這與葉功富等[25]和唐隆校等[26]的研究結果一致;在經過4a兩次施肥后，2018年，大部分處理的大徑材出材量增長量和出材率增長量高于處理1，其中處理10、處理8和處理9出材量和出材率與處理1相比均有顯著性差異，表明施肥后需經過一定時間才能發揮肥效。

　　2019年，處理10和處理8大徑材出材量仍顯著高于處理1，而出材率差異不顯著，這可能是由于前期原有的中徑材已向大徑材轉變，而后期小徑材和略小的中徑材生長較慢，導致大徑材出材率增長較慢而差異減小。南方土壤中N、P元素的缺乏限制了我國南方人工林的生長[27]，而近熟林對N、P的需求量依舊很大，施加氮肥能有效促進近熟林的材積增長[28-29]。

　　本研究中，大徑材出材率增長量最高出現在高氮施肥處理8即N3P2K2，該處理的大徑材出材增長量排第二，大徑材株數占比也較高，對大徑材培育也有較好的效果。處理8在施肥4a后，與P、K濃度一致但N濃度相對較低的處理2(N0P2K2)、處理3(N1P2K2)和處理6(N2P2K2)相比，出材量增長量分別多67.70%、42.67%和27.66%，出材率增長量分別多44.24%、79.25%和108.90%，表明較高濃度的氮肥對杉木近熟林大徑材的培育有促進作用，董健等[30]對日本落葉松的研究中也得到類似的結果。

　　N、K水平一致，施P濃度各異的施肥配方處理4(N2P0K2)、處理5(N2P1K2)、處理6(N2P2K2)和處理7(N2P3K2)出材量與出材率增長量均無顯著性差異，表明正常N、K水平下施加P肥對杉木近熟林大徑材培育的作用并不顯著，但配合較高濃度的N肥(如處理8)效果會變突出，所以N、P配施更有益于杉木大徑材的培育，這與俞有志等[31]的研究結果一致。該試驗區的杉木人工林在2018年以后達到成熟齡，繼續對該區進行追肥處理與調查研究，可進一步探究各施肥處理的差異性效果以及各施肥處理對成熟林的影響狀況，對篩選出大徑材培育的科學施肥配方具有重要意義。

　　參考文獻

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　　[2]許冠軍，鄭宏，林開敏，等.間伐密度管理模式對杉木大徑材生長的影響[J].福建農林大學學報(自然科學版)，2019，48(6):753-759.

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　　作者：任衍敏1，2，陳敏健1，2，李惠通1，2，侯政杰1，2，劉雨輝3，劉愛琴1，2