杉木和闽粤栲纯林及其混交林生长效果比较

2019-12-27赵寿云

安徽农学通报 2019年22期

赵寿云

摘要：在福建邵武营造杉木、闽粤栲纯林和杉木-闽粤栲混交林（带状混交，混交比例6∶4），初植密度均为2940株·hm-2，不间伐。造林后20年杉木纯林的平均胸径、平均树高和平均林分蓄积量分别为16.41cm、14.18m和423.37m3·hm-2，其中胸径大于闽粤栲纯林、小于混交林，树高小于闽粤栲纯林和混交林，蓄积量大于混交林和闽粤栲纯林，平均林分蓄积量分别是混交林和闽粤栲纯林的1.01倍和1.23倍。杉木纯林林分叶、枝、干皮和地上总生物量平均值分别为13.26、14.48、131.33和159.07t·hm-2，其地上部分总生物量分别是闽粤栲纯林和混交林的62.90%和74.92%。林木平均胸径、平均树高、蓄积量和地上总生物量在三种不同林分类型间无显著差异，但在坡位间有显著差异。

关键词：杉木;闽粤栲;纯林;混交林;生长量

中图分类号 S725.2文献标识码 A文章编号 1007-7731（2019）22-0061-05

Comparison of Growth of Pure and Mixed Stands of Chinese Fir（Cunninghamia lanceolata） and Castanopsis fissa

Zhao Shouyun

（Forestry Bureau of Nanping City，Nanping 353000，China）

Abstract：Pure Chinese fir （Cunninghamia lanceolata） plantation，pure Castanopsis fissa plantation and Chinese fir-C. fissa mixed plantation，mixed by strips with mixed ratio of 6：4，were established with planting density 2940 stem·hm-2. The plantations had never been thinned. Twenty years after planting，mean diameter at breast height （DBH），mean height and mean stand volume in the pure Chinese fir plantation were 16.41 cm，14.18 m and 423.37 m3·hm-2，respectively，and the mean DBH was higher than that in the pure C. fissa plantation and lower than that in the mixed plantation，the mean height was lower than that in the pure C. fissa and the mixed plantation，the mean stand volume was higher than that in the pure C. fissa and the mixed plantation. Stand mean volume in the pure Chinese fir plantation was 1.01 times and 1.23 times as much as that in the mixed plantation and pure C. fissa plantation，respectively. Stand biomass of foliar，branch，stem plus bark and above ground in the Chinese fir plantation were 13.26 t·hm-2，14.48 t·hm-2，131.33 t·hm-2 and 159.07 t·hm-2，respectively. Above ground biomass of the pure Chinese fir plantation correspond to 62.90% and 74.92% of the mixed plantation and the pure C. fissa plantation，respectively. There were no significant differences in mean DBH，tree height，stand volume and above ground biomass among the tree plantation types，but there were significant differences in tree growth and above ground biomass among slope positions.

Key words：Chinese fir （Cunninghamia lanceolata）;Castanopsis fissa;Pure plantation;Mixed plantation;Growth

杉木（Cunninghamia lanceolata）是我國重要的速生用材树种，具有繁殖和栽植容易、速生、材质优良、木材用途广泛等优点，其栽培历史久、面积大，在国民经济中占有重要的地位[1]。建国以来的60多年间，由于改变了传统的杉木栽培制度，人工林栽培杉木以纯林连栽为主，随着杉木速生丰产和林面积的不断扩大，以及连栽代数的不断增加，林地生物多样性降低、白蚁等病虫害加剧、生态环境恶化、地力衰退和木材产量下降，不利于林分生产力的持续提高和森林多种效益的发挥[2]。众多学者研究表明：单一树种多代连栽加剧了地力消耗，容易引起林分生产力下降和地力衰退，而选择适宜的树种进行混交，可改善林分群落结构，增强生态系统的适应性和稳定性，减少病虫和火灾，恢复和提高人工林地的土壤肥力[3-4]。

闽粤栲（Castanopsis fissa），又名黧蒴锥、黧蒴栲、大叶锥、大叶栎、裂斗锥，壳斗科栲属植物，自然分布于福建、江西、湖南、贵州四省南部以及广东、海南、香港、广西、云南东南部，生长在海拔约1600m以下山地疏林中。闽粤栲对立地条件要求不严，生长快、萌芽力强，是具有多种用途的树种，木材弹性大、质轻软、结构细致、易加工，适作一般的门、窗、家具与箱板材，也可用于制作纤维板材和造纸，枝干可用于培养食用菌。闽粤栲是我国南方优良的速生阔叶造林树种，与杉木进行混交造林试验的报道不多[5-15]。1999年2月福建省邵武卫闽国有林场在拿口工区开展杉木和闽粤栲纯林及其混交林的培育试验。2018年12月笔者对该片杉木和闽粤栲纯林及其混交林20年后的林分生长量和生物量进行调查和分析，以期为探索适宜的杉木混交树种、实现人工林可持续经营提供参考依据。

1 试验地概况

试验地位于杉木中心产区的福建省邵武卫闽国有林场拿口工区70林班57大班2小班，面积16.7hm2，东经117°38′57″，北纬27°7′56″，属中亚热带湿润季风气候，四季分明，年平均气温17.7℃，月平均气温6.7℃，7月平均气温27.6℃，极端最高气温40.4℃，极端最低气温-7.9℃，年平均降水量1770mm，年平均蒸发量1283mm，无霜期264d。土壤为花冈岩发育的山地红壤，土层厚80～130cm，为II类地。

2 研究方法

2.1 试验设计与调查方法试验地于1998年10—11月，采取劈草、劈杂、炼山的林地清理方式，挖大明穴整地，规格60cm×60cm×40cm，回表土，株行距：1.8m×1.8m，实际栽植密度2940株·hm-2。于1999年2月营造杉木和闽粤栲混交林，为了与混交林进行比较，在同一小班也营造了杉木纯林、闽粤栲纯林。杉木与闽粤栲的混交比例为6∶4，带状混交，带垂直于等高线，苗木均为本场育苗。造林后进行连续3年（1999—2001年）每年2次的全面除草，未进行过间伐。

2018年12月（造林后20年）分别在杉木纯林、闽粤栲纯林、杉木和闽粤栲混交林的上、中、下坡各设置1个面积为666.67m2（25.82m×25.82m）的标准地，相同坡位的标准地的海拔、坡向、坡度基本相同，调查试验地的每木胸径和树高。胸径采用围径尺测定，树高采用超声波测高器（瑞典产）测定。

2.2 统计方法平均胸径和树高采用胸高断面积加权法计算如下：

[D=i=1nD2iHin] （1）

[H=i=1nD2iHii=1nD2i] （2）

式中，[D]为平均胸径（cm）;[H]为平均树高（m）;Di为第i株胸径（cm）;Hi为第i株树高（m）;n为调查株数。

采用福建省阔叶树二元材积方程[16]计算闽粤栲单株材积：

V=0.0000685634D1.933221H0.867885 （3）

采用杉木二元材积公式[11]计算杉木单株材积[17]：

V=0.00005877042D1.9699831H0.89646157 （4）

式中，V为单株材积（m3）;D为胸径（cm）;H为树高（m）

采用秦建华等建立的杉木生物量模型计算杉木单株叶、枝、干生物量[18]：

lnW杉葉=5.0114+1.2499lnD （5）

lnW杉枝=3.4934+1.8233lnD （6）

lnW杉干与皮=3.6300+2.6185lnD+1.1201ln（H/D）（7）

式中，W杉叶、W杉枝、W杉干与皮分别为杉木单株叶、枝、干与皮生物量（g）;D为胸径（cm）;H为树高（m）。

采用管大跃等建立的闽粤栲生物量模型计算闽粤栲单株叶、枝生物量[19]：

W闽叶=-0.7343283+0.05045875D+0.03565648D2 （8）

W闽枝=-4.292655+0.7014059D+0.06513868D2 （9）

式中，W闽叶、W闽枝分别为闽粤栲单株叶、枝生物量（kg）;D为胸径（cm）。

采用以下公式计算闽粤栲干与皮生物量：

W闽干与皮=V×P×1000 （10）

式中，W闽干与皮为闽粤栲干与皮生物量（kg）;V为闽粤栲单株材积（m3）;P为闽粤栲树干平均容积密度（0.429t·m-3）[20]。

采用方差分析与多重比较的（LSD法）方法分析不同处理的差异显著性检验（借助SPSS软件完成）。

3 结果与分析

3.1 不同林分类型的生长量造林后20年，各标准地杉木纯林胸径在15.32～17.01cm，树高在12.33～15.72 m，单株材积在0.12073～0.18462m3·株-1，保留密度在2685～2700株·hm-2，保存率在89.80%～91.84%;各标准地闽粤栲纯林胸径在13.72～17.36cm，树高在12.41～16.42m，单株材积在0.09637～0.19384m3·株-1，保留密度在2385～2460株·hm-2，保存率在81.12%～83.67%;混交林杉木胸径在16.00～17.24cm，树高在12.63～15.78m，单株材积在0.13452～0.19012m3·株-1，混交林闽粤栲胸径在13.85～17.57cm，树高在12.64～16.44m，单株材积在0.09978～0.19845m3·株-1，具体见表1。

不同林分类型各树种的胸径、树高、单株生物量和蓄积量均表现为：下坡>中坡>上坡，但坡位对不同树种各生长量指标的影响程度有所不同。保留密度在不同坡位均表现为：杉木纯林>杉木-闽粤栲混交林（以下简称为“混交林”）>闽粤栲纯林;上坡的胸径、单株材积和蓄积量、中坡的蓄积量均表现为：杉木纯林>混交林>闽粤栲纯林，只有树高表现为：混交林>闽粤栲纯林>杉木纯林;中坡的胸径、树高和单株材积、下坡的蓄积量表现为：混交林>杉木纯林>闽粤栲纯林;下坡胸径表现为：混交林>闽粤栲纯林>杉木纯林，树高和单株材积表现为：闽粤栲纯林>混交林>杉木纯林。同一树种在混交林中的生长量均略高于纯林，但差异不显著，具体见表2。

统计各种林分类型三个重复（坡位）的生长量平均值，杉木纯林的平均胸径、平均树高、平均单株材积、保留密度、蓄积量和保存率分别为16.41cm、14.18m、0.15828m3、2675株·hm-2、423.37m3·hm-2和90.99%，除了树高小于闽粤栲纯林外，其余指标均大于闽粤栲纯林;杉木纯林的平均胸径、平均树高和平均单株材积小于混交林，但保留密度、蓄积量和保存率大于混交林。杉木纯林林分平均蓄积量是混交林的1.01倍，是闽粤栲纯林的1.23倍;混交林中的杉木和闽粤栲的平均胸径、平均树高和平均单株材积均略高于各自树种的纯林，但方差分析和多重比较结果表明，3种林分类型各树种间的平均胸径、平均树高、平均单株材积和平均蓄积量均无显著差异，但保留密度和保存率三者之间两两均差异显著，具体见表2。

3.2 不同林分类型地上部分生物量从表3可见，不同坡位纯林和混交林中杉木的单株叶、枝、干皮和地上总生物量均小于纯林和混交林中的闽粤栲。杉木的枝叶在地上生物量中占的比例小于闽粤栲。同一樹种在纯林中的各器官生物量和地上总生物量均小于混交林，但差异较小。

统计各林分类型3个重复的平均值，杉木纯林的平均单株叶、枝、干皮生物量和单株地上总生物量分别为4.96、5.41、49.09和59.47kg·株-1，混交林中杉木的平均单株叶、枝、干皮生物量和单株地上总生物量分别为5.11、5.65、51.66和62.42kg·株-1，均低于纯林和混交林中的闽粤栲，但只有杉木单株叶和枝生物量与闽粤栲的差异达到显著水平，具体见表4

在上坡位，林分叶和枝生物量大小顺序为：闽粤栲纯林>混交林>杉木纯林，林分干皮和地上总生物量大小顺序为：混交林>闽粤栲纯林>杉木纯林;在中坡位，林分叶、枝和地上总生物量大小顺序为：闽粤栲纯林>混交林>杉木纯林，林分干皮生物量大小顺序为：混交林>闽粤栲纯林>杉木纯林;在下坡位，林分各器官和地上总生物量大小顺序均为：闽粤栲纯林>混交林>杉木纯林，具体见表5。

从3个重复的平均值看，杉木纯林林分叶、枝、干皮和地上总生物量平均值分别为13.26、14.48、131.33和159.07t·hm-2，其地上部分总生物量分别是闽粤栲纯林和混交林的62.90%和74.92%。除了林分干皮生物量表现为：混交林>闽粤栲纯林>杉木纯林外，其余均表现为：闽粤栲纯林>混交林>杉木纯林，除了杉木纯林林分叶生物量显著小于闽粤栲纯林，3种林分枝生物量差异两两显著外，其余生物量指标不同林分类型间均无显著差异。

3.3 不同坡位林木生长量和地上部分生物量不同坡位平均胸径、平均树高、单株材积、蓄积量、林分叶、枝、干皮生物量和地上总生物量均表现为：下坡>中坡>上坡。坡位对平均胸径、平均树高、单株材积、蓄积量、林分干皮生物量和地上总生物量均有显著影响，下坡位的上述生长量和生物量指标均显著高于上坡位，而坡位对保留密度、保存率、林分叶和枝生物量无显著影响，具体见表7、8。

4 结论与讨论

造林后20年，坡位对平均胸径、平均树高、单株材积、蓄积量、林分干皮生物量和地上总生物量均有显著影响，下坡位的上述生长量和生物量指标均显著高于上坡位，而坡位对保留密度、保存率、林分叶和枝生物量无显著影响。

造林后20年，杉木纯林的平均胸径、平均树高、平均单株材积、保留密度、蓄积量和保存率分别为16.41cm、14.18m、0.15828m3、2675株·hm-2、423.37m3·hm-2和90.99%，除了树高小于闽粤栲纯林外，其余指标均大于闽粤栲纯林。杉木纯林的平均胸径、平均树高和平均单株材积小于混交林，但保留密度、蓄积量和保存率大于混交林。杉木纯林林分平均蓄积量是混交林的1.01倍，是闽粤栲纯林的1.23倍，但差异不显著;混交林中的杉木和闽粤栲的平均胸径、平均树高和平均单株材积均略高于各自树种的纯林，3种林分类型各树种间的平均胸径、平均树高、平均单株材积和平均蓄积量均无显著差异，但保留密度和保存率三者之间两两均差异显著。差异不显著的原因主要是由于3个重复处在不同坡位，坡位导致的生长量变异超过了树种间的变异。纯林和混交林中的闽粤栲胸径和单株材积生长量小于杉木，与前人报道的有所不同，这可能与试验地从未疏伐有关。闽粤栲冠幅较大，需要较大的营养空间，由于试验地未疏伐，密度较大，严重影响了闽粤栲的生长。

闽粤栲的枝叶占地上总生物量的比例大于杉木，闽粤栲的木材容积密度（0.429t·m-3）大于杉木（0.306～0.311t·m-3），干皮生物量占地上生物量的60%以上，因此3种林分类型的地上生物量表现与蓄积生长量有所不同。不同坡位纯林和混交林中杉木的单株叶、枝、干皮和地上总生物量均小于纯林和混交林中的闽粤栲。同一树种在纯林和在混交林中的单株生物量差异较小且不显著。

杉木纯林的平均单株叶、枝、干皮生物量和单株地上总生物量分别为4.96、5.41、49.09和59.47kg·株-1，混交林中杉木的平均单株叶、枝、干皮生物量和单株地上总生物量分别为5.11、5.65、51.66和62.42kg·株-1，均低于纯林和混交林中的闽粤栲，但只有杉木单株叶和枝生物量与闽粤栲的差异达到显著水平。

杉木纯林林分叶、枝、干皮和地上总生物量平均值分别为13.26、14.48、131.33和159.07t·hm-2，其地上部分总生物量分别是闽粤栲纯林和混交林的62.90%和74.92%。除了林分干皮生物量表现为：混交林>闽粤栲纯林>杉木纯林外，其余均表现为：闽粤栲纯林>混交林>杉木纯林，除了杉木纯林林分叶生物量显著小于闽粤栲纯林，3种林分枝生物量差异两两显著外，其余生物量指标不同林分类型间均无显著差异。

为了提高纯林和混交林的生产力，应该及时调节种内和种间关系，当林木竞争开始剧烈时应及时进行合理的抚育间伐，以维持和提高人工林的生产力。

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