余克勝，張時林，鄢武先，賈 晨*，宋 鵬

(1.洪雅縣國有林場，四川 洪雅 620360；2.資陽市自然資源和規(guī)劃局，四川 資陽，641300；3.四川省林業(yè)科學研究院，四川 成都 610081)

杉木(Cunninghamialanceolata)是我國南方林業(yè)生產(chǎn)中重要的速生用材樹種，具有生長快、材質(zhì)好的特點，是建筑家具制造等行業(yè)重要原料。密度撫育管理是經(jīng)營管理森林的重要措施之一，密度調(diào)控林分可以改變林分空間結(jié)構(gòu)，而低密度經(jīng)營有利于林分的胸徑、樹高、材積加快生長，促使林分樹干飽滿[1]。張鵬等認為間伐強度增大能顯著促進胸徑生長和林分的蓄積生長率增長[2]，龍忠于等研究發(fā)現(xiàn)不同間伐強度對杉木人工林胸徑連年生長量的影響差異顯著，當間伐強度為40%時，可促進胸徑連續(xù)性增長[3]。洪玲霞認為初植密度對林分優(yōu)勢高生長過程的影響較大，而間伐影響不大[4]。生長勢是植物發(fā)育的旺盛程度，也是自身生命力的客觀反映，受自身因素和外界環(huán)境共同影響。不同生長勢的林木能顯著影響各器官生物量的分配[5～6]、胸徑和樹高的成熟期[7]以及樹高生長率[8]，但對某一性狀的多樣性影響不明顯[9]。林文樹認為土壤理化性質(zhì)顯著影響著優(yōu)勢木的生長過程[10]。學者們雖然已開展了一些密度調(diào)控對杉木林分生長的影響和不同生長勢植株的生長差異等研究，然而關于密度調(diào)控對優(yōu)勢木的生長過程研究較少。本研究對洪雅林場的不同經(jīng)營密度下的杉木人工林中的優(yōu)勢木的生長過程進行研究，為四川盆周山地杉木人工林大徑材培育和純林改造為混交林的科學經(jīng)營與管理提供參考和依據(jù)。

1 試驗區(qū)概況

研究地在洪雅國有林場八面山工區(qū)，位于眉山市西南部，地處四川盆地西南邊緣，屬于洪雅縣(東經(jīng)102°49′～103°32′，北緯29°24′～30°00′)管轄。地形由高山、中山、深丘、淺丘、臺地、河谷、平壩組成；地勢由西南向東北傾斜，境內(nèi)地貌以山地丘陵為主，最高海拔 3 090 m，最低海拔417.5 m。屬中亞熱帶濕潤氣候，年降雨量 1 435.5 mm，年日照 1 006.1 h，年無霜期307 d，最冷月1月均溫6.1 ℃，最熱月7月均溫25.3 ℃，年平均氣溫16.6 ℃；境內(nèi)土壤以黃壤、山地黃壤、紫色土為主。試驗林分為 2 000年營造的杉木人工純林，初植密度為 3 000株·hm-2，2008年開展1次透光伐，2012年開展1次生長伐，2014年再次生長伐調(diào)整密度，保留密度為500株·hm-2、750株·hm-2和1000株·hm-2。

2 材料與方法

2.1 樣地設置與樹干解析

2018年8月，在試驗林中選擇不同經(jīng)營密度(A:500株·hm-2、B:750株·hm-2和C:1000株·hm-2)的林分設置臨時樣地3個，對臨時樣地的林木進行每木檢尺，根據(jù)實測胸徑、樹高等指標的結(jié)果，以各樣地的平均樹高+1.5個標準差的標準確定各樣地的優(yōu)勢木，然后在每個樣地隨機選擇2株優(yōu)勢木作為解析木。并實測每株優(yōu)勢木的各斷面圓盤的年輪個數(shù)、每個年輪所對應的南北直徑生長量等各項指標，解析木以2 m區(qū)分段，即在0 m、1.3 m、3.6 m、5.6 m、7.6 m等截取圓盤。解析木的材積(V)采用中央斷面區(qū)分求積式計算，材積生長率采用普雷斯勒生長率公式求算[11]。不同經(jīng)營密度林分中選取的解析木生長情況見表1，不同經(jīng)營密度中優(yōu)勢木樹高、胸徑和材積的生長過程見表2。

表1 不同經(jīng)營密度中解析木的生長情況

Tab.1 Growth of analytical trees at different densities

經(jīng)營密度/(株·hm-2)年齡/a平均樹高/m平均帶皮胸徑/cm平均材積/m3A:5001913.0±0.5720.7±1.70.2567±0.0099B:7501913.2±0.4216.9±0.40.1664±0.0068C:10001913.1±0.2816.8±0.60.1462±0.0133

2.2 數(shù)據(jù)分析及處理

數(shù)據(jù)處理利用Excel軟件進行數(shù)據(jù)分析和制作表格，利用Origin 8.5制圖軟件進行作圖。

3 結(jié)果與分析

3.1 樹高生長差異

3種不同經(jīng)營密度中優(yōu)勢木的樹高生長曲線均表現(xiàn)為“S”型(見圖1)。由優(yōu)勢木的樹高生長曲線可以看出，C密度林分中的優(yōu)勢木的樹高生長量在生長期明顯低于A密度和B密度，B密度中的優(yōu)勢木樹高生長量在6～10年期間略大于A密度；10年生后，A密度和B密度的優(yōu)勢木樹高生長均明顯減緩，兩者的連年生長量均低于C密度的優(yōu)勢木連年生長量(見圖2-b)。

由圖2知，A密度中優(yōu)勢木的樹高平均生長量和連年生長量均在4年生時達到最大值，分別為1.4 m和2.2 m；而B密度和C密度優(yōu)勢木的平均生長量均在8年生時達到最大值，分別為1.3 m和1.0 m，出現(xiàn)時間晚于A密度；B密度優(yōu)勢木的樹高連年生長量最大值出現(xiàn)在8年生時(2.0 m)，晚于C密度(6年生，1.6 m)。根據(jù)樹高連年生長量曲線與平均生長量曲線相交點估測A密度、B密度和C密度的樹高數(shù)量成熟時間分別為9.2年、9.0年和8.2年，表明隨著林分密度增大，其樹高數(shù)量成熟的時間越早。密度調(diào)控對不同密度林分中優(yōu)勢木的樹高總生長量、平均生長量和連年生長量均有一定的影響。

表2 不同經(jīng)營密度中優(yōu)勢木生長過程表

Tab.2 Growth process of dominant trees at different densities

圖1 不同經(jīng)營密度中優(yōu)勢木樹高生長過程

3.2 胸徑生長差異

3種不同經(jīng)營密度中優(yōu)勢木的胸徑生長量隨著樹齡增長而呈現(xiàn)“S”型曲線(見圖3)。在前4年，3個密度中優(yōu)勢木的胸徑生長速度均是較快的；在6年生后，A密度優(yōu)勢木的胸徑生長要明顯快于B密度和C密度。說明隨著林分密度降低，胸徑的生長速度有增大趨勢。在19年生時，A密度的胸徑生長量是B密度的1.22倍，是C密度的1.23倍。

由圖4-a知，A密度和C密度中的胸徑平均生長量最大值均出現(xiàn)在6年生時，分別為1.70 cm和1.35 cm，而B密度的胸徑平均生長量最大值出現(xiàn)在4年生時(1.60 cm)。A密度、B密度和C密度的胸徑連年生長量最大值均出現(xiàn)在4年生時，其值分別為2.3 cm、2.3 cm和2.4 cm。在4～14年間，A密度的胸徑連年生長量一直高于B密度和C密度；在15年生后，C密度胸徑連年生長量高于另外兩者，表現(xiàn)出后期生長速度快的特點(見圖4-b)。根據(jù)胸徑平均生長量曲線與連年生長量曲線相交點，預測出A密度、B密度和C密度的胸徑數(shù)量成熟齡分別為8年、5.6年和7年。不同的經(jīng)營密度對優(yōu)勢木胸徑數(shù)量成熟時間有一定影響。

圖2 樹高平均生長量和連年生長量

圖3 不同經(jīng)營密度中優(yōu)勢木胸徑生長過程

3.3 材積生長差異

3種不同經(jīng)營密度中優(yōu)勢木的材積生長過程曲線見圖5，在2～6年間，3種優(yōu)勢木的材積累計生長量差異較小，但此后，三者的材積累計生長量差距逐漸增大，特別是A密度明顯大于另外兩者。在19年生時，A密度優(yōu)勢木去皮材積是B密度的1.50倍，是C密度的1.70倍，B密度的去皮材積是C密度的1.14倍。表明林分密度差異明顯影響了林分植株的材積生長。其原因主要是保留密度越小，林木之間距離越大、生長空間越大，獲得光照面積和土壤養(yǎng)分的機會越多，其生長勢越強，生長量越大。

圖4 胸徑平均生長量和連年生長量

圖5 不同經(jīng)營密度中優(yōu)勢木材積生長過程

由圖6-a知，在生長期，3種密度的材積平均生長量表現(xiàn)出A密度>B密度>C密度，A密度的材積平均生長量最大值出現(xiàn)在16年生時，其值為0.0125 m3，B密度和C密度的材積平生長量均在18年生時達到最大值，出現(xiàn)時間都晚于A密度，其值分別為0.0078 m3和0.0072 m3。由圖6-b知，A密度、B密度和C密度的材積連年生長量最大值出現(xiàn)的時間分別是8年(0.0174 m3)、10年(0.0122 m3)和16年(0.0125 m3)。表明林分密度在一定程度上影響了材積連年生長量生長過程變化，林分密度越大，材積連年生長量最大值出現(xiàn)時間越晚。

根據(jù)材積平均生長量曲線和連年生長量曲線相交點，估測出A密度、B密度和C密度的材積數(shù)量成熟齡分別為17年、18年和18.5年，表明隨著林分密度增大，林分中優(yōu)勢木的材積數(shù)量成熟時間越晚。

圖6 材積平均生長量和連年生長量

4 結(jié)論與討論

通過對不同經(jīng)營密度的杉木人工林中優(yōu)勢木的生長過程研究分析，得到以下結(jié)論：

(1)密度調(diào)控對杉木人工林中優(yōu)勢木的樹高生長有一定影響，林分經(jīng)營密度越大，樹高平均生長量和連年生長量最大值越小，樹高數(shù)量成熟時間越早，即林分密度降低后，在一定時期內(nèi)能夠促進樹高的生長，但后期各經(jīng)營密度中優(yōu)勢木的樹高總生長量差異不明顯。這是由于林木生長空間增大，林木短期內(nèi)獲得外界光照和土壤養(yǎng)分的機會更多，短期內(nèi)加快了樹高生長，后期由于立地條件的限制，各經(jīng)營密度的優(yōu)勢木的樹高基本一致，這與洪玲霞的研究結(jié)果相似[4]。

(2)杉木林分經(jīng)營密度降低，則優(yōu)勢木的胸徑生長量增大，平均生長量也越大；經(jīng)營密度降低的一段時間內(nèi)，低密度林分優(yōu)勢木的胸徑連年生長量大于中、高密度林分的優(yōu)勢木，但后期高密度林分的胸徑連年生長量大于中、低密度林分。密度調(diào)控后，低密度林分中優(yōu)勢木的胸徑平均生長量一直穩(wěn)定高于另外兩者，由于林木株間距加大，橫向競爭壓力降低，提高了低密度中優(yōu)勢木胸徑生長能力。這與龍忠于認為杉木人工林密度調(diào)控一定程度可促進胸徑連續(xù)性增長[3]，和張鵬研究認為經(jīng)營密度越小，胸徑平均生長量越大的結(jié)論相一致[2]。低密度林分(500株·hm-2)有利于培育杉木大徑材，同時，林木間距大可在林下補植鄉(xiāng)土闊葉樹種，有利于改造杉木純林向杉闊混交林轉(zhuǎn)變。

(3)隨著林分經(jīng)營密度的增大，優(yōu)勢木材積總生長量明顯降低，材積平均生長量逐漸減小，材積平均生長量和連年生長量最大值出現(xiàn)的時間越晚，材積的數(shù)量成熟年齡越晚。立木材積生長是由樹高和胸徑生長共同決定的，在密度調(diào)控后，低密度下優(yōu)勢木材積生長速度明顯快于中、高密度。因此，在經(jīng)營管理杉木人工林時，合理調(diào)控林分密度能夠促進優(yōu)勢木材積的增長。在杉木純林經(jīng)營過程中，應及時調(diào)整林分密度，改善林木空間，低密度(500株·hm-2)林分可顯著提高優(yōu)勢木材積生長量，進而縮短培育大徑材的年限，而中高密度(>500株·hm-2)林分可以用來培育中小徑材。

本次僅對同一立地指數(shù)下的不同經(jīng)營密度的杉木人工林優(yōu)勢木生長過程進行了研究，而不同立地條件對密度調(diào)控林分中優(yōu)勢木生長過程的影響尚待進一步研究。