中亞熱帶人工米櫧林分生產力

鄭雙全

(福建省沙縣官莊國有林場，福建 沙縣 365050)

中亞熱帶人工米櫧林分生產力

鄭雙全

(福建省沙縣官莊國有林場，福建 沙縣 365050)

在福建省沙縣官莊國有林場，以同年度、相似立地條件下的人促米櫧林和杉木林為對照，從林分生長、生物量及其分配和空間格局、凈生產量、葉凈同化率等方面，對17年生人工米櫧林的林分生產力進行研究。結果表明：現(xiàn)存密度875株·hm-2的人工米櫧林，平均胸徑25.7 cm，平均樹高14.5 m，單株立木材積0.3534 m3·株-1，林分立木材積309.225 m3·hm-2，平均木生物量148.06 kg·株-1，年凈生長量8.71 kg·株-1·a-1，葉對樹干凈同化率達115.55 g·m-2·a-1，樹冠生長發(fā)育較完整，單木生長量、生物量均高于人促米櫧林和杉木林，具有較高的生產力。以培育優(yōu)質大徑材為目的的人工米櫧林現(xiàn)存密度875株·hm-2是適宜的，有利于培育大徑材。

米櫧；人工林；生物量；形質性狀；凈同化率

米櫧(Castanopsiscarlesii(Hemsl) Hayata)為殼斗科栲屬常綠闊葉喬木，是亞熱帶常綠闊葉林重要的建群種之一，在低海拔常綠闊葉林中能夠形成單優(yōu)群落。米櫧生長迅速，樹干通直，材質優(yōu)良，木材淡黃褐色，紋理直，是優(yōu)良的用材樹種[1]，亦是培育食用菌的優(yōu)良原料，其培肥土壤、涵養(yǎng)水源能力較強[2]。目前我國木材消費結構發(fā)生了巨大變化，大徑材和珍貴闊葉用材十分短缺[3]。但長期以來，掠奪性肆意砍伐闊葉林，包括米櫧在內的珍貴闊葉林資源越來越少，而且隨著國家全面禁止砍伐天然林政策的實施，在經濟建設和人民生活中，諸如豪華建筑、工藝雕刻、膠合板材以及室內裝修等所需闊葉優(yōu)質材嚴重供不應求，人工發(fā)展珍貴闊葉林是一種趨勢，鼓勵闊葉樹人工造林是許多林業(yè)先進國家作為保護生物多樣性，防治地力衰退的重要途徑[3]。有關米櫧林的研究主要涉及對種群生態(tài)、物種多樣性以及人工促進天然更新的研究[4-12]，對人工林造林技術、林分生產力的研究也有少量報道[13-14]。廖函宗等[13]研究了10年生米櫧人工林的生產量，指出具有較高的生產能力。本文對福建省沙縣官莊國有林場17年生米櫧人工林的林分生產力進行研究，揭示其生長過程，以期為米櫧人工林的栽培與經營管理提供參考。

1 試驗地概況

試驗地位于福建西北部的沙縣(26°6′—26°46′N、117°32′—118°6′E)的福建省沙縣官莊國有林場。屬中熱帶大陸性兼海洋性季風氣侯區(qū)，年均氣溫19.3 ℃左右，年均降水量1880 mm，全年平均空氣相對濕度81%左右，年霜期81～86 d，年霜日15～20 d，日均氣溫≥10 ℃的年積溫4850～5230 ℃。林地屬較肥沃立地類型(Ⅱ類地)。

試驗林位于官莊林場池村管護站02林班59大班4小班，前茬為杉木林，采伐跡地經清雜煉山，塊狀整地，穴規(guī)格60 cm×40 cm×40 cm。種子采自以米櫧為主的次生闊葉林中生長健壯的成年林木，苗木為1年生實生苗，于2000年春營造米櫧純林，株行距3 m×3 m。面積3.6 hm2。造林后前3 a，每年鋤草撫育2次；3 a后，每年劈草1次，至郁閉。人工促進天然更新的米櫧林位于高橋鎮(zhèn)泉水峽村南坑23小班，是2000年天然次生闊葉砍伐后，經人工促進天然更新形成的以米櫧為優(yōu)勢樹種的林分，林齡16～18 a。杉木林與人工米櫧林同年營造，苗木為1年生實生苗，株行距2 m×2 m，林地清理方式、幼林撫育與人工米櫧林相同。以上3種林分的林地均為較肥沃立地類型(Ⅱ類地)。

2 試驗方法

2015年12月分別在米櫧人工林、人工促進天然更新米櫧林中按照“X”字型，建立5個20 m×20 m的標準地，在標準地內進行每木調查，測定胸徑，樹高1/2、1/4、3/4處樹干直徑，樹高、枝下高、冠幅等主要生長因子。計算現(xiàn)存林分密度、平均胸徑、平均樹高，以V闊=0.00005276D1.882161H1.009317計算立木材積。以平均胸徑、平均樹高為標準，每塊標準地選擇1株標準木(標準木與林分平均胸徑、平均樹高誤差率允許在5%之內)，采用分層切割法直接測定每一標準木各器官鮮重，地上部分以2 m為1層，地下部分以20 cm為1層，并各取30%的樣品，帶回實驗室，測定含水量，根據(jù)含水率推算生物量。

同時，在鄰近(相距180 m左右)同樣立地條件，同年營造的杉木人工林中，以同樣方法建立標準地作為對照，測定杉木林的主要生長因子。杉木立木材積以V杉=0.00005806D1.955335H0.894033計算。

葉面積采用重量法測定，選取一定比例葉片，稱其重量，然后在方格紙上求算出每片葉子葉面積，以此推算出平均木葉面積，再以平均木葉面積計算林分葉面積。以生物量和葉面積計算平均凈生產量和葉凈同化率[15]。

3 結果與分析

3.1 人工米櫧林分生長狀況分析

3.1.1 樹高、胸徑生長量比較 17年生人工米櫧林、杉木林以及人促米櫧林的生長狀況見表1。從表1可知，17年生人工米櫧林平均胸徑25.7 cm，胸徑最大30.2 cm、最小18.6 cm，變異系數(shù)0.273，年平均胸徑生長量1.52 cm；米櫧平均樹高14.5 m，樹高最高18.2 m、最低14.7 cm，變異系數(shù)0.155，年平均樹高生長量0.85 m。人工米櫧林胸徑變異系數(shù)高于樹高變異系數(shù)，表明人工米櫧林胸徑分化較為明顯，樹高生長量較為穩(wěn)定，在米櫧優(yōu)樹選擇中，應以胸徑為主要指標。

表1 17年生米櫧不同林分類型的生長狀況

人工米櫧林與人促米櫧林相比，平均胸徑增加91.7%，平均樹高降低13.7%，表明人工米櫧林胸徑生長高于人促米櫧林，樹高則是人促米櫧林高于人工米櫧林。2種林分經營密度不同，可能是導致胸徑、樹高差異的因素之一。

從表1也可看出，17年生杉木林，平均胸徑18.5 cm，平均樹高17.2 m，年平均胸徑生長量、樹高生長量分別為1.09 cm、1.01 m。人工米櫧林與杉木林相比，人工米櫧林平均胸徑增加38.9%，平均樹高降低15.7%；表明人工米櫧林胸徑生長量超過同等條件下的杉木林，樹高生長量略低于杉木林，具有較高的生長量。

3.1.2 立木材積生長比較 立木材積是評價用材林生產力的重要指標，受到胸徑、樹高和形數(shù)的共同影響，林分立木材積還受到經營密度的直接影響。從表1可知：人工米櫧林單株立木材積0.3534 m3·株-1，林分立木材積309.225 m3·hm-2，與人促米櫧林相比，單株立木材積增加193.8%，林分立木材積降低26.1%；與杉木林相比，單株立木材積增加59.26%，林分立木材積降低40.07%。表明人工米櫧林單株立木材積大于人促米櫧林和杉木林，但林分立木材積則低于人促米櫧林和杉木林。對人工米櫧林、人促米櫧林單株立木材積和林分立木材積進行方差分析，結果表明，人工米櫧林與人促米櫧林單株立木材積間存在極顯著差異，人工米櫧林單株立木材積大于人促米櫧林；人工米櫧林與人促米櫧林林分立木材積間存在顯著差異，人促米櫧林林分立木材積大于人工米櫧林。顯然林分立木材積間的差異是因為現(xiàn)存株數(shù)差異而引起的，人促米櫧林現(xiàn)存密度是3480株·hm-2，而人工米櫧林現(xiàn)存密度僅為875株·hm-2，前者株數(shù)比后者增加近3倍。人工米櫧林現(xiàn)存密度，是非人為控制下的偶然結果，也說明培育米櫧林大徑材經營密度不宜太大，造林密度在875～900株·hm-2較為適宜，倘若造林密度較大，應及時間伐，保持樹冠的完整性。不僅可以維持較高的生產量，且林木形質性狀較為合理。

3.1.3 樹冠生長比較 樹冠生長不僅是林分生物量增長的組成部分，也是整個樹體有機物制造與供應的唯一源泉[16]。人工米櫧林平均冠幅4.2 m，冠長12.2 m，而人促米櫧林平均冠幅2.4 m，冠長5.4 m，前者比后者冠幅增加75.0%，冠長增加125%。林木生長過程中90%的干物質是光合產物的積累，而葉器官是林木進行光合作用的唯一場所，人工米櫧林現(xiàn)存密度較為合理，樹冠生長發(fā)育正常，冠幅生長基本上不受或少受制約；而人促米櫧林現(xiàn)存密度3480株·hm-2，樹冠已經交接、重疊，相互擠壓，林分高度郁閉，林木冠幅生長明顯受到約束，枝下高急速退縮。樹冠一旦退縮，難以恢復，嚴重制約以后林木的生長。由此認為以培育優(yōu)質大徑材的人工米櫧林，造林密度不宜太大，以保留樹冠的完整性，但為了提高枝下高，減少節(jié)痕，可采取人工修枝的辦法，提高干材質量。

3.2 林分形質性狀分析

人工米櫧林和人促米櫧林形質性狀測定結果見表2。從表2可以看出：不同林分米櫧林林木形質性狀存在差異。人工米櫧林高徑比56.4，人促米櫧林高徑比125.4，表明前者樹干圓滿度比后者高。形率，即不同位置直徑與胸高直徑比值，也可以表示樹干圓滿程度，人工米櫧林形率q0、q1/4、q1/2、q3/4分別為1.09、0.83、0.40、0.22，人促米櫧林形率q0、q1/4、q1/2、q3/4分別為1.17、0.76、0.65、0.31，人促米櫧林形率也較高，甚至高于同一高度的人工林形率。說明人促米櫧林在較高密度狀況下也可以提高樹干圓滿度，但這一指標提高是相對的，是在胸徑降低情況下獲取得的，其圓滿度是以犧牲單株材積換取。

表2 米櫧不同林分類型的形質性狀

人工米櫧林冠徑比(樹冠直徑與樹干胸徑之比)16.3，人促米櫧林冠徑比17.9，表明樹冠較大，胸徑也較大。

枝粗指數(shù)(最粗枝的基徑與樹干胸徑之比)人工米櫧林為0.12，人促米櫧林為0.16，自然整枝能力(枝高比：枝下高與樹全高之比)人工米櫧林為0.162，枝下高不及全高1/3；人促米櫧林為0.679，枝下高超過全高2/3，枝粗指數(shù)以人工米櫧林數(shù)值較高，自然整枝則是人促米櫧林較高。

冠徑比、枝粗指數(shù)、自然整枝能力對米櫧林木形質性狀有消極影響，但對林木生長又有積極作用。筆者認為：人工米櫧林要培育優(yōu)質大徑材，造林密度不宜太大，過大造林密度嚴重制約樹冠生長，但又要提高形質性狀，較為可行的方法是進行適量的修枝，以提高枝下高，修枝方法根據(jù)林分發(fā)育狀況而定。

3.3 平均木生物量及其分配

平均木生物量，是喬木層生物量的基礎。對林分生產力有較大影響。從表3可知，人工米櫧林平均木生物量為148.06 kg·株-1，人促米櫧林平均木生物量為63.76 kg·株-1，前者比后者增加132.2%。平均木各器官生物量分配，人工米櫧林為干>根>枝>葉，人促米櫧林則是干>根>葉>枝。人工米櫧林、人促米櫧林樹干生物量分配比例分別為63.30%、68.27%，占平均木總生物量的比例均較大，表明無論是人工米櫧林，還是人促米櫧林都有利于干材生物量的積累和出材率的提高，符合用材林培育的目的。

*：比例為各器官生物量占全株生物量的比例。

人工米櫧林平均木枝生物量14.36 kg·株-1、葉生物量7.17 kg·株-1，分別占全株生物量的9.70%、4.84%；人促米櫧林平均木枝生物量3.35 kg·株-1、葉生物量3.53 kg·株-1，分別占全株生物量的5.26%、5.53%。枝、葉生物量人工米櫧林比人促米櫧林分別增加11.01、3.64 kg·株-1，即增加328.7%、103.1%。且人工米櫧林枝葉生物量分布較均勻，2 m以上均有枝葉分布，枝葉下偏；而人促米櫧林枝葉生物量空間分布上移，偏上，11 m以上才有枝葉分布。葉是利用空氣中的CO2，通過葉綠素進行光合作用的器官。隨著林齡增大，當樹冠葉叢大量減少，而整株維持性消耗CO2量又大幅度上升，可能出現(xiàn)光合作用固定的CO2量小于消耗的CO2量，光合產量不積累，甚至負生長，為此，維持林木的枝葉總量是保證林木生物量積累的關鍵。從表2可知，人促米櫧林枝高比超過2/3，在林業(yè)生產上，往往在枝高比為2/3時，應及時間伐。顯然，人促米櫧林樹冠葉叢空間縮短，已經影響了生物量的積累；而人工米櫧林枝高比小于1/3，樹冠葉叢空間較充裕，處于“較理想狀態(tài)”，具有較好的生產潛力，人工米櫧林現(xiàn)存密度較合理。

3.4 平均木葉面積及葉凈同化率

葉片作為光合作用的器官，其葉面積大小與林分生產力密切相關[17-18]，其葉面積是表征植物光合作用的重要指標。不同類型米櫧林葉面積及葉凈同化率測定結果見表4。從表4可知，人工米櫧林葉面積為47.71 m2·株-1，年凈生長量為8.71 kg·株-1·a-1，而人促米櫧林葉面積為24.30 m2·株-1，年凈生長量為3.75 kg·株-1·a-1，人工米櫧林比人促米櫧林葉面積增加96.3%，年凈生長量增加132.3%；表明人工米櫧林光合作用面積較大，對太陽能的利用率較高，人工米櫧林葉對樹干凈同化率達115.55 g·m-2·a-1，人促米櫧林葉對樹干凈同化率達105.37 g·m-2·a-1，人工米櫧林比人促米櫧林增加10.18 g·m-2·a-1，增加9.7%，人工米櫧林葉對樹干、枝、葉凈同化率均高于人促米櫧林。表明人工米櫧林與人促米櫧林比提高了單木的光能利用率。但人促米櫧林保存密度大，喬木層的光能利用率可能高于人工米櫧林。相對于定向培育米櫧優(yōu)質大徑材的林分，人工米櫧林更符合大徑材林分的經營目的。

表4 不同類型米櫧林平均木葉面積及凈同化率

3.5 林分生物量

林分生物量是林分生產力的重要表征。從表5可知，人工米櫧林林分生物量133.94 t·hm-2，其中喬木層占96.69%，林下植物層占3.31%；人促米櫧林林分生物量223.81 t·hm-2，其中喬木層占99.14%，林下植物層僅占0.86%。人促米櫧林與人工米櫧林相比，林分生物量增加67.10%，喬木層生物量增加77.27%，表明人促米櫧林林分生物量高于人工米櫧林。但人工米櫧林平均木生物量高于人促米櫧林，人工米櫧林有利于大徑材培育，人工米櫧林林下植物發(fā)育較好，這與人工米櫧林經營密度較低有關，有利于林業(yè)可持續(xù)發(fā)展和生物多樣性保護。

4 結論與討論

1)米櫧為珍貴鄉(xiāng)土闊葉樹種，人工栽培米櫧林具有較高的生長量?，F(xiàn)存密度875株·hm-2的人工米櫧林，平均胸徑25.7 cm，平均樹高14.5 m，單株立木材積0.3534 m3·株-1，林分立木材積309.225 m3·hm-2。與同年相似立地條件的杉木林比，人工米櫧林平均胸徑增加38.9%，平均樹高降低15.7%，單株立木材積增加59.26%，林分立木材積降低40.70%；與人促米櫧林比，平均胸徑增加91.7%，平均樹高降低13.7%，單株立木材積增加193.8%，林分立木材積降低26.1%。人工米櫧林林分立木材積降低，是由于株數(shù)較少的緣故。在林分培育中林分密度是一個重要因子，林分經營密度直接影響林分對光能利用率及對土壤營養(yǎng)與水肥的吸收狀況，從而影響林分生產力[19]。當立地不成為障礙大徑材生產的因子時，密度控制則對目的材種的形成發(fā)揮著重要作用[20]。俞新妥等[21]認為栽植密度大的林分，如間伐措施跟不上，是很難培育大徑材的。以培育優(yōu)質大徑材為目的的人工米櫧林現(xiàn)存密度875株·hm-2是適宜的，有利于培育大徑材。

表5 不同類型米櫧林生物量及其分配

2)人工米櫧林生物量較高，分配合理，單木光能利用率高。人工米櫧林平均生物量148.06 kg·株-1，比人促米櫧林增加132.2%，樹干分配比例為63.30%，有利于干材生物量的積累和出材率提高。人工米櫧林葉面積為47.71 m2·株-1，年凈生長量8.71 kg·株-1·a-1；而人促米櫧林葉面積是24.30 m2·株-1，年凈生長量為3.75 kg·株-1·a-1；人工米櫧林比人促米櫧林葉面積增加96.3%，年凈生長量增加132.3%；人工米櫧林葉對樹干凈同化率達115.55 g·m-2·a-1，比人促米櫧林增加9.7%。就單木而言，人工米櫧林光能利用率高于人促米櫧林。

3)人工米櫧林林分結構較理想。17年生人工米櫧林樹冠發(fā)育完整，人工米櫧林與人促米櫧林比：冠幅增加75.0%，冠長增加125%，枝葉分布較均勻。枝高比是調控經營密度的一個重要指標，林業(yè)生產上一般以枝高比2/3作為撫育間伐的參考值。隨著林齡增大，當樹冠葉叢大量減少，而整株維持性消耗CO2量又大幅度上升，可能出現(xiàn)光合作用固定的CO2量小于消耗的CO2量，光合產量不積累，甚至負生長；另一方面人工米櫧林枝高比小于1/3，樹冠葉叢空間較充裕，處于“較理想狀態(tài)”，具有較好的生產潛力，人工米櫧林現(xiàn)存密度較合理。一般認為林分郁閉或基本郁閉時，位于下部枝葉接受的光照強度和輻射量都有限，光合作用較低下，可能產生負增長效應的無效枝葉[22]。對樹高下部1/3高度進行修枝比較適宜，在保證米櫧人工林可以正常生長發(fā)育的前提下，可提高優(yōu)質干材的質量。

[1]黃克服.樹木學[M].福州，福建科學技術出版社，1991.

[2]陳存及，陳伙法.闊葉樹種栽培[M].北京：中國林業(yè)出版社，2000.

[3]謝芳.乳源木蓮優(yōu)質干材混交培育的研究[J].林業(yè)科學，2003，39(2)：84-90.

[4]游水生，葉功富，陳世品，等.不同采伐更新模式對米櫧群落植物物種β多樣性的影響[J].武漢植物學研究，2008，26(6)：600-607.

[5]諸葛剛，哀建國，徐炯安，等.大蔭山米櫧林的群落物種多樣性研究[J].西部林業(yè)科學，2008，37(2)：34-39.

[6]黃寶強.福建二都以米櫧為建群種的常綠闊葉林群落結構特征[J].福建林業(yè)科技，2011，33(1)：6-10.

[7]江訓強.17年生人促米櫧林分結構及生產力研究[J].福建林學院學報，1998，18(3)：2-5.

[8]陸繼策.米櫧林植物種間競爭的研究[J].山東林業(yè)科技，2006(1)：24-25.

[9]丘仁輝，楊玉盛，彭加才.杉木人工林與米櫧次生促進林生產力和土壤肥力比較[J].山地學報，2001，19(1)：33-37.

[10]游水生，梁一池，楊玉盛，等.福建武平米櫧種群生態(tài)空間分布規(guī)律的研究[J].福建林學院學報，1995，15(2)：103-106.

[11]鄭林森.人促培育米櫧大徑材間伐技術與生長效應研究[J].安徽農學通報，2012，18(11)：133-135.

[12]閆叔君，洪偉，吳承禎，等.武夷山天然米櫧林優(yōu)勢種群結構與分布格局[J].熱帶亞熱帶植物學報，2002，10(1)：15-21.

[13]廖函宗，張春能，邸道生，等.米櫧人工林生產量的研究[J].福建林業(yè)科技，1991，11(3)：313-317.

[14]謝大顯.米櫧造林措施與生長效應的初步研究[J].福建林業(yè)科技，2007，34(2)：115-118.

[15]葉鏡中，姜志林.蘇南丘陵杉木人工林的生物量結構[J].生態(tài)學報，1983(1)：7-14.

[16]周祥風，宋曉英，牛樹奎，等.不同更新方式的米櫧林經營效果評價[J].林業(yè)科技開發(fā)，2007，21(3)：35-38.

[17]周志翔，徐永榮，王鵬程，等.不同密度濕地松紙漿原料試驗林早期冠幅生長模型研究[J].華中農業(yè)大學學報，1998，17(3)：289-293.

[18]王希群，馬履一，賈忠奎，等.葉面積指數(shù)的研究和應用進展[J].生態(tài)學雜志，2005，24(5)：537-541.

[19]洪偉.閩北馬尾松人工林密度控制研究[J].生物數(shù)學學報，1997，12(2)：135-142.

[20]惠剛盈.杉木中大徑材成材機理的研究[J].林業(yè)科學研究，2000，13(1)：177-181.

[21]俞新妥.杉木栽培學[M].福州：福建科學技術出版社，1997，398-400.

[22]傅祥久.木荷優(yōu)質干材培育修枝技術的研究[J].河北農業(yè)科學，2010，14(5)：10-13.

Study on Productivity ofCastanopsiscarlesiiForest in Mid-subtropical Zone

ZHENG Shuangquan

(GuangzhuangStateForestFarm，Shaxian，F(xiàn)ujianProvince，Shaxian365050，F(xiàn)ujian，China)

In this paper，artificial promoting regenerationCastanopsiscarlesiiplantation and Chinese fir plantation with the same age and similar soil condition were selected as control，which were used to compare with the 17-year-old artificialCastanopsiscarlesiiplantation on the wood growth，biomass accumulation，allocation and spatial pattern，net primary production and net leaf assimilarre height，single standing tree volume，discrete wood product average wood biomass，net productivity and net assimilation rate ofCastanopsiscarlesiiplantation with density of 875 trees hm-2were 25.7 cm，14.5 m，0.3534 m3·tree-1，309.225 m3·hm-2，148.06 kg.tree-1，8.71 kg·a-1.tree-1，and 115.55 g·m-2·a-1，respectively.Single standing tree canopy，individual volume and average biomass ofCastanopsiscarlesiiplantation with density of 875 trees·hm-2performed better than promoting regenerationCastanopsiscarlesiiplantation and Chinese fir plantation.Therefore，the density of 875 trees·hm-2is a good management choice and facilitates cultivation of large diameter timber.

Castanopsiscarlesii；plantation；biomass；quality traits；net assimilation rate

10.13428/j.cnki.fjlk.2016.04.015

2016-05-12；

2016-07-07

三明市科技計劃項目(基于碳增匯的杉木人工林高效培育技術研究，明科辦[2015]18號

鄭雙全(1965—)，男，福建永春人，福建省沙縣官莊國有林場高級工程師，從事森林培育及林業(yè)科學技術研究。E-mail：477618391@qq.com。

S718.55+6

A

1002-7351(2016)04-0070-06