密度调控对马尾松中近熟人工林生产力和生物量的影响

谭政　王乾　罗之恒　丁波

摘 要：对贵州省凤冈县退耕还林中龄林（15a）和近熟林（22a）2种马尾松人工林生产力和生物量采用4种调控强度，研究了其对马尾松林分生长因子、生物量及生产力的影响。结果表明：密度调控3a后对林分平均胸径、单株立木材积、单位面积蓄积和生物量的影响达显著差异水平，对林分平均树高差异不显著，但仍有一定的影响。试验研究结果得出，密度调控能提高马尾松人工林的生长潜力，中龄林TMH、TMM、TML和TMCK单株生物量平均增长量分别为25.95、25.81、23.45和22.13kg/株，分别比TMCK提高了17.28%、16.65%和5.97%，单位面积生产力分别比TMCK降低了34.85%、19.64%和10.52%;近熟林TNH、TNM、TNL和TNCK单株生物量平均增长量分别为31.49、30.93、25.62和24.21kg/株，分别比TNCK提高了30.09%、27.74%和5.83%，单位面积生物量分别比TNCK降低了22.45%、1.74%和2.31%。马尾松中近熟林分在经营过程中，随着调控强度的增强，短期内林分生物量有所降低，若培育大中径材为目标，中强度调控较好，对林分生产力提高的潜力最大。

关键词：密度调控;马尾松;人工林;生产力;生物量;影响

中图分类号 S79 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2022）07-0070-06

马尾松（Pinus massoniana）是南方荒山造林的主要树种之一，全树综合利用率高，速生、丰产、适应性强，提供造纸原料和松脂等方面具有重要的地位[1]。且耐贫瘠分布广泛。但目前贵州省凤冈县马尾松人工林普遍存在郁闭度高、密度大、单株立木林木营养空间不足等问题[2]。针对这一现状，对现有林分进行合理，保留适当的密度，可以改善枯落物的组成和林内生态环境，加快枯落物的分解并提高林分土壤自肥能力，促进林分地力的长期稳定和养分动态平衡，以实现林业生产健康和可持续发展[3]。

密度调控是人工林经营的重要措施之一，对森林生态系统演变和服务功能有着重要影响。相关研究表明：密度调控促进林分生长、改善土壤环境、优化林分结构、林下植物多样性、改良土壤的理化性质以及提高人工林生态系统稳定性等方面发挥着重要作用[3-9]。国内外关于马尾松人工林试验已有了若干报道[10-14]。但有关贵州凤冈地区抚育调控对林分生长和生物量状况的研究仍少见报道。为此，笔者针对培育马尾松人工林大、中径材时密度动态经营管理问题开展了试验研究，从理论和实践上探索密度调控对马尾松人工林林分生产力的影响，为促进贵州凤冈地区马尾松人工林可持续经营与发展提供参考。

1 材料与方法

1.1 研究区概况 样地位于贵州省遵义市凤冈县马尾松人工林区，属中亚热带季风气候，雨热同季，年平均气温15.2℃，年平均降水量1257.1mm，年平均雨日180d，年平均日照时数1139h，无霜期239～299d。幼龄林（107°46′E，27°58′N）、中龄林（107°52′E，27°52′N）、近熟林（107°53′E，27°55′N）的土壤类型均为黄壤。幼龄林的地下植物主要有芒（Miscanthus sinensis Anderss.）、渐尖毛蕨[Cyclosorus acuminatus （Houtt.） Nakai]、地果（Ficus tikoua Bur.）等，中龄林的地下植物主要有渐尖毛蕨[Cyclosorus acuminatus （Houtt.） Nakai]、茅叶荩草[Arthraxon prionodes （Steud.） Dandy]、金佛山荚蒾（Viburnum chinshanense Graebn.）等，近熟林的地下植物主要有芒萁[Dicranopteris dichotoma （Thunb.） Berhn.）]、芒（Miscanthus sinensis Anderss.）、地果（Ficus tikoua Bur.）、香叶树（Lindera communis Hemsl.）等。研究区样地概况见表1。

1.2 试验设计 选择立地条件基本一致且未经过人为密度调控的15a和22a生的马尾松退耕还林的人工林。为了掌握中近熟林马尾松人工林合理经营强度，提高林分的生产力和林分质量，采用4不同密度调控处理（试验均重复4次），即15a生马尾松人工林：对照（TMCK）1125株/hm2、轻度调控（TML）950株/hm2、中度调控（TMM）775株/hm2和强度调控（TMH）625株/hm2;22a生马尾松人工林：对照（TNCK）1300株/hm2、轻度调控（TNL）1200株/hm2、中度调控（TNM）1000株/hm2和强度调控（TNH）775株/hm2。样地面积为400m2（20m×20m）。

1.3 数据处理 分别于2019年3月、2020年4月和2021年3月对各标准地的林分生长状况进行每木调查，主要调查因子为胸径和树高。地上部分生物量（含树干、树皮、树枝、树叶）采用贵州省地方标准“人工马尾松单株立木地上部分二元生物量表”计算[15]。公式为：W=0.060685（D2×H）0.87799，式中：W为生物量（kg），D为胸径（cm），H为树高（m）。单株立木材积公式为V=0.000094147×D（1.93896-0.0042676×（D+H））×H（0.70998+0.0059256×（D+H））[16]。式中：V为材积（m3），D为胸径（cm），H为树高（m）。数据均采用WPS 2010和SPSS 21.0软件分析，单因素方差分析采用one-way ANOVA及Duncan法对数据进行多重比较检验（α=0.05）[17]。

2 结果与分析

2.1 不同密度调控对林分胸径生长的影响 对马尾松人工林（中龄林、近熟林）后胸径的统计分析表明（表2）：经3年的生长，中龄林重度（TMH）、中度（TMM）和轻度（TML）调控强度的林分平均胸径净生长比对照（TMCK）的分别提高31.69%、33.89%、18.13%;而TMH林分平均胸径净生长量比TMM的小2.19%，比TML处理的大15.75%。得出随着调控强度的增大，林分平均胸径净生长量先增大后减小（图1）。经方差分析得出（表2），后3年TMH和TMM平均胸徑增长量与TMCK的达显著差异水平。

近熟林重度（TNH）、中度（TNM）和轻度（TNL）强度的林分平均胸径净生长比对照（TNCK）的分别20.16%、36.01%、14.87%;而TNH林分平均胸径净生长量比TNM的减少15.85%，比TNL处理增加5.29%。随着强度的增大，林分平均胸径净生长量呈先增大后减小趋势（图1）。经方差分析得出（表2），后3年TNH和TNM平均胸径增长量与TNCK的达显著差异水平，TNH和TNM平均胸径增长量之间无显著差异。中近熟林在后均以中度增长量最大。

2.2 不同密度调控对树高生长的影响 对马尾松人工林后树高的统计分析（表3）表明：中龄林3a后的马尾松林分，TMH、TMM、TML和TMCK林分树高分别为12.96、12.76、13.66和14.17m，平均连年生长量分别为0.78、0.81、0.84和0.77m（图2），TMH、TMM和TML的林分平均树高分别比TMCK林分提高1.14%、5.69%和8.62%。

近熟林后树高的变化来看，TNH、TNM、TNL和TNCK林分树高分别为21.17、20.70、19.78和20.61m，平均连年生长量分别为0.82、0.83、0.77和0.78m（图2），TMH、TMM和TNL的林分平均树高分别比TNCK林分提高4.95%、5.59%和-2.24%。中龄林和近熟林在后树高生长平均增加量和平均连年生长量均无显著差异。由此可知，马尾松林分树高生长量在一定时期内与林分的生长发育特性相关，与不同强度的关系不显著。

2.3 不同密度调控对立木单株材积的影响 后3年后，不同强度马尾松林分单株材积见表4，林分平均单株材积生长量有较大差异。中龄林单株材积平均增长量为TMH>TMM>TML>TMCK，TMH、TMM、TML和TMCK单株材积平均增长量分别为0.0513、00508、0.0463和0.0442m3，分别比对照提高15.91%、14.79%和4.75%;不同强度对单株材积平均生长量方差分析结果表明，TMH與TMCK达显著差异。

近熟林3年后，TNH、TNM、TNL和TNCK林分单株材积平均增长了0.0692、0.0665、0.0545和0.0523m3，表现为TNH>TNM>TNL>TNCK，单株材积TNH、TNM、TNL分别比对照TNCK提高32.29%、27.07%和4.14%，且TNH、TNM与TNL、TNCK达显著差异水平。表明对单株材积生长量具有显著促进作用。

2.4 不同密度调控对林分蓄积量的影响 根据调控后保留密度和立木单株材积，计算出不同调控强度下各标准地的林分蓄积量见表5。在生长前期，林分的单位面积蓄积与单位面积株数呈正相关。但随着林龄的增加，不同强度之间单位面积蓄积差异变小。通过对中龄林后的统计分析可知，后1年，TMCK、TML、TMM处理单位面积蓄积量分别是TMH的1.90、1.38和1.17倍;后2年，TMCK、TML、TMM处理单位面积蓄积量分别是TMH的1.86、1.38和1.18倍。TMCK、TML、TMM和TMH单位面积蓄积平均增长量分别为49.78、44.03、39.36和32.05m3/hm2，TML、TMM和TMH分别比TMCK降低11.54%、20.92%和35.60%，TMM和TMH与TMCK达显著差异水平。研究表明，短期内重度和中度单位面积蓄积量难以恢复到对照状态。

近熟林后的统计分析可知，后1年，TNCK、TNL、TNM处理单位面积蓄积量分别是TNH的1.35、1.18和1.04倍;后2年，TNCK、TNL、TNM处理单位面积蓄积量分别是TNH的1.36、1.18和1.08倍。TNCK、TNL、TNM和TNH单位面积蓄积平均增长量分别为68.05、65.42、66.52和53.67m3/hm2，TNL、TNM和TNH分别比TNCK降低3.87%、2.25%和21.14%，TNM、TNL、TNCK与TNH达显著差异水平。研究表明，短期内重度调控单位面积蓄积量难以恢复到对照状态。

2.5 密度调控对林分生物量的影响 后3年后，不同强度马尾松林分单株生物量见表6，伐后3年林分平均单株生物量存在一定差异。中龄林单株生物量平均增长量为TMH>TMM>TML>TMCK，TMH、TMM、TML和TMCK单株生物量平均增长量为25.95、25.81、23.45和22.13kg/株，分别比对照提高17.28%、16.65%和5.97%;不同强度对单株生物量平均生长量方差分析结果表明，TMH和TMM与TMCK达显著差异。近熟林单株生物量平均增长量为TNH>TNM>TNL>TNCK，TNH、TNM、TNL和TNCK单株生物量平均增长量分别为31.49、30.93、25.62和24.21kg/株，分别比对照提高30.09%、27.74%和5.83%;不同强度对单株生物量平均生长量方差分析结果表明，TNH和TNM与TNCK和TNL达显著差异水平。

中龄林单位面积生物量平均增长量大小为TMCK>TML>TMM>TMH，TMH、TMM、TML和TMCK的单位面积生物量平均增长16.22、20.01、22.28和24.90t/hm2，分别比对照降低34.85%、19.64%和10.52%;不同强度对单株生物量平均生长量方差分析结果表明，TMH和TMM与TMCK达显著差异水平。

2.6 不同密度调控对马尾松人工林单位面积生物量的影响 不同强度马尾松林分单位面积生物量见表7。由表7可知，中龄林单位面积生物量平均增长量大小为TMCK>TML>TMM>TMH，TMH、TMM、TML和TMCK单位面积生物量平均增长16.22、20.01、22.28和24.90t/hm2，分别比对照降低34.85%、19.64%和10.52%;不同强度对单株生物量平均生长量方差分析结果表明，TMH和TMM与TMCK达显著差异水平。

近熟林单位面积生物量平均增长大小为TNCK>TNM>TNL>TNH，TNH、TNM、TNL和TNCK单位面积生物量平均增长量分别为31.47、30.75、30.93和24.41t/hm2，分别比对照降低22.45%、1.74%和2.31%;不同强度对单位生物量平均生长量方差分析结果表明，TNH与TNM、TNCK和TNL达显著差异水平。中龄林和成熟林单位面积重度增加量低于对照、轻度和中度，主要是由于后单位面积的株数减少所致。

近熟林单位面积生物量平均增长大小为TNCK>TNM>TNL>TNH，TNH、TNM、TNL和TNCK的单位面积生物量平均增长量分别为31.47、30.75、30.93和24.41t/hm2，分别比对照降低22.45%、1.74%和2.31%;不同强度对单位生物量平均生长量方差分析结果表明，TNH与TNM、TNCK和TNL达显著差异。中龄林和近熟林单位面积重度增加量低于对照、轻度和中度，主要是由于调控后单位面积的株数减少所致。

3 结论与讨论

对密度调控3年后马尾松人工林胸径生长量、材积生长量和生物量增加量分析表明，重度、中度和轻度的单株胸径、材积年生长量和生物量增加量均大于对照。而林分整体蓄积量、生物量增加量是轻度最大，中度次之，重度强度下最小，研究表明能提高马尾松林分生产力[18]。从方差分析结果可知，强度（3a后）对马尾松林分的平均胸径及单株立木材积的生长产生显著影响，并且对林分树高、蓄积量及生物量的影响未达显著水平，这与前人在巨尾桉3a后的表现形式基本一致。前人对美国鹅掌楸试验后会减少收获量，支持此观点的研究较少[19]。有人认为会增加林分的收获量[20]。也有研究者认为对收获量基本无影响[21]。赞成后2种观点的学者也很多。目前，对林分生产力研究存在一定的分歧，但大部分研究者认为会增加单株材积生长量，但由于株数的减少，短期内单位面积内总的林木材积生长量、生物量减少[18]。为此，密度调控与调控强度、开始期、间隔期、方式和组合密切相关，树种本身特性和立地条件的影响也较大。短期调控3年内蓄积量和生物量低于对照，单株生物量和蓄积量是大于对照的，表明随着调控措施的延长，单位面积的蓄积量和生物量大于对照是可行的，对提高林分的生产力有一定的促进作用。

综合林分生长因子来看，轻度的标准地不管从活立木生物量还是总生物量来看，3年后比其他处理的大。但是从单株胸径、材积增长量来看，中度和重度最大，未来生物量增长量中度和重度的潜力最大，故马尾松林分经营过程中，培育大中径材以中强度调控最好，生产力的提高潜力较大。

参考文献

[1]丁贵杰，王鹏程.马尾松人工林生物量及生产力变化规律研究Ⅱ.不同林龄生物量及生产力[J].林业科学研究，2001，15（1）：54-60.

[2]丁波，丁贵杰，李先周.抚育间伐对马尾松人工林生产力和生物量的影响[J].林业资源管理，2016（1）：72-77.

[3]明安刚，张治军，谌红辉，等.抚育间伐对马尾松人工林生物量与碳贮量的影响[J].林业科学，2013，49（10）：1-6.

[4]谌红辉，方升佐，丁贵杰，等.马尾松问伐的密度效应[J].林业科学，2010，46（5）：84-91.

[5]段劫，马履一，贾黎明，等.抚育问伐对侧柏人工林及林下植被生长的影响[J].生态学报，2010，30（6）：1431-1441.

[6]雷向东，陆元昌，张会儒，等.抚育间伐对落叶松云冷杉混交林的影响[J].林业科学，2005，41（4）：78-85.

[7]曹云，杨劫，宋炳煜，等.人工抚育措施对油松生长及结构特征的影响[J].应用生态学报，2005，16（3）：397-402.

[8]Kammesheidt L.Effect of selective logging on tree species diversity in a seasonally wet tropical forest in Venezuela [J].Forestry Ecology and Management，1996，67（1）：14-24.

[9]Bailey J D.Montane alternative silvicultural systems （MASS）：establishing and managing a multi-disciplinary，multi-partner research site[J].Forestry Ecology and Management，1998，112（3）：289-302.

[10]鮑斌，丁贵杰.抚育间伐对马尾松林分生长与植物多样性的影响[J].中南林业科技大学学报，2013，33（3）：30-34.

[11]谌红辉，方升佐，丁贵杰，等.马尾松间伐的密度效应[J].林业科学，2010，46（5）： 85-94.

[12]明安刚，张治军，谌红辉，等.抚育间伐对马尾松人工林生物量与碳贮量的影响[J].林业科学，2013，49（10）：1-6.

[13]Mangoyana R B.Bioenergy from forest thinning：Carbon emissions，energy balances and cost analysis [J].Renewable Energy，2011，36（9）：2368-2373.

[14]Baldwin V C，Peterson K D.The effect of spacing and thinning on stand and tree characteristic of 38 years old loblolly pine [J].Forest Ecology and Management，2000，137（3）：91-102.

[15]DB 52/T 709-2011，人工马尾松单株立木地上部分二元生物量表[S].2011.

[16]DB 52/T 703-2011，DB52/T 709.人工马尾松单株立木地上部分二元生物量表[S].2011.

[17]成向荣，虞木奎，吴统贵，等.立地条件对麻栎人工林碳储量的影响[J].生态环境学报，2009，18（5）：1961-1964

[18]潘辉，张金文，林顺德，等.不同间伐强度对巨尾桉林分生产力的影响研究[J].林业科学，2003，39（专刊1）：106-111.

[19]Knoebel B C，Burkhart H E，Beck D E.A growth and yield model for thinned stands of yellow-poplar[J].For Science，1986，32（2）：27，62.

[20]吴际友，龙应忠，董云平.湿地松人工林间伐效果初步研究[J].林业科学研究，1995，8（6）：630-633.

[21]Clutter J L，Jones E P.Prediction of growth after thinning in old-field slash pine plantations[R].USDA For Serv：Res Pap，1980，SE 217.19.

（责编：张宏民）

Effects of Density Regulation on Productivity and Biomass of Pinus massoniana on Medium and Near Mature Plantation

TAN Zheng1   WANG Qian2   LUO Zhiheng2   DING Bo3

（1Guizhou Tengzheng Forestry Engineering Design Service Co.， Ltd， Fenggang 564200， China; 2Yonghe Town Forestry Station， Fenggang 564200，China;3General Station of Forestry Science and Technology Popularization of Guizhou Province， Guiyang 550001， China）

Abstract： The productivity and biomass of two Pinus massoniana plantations （15a） and near mature forest （22a） were studied by four control intensities in Fenggang county， Guizhou Province， the effects of four different density controls on growth factors， biomass and productivity of Pinus massoniana stand were studied. The results show that after three years of density regulation， there are significant differences in the average DBH， single tree volume， volume per unit area and biomass of the stand， but there is no significant difference in the average tree height of the stand， but there is a certain impact.The results showed that density regulation could improve the growth potential of Pinus massoniana plantation.The average growth of biomass per plant of TMH， TMM， TML and TMCK in middle-aged forest was 25.95， 25.81， 23.45 and 22.13kg/plant， which were 17.28%， 16.65% and 5.97% higher than TMCK respectively， and the productivity per unit area was 34.85%， 19.64% and 10.52% lower than TMCK respectively; The average increase of biomass per plant of near mature forest TNH， TNM， TNL and TNCK was 31.49， 30.93， 25.62 and 24.21kg/plant， which were 30.09%， 27.74% and 5.83% higher than TNCK， and the biomass per unit area was 22.45%， 1.74% and 2.31% lower than TNCK， respectively.In the management process of Pinus massoniana medium and near mature stand， with the enhancement of regulation intensity， the stand biomass decreases in the short term.If the cultivation of large and medium-sized wood is the goal， the medium intensity regulation is better， which has the greatest potential to improve the stand productivity.

Key words： Density regulation; Masson pine; Plantation; Productivity; Biomass; Influence

基金項目：贵州省农业科技攻关（黔科合支撑[2017]2520-2号）。

作者简介：谭政（1979—），男，贵州凤冈人，本科，工程师，从事林业调查和规划设计工作。  收稿日期：2021-11-28