中亚热带人工米槠林分生产力

郑双全

(福建省沙县官庄国有林场，福建 沙县 365050)

中亚热带人工米槠林分生产力

郑双全

(福建省沙县官庄国有林场，福建 沙县 365050)

在福建省沙县官庄国有林场，以同年度、相似立地条件下的人促米槠林和杉木林为对照，从林分生长、生物量及其分配和空间格局、净生产量、叶净同化率等方面，对17年生人工米槠林的林分生产力进行研究。结果表明：现存密度875株·hm-2的人工米槠林，平均胸径25.7 cm，平均树高14.5 m，单株立木材积0.3534 m3·株-1，林分立木材积309.225 m3·hm-2，平均木生物量148.06 kg·株-1，年净生长量8.71 kg·株-1·a-1，叶对树干净同化率达115.55 g·m-2·a-1，树冠生长发育较完整，单木生长量、生物量均高于人促米槠林和杉木林，具有较高的生产力。以培育优质大径材为目的的人工米槠林现存密度875株·hm-2是适宜的，有利于培育大径材。

米槠；人工林；生物量；形质性状；净同化率

米槠(Castanopsiscarlesii(Hemsl) Hayata)为壳斗科栲属常绿阔叶乔木，是亚热带常绿阔叶林重要的建群种之一，在低海拔常绿阔叶林中能够形成单优群落。米槠生长迅速，树干通直，材质优良，木材淡黄褐色，纹理直，是优良的用材树种[1]，亦是培育食用菌的优良原料，其培肥土壤、涵养水源能力较强[2]。目前我国木材消费结构发生了巨大变化，大径材和珍贵阔叶用材十分短缺[3]。但长期以来，掠夺性肆意砍伐阔叶林，包括米槠在内的珍贵阔叶林资源越来越少，而且随着国家全面禁止砍伐天然林政策的实施，在经济建设和人民生活中，诸如豪华建筑、工艺雕刻、胶合板材以及室内装修等所需阔叶优质材严重供不应求，人工发展珍贵阔叶林是一种趋势，鼓励阔叶树人工造林是许多林业先进国家作为保护生物多样性，防治地力衰退的重要途径[3]。有关米槠林的研究主要涉及对种群生态、物种多样性以及人工促进天然更新的研究[4-12]，对人工林造林技术、林分生产力的研究也有少量报道[13-14]。廖函宗等[13]研究了10年生米槠人工林的生产量，指出具有较高的生产能力。本文对福建省沙县官庄国有林场17年生米槠人工林的林分生产力进行研究，揭示其生长过程，以期为米槠人工林的栽培与经营管理提供参考。

1 试验地概况

试验地位于福建西北部的沙县(26°6′—26°46′N、117°32′—118°6′E)的福建省沙县官庄国有林场。属中热带大陆性兼海洋性季风气侯区，年均气温19.3 ℃左右，年均降水量1880 mm，全年平均空气相对湿度81%左右，年霜期81～86 d，年霜日15～20 d，日均气温≥10 ℃的年积温4850～5230 ℃。林地属较肥沃立地类型(Ⅱ类地)。

试验林位于官庄林场池村管护站02林班59大班4小班，前茬为杉木林，采伐迹地经清杂炼山，块状整地，穴规格60 cm×40 cm×40 cm。种子采自以米槠为主的次生阔叶林中生长健壮的成年林木，苗木为1年生实生苗，于2000年春营造米槠纯林，株行距3 m×3 m。面积3.6 hm2。造林后前3 a，每年锄草抚育2次；3 a后，每年劈草1次，至郁闭。人工促进天然更新的米槠林位于高桥镇泉水峡村南坑23小班，是2000年天然次生阔叶砍伐后，经人工促进天然更新形成的以米槠为优势树种的林分，林龄16～18 a。杉木林与人工米槠林同年营造，苗木为1年生实生苗，株行距2 m×2 m，林地清理方式、幼林抚育与人工米槠林相同。以上3种林分的林地均为较肥沃立地类型(Ⅱ类地)。

2 试验方法

2015年12月分别在米槠人工林、人工促进天然更新米槠林中按照“X”字型，建立5个20 m×20 m的标准地，在标准地内进行每木调查，测定胸径，树高1/2、1/4、3/4处树干直径，树高、枝下高、冠幅等主要生长因子。计算现存林分密度、平均胸径、平均树高，以V阔=0.00005276D1.882161H1.009317计算立木材积。以平均胸径、平均树高为标准，每块标准地选择1株标准木(标准木与林分平均胸径、平均树高误差率允许在5%之内)，采用分层切割法直接测定每一标准木各器官鲜重，地上部分以2 m为1层，地下部分以20 cm为1层，并各取30%的样品，带回实验室，测定含水量，根据含水率推算生物量。

同时，在邻近(相距180 m左右)同样立地条件，同年营造的杉木人工林中，以同样方法建立标准地作为对照，测定杉木林的主要生长因子。杉木立木材积以V杉=0.00005806D1.955335H0.894033计算。

叶面积采用重量法测定，选取一定比例叶片，称其重量，然后在方格纸上求算出每片叶子叶面积，以此推算出平均木叶面积，再以平均木叶面积计算林分叶面积。以生物量和叶面积计算平均净生产量和叶净同化率[15]。

3 结果与分析

3.1 人工米槠林分生长状况分析

3.1.1 树高、胸径生长量比较 17年生人工米槠林、杉木林以及人促米槠林的生长状况见表1。从表1可知，17年生人工米槠林平均胸径25.7 cm，胸径最大30.2 cm、最小18.6 cm，变异系数0.273，年平均胸径生长量1.52 cm；米槠平均树高14.5 m，树高最高18.2 m、最低14.7 cm，变异系数0.155，年平均树高生长量0.85 m。人工米槠林胸径变异系数高于树高变异系数，表明人工米槠林胸径分化较为明显，树高生长量较为稳定，在米槠优树选择中，应以胸径为主要指标。

表1 17年生米槠不同林分类型的生长状况

人工米槠林与人促米槠林相比，平均胸径增加91.7%，平均树高降低13.7%，表明人工米槠林胸径生长高于人促米槠林，树高则是人促米槠林高于人工米槠林。2种林分经营密度不同，可能是导致胸径、树高差异的因素之一。

从表1也可看出，17年生杉木林，平均胸径18.5 cm，平均树高17.2 m，年平均胸径生长量、树高生长量分别为1.09 cm、1.01 m。人工米槠林与杉木林相比，人工米槠林平均胸径增加38.9%，平均树高降低15.7%；表明人工米槠林胸径生长量超过同等条件下的杉木林，树高生长量略低于杉木林，具有较高的生长量。

3.1.2 立木材积生长比较 立木材积是评价用材林生产力的重要指标，受到胸径、树高和形数的共同影响，林分立木材积还受到经营密度的直接影响。从表1可知：人工米槠林单株立木材积0.3534 m3·株-1，林分立木材积309.225 m3·hm-2，与人促米槠林相比，单株立木材积增加193.8%，林分立木材积降低26.1%；与杉木林相比，单株立木材积增加59.26%，林分立木材积降低40.07%。表明人工米槠林单株立木材积大于人促米槠林和杉木林，但林分立木材积则低于人促米槠林和杉木林。对人工米槠林、人促米槠林单株立木材积和林分立木材积进行方差分析，结果表明，人工米槠林与人促米槠林单株立木材积间存在极显著差异，人工米槠林单株立木材积大于人促米槠林；人工米槠林与人促米槠林林分立木材积间存在显著差异，人促米槠林林分立木材积大于人工米槠林。显然林分立木材积间的差异是因为现存株数差异而引起的，人促米槠林现存密度是3480株·hm-2，而人工米槠林现存密度仅为875株·hm-2，前者株数比后者增加近3倍。人工米槠林现存密度，是非人为控制下的偶然结果，也说明培育米槠林大径材经营密度不宜太大，造林密度在875～900株·hm-2较为适宜，倘若造林密度较大，应及时间伐，保持树冠的完整性。不仅可以维持较高的生产量，且林木形质性状较为合理。

3.1.3 树冠生长比较 树冠生长不仅是林分生物量增长的组成部分，也是整个树体有机物制造与供应的唯一源泉[16]。人工米槠林平均冠幅4.2 m，冠长12.2 m，而人促米槠林平均冠幅2.4 m，冠长5.4 m，前者比后者冠幅增加75.0%，冠长增加125%。林木生长过程中90%的干物质是光合产物的积累，而叶器官是林木进行光合作用的唯一场所，人工米槠林现存密度较为合理，树冠生长发育正常，冠幅生长基本上不受或少受制约；而人促米槠林现存密度3480株·hm-2，树冠已经交接、重叠，相互挤压，林分高度郁闭，林木冠幅生长明显受到约束，枝下高急速退缩。树冠一旦退缩，难以恢复，严重制约以后林木的生长。由此认为以培育优质大径材的人工米槠林，造林密度不宜太大，以保留树冠的完整性，但为了提高枝下高，减少节痕，可采取人工修枝的办法，提高干材质量。

3.2 林分形质性状分析

人工米槠林和人促米槠林形质性状测定结果见表2。从表2可以看出：不同林分米槠林林木形质性状存在差异。人工米槠林高径比56.4，人促米槠林高径比125.4，表明前者树干圆满度比后者高。形率，即不同位置直径与胸高直径比值，也可以表示树干圆满程度，人工米槠林形率q0、q1/4、q1/2、q3/4分别为1.09、0.83、0.40、0.22，人促米槠林形率q0、q1/4、q1/2、q3/4分别为1.17、0.76、0.65、0.31，人促米槠林形率也较高，甚至高于同一高度的人工林形率。说明人促米槠林在较高密度状况下也可以提高树干圆满度，但这一指标提高是相对的，是在胸径降低情况下获取得的，其圆满度是以牺牲单株材积换取。

表2 米槠不同林分类型的形质性状

人工米槠林冠径比(树冠直径与树干胸径之比)16.3，人促米槠林冠径比17.9，表明树冠较大，胸径也较大。

枝粗指数(最粗枝的基径与树干胸径之比)人工米槠林为0.12，人促米槠林为0.16，自然整枝能力(枝高比：枝下高与树全高之比)人工米槠林为0.162，枝下高不及全高1/3；人促米槠林为0.679，枝下高超过全高2/3，枝粗指数以人工米槠林数值较高，自然整枝则是人促米槠林较高。

冠径比、枝粗指数、自然整枝能力对米槠林木形质性状有消极影响，但对林木生长又有积极作用。笔者认为：人工米槠林要培育优质大径材，造林密度不宜太大，过大造林密度严重制约树冠生长，但又要提高形质性状，较为可行的方法是进行适量的修枝，以提高枝下高，修枝方法根据林分发育状况而定。

3.3 平均木生物量及其分配

平均木生物量，是乔木层生物量的基础。对林分生产力有较大影响。从表3可知，人工米槠林平均木生物量为148.06 kg·株-1，人促米槠林平均木生物量为63.76 kg·株-1，前者比后者增加132.2%。平均木各器官生物量分配，人工米槠林为干>根>枝>叶，人促米槠林则是干>根>叶>枝。人工米槠林、人促米槠林树干生物量分配比例分别为63.30%、68.27%，占平均木总生物量的比例均较大，表明无论是人工米槠林，还是人促米槠林都有利于干材生物量的积累和出材率的提高，符合用材林培育的目的。

*：比例为各器官生物量占全株生物量的比例。

人工米槠林平均木枝生物量14.36 kg·株-1、叶生物量7.17 kg·株-1，分别占全株生物量的9.70%、4.84%；人促米槠林平均木枝生物量3.35 kg·株-1、叶生物量3.53 kg·株-1，分别占全株生物量的5.26%、5.53%。枝、叶生物量人工米槠林比人促米槠林分别增加11.01、3.64 kg·株-1，即增加328.7%、103.1%。且人工米槠林枝叶生物量分布较均匀，2 m以上均有枝叶分布，枝叶下偏；而人促米槠林枝叶生物量空间分布上移，偏上，11 m以上才有枝叶分布。叶是利用空气中的CO2，通过叶绿素进行光合作用的器官。随着林龄增大，当树冠叶丛大量减少，而整株维持性消耗CO2量又大幅度上升，可能出现光合作用固定的CO2量小于消耗的CO2量，光合产量不积累，甚至负生长，为此，维持林木的枝叶总量是保证林木生物量积累的关键。从表2可知，人促米槠林枝高比超过2/3，在林业生产上，往往在枝高比为2/3时，应及时间伐。显然，人促米槠林树冠叶丛空间缩短，已经影响了生物量的积累；而人工米槠林枝高比小于1/3，树冠叶丛空间较充裕，处于“较理想状态”，具有较好的生产潜力，人工米槠林现存密度较合理。

3.4 平均木叶面积及叶净同化率

叶片作为光合作用的器官，其叶面积大小与林分生产力密切相关[17-18]，其叶面积是表征植物光合作用的重要指标。不同类型米槠林叶面积及叶净同化率测定结果见表4。从表4可知，人工米槠林叶面积为47.71 m2·株-1，年净生长量为8.71 kg·株-1·a-1，而人促米槠林叶面积为24.30 m2·株-1，年净生长量为3.75 kg·株-1·a-1，人工米槠林比人促米槠林叶面积增加96.3%，年净生长量增加132.3%；表明人工米槠林光合作用面积较大，对太阳能的利用率较高，人工米槠林叶对树干净同化率达115.55 g·m-2·a-1，人促米槠林叶对树干净同化率达105.37 g·m-2·a-1，人工米槠林比人促米槠林增加10.18 g·m-2·a-1，增加9.7%，人工米槠林叶对树干、枝、叶净同化率均高于人促米槠林。表明人工米槠林与人促米槠林比提高了单木的光能利用率。但人促米槠林保存密度大，乔木层的光能利用率可能高于人工米槠林。相对于定向培育米槠优质大径材的林分，人工米槠林更符合大径材林分的经营目的。

表4 不同类型米槠林平均木叶面积及净同化率

3.5 林分生物量

林分生物量是林分生产力的重要表征。从表5可知，人工米槠林林分生物量133.94 t·hm-2，其中乔木层占96.69%，林下植物层占3.31%；人促米槠林林分生物量223.81 t·hm-2，其中乔木层占99.14%，林下植物层仅占0.86%。人促米槠林与人工米槠林相比，林分生物量增加67.10%，乔木层生物量增加77.27%，表明人促米槠林林分生物量高于人工米槠林。但人工米槠林平均木生物量高于人促米槠林，人工米槠林有利于大径材培育，人工米槠林林下植物发育较好，这与人工米槠林经营密度较低有关，有利于林业可持续发展和生物多样性保护。

4 结论与讨论

1)米槠为珍贵乡土阔叶树种，人工栽培米槠林具有较高的生长量。现存密度875株·hm-2的人工米槠林，平均胸径25.7 cm，平均树高14.5 m，单株立木材积0.3534 m3·株-1，林分立木材积309.225 m3·hm-2。与同年相似立地条件的杉木林比，人工米槠林平均胸径增加38.9%，平均树高降低15.7%，单株立木材积增加59.26%，林分立木材积降低40.70%；与人促米槠林比，平均胸径增加91.7%，平均树高降低13.7%，单株立木材积增加193.8%，林分立木材积降低26.1%。人工米槠林林分立木材积降低，是由于株数较少的缘故。在林分培育中林分密度是一个重要因子，林分经营密度直接影响林分对光能利用率及对土壤营养与水肥的吸收状况，从而影响林分生产力[19]。当立地不成为障碍大径材生产的因子时，密度控制则对目的材种的形成发挥着重要作用[20]。俞新妥等[21]认为栽植密度大的林分，如间伐措施跟不上，是很难培育大径材的。以培育优质大径材为目的的人工米槠林现存密度875株·hm-2是适宜的，有利于培育大径材。

表5 不同类型米槠林生物量及其分配

2)人工米槠林生物量较高，分配合理，单木光能利用率高。人工米槠林平均生物量148.06 kg·株-1，比人促米槠林增加132.2%，树干分配比例为63.30%，有利于干材生物量的积累和出材率提高。人工米槠林叶面积为47.71 m2·株-1，年净生长量8.71 kg·株-1·a-1；而人促米槠林叶面积是24.30 m2·株-1，年净生长量为3.75 kg·株-1·a-1；人工米槠林比人促米槠林叶面积增加96.3%，年净生长量增加132.3%；人工米槠林叶对树干净同化率达115.55 g·m-2·a-1，比人促米槠林增加9.7%。就单木而言，人工米槠林光能利用率高于人促米槠林。

3)人工米槠林林分结构较理想。17年生人工米槠林树冠发育完整，人工米槠林与人促米槠林比：冠幅增加75.0%，冠长增加125%，枝叶分布较均匀。枝高比是调控经营密度的一个重要指标，林业生产上一般以枝高比2/3作为抚育间伐的参考值。随着林龄增大，当树冠叶丛大量减少，而整株维持性消耗CO2量又大幅度上升，可能出现光合作用固定的CO2量小于消耗的CO2量，光合产量不积累，甚至负生长；另一方面人工米槠林枝高比小于1/3，树冠叶丛空间较充裕，处于“较理想状态”，具有较好的生产潜力，人工米槠林现存密度较合理。一般认为林分郁闭或基本郁闭时，位于下部枝叶接受的光照强度和辐射量都有限，光合作用较低下，可能产生负增长效应的无效枝叶[22]。对树高下部1/3高度进行修枝比较适宜，在保证米槠人工林可以正常生长发育的前提下，可提高优质干材的质量。

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Study on Productivity ofCastanopsiscarlesiiForest in Mid-subtropical Zone

ZHENG Shuangquan

(GuangzhuangStateForestFarm，Shaxian，FujianProvince，Shaxian365050，Fujian，China)

In this paper，artificial promoting regenerationCastanopsiscarlesiiplantation and Chinese fir plantation with the same age and similar soil condition were selected as control，which were used to compare with the 17-year-old artificialCastanopsiscarlesiiplantation on the wood growth，biomass accumulation，allocation and spatial pattern，net primary production and net leaf assimilarre height，single standing tree volume，discrete wood product average wood biomass，net productivity and net assimilation rate ofCastanopsiscarlesiiplantation with density of 875 trees hm-2were 25.7 cm，14.5 m，0.3534 m3·tree-1，309.225 m3·hm-2，148.06 kg.tree-1，8.71 kg·a-1.tree-1，and 115.55 g·m-2·a-1，respectively.Single standing tree canopy，individual volume and average biomass ofCastanopsiscarlesiiplantation with density of 875 trees·hm-2performed better than promoting regenerationCastanopsiscarlesiiplantation and Chinese fir plantation.Therefore，the density of 875 trees·hm-2is a good management choice and facilitates cultivation of large diameter timber.

Castanopsiscarlesii；plantation；biomass；quality traits；net assimilation rate

10.13428/j.cnki.fjlk.2016.04.015

2016-05-12；

2016-07-07

三明市科技计划项目(基于碳增汇的杉木人工林高效培育技术研究，明科办[2015]18号

郑双全(1965—)，男，福建永春人，福建省沙县官庄国有林场高级工程师，从事森林培育及林业科学技术研究。E-mail：477618391@qq.com。

S718.55+6

A

1002-7351(2016)04-0070-06