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昆明地区杉科4个树种引种20年的生长效果研究



全 文 :昆明地区杉科 4 个树种引种 20 年的生长效果研究
*
罗 群,孟广涛
(云南省林业科学院,云南 昆明 650204)
摘要:通过对昆明地区引入的北美红杉、池杉、墨西哥落羽杉、美国巨杉 4 个树种在不同生境下的生长情况进行
随机抽样调查,结果表明:北美红杉和池杉在昆明适应性较强,长势较好,北美红杉树高年平均生长量达 1. 31 m,
胸径年平均生长量达 2. 83 cm,可选择适合生境推广。墨西哥落羽杉和美国巨杉适应性较差,生长缓慢,明显低于
本地杉木,且美国巨杉于 2001年因干旱死亡,不适宜昆明地区推广,需进一步对其引种适应性开展研究。
关键词:杉科 4 个树种;引种;生长量;适应性
中图分类号:S 722. 7 文献标识码:A 文章编号:1672 - 8246 (2011)01 - 0071 - 05
Growth Performance of Four Taxodiaceae Species Twenty
Years After Introduced to Kunming
LUO Qun,MENG Guang-tao
(Yunnan Academy of Forestry,Kunming Yunnan 650204,P. R. China)
Abstract:The growth performance of Sequoia sempervirens,Taxodium ascendens,T. mucronatum and Sequoiaden-
dron giganteum 20 years after introduced to Kunming was randomly surveyed in order to understand the adaptability
of these four Taxodiaceae species. The results indicated that the growth performance of Sequoia sempervirens and
T. ascendens were relatively well,the annual height and DBH growth increment of Sequoia sempervirens were 1. 31 m
and 2. 83 cm. The growth of T. mucronatum and Sequoiadendron giganteum were not desirable,obviously lower
than the growth of Chinese fir. The introduced Sequoiadendron giganteum died from the drought in 2001,which was
not suitable for extension in Kunming.
Key words:Sequoia sempervirens;Taxodium ascendens;Taxodium mucronatum;Sequoiadendron giganteum;in-
troduction;growth increment;adaptability
杉科 (Taxodiaceae)为裸子植物,多为高大珍
贵的树种。国内自 70 年代以来引进杉科树种数量
和种类逐渐增多,但是,目前国内文献对其引种研
究只有一些零星的报道。本文拟就以下问题进行较
系统的讨论: (1)对引种的 4 个杉科树种在昆明
地区不同栽植环境下与本地杉木、柳杉的生长情况
进行比较; (2)气候、土壤等因子对引入杉科树
种的影响; (3)4 个杉科树种本身的适应性。
1 杉科 4 个树种原产地及昆明引种地
的自然概况
1. 1 杉科 4 个树种原产地的自然概况
北美红杉 (Sequoia sempervirens)原产北美洲西
太平洋沿岸,即从俄勒冈州到加利福尼亚州,地处
北纬 35° ~ 40°,海拔 24 ~ 954m,以海拔 30 ~ 760 m
分布最多。分布区的年平均气温 10 ~ 16. 7℃,绝对
第 40 卷 第 1 期
2011 年 3 月
西 部 林 业 科 学
Journal of West China Forestry Science
Vol. 40 No. 1
March. 2011
* 收稿日期:2010 - 10 - 06
基金项目:国家林业公益性行业科研专项 (200804019)。
第一作者简介:罗 群 (1975 -) ,女,云南昆明人,助理工程师,硕士,主要从事树木引种驯化方面的研究。
通讯作者简介:孟广涛 (1969 -) ,男,湖南新邵人,研究员,博士,主要从事森林生态、水土保持方面的研究。
最高温不超过 37. 8℃,绝对最低温不低于 - 9. 4℃,
无霜期 6 ~ 11 月;年降水量 635 ~ 1 878 mm,集中
在冬季,通常 1 月份湿度最大,8 月份最干旱,夏
季多雾,全年雾日 80 ~ 90 天,属亚热带和暖温带
的湿润、半湿润气候;土壤为中性至酸性的沙壤、
壤土、粘土,在潮湿谷地冲积土上形成纯林,也在
较干旱的石质坡地与花旗松 (Pseudotsuga menz-
iesii)、美国花柏 (Chamaecyparis lawsoniana)、北
美乔柏 (Thuja plioata)等混生。
墨西哥落羽杉 (Taxodium mucronatum)别名
墨西哥落羽松、尖叶落羽杉,半常绿或常绿乔木,
高可达 50 m,胸径 4 m,枝叶浓密,墨绿色,树冠
在年幼时为金字塔形,长成后上部展开为伞状,生
长速度极快。原产墨西哥东部,向北分布到美国德
克萨斯州的西南,向南到危地马拉的热带和亚热带
地区。年降水量 1 200 mm,其适应性强,不仅耐
热性极强,同时又具有很强的耐寒性。它能适应大
多数类型的土壤,在碱性及高盐分的土壤中生长仍
表现良好,喜水湿,能常年生长在浅河中,又能耐
短期干旱。
池杉 (T. ascendens)原产美国东南部南大西洋
及墨西哥湾沿海地带,生长在北纬 23° ~ 42°广大
范围内,从温带到亚热带,年极端最低气温从
20℃到 - 35℃ 均有分布,年降水量 760 ~ 1 630
mm,常年生于沼泽地区及水湿地上,树干基部膨
大,通常有曲膝状的呼吸根。喜深厚、疏松、湿润
的酸性土壤,也具有一定的耐旱性、耐寒性。池杉
材质轻软,结构较粗,硬度适中,耐腐力较强,可
作建筑、桥梁、船舶、车辆等用材。
美国巨杉 (Sequoiadendron giganteum)为高大
乔木,高可达 90 余 m,胸径 10 m,寿命长达 2 000
~ 3 000 年。原产美国西部,分布于加利福尼亚中
部内华达山脉西坡略为隔离的谷地,形成一宽约
416 km 的狭带。多数生长美国巨杉的谷地海拔
1 350 ~ 2 250 m。原产地年降水量 1 140 ~ 1 524
mm,降水集中在 9 月到翌年 5 月,呈降雪形式,
也是冬雨型气候。温度偶尔降到 - 24. 4℃,最高温
很少超过 37. 8℃。其幼苗在 pH 为 6 时生长良好,
在 pH为 5 和 7 时均生长不良,在过湿土壤上不能
成活。木材较轻、软,纹理直,心材红色,边材白
色,与土壤接触能耐久用,林中倒木可几百年不腐
朽,供农村建筑、栅栏木柱、木瓦等。
1. 2 昆明引种地的自然概况
昆明地理位置属北亚热带,年均气温 14. 5℃,
最热月 (7 月)平均气温 19. 7℃,最冷月 (1 月)
平均气温 7. 5℃,年温差 12 ~ 13℃。全年降水量在
时间分布上,明显地分为干、湿两季,5 ~ 10 月为
雨季,降水量占全年的 85 %左右;11 月至次年 4
月为干季,降水量仅占全年的 15 %左右,全年降
水量约 1 031 mm。4 月与 5 月,10 月与 11 月降水
量变化很大,5 月份的降水量要比 4 月份多 2、3
倍,10 月份的降水量要比 11 月份多 1 倍以上,为
夏雨型气候。相对湿度为 74 %,全年无霜期近年
均在 240天以上;全年晴天较多,日照数年均 2 445. 6
h,日照率 56 %。
2 研究方法
2009 年 7 月至 2010 年 7 月对昆明地区人工引
种 20 年生的 4 个杉科树种的生长发育进行全面的
调查,根据调查结果及不同栽植条件,将其划分为
4 个不同的生长环境:
(1)生长于坡度 15° ~ 20°的坡地,土壤为干
燥、贫瘠的红壤;
(2)生长在沟谷地水塘边的湿润环境;
(3)生长于平缓、土壤湿润的台地;
(4)生长于平缓、土壤干燥贫瘠的台地。
按照 4 个不同的生长环境,分别对 4 个引种的
杉科树种各随机抽样 20 株进行调查,每个树种共
调查 80 株,分别调查树高、胸径、冠幅及长势。
自 1981 年栽植后,每年都对其病虫害及结实情况
进行调查。根据生长情况、病虫害、结实情况将其
划分为良好、中等、较差 3 个等级,生长分级标准
为:
良好:树高年平均生长量 > 0. 60 m,胸径年平
均生长量 > 0. 65 cm,生长健壮,叶色正常,无严
重病虫害,能正常结实。
中等:树高年平均生长量 0. 6 ~ 0. 5 m,胸径
年平均生长量 0. 65 ~ 0. 55 cm,生长一般,有轻度
病虫害,可正常结实。
较差:树高年平均生长量 < 0. 5 m,胸径年平
均生长量 < 0. 55 cm,生长不良,可发生较重病虫
害感染,不能结实。
3 结果与分析
3. 1 对引入的杉科 4 个树种的生长分析
引种的杉科 4 个树种,除巨杉外,北美红杉、
27 西 部 林 业 科 学 2011 年
池杉和墨西哥落羽杉在昆明地区都能正常生长,但
在不同的栽植环境下生长情况有较大差异 (见表
1)。北美红杉在不同的栽植环境下,生长均较良
好,在深厚湿润土壤上,树高年平均生长量达
1. 31 m,胸径年平均生长量达 2. 83 cm,表现出快
速生长的特性。即便在干燥贫瘠的坡地,其树高年
平均生长量和胸径年平均生长量也近似于相同环境
生长的本地柳杉和杉木,可以看出北美红杉在昆明
地区引种效果良好;池杉在土壤水分条件较好的地
方生长良好,在土壤干燥贫瘠的地方生长较差。在
水分较差、但土壤深厚的地方生长中等,土壤和水
分对池杉的生长影响较大;墨西哥落羽杉生长较
差,树高年平均生长量仅 0. 28 m ,明显低于本地
杉木和柳杉;巨杉生长很差,且于 2001 年因干旱
死亡。
由表 1 看出,北美红杉引种效果最好,其年平
均生长量超过其他 3 种,甚至超过本地的速生杉科
树种杉木与柳杉;池杉在水湿条件较好的地方年平
均生长量与本地的杉木、柳杉近似;墨西哥落羽杉
则生长较慢;美国巨杉生长很差。
表 1 昆明地区引入的杉科 4 个树种及 20 年生生长情况 (1981 年 ~ 2001 年)
Tab. 1 Growth of four Taxodiaceae species 20 years after introduced to Kunming
树种名 栽植环境
平均树高
/m
树高年平均
生长量 /m
平均胸径
/cm
胸径年平均
生长量 /cm
平均冠幅
/m·m 长势
结实
情况
土壤深厚湿润的台地 26. 20 1. 31 56. 50 2. 83 8. 70 × 9. 00 良好 已
北美红杉 土壤深厚干燥贫瘠的台地 17. 39 0. 87 28. 32 1. 42 4. 38 × 4. 72 良好 已
土壤干燥贫瘠的坡地 12. 86 0. 64 19. 50 0. 98 3. 90 × 4. 20 良好 已
沟谷水塘湿地 14. 99 0. 75 13. 75 0. 69 1. 50 × 2. 20 良好 已
池 杉 土壤干燥贫瘠的台地 10. 29 0. 51 9. 85 0. 49 1. 06 × 1. 08 中等 已
土壤干燥贫瘠的坡地 5. 23 0. 26 6. 86 0. 34 1. 04 × 1. 02 差 否
墨西哥落羽杉 土壤干燥贫瘠的台地 5. 55 0. 28 6. 90 0. 33 1. 80 × 2. 05 差 否
美国巨杉 土壤干燥贫瘠的台地 2. 06 0. 10 3. 90 0. 19 1. 14 × 1. 10 差 否
杉 木
土壤干燥贫瘠的台地 15. 60 0. 78 27. 40 1. 37 6. 50 × 6. 80 良好 已
土壤干燥贫瘠的坡地 13. 04 0. 65 13. 80 0. 69 2. 15 × 2. 30 良好 已
柳 杉
土壤深厚湿润的台地 14. 80 0. 74 30. 08 1. 50 5. 66 × 5. 43 良好 已
土壤干燥贫瘠的坡地 13. 75 0. 69 28. 01 1. 40 3. 58 × 4. 26 良好 已
表 2 引入杉科 4 个树种在昆明地区的个体生长差异
Tab. 2 Differences of individual growth among four introduced
Taxodiaceae species
土壤类型 树种
植株
差异
树高年平均
生长量 /m
胸径年平均
生长量 /cm
干燥贫瘠
的土壤
北美
红杉
池杉
墨西哥
落羽杉
最大 1. 10 2. 12
中等 0. 84 1. 49
较差 0. 53 0. 60
最大 0. 68 0. 70
中等 0. 32 0. 35
较差 0. 20 0. 19
最大 0. 33 0. 39
较差 0. 23 0. 30
深厚湿润
的土壤
北美
红杉
最大 1. 37 2. 90
中等 0. 91 2. 03
较差 0. 58 0. 69
沟谷水塘
湿地
池杉
最大 0. 98 0. 87
中等 0. 67 0. 57
较差 0. 59 0. 52
3. 2 杉科 4 个树种在相同生长条件下的个体差异
引种的杉科 4 个树种栽培在相同环境中,个体
生长出现明显差异 (见表 2) ,这种个体差异表现
的遗传差异,为我们选择优良单株提供了机会。
由表 2 看出,在干燥贫瘠的土壤上北美红杉长
势最好的植株树高和胸径年平均生长量为中等植株
的 1. 31 倍和 1. 42 倍,为长势最差的植株的 2. 08
倍和 3. 53 倍。在深厚湿润的土壤上,北美红杉长
势最好的植株的树高和胸径年平均生长量比中等植
株的年平均生长量大 1. 51 倍和 1. 43 倍,比长势最
差的植株大 2. 36 倍和 4. 20 倍。在相同环境条件下
生长的差异容易表现其遗传差异,选择其优良植株
繁殖,可以获得较大增益。在干燥贫瘠土壤上生长
的池杉个体生长差异分化很大,长势最好的植株的
树高和胸径年平均生长量比中等植株的年平均生长
量大 2. 13 倍和 2 倍,比较差植株的年平均生长量
大 3. 40 倍和 3. 68 倍。在沟谷湿润土壤上生长的池
37第 1 期 罗 群等:昆明地区杉科 4 个树种引种 20 年的生长效果研究
杉其树高和胸径年平均生长量比中等植株的年平均
生长量大 1. 46 倍和 1. 53 倍,比较差植株的年平均
生长量大 1. 66 倍和 1. 67 倍,其个体生长差异较
小,说明池杉大多适应水湿条件较好的环境。墨西
哥落羽杉在相同环境条件下个体生长差异不大。美
国巨杉于 2001 年因干旱死亡,未做差异分析。
3. 3 引种的杉科 4 个树种的发育比较
引种树种对引种地气候土壤是否适应,除依照
树木的生长表现进行评价以外,其发育情况也是重
要标志。北美红杉在昆明 9 年生开始开花结果,果
实正常发育成熟,种子的千粒重、发芽力均与原产
地近似,说明北美红杉对昆明环境条件比较适应;
池杉在昆明也能正常开花结果,果实成熟后,其种
子一般也可发芽生长,对昆明地区环境也较适应;
墨西哥落羽杉引种后迄今 20 多年,仍未开花结果,
这可能由于引种地环境条件不能满足墨西哥落羽杉
的开花结实的要求所致。今后能否开花结果,尚有
待观察。巨杉则全部死亡,引种地环境使其生长发
育都受到阻碍。
3. 4 引种的杉科 4个树种对昆明地区气候的适应性
昆明正常年份气候温暖湿润,年均温度
14. 5℃,最热月 7 月的平均气温 19. 7℃,年降水
量 1 000 mm 左右,干湿季分明,降水集中在 6 ~
10 月,具有水热同季的特点,适合于多种树木的
生长。但是也有偶发性低温天气和特大干旱出现,
成为一些外来引种树种的生长,甚至生存的限制条
件。
3. 4. 1 对偶发性低温天气的适应
引种的杉科 4 个树种在 1983 年 12 月 27 日 ~
28 日的偶发性冬季低温和 1986 年 3 月 1 日 ~ 3 日
的倒春寒低温 0℃以下持续 24 ~ 72 h均无冻害,说
明这 4 个杉科树种都具有较强抗寒能力。
3. 4. 2 对偶发性特大干旱的适应
昆明 1992 年出现偶发性特大干旱,年降水量
约 500mm,为正常年份降水量的 50 %左右,其中
特别是 3 ~ 4 月份,降水量分别只有 6. 3 mm和 1. 6
mm,两个月降水量共 7. 9 mm,而 3 ~ 4 月份蒸发
量分别为 152. 5 mm 和 194. 5 mm,共计蒸发量为
353 mm,为降水量的 177 倍。是 1 次严重的特大
干旱天气和土壤干旱,这次偶发性特大干旱对引种
的杉科 4 个树种的影响为:北美红杉虽然有部分植
株少量侧枝产生枯梢和赤枯病 (由真菌中的褐斑
拟多毛孢菌引起) ,但在雨量增多时即恢复正常生
长,抗旱能力较强;池杉则有多数植株产生枯梢,
特别是栽培在干旱贫瘠土壤的池杉,旱害的影响较
为严重,枯梢植株约占 50 %;栽培在沟谷水湿条
件较好的池杉则无旱害或偶有枝梢产生旱害;墨西
哥落羽杉在这次偶发性干旱中未受大的影响,顺利
地度过了 3 ~ 4 月份萌发生长期发生的干旱;巨杉
则全部产生旱害并引起严重赤枯病,后来逐渐衰退
死亡。由此看出,水分条件特别是冬春期的干旱是
巨杉在昆明引种的限制因素,因为其原生地是冬雨
型气候,昆明冬春的干旱,特别是 3 ~ 4 月份萌发
生长期的干旱,对其生长不利。
3. 5 引种的杉科 4个树种对昆明地区的土壤适应性
北美红杉在昆明地区不同的土壤上年平均树高
生长量为 1. 31 ~ 0. 64 m,生长良好,特别是在湿
润深厚红壤的地方生长较好,而在干燥贫瘠的土壤
上也能正常生长,说明北美红杉对土壤要求不严,
具有耐干旱贫瘠的适应能力;池杉在湿润深厚土壤
上年平均生长量为 0. 75 m,生长良好,在干燥土
壤上则生长不良,不耐干旱贫瘠;墨西哥落羽杉在
干旱贫瘠的土壤上生长虽然较慢,但耐干旱;美国
巨杉在干燥红壤上生长不良,因为红壤比较粘重,
当雨季时通透性很差,不利于其生长,说明巨杉不
适应干燥红壤。
3. 6 引种的杉科 4 个树种的病虫害发生情况
北美红杉和池杉在干旱的情况下,有赤枯病感
染,但在雨季时病害消退,且无虫害发生,具有一
定的抗病虫害能力;墨西哥落羽杉抗病虫害能力较
强,栽培多年无严重病虫害感染;美国巨杉在干旱
和特大干旱时感染严重赤枯病,导致生长衰退而死
亡,其抗病害能力较弱,但尚未发生虫害,有一定
抗虫害能力。
4 结语
(1)引种的杉科 4 个树种在昆明地区具有较
强的适应性。其中北美红杉、池杉表现比较突出,
在与其原生环境条件相差甚远的新植环境条件下,
仍保持了速生和抗旱、抗寒、抗病虫害等特性,能
够正常生长发育。美国巨杉则表现不良,特别是在
夏雨型气候和 pH 值为 5 ~ 5. 5 的较粘重山地红壤
类新植环境中,因雨季土壤潮湿,通透性不良,此
时的土壤水分含量超越了它的适应能力,因而严重
感染病害,生长缓慢,且因干旱而死亡。墨西哥落
羽杉生长较慢,则是土壤水分与肥力差起到抑制作
用。在引种过程中,对偶发性倒春寒低温和特大干
47 西 部 林 业 科 学 2011 年
旱,无冻害、旱害,并未引发病虫害,具有较强的
适应能力,但生长缓慢。因此美国巨杉及墨西哥落
羽杉在昆明不宜盲目推广,需对其抑制生长的影响
因子进一步研究。
(2)池杉树干挺直,姿态秀美,乃林木中最耐
水湿者,宜成片配植在河湖边及沼泽地段;北美红
杉有较强的生态适应能力,不仅可丰富当地造林树
种,且树形美观,树冠雄伟,也是园林绿化的优良
树种。这两个树种适生范围较广,值得充分重视和
利用。
(3)引种的杉科 4 个树种的个体差异较大,
选择优良单株采集繁殖材料繁殖选育,有可能培育
出适应本地区环境的优良品系或优良类型。北美红
杉与池杉在引种栽培中都出现了一些速生优良单
株,在各种生境下均出现较大差异,可对其进一步
开展遗传变异及优良单株选择研究。
(4)北美红杉及池杉现阶段即可选择适生的
环境推广栽培,丰富云南省造林树种。北美红杉可
选择云南北亚热带至中亚热带,年均温 14 ~ 16℃,
年降水量 800 ~ 1 200 mm,年均相对湿度 74 % ~
78 %,缓坡台地,坡度不超过 20°,深厚湿润的红
壤、黄红壤的地方栽培,培养大径级用材将收到较
大增益;池杉可选择江河、湖泊沿岸温暖湿润的环
境,土壤水分充分的地方,栽培为护岸林、水源
林,以其耐水湿、耐水淹的特性在浸水河滩、沟谷
沼泽地也可栽种。
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