不同密度造林對(duì)杉木生長和空間利用的影響

賴文軍

摘 要：在杉木幼林培育過程中，造林密度管理是一個(gè)有重要價(jià)值的技術(shù)問題，直接影響林分對(duì)光能利用率及對(duì)土壤營養(yǎng)與水肥的吸收狀況，從而影響林分生產(chǎn)力。本文以某杉林試驗(yàn)區(qū)為實(shí)例，通過介紹杉林造林密度資料匯總及處理分析，重點(diǎn)就造林密度對(duì)杉木幼林生長影響進(jìn)行分析，并總結(jié)了試驗(yàn)結(jié)果，可為今后科學(xué)造林和營林提供可靠的理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：杉木；造林密度；蓄積量；生長狀況；根系密度；營養(yǎng)空間

杉木材質(zhì)優(yōu)良，紋理直，質(zhì)輕軟細(xì)密，干后不翹不裂，易加工，耐腐朽，有香氣，用途廣泛，是我國特有的速生商品用材樹種，是南方各省區(qū)最重要的造林樹種之一，不但發(fā)揮著重要的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)對(duì)維護(hù)趨于生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性具有意義。隨著現(xiàn)代化建設(shè)與市場經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，杉木的市場需求不斷變化，木材價(jià)格比往年提高了很多。因此，如何在有限林地空間內(nèi)獲得最大的木材收益，是杉木人工林造林生產(chǎn)中面臨的重大問題。現(xiàn)有研究表明，不同造林密度對(duì)杉木林分生長和蓄積量有顯著或極顯著的影響。為了探討不同造林密度對(duì)杉木幼林生長的影響，探索出杉木適宜的造林密度，促進(jìn)杉木的生長，提高單位面積產(chǎn)量，我們進(jìn)行了定位試驗(yàn)，現(xiàn)將試驗(yàn)情況及結(jié)果分析介紹如下。

一、研究區(qū)概況

試驗(yàn)地海拔205～500m，屬中亞熱帶季風(fēng)性氣候，溫和濕潤，雨熱同期，年平均氣溫17～19.4℃，年平均降水量1600～1800mm，年平均蒸發(fā)量1585.0mm，年平均相對(duì)濕度81.0%，無霜期240～300d。根據(jù)典型性和代表性原則，通過實(shí)地調(diào)查，選擇地形因子和土壤條件基本一致的杉木人工林作為研究對(duì)象，試驗(yàn)地土壤為坡積母質(zhì)的山地紅壤，成土母質(zhì)以粉砂頁巖為主，有效土層厚度在60Cm以上，土壤PH4.24～4.58，容重1.25～1.33g·cm-3，有機(jī)質(zhì)含量35.34～42.40g·kg-1，C：N為10.92～13.07，5種密度間土壤主要養(yǎng)分含量無顯著差異。樣地為2008年?duì)I造第一代杉木人工林，5種密度處理。

二、研究方法

1.林分生長現(xiàn)狀調(diào)查 在每個(gè)林分內(nèi)隨機(jī)連續(xù)布設(shè)3個(gè)20m×20m的標(biāo)準(zhǔn)樣地，逐個(gè)對(duì)樣地內(nèi)胸徑≥5Cm的喬木進(jìn)行每木檢尺。根據(jù)林分平均胸徑和樹高求算單株材積林分蓄積量。單株材積和單位面積蓄積量用杉木二元立木材積表公式：

V=0.000080597×D1.9699831×H0.89646157

式中：V為材積，m3；D為胸徑，cm；H為樹高，m。

根據(jù)林分調(diào)查結(jié)果，在樣地外（與樣地內(nèi)造林密度相同）隨機(jī)選取3株標(biāo)準(zhǔn)木，地上部分生物量采用Monsic分層切割法（Sun et al.，2015）測定標(biāo)準(zhǔn)木各器官生物量（鮮），地下部分采用全挖法（Kallio-koski et al.，2008），測量根幅、根深，分別取新鮮樣品帶回實(shí)驗(yàn)室，置于烘箱內(nèi)烘干至恒重，求出干濕比，將各器官鮮重?fù)Q算成干重。

2.單株葉面積和葉面積指數(shù)測定方法 選取標(biāo)準(zhǔn)木不同區(qū)分段以及樹冠東、南、西、北4個(gè)方向，各取一定量針葉帶回實(shí)驗(yàn)室，用LI-3000A葉面積儀測定葉片面積，將針葉樣品烘干后計(jì)算單位干葉重葉面積，用重量折算標(biāo)準(zhǔn)木的葉面積。葉面積指數(shù)用標(biāo)準(zhǔn)木的葉面積乘以樣地內(nèi)的林木株數(shù)再除以樣地面積。

3.根系密度測定方法 在每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)選取標(biāo)準(zhǔn)木3株，采用扇形完整取土法。在每棵樹樹干基部向外以1m為半徑，深度為0.6m，角度為60°的扇形，從樹干基部由內(nèi)向外逐層掘出土壤，使整個(gè)根系暴露。將挖起的杉木根系分粗根（d>2mm）和細(xì)根（d<2mm）分別稱其鮮重并隨機(jī)抽取一定量樣品帶回室內(nèi)測定其含水率，換算成干重后計(jì)算根系密度（g·m-3）。

三、結(jié)果與分析

1.造林密度對(duì)杉木幼林生產(chǎn)力的影響

從表1可看出，杉木林分平均胸徑最大值出現(xiàn)在3100株·hm-2，在3100～4400株·hm-2造林密度范圍內(nèi)，林分平均胸徑隨林分密度的增大而呈現(xiàn)減小的趨勢，密度3100株·hm-2與密度4400株·hm-2胸徑差異達(dá)到顯著差異水平，其他不同密度處理間平均胸徑未達(dá)到顯著差異水平。林分平均樹高隨密度的增大而呈現(xiàn)先增大后減小的規(guī)律，在2400～3400株·hm-2密度范圍內(nèi)，平均樹高逐漸增大，各密度處理間未達(dá)到顯著差異水平，在密度超過3400株·hm-2后，林分平均樹高逐漸降低，差異逐漸顯著，密度4400株·hm-2與其他4種密度均達(dá)到顯著差異水平。

數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤，同一列不同小寫字母表示差異達(dá)到顯著水平（P<0.05），下同。

隨著密度的增大，杉木平均單株材積與林分平均胸徑變化規(guī)律相同。密度2400株·hm-2林分單株材積小于3100株·hm-2，在3100～4400株·hm-2造林密度范圍內(nèi)，單株材積隨林分密度的增大而減小。密度2400、3100、3400株·hm-2之間均無顯著差異，其余各密度間差異顯著。在2400～4200株·hm-2造林密度范圍內(nèi)單位面積蓄積量隨著密度增大而增大，在密度4400株·hm-2林分內(nèi)，由于林分過密，嚴(yán)重影響了杉木胸徑和樹高的生長，平均單株材積變小，林分蓄積量驟降至217.24m3·hm-2，不同造林密度間林分蓄積量達(dá)到顯著差異水平。

2.造林密度對(duì)杉木幼林空間利用的影響

（1）林地地上空間利用 林地空間利用的指標(biāo)包括枝下高、冠幅、單株葉面積和葉面積指數(shù)等。冠幅是判別林木生長狀況是否良好的重要因子之一，也是林地空間利用程度的重要指標(biāo)之一。從表2可知：造林密度為2400株·hm-2的林分枝下高最低，冠幅、單株葉面積和葉面積指數(shù)均最大。隨著造林密度的增大，林分內(nèi)杉木枝下高逐漸增高，不同造林密度林分枝下高達(dá)到顯著差異水平；個(gè)體冠幅越來越小，各造林密度林分的平均冠幅達(dá)到顯著差異水平。密度越小，單株所占的地上營養(yǎng)空間越大，林木更容易獲得充足的光照條件。杉木單株葉面積隨造林密度增大而減小，各造林密度林分的單株葉面積達(dá)到顯著差異水平。在一定造林密度范圍內(nèi)，葉面積指數(shù)隨著密度的增大而減小。而由于林分內(nèi)株數(shù)的增多，在造林密度超過4200株·hm-2后，林分葉面積指數(shù)小幅上升。

（2）地下空間利用 與此同時(shí)，林木地下部分，即根系也進(jìn)行著水和養(yǎng)分的競爭，因而不同密度林分杉木根系生長存在差異。單株根量和根系密度是衡量地下部分生長的重要指標(biāo)，是林木根系生長發(fā)育狀態(tài)的直接體現(xiàn)（Sun et al.，2015）。由此可知，造林密度為2400株·hm-2的林分根幅最大，達(dá)到2.32m。杉木林分根幅隨密度的增大而減小，3100與3400株·hm-2未達(dá)到顯著差異水平，其余各密度間根幅達(dá)到顯著差異水平。垂直根系分布的深度隨林分密度的增大而越來越深，各密度間根深達(dá)到顯著差異水平。

不同造林密度杉木人工林林分單株根量不同，造林密度為2400株·hm-2的林分單株根量最大，達(dá)到10.82kg。隨著密度的增大，單株根系量逐漸減少，各密度間單株根量達(dá)顯著差異水平。為了進(jìn)一步研究杉木地下空間利用的程度，對(duì)不同造林密度的林分進(jìn)行根系密度調(diào)查，結(jié)果表明，根系密度中粗根密度隨林分密度的增大有增大的趨勢，而細(xì)根（d<2mm）密度卻先增大后減小，3400株·hm-2的林分細(xì)根根系密度最大，之后隨著密度的增大細(xì)根密度逐漸減小，各密度間細(xì)根根系密度達(dá)顯著差異水平。

四、結(jié)語

綜上所述，在杉木幼林培育過程中密度管理是一個(gè)重要價(jià)值的技術(shù)問題，直接影響林分個(gè)體的生長發(fā)育、對(duì)有限林分空間的利用程度，從而影響林分生產(chǎn)力。因此，掌握合理的造林密度就顯得十分必要了。本試驗(yàn)探討了不同造林密度對(duì)杉木幼林生長、營養(yǎng)空間利用的影響，研究了其分配規(guī)律，并做了試驗(yàn)總結(jié)分析，可為加強(qiáng)杉木人工林的科學(xué)經(jīng)營管理，在有限的林地空間獲取最大的木材收益提供科學(xué)依據(jù)。

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