不同密度混交林條件下杉木生長差異分析

杜欣蓉，王芝悅，萬志兵*，鮑學(xué)峰，孫國勝

(1.黃山學(xué)院生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，安徽 黃山 245041；2.青陽縣酉華林場，安徽 池州 242804；3.屯溪區(qū)林業(yè)局，安徽 黃山 245041)

杉木（Cunninghamia lanceolata）屬柏科，高大喬木，因樹形高大挺拔、干形通直、樹冠飄逸、樹枝平整舒展而得名[1]。杉木是我國亞熱帶地區(qū)主要栽培樹種之一，是特有的速生豐產(chǎn)樹種，在我國栽植面積較大，特別是南方地區(qū)分布廣泛，具有速生性、品質(zhì)高、用途廣、產(chǎn)量高、更新能力強等特點，經(jīng)濟價值高[2]。在傳統(tǒng)集約經(jīng)營模式下，杉木人工林先后出現(xiàn)了生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、水土流失、生物多樣性下降等問題；杉木純林連栽會導(dǎo)致土壤酶活性、土壤地力的降低，影響林地生物多樣性，對土地生產(chǎn)力的持續(xù)與增長造成巨大影響[3]。

營造杉木混交林，采用近自然森林經(jīng)營，可以有效改善立地生態(tài)環(huán)境，在維持人工林的長期生產(chǎn)力和維護土壤肥力方面有著十分重要的作用[4]。營建混交林，可以有效調(diào)整林分樹種結(jié)構(gòu)，保持林分內(nèi)杉木人工林持續(xù)豐產(chǎn)，增強林分抗逆性，提高抵御自然災(zāi)害能力，是克服杉木人工林地力衰退的有效途徑[5]。楓香（Liquidambar formosana）是我國亞熱帶地區(qū)優(yōu)良速生落葉闊葉樹種，適應(yīng)性強，無嚴(yán)重的病蟲害，落葉豐富，改土效果好[6]。呂明等[7]研究表明，杉木與楓香混交，杉木可以有效抑制楓香的側(cè)枝生長，從而促進楓香高生長；杉木幼齡期生長速度慢、較喜陰，楓香長高可以為杉木提供遮陰。錢國欽等[8]研究表明，楓香與杉木混交能夠有效改善林分的光照強度、溫度及濕度等小氣候環(huán)境；改善立地條件，為林木生長創(chuàng)造一個良好的生態(tài)環(huán)境；混交林林內(nèi)枯落物多，能夠形成良好腐殖質(zhì)層，可有效促進微生物活動，加速有機物的分解和養(yǎng)分累積，從而改善土壤條件，提高土壤肥力。邱章忠等[9]研究表明，營造杉木楓香混交林可改善土壤理化性質(zhì)，提高土壤酶活性，促進土壤微生物活動，提高土壤保肥性和緩沖性。郭家歡等[10]研究表明，營造混交林可增強土壤持水能力、通氣性及養(yǎng)分總量和有效性，對于土壤養(yǎng)分循環(huán)和生態(tài)系統(tǒng)功能具有積極影響，有助于推動森林可持續(xù)健康發(fā)展。綜上研究可知，營造杉木、楓香混交林可有效改善目前杉木人工林中出現(xiàn)的問題，是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展、提高林分質(zhì)量、改善立地條件、提高和保持生產(chǎn)率與生產(chǎn)質(zhì)量的有效方法之一。

本研究以安徽青陽國有酉華林場的杉木、楓香混交林為研究對象，開展不同密度混交林下杉木生長量調(diào)查對比與分析，以期獲得最適杉木生長的林分密度，為促進杉木人工林的可持續(xù)發(fā)展提供理論參考。

1 試驗地概況

試驗地位于安徽省青陽縣東部國有酉華林場南部草鞋嶺工區(qū)。該地屬于亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，四季分明，氣候溫暖濕潤，年平均氣溫16.5 ℃；降水量充足，年平均降水量1 400～2 000 mm；光照充足，年日照率45%；無霜期長，年平均無霜期220 d。山場屬低山，坡向為東，地勢較陡，坡度在20°～36°，土壤屬石灰?guī)r分化的山地黃壤，土層厚度65 cm。試驗地于2002 年造林，2017 年撫育間伐、補植，主要樹種為 杉 木 （Cunninghamia lanceolata）、 楓 香（Liquidambar formosana）、樸樹（Celtis sinensis），杉木、楓香為人工造林，樸樹、苦楝（Melia azedarach）、紅椿（Toona ciliate）、野桑（Morus alba）、黃檀（Dalbergia hupeana）、檫木（Sassafras tzumu）、構(gòu)樹（Broussonetia papyrifera）為天然次生林；灌木多雜竹、云實（Caesalpinia decapetala）、雀梅（Sageretia thea）、懸鉤子（Rubus idaeus）等；草本多五節(jié)芒（Miscanthus floridulus）、苔草（Carex tristachya）、蜈蚣草（Eremochloa ciliaris）等。

2 材料與方法

2.1 試驗設(shè)計

樣地設(shè)置在林場南部草鞋嶺工區(qū)，混交林由杉木、楓香、樸樹、苦楝、紅椿等樹種組成，林齡20 年。根據(jù)2017 年間伐補植情況，對混交林內(nèi)杉木設(shè)置4個不同密度處理，分別為：處理1（5 100 株/hm2）、處理2（3 075 株/hm2）、處理3（1 800 株/hm2）、處理4（1 350 株/hm2）。對4 種密度進行抽樣調(diào)查，每種密度3 個重復(fù)，共12 個樣地，樣地大小為400 m2（20 m×20 m）。樣地海拔100～300 m，土壤類型為山地黃壤，坡位為中下坡，坡向為東北半陽坡。

2.2 調(diào)查內(nèi)容與方法

對樣地內(nèi)所有胸徑≥5 cm 的喬木進行每木檢尺，實測胸徑、樹高、冠幅、枝下高等指標(biāo)，計算林分平均胸徑、平均樹高、平均冠幅、平均枝下高并對比分析。同時，在各樣地內(nèi)分別選取3～5 株優(yōu)勢木，測定優(yōu)勢木平均高，單株材積采用部頒杉木二元立木材積公式進行計算。

式中：V-單株材積；D-胸徑；H-樹高

徑階材積和每公頃材積：用杉木二元立木材積表經(jīng)驗式，求出各徑階單株材積（Vi）后乘以各徑階株數(shù)（Ni），即為各徑階材積，將各徑階材積加總求和得樣地蓄積量（M地），最后換算為每公頃蓄積量（M）。

每公頃蓄積量：M=M地/0.04

式中：V-各徑階單株材積；Ni-各徑階株數(shù)；M地-樣地蓄積量；M-每公頃蓄積量

2.3 數(shù)據(jù)分析

運用Excel 軟件對數(shù)據(jù)進行整理和圖表制作，采用SPSS Statistics21.0 軟件進行方差分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同密度混交林條件下杉木胸徑生長差異分析

由表1 可知，杉木平均胸徑隨著林分密度的減小而不斷增大。其中，處理4 杉木平均胸徑最大，處理1 杉木平均胸徑最小。處理4 杉木的平均胸徑與處理1、處理2、處理3 的密度條件相比，相對增長量分別為33.79%、14.37%、10.17%。方差分析結(jié)果表明，不同密度混交林條件下杉木平均胸徑差異達顯著水平（P＜0.05）。這表明不同密度處理對杉木胸徑生長具有明顯影響。

表1 不同密度條件下杉木生長性狀分析

3.2 不同密度混交林條件下杉木樹高生長差異分析

由表1 可知，平均樹高隨著林分密度的減小而增大，但差異不大。處理4 杉木平均樹高最大，與處理1、處理2、處理3 相比，相對增長量分別為10.16%、9.40%、8.77%。方差分析表明，不同密度混交林條件下杉木平均樹高差異水平不顯著（P＞0.05）。這說明不同密度處理對杉木樹高生長影響不明顯。

3.3 不同密度混交林條件下杉木冠幅生長差異分析

由表1 可知，處理4 杉木平均南北冠幅最大，處理2 杉木平均南北冠幅最小，且處理4 的南北冠幅與處理1、處理2、處理3 的相比，相對增長量分別為12.38%、14.87%、6.45%。杉木平均東西冠幅隨著造林密度的減小而增大。處理4 杉木平均東西冠幅最大，且與處理1、處理2、處理3 的密度條件相比，相對增長量分別為36.86%、28.94%、17.94%。方差分析結(jié)果表明，杉木楓香混交林不同密度條件下杉木平均南北冠幅、平均東西冠幅差異均達顯著水平（P＜0.05）。這說明不同密度處理對杉木冠幅生長具有明顯影響。

3.4 不同密度混交林條件下杉木枝下高生長差異分析

由表1 可知，杉木平均枝下高整體隨著造林密度的減小而降低。處理1 的杉木平均枝下高最大，與處理2、處理3、處理4 的相比，相對增長量分別為4.81%、3.16%、19.15%。處理2 的杉木平均枝下高小于處理3 的，但兩者之間差異不大。這可能是受到人為活動、林下植物等其他外界因素的影響。方差分析結(jié)果表明，不同密度混交林條件下杉木平均枝下高差異水平不顯著（P＞0.05）。這說明不同密度處理對于杉木枝下高生長不具有明顯影響。

3.5 不同密度混交林條件下杉木平均單株材積生長差異分析

由表2 可知，杉木平均單株材積隨著密度的減小而增大。處理4 杉木平均單株材積最大，與處理1、處理2、處理3 的相比，相對增長量分別為100%、66.67%、42.86%。方差分析結(jié)果表明，不同密度混交林條件下杉木平均單株材積差異達顯著水平（P＜0.05）。這說明不同密度處理對于杉木單株材積生長具有明顯影響。

表2 不同密度條件杉木蓄積量差異分析

3.6 不同密度混交林條件下杉木蓄積量生長差異分析

由表2 可知，在處理1 的密度條件下單位面積杉木蓄積量最大，處理3 的密度條件下最小。處理1 的杉木單位面積蓄積量與處理2、處理3、處理4 的相比，相對增長量分別為22.44%、89.37%、77.43%，單位面積蓄積量整體上隨著密度的減小而降低。方差分析結(jié)果表明，不同密度混交林條件下單位面積杉木蓄積量差異達顯著水平（P＜0.05）。這說明不同密度處理對于單位面積杉木蓄積量生長具有明顯影響。

4 結(jié)論與討論

（1）本試驗結(jié)果表明，4 種不同密度處理下杉木的胸徑、南北冠幅、東西冠幅、單株材積、單位面積蓄積量差異明顯，說明不同造林密度對混交林中杉木生長具有顯著影響。這與前人研究結(jié)果一致[11-14]。

（2）本試驗中，4 種不同密度處理對杉木枝下高造成影響不明顯。原因在于枝下高最易受到外界環(huán)境影響，如人工撫育間伐強度、林內(nèi)天然次生樹種等因素均可對枝下高造成一定影響。

（3）本試驗中，處理4 杉木平均胸徑為15.60 cm、平均樹高為9.43 m、平均單株材積為0.10 m3，在4 個處理中表現(xiàn)最優(yōu)，最適合培育杉木大徑材。

（4）杉木喜光，生長需要良好的光照條件；怕旱，需要充分的水分和養(yǎng)分。造林密度越低，林木間距越大，單株林木獲得的光照、養(yǎng)分、水分、生長空間等生長條件均優(yōu)于高密度林分，從而個體競爭小，林木生長良好，生長量增加。