采伐剩余物不同清理方式对杉木幼林生长及生物量影响研究

沈宝贵

(福建农林大学莘口教学林场，福建 三明 365002)

1 引言

杉木(Cunninghamialanceolata(Lamb.)Hook)广泛分布于我国南方16省区，占世界人工林面积的6%，全国人工林面积的19%、蓄积量的25%[1，2]。福建省森林覆盖率全国第一，而杉木林占全省森林面积1/3(是杉木的中心产区)，在我国及福建省应对气候变化的发展战略中占有极为重要的地位。在杉木营造过程中，林地不同清理方式造林对杉木生长具有重要的影响，合理的林地清理方式造林是维护林地生产力、提高林分的质量和生态系统的服务功能的重要经营技术之一。目前杉木人工林生长对采伐剩余物不同清理方式的响应研究仍然较少[3，4]。因此，探讨了采伐剩余物3种不同清理方式对杉木生长(胸径、树高、材积和生物量)的利弊，旨在为杉木合理经营、实践提供参考。

2 材料与方法

2.1 研究地概况

试验地位于福建省三明市莘口镇小湖工区93林班12大班2小班(26°11′N，117°28′E，面积132亩。该区属于中亚热带海洋季风气候，具有冬冷夏热、水热同季、湿润多雨的特点，年均气温19.1 ℃，年均降水量1749 mm，年均蒸发量1585 mm，相对湿度81%。

2.2 试验方法

2013年9月对50年生杉木进行皆伐后，设置采伐剩余物清除(清除)，采伐剩余物保留但进行劈条带(劈条带)和炼山3种采伐剩余物管理方式，劈条带试验林带宽2.5 m。2014年1月进行挖穴造林，株行距为2 m×1.67 m，杉木苗木为1年生实生苗，初始造林密度为3000株/hm2。造林后当年、第二年和第3年的5月和9月各进行一次抚育(劈草、培兜)。林下植被主要有山油麻(TremacannabinaLour.var.dielsiana)，白花泡桐(Paulowniafortunei) 、高粱泡(Rubuslambertianus)等，草本主要为黑莎草(GahniatristisNees)等。

2019年8月在炼山和劈条带样地设立5个20m×20m标准地，清除处理样地设立3个20m×20m标准地，共13个标准地，对标准地中每棵杉木的胸径(D)和树高(H)进行测量并记录。

2.3 生物量计算与分析

采用钱能智[5]的杉木异速生长方程分别计算杉木单株各器官生物量，计算公式如下：

B干=0.0407D1.5228H1.0703

(1)

B枝=0.0226D3.1427H-1.2466

(2)

B叶=0.1354D2.9235H-1.6995

(3)

B根=0.8911+0.1327D+0.0423D2

(4)

按照福建省二元立木材积公式，单株材积计算公式：

V=0.5806×10-4×D1.955335×H0.894033

(5)

以上公式中D为胸径(cm)，H为树高(m)。不同处理间树高、胸径和各器官生物量差异显著性检验差异单因素方差分析和多重比较分析，统计分析采用R软件进行统计分析。

3 结果与分析

3.1 采伐剩余物不同清理方式对杉木幼林生长的影响

图1表明，采伐剩余不同处理方式对杉木林胸径(F=5.67，p=0.02)、树高(F=4.61，p=0.03)及单木蓄积量(F=8.02，p=0.008)均具有显著的影响(图1)。炼山处理杉木平均胸径、树高和材积均显著高于清除和劈条带处理，但清除和劈条带处理两者之间差异并不显著。炼山处理杉木平均胸径(11.3 cm)分别比清除和劈条带处理高7.9%和8.1%。炼山、清除和劈条带处理平均树高分别为8.4 m、7.6 m和7.8 m，单木材积分别为0.047 m3，0.037 m3和0.037 m3。结果表明：炼山促进了对杉木幼林的生长。

图1 林地采伐剩余物不同清理方式对杉木幼林生长的影响

3.2 采伐剩余物不同清理方式对杉木幼林各器官生物量的影响

表1表明，采伐剩余物清理方式的不同对杉木各器官生物量的影响并不相同。采伐剩余物处理显著影响杉木幼林干、根、地上和总生物量及地上地下分配比例，但对枝和叶生物量无显著影响。炼山处理杉木干生物量为48.1 t/hm2，分别比清除和劈条带处理高18.4%和20.5%，炼山处理地上生物量为71.2 t/hm2，分别是清除和劈条带处理1.16倍和1.17倍；炼山、清除和劈条带处理根生物量分别为23.5 t/hm2、20.7 t/hm2和20.5 t/hm2；炼山处理总生物量(94.7 t/hm2)比清除和劈条带处理分别高16.1%和15.7%；叶和枝生物量各处理之间并无显著差异；炼山处理地上地下生物量分配比例显著低于清除和劈条带处理。由此可见，采伐剩余物不同清理方式显著影响杉木各器官的生物量及地上地下的分配比例。

表1 林地采伐剩余物不同清理方式对杉木林各器官生物量积累的影响

4 结论与讨论

杉木是我国特有树种，大力发展杉木生产，提供优质的杉材对保障我国木材安全具有重要的意义，其中胸径、树高、材积和生物量是杉木培育过程中的主要评价指标[1]。本次林分调查结果表明，采伐剩余物不同管理方式对杉木生长规律具有不同的影响。炼山处理对在幼林阶段杉木生长要优于清除和劈条带处理，这可能由于炼山处理会使采伐剩余物快速变成灰分和速效养分迅速释放，并短期内会提高土壤养分含量[3，4,6，7]，有利于杉木的生长。另一方面，炼山处理降低了前期林下植被对杉木幼苗生长的竞争[8]。采伐剩余物清除和劈条带处理受林地原有根系影响，林木生长受限，因此生长较慢[9]。

杉木各个器官生物量的累积及其分配对采伐剩余不同清理方式响应显著。清除和劈条带处理杉木的干、根、地上和总生物量显著低于炼山处理，但显著降低了地上地下生物量分配比。这些结果表明炼山处理更有利于杉木地上和地下生物量的积累，而且生物量主要分配至地上部分。然而，采伐剩余物不同管理方式对杉木叶和枝生物量积累无显著影响，但其原因需进一步进行研究。

炼山处理在杉木幼林阶段有利于杉木的生长和地上地下生物量的积累，这一结果与其它研究结果相似。有研究表明，炼山造林林木初期(5年)生长显著快于不炼山造林，但7年时生长量显著低于不炼山造林，而本研究调查时间刚好为造林初期(5年)[10]。因此，采伐剩余物不同管理方式对杉木生长长期的影响需要今后进一步研究。