不同恢復(fù)階段杉木人工林蓄積量的動態(tài)變化

駱建莉

（信陽市南灣實(shí)驗(yàn)林場，河南 信陽464031）

前言

杉木（Cunninghamia lanceolata）是我國南方重要的造林樹種和用材樹種之一，而且是我國特有的速生商品材樹種，廣泛種植于我國的浙江及福建到秦嶺南麓及云南東部的區(qū)域[1]。一方面，杉木的大面積種植確實(shí)緩解了我國工業(yè)化發(fā)展過程中所需的木材產(chǎn)品，然而另一方面，杉木人工林的多代連續(xù)種植可導(dǎo)致土壤地力衰退和養(yǎng)分流失[2~4]，杉木林的自毒作用又會抑制其自身幼苖的林下更新[5~7]。探尋防治杉木林地地力衰退的有效措施，從而保持杉木人工林的可持續(xù)生產(chǎn)和利用已經(jīng)成為目前國內(nèi)外林業(yè)生產(chǎn)中急需解決的現(xiàn)實(shí)問題。除了引進(jìn)其他闊葉樹種形成混交模式，從而改善林分結(jié)構(gòu)和土壤養(yǎng)分狀況之外，加強(qiáng)林分的輪伐管理和經(jīng)營，盡量縮短林分采伐和輪作周期，對于改善杉木人工林林地養(yǎng)分和肥力水平也具有重要意義。探討杉木人工林蓄積量隨恢復(fù)階段的變化規(guī)律是確定杉木人工林最佳的輪伐周期的重要基礎(chǔ)，以信陽市南灣實(shí)驗(yàn)林場廣泛種植的杉木人工林為研究對象，選擇不同恢復(fù)階段的人工林進(jìn)行調(diào)查分析，以確定杉木人工林的林分蓄積量隨恢復(fù)階段的動態(tài)變化，從而確定最佳的收獲時間，節(jié)省林分的養(yǎng)分支出和緩解林地地力衰退等問題。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于河南省信陽市南灣實(shí)驗(yàn)林場，年均溫為14.3℃，1月均溫是0.6℃，7月均溫是24.7℃，年平均降水量是1 347 mm，其中66%集中于4~8月份，該地區(qū)四季分明，濕潤溫和。主要森林類型有針闊混交林如馬尾松麻櫟混交林、馬尾松栓皮櫟混交林等；落葉闊葉林如楓香麻櫟混交林和櫟類混交林，以及人工林如馬尾松林和杉木林。土壤類型為山地棕壤。

1.2 研究方法

采用空間代替時間的方法，在南灣實(shí)驗(yàn)林場水上林區(qū)選擇不同栽植年份的杉木人工林，按造林時間區(qū)分為幼齡林、中齡林、近熟林和成熟林4個齡級。每個齡級選擇3個20 m×20 m 的樣地，樣地間相距在1 km 以上。所有樣地的坡度、坡向、海拔和土壤條件基本一致，基本信息見表1。詳細(xì)調(diào)查每個樣地內(nèi)的所有喬木樹種的胸徑和樹高。用生長錐鉆取每個樣地內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)木以確定林木的平均年齡。林木材積通過二元立木材積公式計算獲得。利用單因素方差分析檢驗(yàn)了不同年齡階段的林分蓄積量的顯著性差異，采用線性回歸分析了林分蓄積量與林分年齡和林分密度之間的關(guān)系。數(shù)據(jù)分析在SPSS 10.0 中完成。

表1 樣地基本情況

2 結(jié)果與分析

2.1 不同恢復(fù)階段林分密度變化

杉木人工林的林分密度隨林齡的增加而顯著的下降。幼齡林的密度最高，為2 075.6 株/hm2，相當(dāng)于中齡林的1.46 倍，近熟林的2 倍和成熟林的2.15 倍。方差分析顯示，幼齡林的密度顯著高于近熟林和成熟林（P<0.05），而中齡林與其他幾種林分的密度均無顯著差異（P>0.05）。

2.2 不同恢復(fù)階段林分蓄積量動態(tài)

杉木人工林的蓄積量隨林齡的增加而顯著上升，由幼齡林的24.8 m3/hm2增加到成熟林的88.4 m3/ hm2。中齡林的林分蓄積量顯著高于幼齡林（P<0.05），增幅達(dá)到103.2%；近熟林和成熟林之間的蓄積量無顯著差異（P>0.05），但二者均顯著高于幼齡林（214.1%和255.6%）和中齡林（54.5% 和74.9%）（P<0.05）。然而，不同恢復(fù)階段下的杉木人工林的年平均生長量之間無顯著差異（P>0.05），中齡林的年平均生長量略高于其他類型。然而，如果以連年生長量為衡量指標(biāo)，則發(fā)現(xiàn)連年生長量隨林齡的增加表現(xiàn)出先增加后減少的過程，中齡林階段的年生長量最高，為5.13 m3/ hm2，顯著高于幼齡林、近熟林和成熟林。

2.3 林分蓄積量與林分密度和林齡的關(guān)系

由圖1 和圖2 可知，杉木林蓄積量主要與林分密度和林齡有關(guān)。蓄積量隨密度的增加而逐漸下降（R2=0.5633，圖1）。相反，蓄積量隨林齡的增加而上升（R2=0.799，圖2）。通過多元逐步回歸分析發(fā)現(xiàn)，林齡對林分的蓄積量的貢獻(xiàn)量（73.2%）高于密度的貢獻(xiàn)量（18.5%）（方程1，P<0.01）。

蓄積=2.446×林齡-0.004×密度（P<0.01）（方程1）

圖1 杉木人工林蓄積量與林分密度的關(guān)系

圖2 杉木人工林蓄積量與林齡的關(guān)系

3 小結(jié)

研究發(fā)現(xiàn)，杉木人工林的林分蓄積量隨恢復(fù)階段的遞增而逐漸上升，然而，若從生長速率方面看，則其年均生長量和連年生長量均是在中齡林階段最高，隨后，近熟林和成熟林的生長速率均逐漸下降。由于林分密度隨林齡增加呈減少趨勢，而林分密度與林分蓄積量成負(fù)相關(guān)。因此，在杉木人工林經(jīng)營管理過程中，應(yīng)該適當(dāng)采取林分疏伐措施，尤其是在中齡林末期，通過疏伐管理，可以釋放林分內(nèi)的資源和空間，降低林木之間的競爭作用，進(jìn)而提高單株林木的生產(chǎn)能力。根據(jù)林分的生長速率狀況，杉木人工林在成熟林階段的生長速度開始低于近熟林和中齡林，因此，可以在近熟林末期進(jìn)行采伐，而將成熟林階段的時期作為休息期，既獲得較高的林分的木材產(chǎn)量，也使林地有一段時間的恢復(fù)和修養(yǎng)階段。

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