间伐保留密度及坡位对杉木成熟林生长的影响

吴镜辉

摘要：针对我国杉木大径材木材资源供不应求的现实，探讨间伐及坡位对杉木成熟林分生长综合影响规律。选择不同坡位（上坡、中坡、下坡）杉木成熟林为研究对象，采用择间伐处理方式，设置3种间伐保留密度处理（900株·hm-2、1200株·hm-2和1485株·hm-2），通过对间伐两年后，测定分析不同间伐保留密度和坡位对杉木树高、胸径、单株材积增量和蓄积量等生长指标的影响规律。研究表明：间伐保留密度与坡位对杉木生长指标存在明显的交互作用（P<0.05）。其中，处于中坡立地条件，间伐保留密度为1200株·hm-2的杉木成熟林林分蓄积量最大，达1015.034 m3·hm-2;位于下坡位，间伐保留密度为900株·hm-2的杉木林生长最好，其树高、胸径、单株材积增量和蓄积量，分别为0.590 m、1.460cm、0.064m3和520.465m3·hm-2，有利于培育大径材。

关键词：杉木;林分密度;坡位;生长力;成熟人工林

中图分类号：S718.55+6文献标识码A    文章编号：

Effect of retention density with thinning and slope position on the growth of mature Chinese fir plantation

WU Jinghui1

（Fujian ShanghangBaisha Forestry Farm， Shanghang， Fujian 364205， China）

Abstract：In view of the reality that large-diameter wood resources of Chinese fir is in short supply in China， the comprehensive effects of tending thinning and slope position on the growth of mature Chinese fir stands were discussed.Objected with Chinese fir forests in different slope positions （upslope， middle slope and downslope） with different selective thinning treatments， including retention density of 900 plant·hm-2， 1200 plant·hm-2 and 1485 plant·hm-2treatment. After two years， determination and analysis of the influence of different thinning retention densities and slope positions on the growth indicators of fir tree height， diameter at breast height， individual plant volume and accumulation. Main results showed that there was a significant interaction between the retention density of thinning and the slope position on the growth indicators of Chinese fir （P<0.05）.For the Chinese fir mature plantation with retaining density of 1200 plant·hm-2， there was the largest stand volume with 1015.034 m3·hm-2in the middle-slope site condition. Whereas，the plantation grew most quickly with retaining density of 900 plant·hm-2in the down-slope site condition，the increment of tree height， diameter at breast height， andvolume per plant was 0.590 m， 1.460 cm， 0.064 m3， respectively， the stand volume could reach 520.465 m3·hm-2. It meant that this condition was benefit to cultivating large-diameter wood.

Keywords： Cunninghamialanceolata，stand density， slope position， growth capacity， mature plantation

間伐是森林培育过程中的一项关键的营林技术，通过调节林分密度以减缓林木之间对公共资源的竞争强度，从而提高林分生产力及生态服务功能[1]。杉木（Cunninghamia lanceolata）是我国重要的用材林树种，人工林面积位居我国首位[2-3]，其大径材培育既是人工林定向培育的一个方向，也是解决目前大径材木材资源紧张的有效途径之一，而大径材的出材量和出材率与立地、密度和林龄的关系密切[4]，近年来大量研究集中于无性系选择[5]、立地改良[6]、造林密度控制[7]等方面对杉木培育的作用，却鲜有研究讨论间伐及坡位对杉木成熟林分生长的综合影响规律。因此，本文选择福建省上杭白砂国有林场杉木成熟林为研究对象，通过设置3种间伐保留密度（900株·hm-2、1200株·hm-2、1485株·hm-2），比较分析间伐处理2年后，不同坡位立地条件下不同间伐保留密度对杉木胸径、树高、单株材积、蓄积增量等指标的变化情况，分析间伐处理对不同坡位杉木大径材生长的影响规律，为培育杉木优质高效用材林提供科学依据。

1试验地概况

试验地位于福建省上杭白砂国有林场（116°20'"00"～116°40'"57" E， 24°52'01"～ 25°16'59" N），属武夷山脉南段东坡玳帽山延伸带，年平均气温19.9℃，年积温7288℃，年降雨量1 605.4 mm，年均相对湿度77%。2018年12月进行择伐式间伐，通过设置3个间伐保留密度：900株·hm-2、1200株·hm-2、未间伐对照处理（1 485株·hm-2），比较不同间伐改造对杉木大径材生长的影响规律。每个间伐保留密度选择不同坡位（上坡、中坡和下坡）各3个标准样地20m×20m。不同样地杉木林分年龄、间伐处理前后的林分密度，以及间伐之后的林分平均胸径、平均树高等基本情况如表1所示。

2研究方法

2.1林分生长指标测定

分别于间伐处理2年后（2020年12月）测定样地内所有保留杉木的树高、胸径，分析单株材积、林分蓄积量的差异性规律。

2.2数据统计与分析

利用SPSS 25.0对间伐保留密度和坡位两个因素对杉木林分生长指标的交互作用进行双因素方差分析。若这两个因素无显著交互作用（P>0.05），则进行单因素方差分析，利用Duncan's多重比较方法进行显著性比较（P<0.05）。所有数据结果用平均值±标准误表示。文中相关图表均用Excel 2007绘制。其中单株材积公式如下[8]：

V=0.0000872 ×D1.785388607×H0.9313923697

其中，V为材积，D为胸径，H为树高。

3结果与分析

3.1间伐密度对不同坡位杉木林胸径生长的影响

间伐保留密度与坡位对杉木成熟林胸径生长的影响未存在明显的交互作用（P>0.05）;从单个因素来看，间伐保留密度对杉木人工林胸径的影响未达显著水平，但坡位对林分胸径增量的影响达显著水平（P<0.05，表2）。

从图1可知，间伐保留密度处理对杉木胸径增量的影响规律差异显著。在中坡立地条件下，不同保留密度杉木林平均胸径增量为0.83～1.66 cm，其中保留密度900株·hm-2和1200株·hm-2处理下杉木胸径增量与未间伐CK组的差异达显著水平（P<0.05）。与之相比，不同坡位立地条件之间杉木胸径增量的差异均未达显著水平（P>0.05，图2）。

3.2间伐密度对不同坡位杉木林树高生长的影响

间伐保留密度与坡位对杉木林树高增量生长的影响未存在明显的交互作用（P>0.05，表3）。从图2可以看出，不同间伐保留密度对杉木树高增量影响均不显著（P>0.05），在下坡立地条件下，不同保留密度杉木平均树高增量为0.50 ～0.69 m，呈现出间伐对树高增长有一定促进作用的趋势。坡位对杉木树高增量的影响亦未达到显著水平（P>0.05，图4）。

3.3 间伐密度对不同坡位杉木材积生长的影响

双因素方差分析结果（表4）表明，间伐保留密度与坡位对杉木单株材积增量的影响交互作用显著（P<0.05）;从单个因素来看，间伐保留密度与坡位对杉木单株材积增量的影响均达显著水平。图5中，在上坡条件下，不同间伐保留密度处理下杉木单株材积平均增量为0.023～0.054m3。其中，保留密度900株·hm-2处理下杉木材积增量最大（0.054±0.036 m3），比CK组增加了94.24%，两者差异达到显著水平（P<0.05）。从坡位来看，在间伐保留密度900株·hm-2林分中，上坡、中坡和下坡之间杉木单株材积增量的差异未达显著水平;而在间伐保留密度1200株·hm-2时，处于中坡立地条件的杉木单株材积增量（0.091±0.118 m3），分别比上坡、下坡高189.17%，其差异均达显著差异水平。

3.4 间伐密度对不同坡位杉木林蓄積量生长的影响

双因素方差分析结果（表5）表明，间伐保留密度与坡位对杉木林分蓄积量存在明显交互作用（P<0.05），但从单个因素来看，间伐保留密度和坡位对杉木林分蓄积量的影响均达显著水平。

从图7可以看出，间伐保留密度处理对杉木林蓄积量的影响规律差异较大。在上坡立地条件下，间伐保留密度900株·hm-2与保留密度1200株·hm-2林分蓄积量的差异达显著水平（P<0.05）;中坡立地条件下，不同林分平均蓄积量表现为257.43～1015.03m3·hm-2;下坡立地条件下，间伐保留密度1200株·hm-2和900株·hm-2林分蓄积量均明显小于未间伐CK处理。

从坡位对杉木林分蓄积量的影响情况来看，在间伐保留密度为900株·hm-2，不同坡位条件下杉木蓄积量大小为中坡（257.43±27.967 m3·hm-2）<下坡（491.42±53.856 m3·hm-2）<上坡（527.06±85.495 m3·hm-2）;在间伐保留密度1200株·hm-2时，处于中坡立地条件的杉木蓄积量高于处于上坡立地条件的杉木林分，蓄积量增加了368.01%，且差异达到显著水平（P<0.05）

4 结论与讨论

密度是人工林经营最重要的因子，一方面直接影响林分直径结构，进而影响林分材种结构[9]，另一方面实现人工林光照和林分温湿度等条件的改善，从而促进林木生长[10]。密度控制是影响林分提质增产的关键技术之一，对林木个体间竞争、林地生产潜力发挥、目标材种培育以及经济效益提高均有显著影响。本试验研究表明，不同间伐保留密度下，树高增量差异不显著，胸径增量显著，与邱林对黄山松（Pinus taiwanensis）的研究一致[11]，究其原因，是因为树高增量是取决于树木的遗传特性;而且一定间伐强度内可以有效促进单株胸径的生长，间伐强度越大，杉木生长空间越大，利于主干生物量的积累[12]。单株材积受树高和胸径的影响，随着树高和胸径的增大而增大，与未间伐相比，其他2个间伐保留密度处理显著促进了杉木单株材积的增长。从林分蓄积量来看，间伐能否提高林分蓄积主要受限于林木生长所增加的蓄积量与减少株数所损失蓄积量的相对大小[13]，本文在上坡立地条件下，间伐密度保留900株·hm2显著大于未间伐组，其余均小于未间伐组，且随着保留密度的上升，蓄积量增加;而在中坡立地条件下，间伐保留密度为1200株·hm2的杉木蓄积量最大，且与对照差异达到显著水平（P<0.05）。总体而言，两种间伐保留密度均有利于杉木生长，这与叶功富等[14]研究结果一致。

杉木大径材的形成对小气候的要求十分严格[15]，而立地条件是杉木材种形成的主要限制因子[16]。不同坡位的立地条件如温度、湿度、光照、土壤理化性质等的不同，从而导致树木生长状况存在差异。一般来讲，土壤温度依坡位由上到下表现为逐渐降低，而水分会表现出逐渐升高的趋势。种植于上坡位或中坡位更能激发桉树（Eucalyptus robusta）[17]、胡桃楸（Juglans mandshurica）[18]、厚朴（Magnolia officinalis）[19]等生长潜力。而温仲明等[20]的研究表明，下坡位养分积累多，可以聚集中上坡的径流，且蒸发耗水小，利于小叶杨（Populus simonii）生长。不同的树种适合不同的立地条件。杉木是喜欢深厚、肥沃、湿润土壤且具备良好排水条件的酸性的阳性树种，对土壤条件要求比较高。本文中，在下坡位的杉木在树高、胸径、单株材积、蓄积等方面明显好于中上坡位。表明下坡位优越的水分条件对杉木生长的促进作用明显大于对土壤逆温对杉木生长的抑制作用，因此下坡更有利于培育杉木大径材。这与陈代喜[21]的研究结果一致。而在中上坡进行一定的抚育措施，也可在一定程度上弥补立地条件对于杉木生长的限制作用。

综上，本文中3种择伐式间伐保留密度和不同坡位对树高、胸径、单株材积和蓄积增量的影响规律存在一定差异，对处于上坡立地条件和中坡立地条件的杉木林分进行间伐，间伐保留密度分别为900株·hm2和1200株·hm2，最有利于杉木形成大径材。但是森林抚育成效的观测是一个长期的过程，本试验对杉木林的择伐成效进行了2年的观测，对于森林生态系统演替进程而言，2年时间是短期，因此还需要连续观测;而且对于不同坡位环境影响因子与土壤理化性质、树木生长之间的关系应进一步深入研究，以更好挖掘出杉木人工林的生长潜力，获得更大的大径材培育效益。

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