造林密度對黃梁木幼林生長和林分蓄積的影響

張立超， 高　婕， 林佳慧， 陳曉陽， 彭昌操， 鄧小梅， 林家怡， 曾曙才

(華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)與風景園林學(xué)院/廣東省普通高校木本飼料工程技術(shù)研究中心，廣東 廣州 510642)

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造林密度對黃梁木幼林生長和林分蓄積的影響

張立超， 高婕， 林佳慧， 陳曉陽， 彭昌操， 鄧小梅， 林家怡， 曾曙才

(華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)與風景園林學(xué)院/廣東省普通高校木本飼料工程技術(shù)研究中心，廣東 廣州 510642)

摘要：【目的】通過分析造林密度對3年生黃梁木Anthocephalus chinensis幼林的樹高、冠幅、枝下高、胸徑、單株材積和林分蓄積等的影響，探究造林密度與黃梁木人工幼林生長的關(guān)系。【方法】采用完全隨機區(qū)組設(shè)計，共設(shè)5個造林密度， 分別為625、667、833、1 667和2 500 株·hm-2。采用每木檢尺法，測量每個小區(qū)內(nèi)9株試驗樹主要生長指標。采用單因素方差分析和Duncan’s多重極差檢驗法比較不同造林密度間的差異，采用相關(guān)性分析對不同數(shù)據(jù)組間的相關(guān)性進行分析。【結(jié)果】造林密度對黃梁木的樹高、冠幅、枝下高和林分蓄積生長有極顯著影響(P<0.01)。樹高(y)與密度(x)呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，回歸方程為y =-4.000 0×10-7x2 + 0.001 6x + 8.270 3；林分蓄積(y)與密度(x)呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，回歸方程為y =-1.000 0×10-5x2 + 0.112 7x-12.664 0;冠幅(y)與密度(x)呈極顯著負相關(guān)關(guān)系，回歸方程為y =15.942 5-4.000 0×10-5x。研究還發(fā)現(xiàn)，胸徑(y)與冠幅(x)存在極顯著正相關(guān)關(guān)系，回歸方程為y =9.661 3x2-103.950 0x + 293.870 0?！窘Y(jié)論】就黃梁木幼林而言，造林密度為2 500 株·hm-2幼林的樹高和林分蓄積最大。

關(guān)鍵詞：造林密度； 黃梁木； 幼林； 生長效應(yīng)； 林分蓄積; 速生

黃梁木Anthocephalus chinensis 是茜草科團花屬植物，產(chǎn)于我國廣西和云南南部，東南亞及印度、斯里蘭卡也有分布,具有生長快、易管理、抗風能力強和木材產(chǎn)量高等特性。黃梁木不僅速生，而且材質(zhì)良好，適用于作箱側(cè)板、火柴桿、茶葉箱或其他包裝箱；在建筑上可用作門窗、檀條、椽子、天花板、室內(nèi)裝修等[1]。因黃梁木生長速度快，被人們譽為“奇跡之樹”[2]、“寶石之樹”，是熱帶亞熱帶地區(qū)發(fā)展人工造林最理想的樹種之一。在福建南部、廣東、廣西、云南、海南等大部分地區(qū)，黃梁木有望成為繼桉樹之后的又一個極具發(fā)展?jié)摿Φ乃偕鷺浞N。在廣東，黃梁木目前種植地區(qū)有云浮、江門、普寧、揭西、河源、湛江等地，部分地區(qū)開始用于上山造林。

林分密度是指單位面積林地上林木的數(shù)量，是反映林木對其所占空間利用程度的指標[3]。在森林培育的過程中，林分密度是制約林木生長的關(guān)鍵因素，對人工林生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性及生物生產(chǎn)力有重要影響。合理的造林密度既能增強林分的生長穩(wěn)定性和抗逆性，又能最大限度地利用其營養(yǎng)空間，使林分獲得最高的經(jīng)濟、生態(tài)效益[4]。探索合理的造林密度已成為森林培育工作的核心問題之一[5]。國內(nèi)外許多學(xué)者就生產(chǎn)上主栽的小黑楊 Populus ×xiaohei 、樟子松 Pinus sylvestris var. mongolica和非洲破布樹Mukumari Cordia africana等樹種人工林的林分密度與其生長的關(guān)系進行了系統(tǒng)的探討，表明造林密度對人工林樹高、胸徑、冠幅、單株材積等均產(chǎn)生顯著影響。由于樹種、林木年齡以及生長環(huán)境等因素各不相同，所以根據(jù)具體情況才能得出合理的生長密度[6- 8]。

目前對黃梁木林分密度效應(yīng)的研究尚不多見。本文對黃梁木人工幼林的個體生長與林分密度的關(guān)系進行分析，從而深入了解該樹種林分密度對幼林生長和材積的影響，以期為黃梁木的人工林培育和高效利用提供科學(xué)依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗地概況

試驗地設(shè)在廣東省云浮市新興縣東城鎮(zhèn)(22°22′～22°50′N，111°57′～112°31′E)，氣候常年溫和濕潤，雨量充沛，年平均氣溫22.1 ℃，年平均降水量1 546.5 mm，降雨主要集中在夏秋季；而冬春兩季則降雨較少，經(jīng)常出現(xiàn)旱情。年日照1 478.2 h，山地土壤多為赤紅壤，呈酸性，pH5.0～5.5,母巖為花崗巖。黏粒礦物以高嶺石為主，伴生黏粒礦物有針鐵礦和少量水云母，極少三水鋁石。

1.2試驗方法

試驗林采用完全隨機區(qū)組設(shè)計，共設(shè)5個造林密度：625、667、833、1 667和2 500株·hm-2，株行距分別為4 m×4 m、 3 m×5 m、 3 m×4 m、 3 m×2 m和2 m×2 m。設(shè)25株小區(qū)(每個小區(qū)5行，每行種植5株樹)，4次重復(fù)。每個小區(qū)最外圍的植株為保護株，內(nèi)部9株為調(diào)查(試驗)株。于2012年1月布設(shè)試驗地,全面整地后，根據(jù)試驗設(shè)計拉線確定植樹穴位置。機械挖穴，穴規(guī)格為60 cm×60 cm×60 cm?；靥钔寥?0 cm，每穴施堆置發(fā)酵后的豬糞15 kg(鮮質(zhì)量)，回填表土，使土堆略高出地面5 cm左右。2012年3月中旬，用苗齡2個月的黃梁木組培苗造林。造林后發(fā)現(xiàn)缺株及時補植。造林當年7月人工除草1次，每穴追施復(fù)合肥0.1 kg。之后林分很快郁閉，不再追肥和撫育。

1.3觀測指標

2014 年11月，對試驗林進行調(diào)查，采用每木檢尺法，測量每個小區(qū)內(nèi)9株試驗樹的胸徑、樹高和冠幅。因目前還未有黃梁木的材積公式，本研究中采用與黃梁木干形相近的大青楊 Populus ussuriensis的立木二元材積公式：V=0.287 063D2H+0.920 037D2，計算黃梁木單株材積(V),式中，D為胸徑，H為樹高[9]。

1.4數(shù)據(jù)處理

用Excel 2003對數(shù)據(jù)進行整理，采用SPSS 18.0進行統(tǒng)計分析。采用單因素方差分析和Duncan’s多重極差檢驗法比較不同處理數(shù)據(jù)組間的差異，采用Pearson相關(guān)性分析對不同數(shù)據(jù)組間的相關(guān)性進行分析。

2結(jié)果與分析

2.1造林密度對樹木生長的影響

2.1.1不同造林密度對樹高的影響由圖1A可知，黃梁木造林密度為2 500和1 667株·hm-2林分的平均樹高無顯著差異，但均顯著高于造林密度為667和625株·hm-2林分的平均樹高，且造林密度833株·hm-2林分的平均樹高與造林密度為667和625株·hm-2林分的平均樹高均無顯著差異。造林密度為667株·hm-2的黃梁木平均樹高為8.97 m,密度增加到2 500株·hm-2時，平均樹高增加10.4%。本研究中，黃梁木林分樹高總體隨造林密度的增加而增高。

2.1.2不同造林密度對冠幅的影響由圖1B可知，黃梁木造林密度為667和1 667 株·hm-2林分的平均冠幅與其他密度林分均無明顯差異；造林密度為625和833 株·hm-2林分的平均冠幅無顯著差異，但均顯著高于造林密度2 500 株·hm-2林分的平均冠幅，625 株·hm-2密度下林木的平均冠幅最大(5.8 m),密度增加到2 500株·hm-2時，平均冠幅降低8.6%。本研究中，冠幅總體隨著造林密度的增加而降低。

2.1.3不同造林密度對枝下高的影響由圖1C可知，黃梁木造林密度為625、667和833 株·hm-2林分的平均枝下高均無明顯差異，均與造林密度為1 667和2 500 株·hm-2的林分平均枝下高存在顯著差異，且造林密度為1 667和2 500 株·hm-2林分之間平均枝下高也存在顯著差異。1 667 株· hm-2密度下，枝下高最高，密度由833 株·hm-2增至1 667 株·hm-2，枝下高增長26.6%，密度由1 667 株·hm-2增至2 500 株·hm-2，枝下高降低15.6%。

2.1.4不同造林密度對胸徑的影響由圖1D可知，黃梁木造林密度為667、833、1 667和2 500 株·hm-2的林分平均胸徑均無顯著差異(P>0.05)，但均顯著低于造林密度為625株·hm-2的林分(P<0.05)。造林密度為625 株·hm-2的黃梁木平均胸徑最大(16.3 cm),密度增加到2 500 株·hm-2，平均胸徑降低12.9%。本研究中，黃梁木林分胸徑總體隨造林密度的增加而降低。

各圖的柱子上方，凡具有一個相同小寫字母者,表示不同造林密度間差異不顯著(P>0.05, Duncan’s法，n=180)

2.2造林密度對材積的影響

2.2.1不同造林密度對單株立木材積的影響由圖2A可知，黃梁木造林密度為625 株·hm-2的林分單株材積與密度為1 667株·hm-2的林分單株材積無顯著差異，但顯著高于造林密度為667、 833和2 500 株·hm-2的林分單株材積。造林密度為625 株·hm-2的黃梁木單株材積為0.095 m3,密度增加到2 500株·hm-2,單株材積降低20%。本研究中，黃梁木造林密度對單株材積的影響和對胸徑的影響是一致的。

2.2.2不同造林密度對林分蓄積的影響由圖2B可知，黃梁木造林密度為2 500株·hm-2的林分蓄積最大，顯著高于其他林分。密度為1 667株·hm-2的林分蓄積顯著低于2 500 株·hm-2的林分，但顯著高于其他林分。密度為625和667株·hm-2的林分蓄積無顯著差異，密度為833和625株·hm-2的林分蓄積無顯著差異。造林密度為667株·hm-2的林分蓄積為50.396 m3·hm-2,密度增加到2 500 株·hm-2時，林分蓄積增加73.9%。本研究中，黃梁木林分蓄積總體隨造林密度的增加而增加。

各圖的柱子上方，凡具有一個相同小寫字母者，表示不同造林密度間差異不顯著(P>0.05, Duncan’s法，n=180)

2.3各生長性狀間及與造林密度的相關(guān)性

黃梁木樹高、枝下高和林分蓄積分別與造林密度呈極顯著正相關(guān)關(guān)系(表1)，即林分樹高、枝下高和林分蓄積隨造林密度的增大而增加，方差分析結(jié)果表明，造林密度對以上3個生長性狀的影響極顯著(P<0.01)；冠幅與造林密度呈極顯著負相關(guān)(表1)，即冠幅隨造林密度的增大而減少，方差分析結(jié)果表明，造林密度對冠幅的影響極顯著。各生長性狀之間的相關(guān)性分析表明，林分蓄積與樹高、胸徑與冠幅、單株材積與胸徑以及林分蓄積與枝下高之間均存在著顯著的正相關(guān)關(guān)系(表1)，方差分析結(jié)果表明，樹高對林分蓄積、冠幅對胸徑、胸徑對單株材積以及枝下高對林分蓄積的影響極顯著(表1)。

表1黃梁木各生長性狀間及與造林密度的相關(guān)性分析和回歸方程

Tab.1Correlation analysis of different growth traits and planting density of Anthocephalus chinensis and the regression equations

因子回歸方程r1)Pn密度(x)與樹高(y)y=-4.0000×10-7x2+0.0016x+8.27030.9560.000180密度(x)與冠幅(y)y=15.9425-4.0000×10-5x-0.9350.002180密度(x)與林分蓄積(y)y=-1.0000×10-5x2+0.1127x-12.66400.9950.000180密度(x)與枝下高(y)y=-1.0000×10-6x2+0.0038x+1.23270.9600.000180樹高(x)與林分蓄積(y)y=176.5100x2-3199.1000x+145460.9750.000180冠幅(x)與胸徑(y)y=9.6613x2-103.9500x+293.87000.8470.000180胸徑(x)與單株材積(y)y=0.0005x2-0.0036x+0.03420.9580.000180枝下高(x)與林分蓄積(y)y=-199.7700x2+1654.6000x-3232.50000.9720.003180

1)相關(guān)系數(shù)r的絕對值越大，相關(guān)性越強(Pearson相關(guān)性分析)。

3討論與結(jié)論

本研究中，不同造林密度對黃梁木的樹高、冠幅、枝下高和林分蓄積有極顯著影響。樹高和林分蓄積均與密度呈極顯著正相關(guān)關(guān)系;冠幅與密度呈極顯著負相關(guān)關(guān)系。隨著造林密度的增加，平均樹高和林分蓄積顯著增高，平均冠幅顯著下降，胸徑和單株材積總體呈下降趨勢。造林密度在625～1 667 株·hm-2范圍內(nèi)，枝下高隨密度的增長而增加；在1 667～2 500株·hm-2范圍內(nèi)，枝下高隨密度的增長而降低。

造林密度對林分平均樹高的影響較復(fù)雜，以往的研究結(jié)論也不一致。有些研究表明，密度對樹高生長影響較弱，和林木的其他生長指標相比可認為是不受密度影響的[10-12]。而有些研究則認為樹高隨著密度的增大而降低[13-14]。黃梁木幼林樹高隨著造林密度的增加而總體增高，與徐勃等[15]對青楊Populus cathayana 的研究結(jié)果一致。因為黃梁木屬喜光速生樹種, 對光的競爭促進了樹高的生長。密度大的林分郁閉較早, 光只能從樹冠上方照到樹木上, 從而形成了對林木向上生長的有利條件[15]。

本研究中，黃梁木的冠幅、胸徑和單株材積總體上均隨造林密度的增加而降低。因在密度較小的林分中，林木的枝干有足夠的伸展空間和光照條件，故胸徑和冠幅生長比較快，隨著林分密度的增大，林木對土壤有機質(zhì)、水分以及光照等營養(yǎng)成分的激烈爭奪，使得林木個體的生長相對減慢，這種現(xiàn)象與密度競爭效應(yīng)的一般規(guī)律相一致[15]。本研究中，黃梁木冠幅與造林密度呈極顯著負相關(guān)關(guān)系(r=-0.935，P=0.002)。林木胸徑與冠幅呈極顯著正相關(guān)關(guān)系(r=0.847，P=0.000)，與以往研究結(jié)論一致[16-17]。密度對單株材積的影響和對胸徑的影響可認為是一致的，造林密度對林木單株材積生長的影響主要取決于其胸徑[18]。胸徑的生長受造林密度的影響較大，因而胸徑為不同密度下單株材積的決定因子。有研究表明，植株枝下高隨著造林密度增大而增加，這是因為隨著造林密度增大，林分地上部分平均占有生長空間減小而形成自然整枝[19]。在本研究中，造林密度為1 667株·hm-2時林分的枝下高最高，密度增大到2 500株·hm-2時，枝下高降低，因為在造林密度增加以后，一定的空間內(nèi)每株黃梁木分配的營養(yǎng)含量降低，所以影響了枝下高的生長。

林分蓄積受單株材積和造林密度2個因子制約，幼齡林階段造林密度為主導(dǎo)因子。故本次試驗測量的黃梁木林分蓄積主要受造林密度的影響，兩者呈極顯著正相關(guān)關(guān)系(r=0.995，P=0.000)。大量的密度試驗表明，在相同造林條件下，密度本身起主要作用，林分蓄積隨造林密度的增大而增大，但當造林密度增大到一定程度時，密度的競爭效應(yīng)明顯，密度過大導(dǎo)致林木個體生長能力降低，產(chǎn)量下降[20]。有研究表明，林分蓄積隨造林密度的增大而呈拋物線變化的趨勢[4]。探索林木合理造林密度一直是林業(yè)研究關(guān)注的熱點問題，馬尾松 Pinus massoniana和桉樹 Eucalyptus spp.等樹種造林密度研究結(jié)果顯示，單株材積隨密度的增大而減小，林分蓄積隨密度的增大而增大[21-22]，本研究中亦得出相似結(jié)論。

木材是重要的自然資源，但由于大部分樹木的生長周期過長，自然條件下成材時間不能滿足人們對木材的需求。因此大力發(fā)展速生林木樹種是解決木材資源短缺的基本途徑之一[23]。本研究中，設(shè)置的黃梁木人工林的最大密度為2 500株·hm-2，且在此密度下林分蓄積和樹高均最大，不但充分利用營養(yǎng)空間，且人工林產(chǎn)量高，樹干筆直高挺，獲得最高的經(jīng)濟效益。人工種植黃梁木這一具發(fā)展?jié)摿Φ乃偕鷺浞N，具有推廣應(yīng)用價值。

本試驗的黃梁木造林密度范圍為625～2 500 株·hm-2，結(jié)果只能初步確定黃梁木幼林的合理密度。隨著林齡的增大，林分內(nèi)樹種種間關(guān)系及外界環(huán)境要求在不斷變化，因此不同造林密度對黃梁木生長的影響也處在不斷變化之中，應(yīng)進行長期動態(tài)研究。目前對黃梁木林分密度效應(yīng)的研究尚不多見，故還有待于進一步研究。

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【責任編輯李曉卉，莊延】

Effects of planting density on the growth and stand volume of young Anthocephalus chinensis plantation

ZHANG Lichao, GAO Jie, LIN Jiahui, CHEN Xiaoyang, PENG Changcao, DENG Xiaomei, LIN Jiayi, ZENG Shucai

(College of Forestry and Landscape Architecture, South China Agricultural University/Woody Feed Engineering Technology Research Center Affiliated to Universities in Guangdong, Guangzhou 510642, China)

Abstract：【Objective】 To explore the effects of planting density on the growth of Anthocephalus chinensis plantation, namely, on tree height, canopy width, height under branch, diameter at breast height (DBH), individual tree volume and stand volume. 【Method】Planting densities of 625，667,833,1 667 and 2 500 trees·hm-2were established in a complete randomized block design. Based on the method of tally, the major growth indicators of nine experimental trees in each block were measured. Differences among different planting densities were analyzed using one-way ANOVA and Duncan’s Multiple Range Test. Relationship among different traits and planting density were explored using correlation analysis. 【Result】Planting density had significant effects on tree height, canopy width, height under branch, and stand volume (P<0.01). Tree height(y) and planting density(x) were significantly positively correlated, and the regression equation was y =-4.000 0×10-7x2+ 0.001 6x + 8.270 3. Stand volume(y) and planting density(x) were significantly positively correlated, and the regression equation was y =-1.000 0×10-5x2 + 0.112 7x-12.664 0. Canopy width(y) and planting density(x) were significantly negatively correlated, and the regression equation was y =15.942 5-4.000 0×10-5x. Canopy width(y) and DBH(x) were significantly positively correlated, and the regression equation was y =9.661 3x2-103.950 0x + 293.870 0. 【Conclusion】For young A.chinensis plantation, the planting density of 2 500 trees·hm-2leads to the optimum results with the highest stand volume and tree height.

Key words：planting density; Anthocephalus chinensis; young plantation; growth effect; stand volume; fast-growing

收稿日期：2015- 09- 08優(yōu)先出版時間：2016- 06- 01

作者簡介：張立超(1990—),女,碩士研究生, E-mail:1070446701@qq.com; 通信作者：曾曙才(1971—),男,教授, 博士, E-mail: sczeng@scau.edu.cn

基金項目：國家自然科學(xué)基金(31270675); 國家林業(yè)局林業(yè)公益性行業(yè)科研專項(201004020); 廣東省科技計劃項目(2012B020310004，2014A020216032)

中圖分類號：S725.6

文獻標志碼：A

文章編號：1001- 411X(2016)04- 0063- 06

優(yōu)先出版網(wǎng)址：http://www.cnki.net/kcms/detail/44.1110.s.20160601.1353.018.html

張立超， 高婕， 林佳慧， 等.造林密度對黃梁木幼林生長和林分蓄積的影響[J].華南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2016,37(4):63- 68.