造林密度对材用樟树幼林生长和蓄积量的影响

刘新亮，章 挺，邱凤英，符 潮，周 诚

（江西省林业科学院 国家林业和草原局樟树工程技术研究中心，江西 南昌 330032）

樟树Cinnamonum camphora(L.) Presl为樟科Lauraceae樟属Cinnamomum常绿阔叶大乔木，俗称香樟、芳樟、油樟、臭樟等，是亚热带常绿阔叶林的重要组成树种之一。樟树广泛分布于我国秦岭、长江流域以南及西南地区，是南方重要的经济树种和用材树种[1]。樟树木材属硬木类，硬度中等坚重，具有材质细腻、耐腐蚀虫蛀、材性稳定等优良特性，兼之具有特殊香气，是木地板、高档家具、室内装饰、单板贴面的优质材料，也是建筑和雕刻生产中珍贵良材[2-4]。樟树生长迅速，对立地的适应性强，而且生态友好，是培育珍贵阔叶材的理想树种。目前，我国对材用樟树人工林培育方面的研究较少，主要集中在樟树种质资源搜集、无性繁殖、生长规律、林地土壤特性等方面[5-9]。尽管胡凌等[10]通过对上海地区10 a左右的樟树幼林进行间伐调控，比较了不同间伐密度下林木生长过程和林分生物量，为生产中确定合理的樟树人工林调控密度提供了指导，但尚未见樟树造林密度与林分生长过程及蓄积量间关系的研究报道。本研究以江西德兴的7年生樟树幼林为对象，通过生长调查和树干解析比较不同密度下樟树幼林的生长状况，旨在揭示樟树林木生长和材积随林分密度不同而变化的规律，以期为樟树人工林的高效培育提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于江西省德兴市张村镇（28°50′ N，117°33′ E），属中亚热带湿润季风区，气候温暖湿润，雨量充沛，年平均气温17.8 ℃，年平均降水量1 981.7 mm，年平均日照1 625.1 h，无霜期年平均279 d。试验林海拔约70 m，南坡，土壤为黄红壤，呈酸性，pH值4.5～5.0，母岩为花岗岩。土壤有机质含量 22.38 g·kg-1，全 N 1.19 g·kg-1，全P 0.43 g·kg-1，全 K 19.53 g·kg-1，有效 N 72.61 mg·kg-1，有效 P 10.83 mg·kg-1，有效 K 65.07 mg·kg-1。试验林建于2012年3月，造林苗木为1年生的樟树实生裸根苗。共设4个造林密度：833、1 111、1 667和2 500株·hm-2，株行距分别为3 m×4 m、3 m×3 m、2 m×3 m、2 m×2 m。对样地林分进行定期除草和防治病虫害管理。

1.2 研究方法

2017年12年于每个密度林分内设置3个坡位、坡度等立地条件一致并具有代表性的小区，每个小区面积约900 m2。每个小区随机设置一个20 m×20 m的标准地，进行每木检尺，测定胸径、树高、冠幅、枝下高等因子。根据树高和胸径的平均值从小区内选取1株平均木作为标准木，共计12株。标记标准木南北向、胸高、1/2树高，然后伐倒进行树干解析，分别于0、1.0、1.3、2.0 m处截取圆盘，之后按1 m为区分段在全株截取圆盘，圆盘厚度5 cm。将圆盘打磨刨光，判读年轮，测量每个年轮自东、西、南、北方向至髓心的距离，以精确计算各龄阶（1 a）直径。采用平均断面积区分求积法计算标准木单株材积，采用标准木法计算林分蓄积量[11]。应用梁林峰[12]的方法计算各龄阶樟树胸径和材积的连年及平均生长量。

1.3 数据处理

采用Excel 2016对数据进行整理，运用SPSS 17.0软件进行统计分析和显著性检验（Duncan's新复极差法）。

2 结果与分析

2.1 造林密度对樟树幼林生长量的影响

2.1.1 造林密度对幼林单株生长量的影响

不同密度樟树幼树生长状况（表1），在1 111～2 500株·hm-2密度范围内，林分平均树高随林分密度的增大而呈现减小的趋势。造林密度2 500株·hm-2林分的平均树高显著低于造林密度为 833和 1 111株·hm-2林分，与 1 667株·hm-2林分树高差异未达到显著水平（P＜0.05）。林分平均胸径随造林密度的增大而呈现减少的趋势。造林密度为833株·hm-2时林分平均胸径最大，2 500株·hm-2林分的平均胸径显著低于其他密度林分（P＜0.05）。这说明当樟树林分密度过大时会限制其树高和胸径的生长。林分平均冠幅随林分密度的增大而呈现减小的趋势，造林密度833株·hm-2林分的平均冠幅显著高于其他密度林分（P＜0.05）。在1 111～2 500株·hm-2密度范围内，林分平均枝下高随造林密度的增大而逐渐增高。造林密度1667株·hm-2林分的平均枝下高与其他密度林分无显著差异（P＜0.05）。

2.1.2 造林密度对材积的影响

林分单株材积随密度的变化趋势与胸径一致。随着造林密度的增大，林分幼树单株材积逐渐降低。造林密度为833和1 111株·hm-2林分的平均单株材积无显著差异，其余各密度间差异显著（P＜0.05）。造林密度833株·hm-2林分的平均单株材积为造林密度2 500株·hm-2林分的2.93倍。林分单位面积蓄积量随着密度的增大表现出先增加后减少的趋势。在1 111～2 500株·hm-2密度范围内，林分蓄积量随着密度增大而降低，在密度达到2 500株·hm-2时，由于林分密度过大，林分胸径和树高生长受到限制，生长量降低，林分蓄积量降低至23.05 m3·hm-2，显著低于造林密度为1 111和1 667株·hm-2林分（P＜0.05）。

表1 不同造林密度对樟树幼林林分生长的影响†Table 1 Effects of planting densities on stand growth of C.camphora plantation

2.2 造林密度对樟树幼林生长过程的影响

2.2.1 造林密度对胸径生长过程的影响

不同密度下樟树幼树胸径连年生长量和平均生长量，如图1所示。从总体变化趋势上看，各密度条件下樟树幼林胸径生长过程相似，3～5年为樟树胸径生长的速生期。胸径生长量在造林后第2年时快速增长，在第3～4年达到高峰，胸径连年生长量最高达到了2.55 cm，此后胸径连年生长量开始逐年下降。各密度处理间樟树胸径平均生长量变化趋势一致，前期2～4 a逐年增长，第4～5年时达到高峰，且随着造林密度的增加，胸径平均生长量逐渐降低。由表2可知，从第4年开始，造林密度2 500株·hm-2林分的胸径连年生长量显著低于其他密度，造林密度1 111和1 667株·hm-2林分的胸径连年生长量无显著差异；第6年时，造林密度833株·hm-2林分的胸径连年生长量显著高于其他密度。从图1可以看出，虽然各密度下胸径生长过程相似，但其胸径生长旺盛期（胸径连年生长量＞1.5 cm）持续时间不同。造林密度833株·hm-2林分的胸径生长旺盛期为3 a，造林密度1 111和1 667株·hm-2林分的胸径生长旺盛期为2 a，而造林密度2 500株·hm-2林分的胸径生长旺盛期仅持续1 a。因此，林分胸径生长旺盛期的持续时间随造林密度的增大而逐渐变短。

图1 不同造林密度下樟树胸径生长量比较Fig.1 Comparison of DBH of C.camphora stands with different forestation densities

表2 造林2 a后不同密度樟树幼林的胸径连年生长量Table 2 Current annual increment of DBH of C.camphora trees under different densities after planted 2 years

2.2.2 造林密度对材积生长过程的影响

不同密度下樟树材积连年生长量和平均生长量随年龄的变化趋势，如图2所示。从总体上看，樟树材积连年生长量首先随年龄的增加而不断上升，在4～6 a时达到最大值后开始下降，不同密度单株材积快速增长期所持续时间不同。造林密度2 500株·hm-2和1 667株·hm-2林分的材积连年生长量分别在第4年和第5年时达到最大值（0.001 7 m3和0.004 0 m3），此后开始逐年下降；造林密度1 111株·hm-2林分的材积连年生长量在第4年时达到最大值（0.004 5 m3），并持续2年处于较高水平；造林密度833株·hm-2林分的材积连年生长量在第4年时达到最大值（0.006 4 m3），并持续3 a处于较高水平，明显高于其他密度。因此，樟树林分材积的快速增长期持续时间随造林密度的增大而缩短。6年生时，造林密度2 500株·hm-2林分材积连年生长量与平均生长量相交，其他密度下林分尚未相交。这说明6年生时，2 500株·hm-2密度下樟树林分材积生长达到了数量成熟，其他密度林分未达到数量成熟。

图2 不同造林密度下樟树材积生长量比较Fig.2 Comparison of volume growth of C.camphora stands with different densities

3 结论与讨论

在人工林培育过程中，林分密度是影响林木生长发育的关键因素，直接影响着人工林生产力的提高和生态功能的发挥。确定合理的造林密度是营造人工林的关键技术环节，造林密度决定人工林林分后期密度大小，是影响人工林郁闭时间、发挥森林功能和木材产量质量的重要因素[13-15]。本研究中，随着造林密度的增加，樟树幼林平均胸径、冠幅和单株材积呈减少趋势，各密度间差异达到了显著水平（P＜0.05）。这是由于随着造林密度的增加，单株林木的生长环境变得狭小，林木对光、养分和水等林地资源争夺激烈，使得单株林木的生长相对缓慢，胸径和冠幅的生长明显减小，这种现象符合密度竞争效应的一般规律[16-18]。在高密度（1 667和2 500株·hm-2）条件下，樟树个体的生长发育明显的受到抑制，平均胸径和单株材积显著低于其他两个较低密度的林分（P＜0.05）。

目前国内外在密度对树高生长作用方面的研究较多，但由于树种、立地条件和造林密度等不同，结论也不尽相同。一般情况下，密度对树高生长的作用，比对其他生长指标的作用弱，在相当宽的一个中等密度范围内，密度对树高生长无显著影响[19-20]。本研究中，造林密度对林分平均树高有一定的影响，但在833～1 667株·hm-2密度范围内，各密度间林分平均树高差异不显著，这表明在该密度范围内密度对林分平均树高生长影响不明显。高密度条件（2 500株·hm-2）下，由于林木对地上空间、水肥等资源竞争的激烈，限制了林木个体树高的生长，树高为1 111株·hm-2密度时的0.91倍。随着林分密度的增大，林分内幼树枝下高表现出增高的趋势。这是因为随着密度的增大，林分林木间的竞争更加激烈，高密度林分地上部分光照不足，低于光补偿点，枝叶逐渐死亡而形成自然整枝[21-22]。总之，在一定的竞争程度内，林木为了争夺光照而快速向上生长，密度对胸径生长的影响更大，但密度过高时，生长所需的资源严重供应不足，对高、径生长均产生了显著的影响。

林分蓄积主要由单株材积和造林密度两个因子决定，在幼林阶段前期林分未充分郁闭时，造林密度对蓄积量的影响起主导作用，随着林龄的增长，林分个体间竞争开始变得激烈，单株材积逐渐成为主导因子[23]。就林分整体而言，随着造林密度的增加，林分对林地资源的获取和利用越多，林分总生长量就越大。前人对火炬松Pinus taeda、湿地松Pinus elliottii和杂交杨Populus canadensis×P.maximowiczii等的研究表明，在一定密度范围内，造林密度对林分蓄积量、地上木材产量和地上生物碳储量影响较小，而在过高密度的林分内，林分总生长量会出现减小现象[16,24]。本研究中不同密度下樟树林分蓄积量表现出相似规律，林分蓄积量在中等密度（1 111和1 667株·hm-2）条件下最大，过高（2 500株·hm-2）或过低（833株·hm-2）密度林分蓄积均显著低于中等密度（P＜0.05）。

本研究通过树干解析方法对不同密度下樟树生长过程进行分析，结果表明3～5 a为樟树胸径生长的速生期，在这个时期应加强抚育和水肥管理，对大密度林分应适度间伐以调控密度。樟树林分胸径生长旺盛期的持续时间总体上随造林密度的增大而减小，这与王春胜等[25]对西南桦Betula alnoides幼林的研究结果一致。各密度下樟树林分的胸径连年生长量在前3年均表现出快速增长的趋势，说明这时林分内部竞争较弱，各密度林分间林木生长状况差异不大。第4年时，高密度条件（2 500株·hm-2）下樟树胸径连年生长量下降幅度明显高于其他密度条件，林木生长开始受到抑制，这种情况下需要对林分进行适度间伐，以确保林木正常生长，而其他密度则推迟到5 a以后。造林密度1 111和1 667株·hm-2林分的胸径生长旺盛期持续时间相同，且林分蓄积量无显著差异，但是1 111株·hm-2林分材积连年生长量维持在较高水平时间较长，说明1 111株·hm-2林分单株生长状况优于1 667株·hm-2林分。

本研究综合考虑樟树的生长表现、生长过程及林分蓄积等因素，初步确定樟树的适宜造林密度为1 111株·hm-2，合理造林密度范围为1 111～1 667株·hm-2。在实际造林中，不同地区应根据当地立地条件和经营水平等因素，综合考虑以确定合理的造林密度。可采用不同林龄动态密度管理机制，根据林分生长过程的动态变化不断调整林分密度，合理控制林分密度与林木生长之间的制约关系，以确保林分个体正常生长发育，林分空间得到充分利用。