大崗山杉木人工林大徑材培育優(yōu)化技術(shù)

薛沛沛，王兵

(1.重慶市林業(yè)科學(xué)研究院三峽庫(kù)區(qū)森林保護(hù)與恢復(fù)重慶市市級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶400036;2.北京林業(yè)大學(xué)，北京100083;3.中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院森林生態(tài)環(huán)境與保護(hù)研究所國(guó)家林業(yè)局森林生態(tài)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100091)

近年隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和林業(yè)生產(chǎn)水平的提高，人們對(duì)木材的需求結(jié)構(gòu)發(fā)生了明顯的變化，森林資源短缺是中國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中不可回避的現(xiàn)實(shí)問題[1]。大徑材培育能夠從根本上緩解我國(guó)對(duì)木材的旺盛需求，它是一條快速緩解我國(guó)用材緊張的新途徑，經(jīng)濟(jì)效益也十分顯著[2－3]。因此，發(fā)展大徑級(jí)用材林、合理調(diào)整林分結(jié)構(gòu)已成為當(dāng)今林業(yè)發(fā)展的重要戰(zhàn)略之一[4]。

杉木[Cunninghamia Lancedata(Lamb.)Hook.]是我國(guó)南方主要速生用材樹種，約占南方森林面積的1/3[5]。因其生長(zhǎng)快，產(chǎn)量高，分布廣，栽培歷史悠久，材質(zhì)好，用途廣，成為我國(guó)南方主要商品用材。自從20世紀(jì)80年代以來，關(guān)于杉木人工林地力衰退、林分生產(chǎn)力下降的報(bào)道增加，直接影響杉木林地可持續(xù)經(jīng)營(yíng)。因此，試驗(yàn)根據(jù)不同立地指數(shù)的密度和間伐試驗(yàn)，確定了杉木大徑材培育和結(jié)構(gòu)優(yōu)化的最佳造林密度、間伐時(shí)間和主伐年齡，為杉木的可持續(xù)經(jīng)營(yíng)提供理論依據(jù)。

1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于江西大崗山國(guó)家級(jí)森林生態(tài)系統(tǒng)定位研究站(114°30'－114°45'E，27°30'－27°50'N)。該地區(qū)氣候類型為典型的亞熱帶濕潤(rùn)氣候，年均溫15.8～17.7℃，平均降水量1 591 mm，為明顯的雨季和干季。地形為低山丘陵，土壤為山地黃紅壤。杉木主要喬木樹種有(Cunninghamia lanceolata)、毛竹(Phyllostachys pubescens)、馬尾松(Pinus massoniana)、南方紅豆杉(Taxus wallichiana var.mairei)、柳杉(Cryptomeria fortunei)、栲樹(Castanopsis fargesii)、苦櫧(Castanopsis sclerophylla)等，主要灌木樹種有(Eurya japonica)、檵木(Lorpetalum chinense)、鹽膚木(Rhus chinensis)、黃瑞木(Adinandra millettii)、烏飯樹(Vaccinium bracteatum thunb)等，常見草本植物有箭葉淫羊藿(Epimedium sagittatum)、狗脊(Blechnum japonica)、麥門冬(Liriope spicata)等。

2 研究方法

密度試驗(yàn)。設(shè)置20 m×30 m的標(biāo)準(zhǔn)地，定植一年生杉木苗木，5種初植密度為2 m×3 m，2 m×1.5 m，2 m×1 m，1 m×1.5 m，1 m×1 m，3種立地指數(shù)級(jí)分別為16，18，20級(jí)，每種密度重復(fù)3次。采用穴狀整地，植穴大小為50 cm×50 cm×40 cm，每穴施底肥(過磷酸鈣)250 g。栽植和管理均按照常規(guī)方法進(jìn)行。年底測(cè)量樹高、地徑，當(dāng)胸徑樹高達(dá)1.3 m以上時(shí)，測(cè)量胸徑。

幼林撫育。栽后頭2年每年撫育2次，第3，4年每年撫育1～2次，一般連續(xù)撫育3～5年。第1次在4－5月，第2次在8－9月。每次撫育都要砍灌、割草、松土。

間伐期。自然整枝高度達(dá)樹高的1/3以上，小徑木占30%左右，郁閉度達(dá)0.9以上，即可首次間伐。撫育間伐的間隔期限取決于林冠重新郁閉的速度，當(dāng)林冠重新郁閉，樹木互相擠壓時(shí)，即需進(jìn)行下次間伐。

間伐方法。通常采用下層撫育法。這種方法要求按照“砍小留大、砍劣留優(yōu)、砍密留稀、照顧均勻”的原則[6]，將那些生長(zhǎng)不好的、有破損的和不健康的林木盡先伐除;同時(shí)，也要疏去個(gè)別生長(zhǎng)一般，但比較擁擠的林木。伐根要挖掉，并深翻林地，有條件的應(yīng)適量施肥。這樣既可防萌蘗，又有利于保留木的根系伸展和促進(jìn)生長(zhǎng)。撫育間伐的季節(jié)適在因地制宜進(jìn)行。

間伐強(qiáng)度。間伐強(qiáng)度的大小直接影響到保留木的生長(zhǎng)恢復(fù)幅度和速率，并關(guān)系到林分群體質(zhì)量的提高和改善程度。間伐強(qiáng)度一般用間伐木的株占伐前總株數(shù)的百分率表示。間伐強(qiáng)度分4個(gè)等級(jí):弱度(＜15%)，中度(16%～25%)，強(qiáng)度(26%～35%)，極強(qiáng)度(＞36%)。一些林地的實(shí)踐表明，間伐強(qiáng)度應(yīng)控制在林木郁閉度不小于0.6為宜。

3 結(jié)果和分析

3.1 不同密度和立地指數(shù)級(jí)杉木苗期生長(zhǎng)狀況

杉木幼林階段，樹高、胸徑、單株材積和冠幅生長(zhǎng)都隨密度的增加而減小，而單位斷面積、蓄積、枝下高、徑高比和郁閉度都隨密度的增加而增大。幼林期苗高受密度影響不明顯，但樹高、胸徑及材積生長(zhǎng)3年以后即出現(xiàn)顯著或極顯著差異。9年生時(shí)，2 m×3 m密度的比1 m×1 m密度的樹體平均高1.4 m，增高20.3%，胸徑大5 cm，增長(zhǎng)70.4%;公頃蓄積，1 m×1 m密度的比2 m×3 m密度的高69.1 m3，增加77.9%，密度效應(yīng)顯著。由此可知，1 m×1 m和1 m×1.5 m的初植密度過于稠密，是不科學(xué)的。

3.2 杉木造林初植密度的確定

綜合立地條件、經(jīng)營(yíng)目的以及社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)效益等因子，20指數(shù)級(jí)立地條件的以2 m×1.5 m密度(3 333株·hm－2)、18和16指數(shù)級(jí)立地條件的以2 m×1 m(5 000株·hm－2)的初植密度較為適宜。合理初植密度林分3 333株·hm－2、5 000株·hm－2比1 667株·hm－2的蓄積分別增加21.7和38.2 m3·hm－2。

3.3 杉木間伐時(shí)間和間伐強(qiáng)度的確定

首次間伐時(shí)間為林齡9－10年，由于初植密度過大，間伐強(qiáng)度為33.3%～50.0%，保留密度為2 000～2 500株·hm－2。第2次間伐時(shí)間是14年生時(shí)，間伐強(qiáng)度為強(qiáng)度(25%～28%)，保留密度為1 500～1 800株·hm－2。到樹木林齡達(dá)到18～20年時(shí)，進(jìn)行第3次間伐，間伐后樹木密度控制在800～1 350株·hm－2(表1)。

表1 杉木大徑材優(yōu)化經(jīng)營(yíng)模式

3.4 杉木主伐年齡的確定

研究表明，16指數(shù)平均最大胸徑落在16徑階組中值，18和20指數(shù)級(jí)的最大平均胸徑落在18徑階組下限附近。可見，16指數(shù)級(jí)可生產(chǎn)小、中徑材(胸徑18～22 cm)，18指數(shù)級(jí)有生產(chǎn)大徑材(胸徑24 cm以上)的能力。為此，杉木人工林的不同立地條件的主伐年齡確定為以下5種模式，可根據(jù)不同的立地條件進(jìn)行選擇最佳經(jīng)營(yíng)模式(表1)。

3.5 不同經(jīng)營(yíng)方法杉木林產(chǎn)量研究

由表1可知，立地指數(shù)20級(jí)、保留密度1 140株·hm－2的杉木林產(chǎn)量最高(431.26 m3·hm－2)，大徑材產(chǎn)量為301.29 m3·hm－2;其次為保留密度986株·hm－2的杉木林，產(chǎn)量為426.35 m3·hm－2，大徑材占67.46%。18和16級(jí)立地指數(shù)級(jí)的杉木林產(chǎn)量明顯低于20級(jí)的產(chǎn)量，且大徑材比例更小。因此，16級(jí)的杉木林更適合培育小、中徑材。

4 小結(jié)與討論

杉木人工林的栽植密度是杉木個(gè)體生長(zhǎng)、群體成材豐產(chǎn)的一個(gè)重要因素[7]。90年代起，我國(guó)把林分密度和定向培育聯(lián)系起來，分別不同立地、培育目標(biāo)及經(jīng)濟(jì)收益制定出優(yōu)化密度模型[8]。結(jié)合前人的試驗(yàn)結(jié)果，作者通過實(shí)地調(diào)查，總結(jié)出大崗山杉木林大徑材培育時(shí)在不同立地條件下的最佳初植密度和間伐后保留密度，為亞熱帶地區(qū)杉木林大徑材優(yōu)化經(jīng)營(yíng)管理提供了理論和實(shí)踐依據(jù)。

杉木通過間伐可改善杉木林的生長(zhǎng)環(huán)境，促進(jìn)保留下來林木的速生、優(yōu)質(zhì)和高產(chǎn)。因此，合理的間伐時(shí)間和間伐強(qiáng)度是杉木大徑材培育的重要保證。試驗(yàn)表明，首次間伐時(shí)間是在杉木林齡9－10年，第2次間伐是在杉木林齡14年，這比劉正民等[9]對(duì)江西信豐縣杉木林的間伐時(shí)間有所滯后，可能與當(dāng)?shù)氐慕涤炅?、溫度等有一定關(guān)系。

林分的主伐年齡是影響林木主伐量測(cè)算的主要因素，這不僅是確定森林經(jīng)營(yíng)周期的重要依據(jù)，也是森林采伐作業(yè)尤其是采伐限額確定的一項(xiàng)重要指標(biāo)[10]。試驗(yàn)結(jié)果表明，杉木林的主伐年齡為24－29年。可見不同的立地條件、密度對(duì)杉木林的生長(zhǎng)有重要影響。與其他研究相比，大崗山杉木林的主伐年齡相對(duì)較晚。因此，在進(jìn)行杉木大徑材培育時(shí)，應(yīng)結(jié)合施肥試驗(yàn)，提高杉木生長(zhǎng)的速度，縮短主伐年齡，增加產(chǎn)量。

總之，本試驗(yàn)研究確定了杉木林大徑材培育的最佳初植密度、間伐時(shí)間、間伐強(qiáng)度和主伐年齡，并調(diào)查了杉木林的產(chǎn)量和大徑材產(chǎn)量，以20立地指數(shù)級(jí)、初植密度在3 000～3 300株·hm－2的杉木林產(chǎn)量最高，而且大徑材產(chǎn)量明顯高于其他幾種模式。因此建議對(duì)于現(xiàn)有的杉木人工純林，根據(jù)立地條件、林齡和樹高，參考表1確定保留密度進(jìn)行間伐撫育，對(duì)亞熱帶杉木林進(jìn)行優(yōu)化經(jīng)營(yíng)管理。

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