施肥、灌溉和风对五种非常年轻的南非本土松树物种及其杂交种生长和木材性质的影响

《Forensic Science International: Synergy》：Influence of fertilization, irrigation and wind on growth and wood properties of five very young South African grown Pinus species and hybrids

该研究在南非西开普地区分析了五种桉树物种及杂交种的早期生长与木材特性，发现物种差异显著影响生长速度（P. radiata最快）和木材机械性能（P. pat × tecL弹性模量最高）。灌溉显著促进P. pat × tecL和P. ell × car生长，但对MOE影响不显著；压缩木频率与风、温度相关，但施肥无显著效果。研究强调早期选择的重要性，并指出需进一步验证长期效应及优化风环境对比。

　　在南非的西开普地区，研究人员对商业种植的针叶树种，特别是松树（Pinus）进行了深入研究，以探讨灌溉、施肥和风力对幼树生长及木材特性（如密度、微纤丝角（MFA）、弹性模量（MOE）和压缩木）的影响。这项研究的背景是，由于市场需求和供应之间的不平衡，许多松树林被密集管理以在最短的轮伐周期内最大化木材产量，导致在收获时，树木的大部分为幼年木材，这种木材通常在硬度和尺寸稳定性方面不如成熟木材。因此，提高幼年木材的质量成为林业研究和育种计划的重要目标。此外，幼年木材在加工过程中常常被损失，进一步凸显了其质量改进的重要性。

本研究的两个主要实验分别探讨了施肥和风力对五种松树类型的影响，以及灌溉对两种松树杂交种的影响。实验涉及的树种包括：Pinus radiata、Pinus elliottii、Pinus elliottii × Pinus caribaea（P. ell × car）、Pinus patula × Pinus tecunumanii低海拔（P. pat × tecL）和高海拔（P. pat × tecH）杂交种。这些树种和杂交种被选中，是因为它们在西开普地区具有作为替代商业品种的潜力，而Pinus radiata在该地区广泛种植，但对一种名为Fusarium circinatum的松树树脂癌病具有高度易感性。研究的目的是评估这些树种在不同环境条件下的生长和木材特性，为林业实践和育种策略提供科学依据。

研究发现，树种对生长和木材特性的影响显著，而施肥和风力则未表现出一致的影响。Pinus radiata在直径和高度增长方面表现最佳，但其弹性模量（MOE）最低，而Pinus elliottii × Pinus caribaea（P. ell × car）的木材密度最高。在灌溉实验中，两种杂交种（P. pat × tecL和P. ell × car）在灌溉条件下表现出更高的直径和高度增长，以及更高的MOE，尤其是在P. pat × tecL中。灌溉显著改善了直径和高度的生长，并提升了MOE，这表明在西开普地区，水分供应是限制生长的重要因素。

此外，研究还发现，压缩木在所有树种中普遍存在，且受到季节性因素的影响。压缩木的存在部分掩盖了环境因素对密度和MFA的影响，但通过分析，研究人员发现压缩木与风速和温度之间存在显著关联。特别是在P. ell × car和P. pat × tecL中，压缩木的形成与温度和风速的季节性变化密切相关。压缩木的密度高于正常木材，但其微纤丝角与正常木材相似，表明压缩木对木材硬度的影响更为显著。

本研究的另一个重要发现是，幼年木材的特性在很早的生长阶段就已经显现，这为早期选择和育种提供了宝贵的见解。研究人员通过实验数据验证了幼年木材在不同环境条件下的表现，表明通过早期的形态特征可以预测木材的机械性能。这为林业管理和育种实践提供了新的方向，即在幼年木材形成阶段关注其质量，以提高最终木材的综合性能。

研究还指出，不同树种和杂交种对环境因素的反应存在差异。例如，P. pat × tecL在灌溉条件下表现出更高的MOE和更低的MFA，而P. ell × car则在灌溉后表现出更高的木材密度。这些结果表明，灌溉对木材特性的影响因树种而异，某些杂交种可能更受益于水分供应。同时，研究强调了在幼年木材形成阶段，通过调控营养比例、灌溉和风力等环境因素，可以显著提升木材质量。

总体而言，这项研究揭示了在西开普地区，树种选择是影响早期生长和木材形成的主要因素。尽管施肥和风力未表现出一致的影响，但它们在一定程度上与木材特性相关联。例如，氮和钾的比值与木材密度和MFA存在显著负相关，而温度和风速则对压缩木的形成有重要影响。这些发现为未来的林业研究提供了方向，即在幼年木材形成阶段，通过综合考虑树种、营养比例、灌溉和风力等多因素，可以更有效地提升木材质量。此外，研究还指出，压缩木的形成不仅与风力有关，还与温度变化相关，这提示在管理实践中应考虑季节性环境变化对木材形成的影响。

本研究的结论强调了树种在早期生长和木材形成中的主导作用，同时指出了营养吸收、灌溉和压缩木在调节生长与木材特性关系中的作用。研究结果为选择适合特定环境条件的树种或杂交种提供了指导，并建议在水分有限的地区采用灌溉策略以提高生长和木材质量。然而，研究也指出，由于实验仅涵盖了非常早期的生长阶段，未来需要进行长期监测以全面了解幼年木材形成阶段（3至10年）对结构木材质量的影响。此外，为了更准确地量化风力对木材形成的影响，未来的研究应选择风力差异较大的地点，并包括风向数据。这些发现不仅有助于提高松树木材的质量，也为林业管理和育种策略提供了科学依据。