高黎貢山禿杉人工林林分密度與生長關(guān)系研究

李金亮，姜健發(fā)

(云南省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院大理分院，云南 大理 671000)

禿杉(TaiwaniaflousianaGaussen)屬杉科臺灣杉屬常綠喬木，被列為國家一級保護珍稀瀕危植物,是世界和我國稀有珍貴速生用材樹種之一,天然分布于湖北、貴州和云南、福建，垂直分布海拔800～2 500 m。禿杉具有生態(tài)適應(yīng)性較強、樹形高大挺拔、生長快、出材率高、材質(zhì)優(yōu)良、樹葉繁茂、樹形優(yōu)美和單位面積蓄積量高等優(yōu)點，有很高的經(jīng)濟價值和觀賞價值[1]。林分密度是影響人工林生長的重要因素,樹木及樹冠生長對林分密度的響應(yīng)關(guān)系可以看作是生物對環(huán)境變化產(chǎn)生的適應(yīng)現(xiàn)象。目前有關(guān)人工用材林林分密度與生長關(guān)系已有大量研究報道[2-7]，但有關(guān)禿杉人工林林分密度與生長關(guān)系的研究報道較少。禿杉人工林林分密度與生長關(guān)系是培育禿杉大徑材的重要研究內(nèi)容之一，對禿杉人工林的定向培育及經(jīng)營技術(shù)措施的制定具有重要的指導(dǎo)意義。

1 研究地概況

研究地點位于云南省西南部高黎貢山西南側(cè)(東經(jīng)98°05′～98°46′，北緯24°38′～25°52′)，海拔 3 780 m，屬亞熱帶季風(fēng)氣候類型，年均溫14.9℃，極端最高溫30.5℃，極端最低溫-4.2℃，年均降雨量 1 425.4 mm，暗棕壤。

2 研究方法

2.1 標(biāo)準(zhǔn)地設(shè)置方法

2013年3月，選擇研究區(qū)域內(nèi)的中和鄉(xiāng)、北海鄉(xiāng)、候橋鎮(zhèn)等不同禿杉人工林林分進行標(biāo)準(zhǔn)地設(shè)置。按林分不同齡級和密度選擇典型地段設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)地。標(biāo)準(zhǔn)地面積為 20 m×20 m，共設(shè)置30塊，分布于海拔 1 740～2 150 m。

2.2 調(diào)查內(nèi)容及分析方法

每個標(biāo)準(zhǔn)地統(tǒng)計禿杉公頃密度，測量胸徑、樹高、冠幅、年齡(截取圓盤統(tǒng)計)、蓄積量。所得數(shù)據(jù)利用Excel和Spss19.0統(tǒng)計軟件進行分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 各標(biāo)準(zhǔn)地禿杉生長情況

對30塊禿杉人工林標(biāo)準(zhǔn)地的公頃密度，胸徑、樹高、冠幅、年齡、蓄積量進行測量，結(jié)果見表1。

表1 各標(biāo)準(zhǔn)地信息

續(xù)表1

3.2 生長指標(biāo)的相關(guān)性分析

生長指標(biāo)相關(guān)性分析見表2。

表2 生長指標(biāo)的相關(guān)性分析系數(shù)

*：在 0.05 水平(雙側(cè))上顯著相關(guān);**：在 .01 水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)。

由表2可見，年齡與胸徑、樹高、冠幅、密度、蓄積存在正相關(guān)，年齡與密度存在負相關(guān)；胸徑與樹高、冠幅、蓄積呈正相關(guān)，胸徑與密度呈負相關(guān)；樹高與冠幅、蓄積呈正相關(guān)，樹高與密度呈負相關(guān)；冠幅與蓄積呈正相關(guān)；密度與蓄積呈負相關(guān)。

3.3 間伐對禿杉生長的影響

間伐前后禿杉生長情況見表3。

表3 間伐對禿杉生長的影響

3.4 林分密度對樹高生長的影響分析

林分密度對上層林木樹高的影響不顯著，林分上層高的差異主要由立地條件的不同而引起。也正因此，上層林木樹高被認為是反映立地質(zhì)量的因子。另外，林分平均高受密度的影響也較小，但在過密或過稀的林分中，密度對林分平均高有影響，這是因為在過密的林分中被壓木較多，林分平均高較低；而在過稀的林分中，由于林分平均直徑較大，依此求得的林分平均高會有所增大。安藤貴(1982)指出，如果在計算平均高時，拋除被壓木和枯死木不計，那么，可以認為密度對林分平均高的影響不大[1]。鄭世鍇等(1990)的研究結(jié)果也可得出相似的結(jié)論，除過大密度的林分外，不同密度之間的林分平均高差異不顯著[1]。從表4中也可得出相似的結(jié)論。

林分年齡、密度基本相同，而立地條件不同，則林分樹高差異很大，立地條件優(yōu)越者樹高生長快，立地條件差者樹高生長慢。而林分直徑與樹高、立地條件不緊密，與林分密度關(guān)系緊密[2]。從表4可以看出，樣地1、2、3、10中林分年齡相同，其中樣地1、3密度分別為 1 500 株/hm2和 1 600 株/hm2，優(yōu)勢木的平均高為10.6 m、12.6 m，對應(yīng)的立地指數(shù)分別為14和16。

從表5中可以看出，相關(guān)性系數(shù)為-0.737<0,說明呈中度相關(guān)(0.5≤|r|<0.8中度相關(guān))，相關(guān)系數(shù)的顯著性為0.015<0.05，說明林分密度受立地指數(shù)顯著性負影響，從表下的注釋可以看出，兩變量在0.05水平上顯著相關(guān)。

表4 樣地林分密度、樹高、立地指數(shù)

表5 密度與立地指數(shù)級相關(guān)性分析

*：在 0.05 水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)

分析林分密度與優(yōu)勢木平均高的相關(guān)性，得到結(jié)果見表6。

表6 密度與優(yōu)勢木平均高的相關(guān)性分析

從表6可以看出，相關(guān)性系數(shù)為-0.313<0，說明低度相關(guān)(0.3≤|r|<0.5低度相關(guān))，相關(guān)系數(shù)的顯著性為0.379>0.05,說明林分密度與優(yōu)勢木平均高兩變量在0.05水平上相關(guān)不顯著。

分析林分密度與林分平均高相關(guān)性，得到結(jié)果見表7。

表7 密度與林分平均高相關(guān)性分析

**： 在0.01 水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)。

從表7中可看出，相關(guān)性系數(shù)為-0.786<0，說明中度相關(guān)(0.5≤|r|<0.8低度相關(guān))，相關(guān)系數(shù)的顯著性為0.000，說明林分密度與林分平均高兩變量在0.01水平上顯著相關(guān)。

3.5 林分密度對胸徑生長的影響

密度對林分平均直徑有顯著影響，即密度越大的林分其林分平均直徑越小，直徑生長量也小。反之，密度越小則林分平均直徑越大，直徑生長量也越大[1]。

分析林分密度與林分平均胸徑之間的相關(guān)性，得到結(jié)果見表8。

表8 密度與胸徑的相關(guān)性分析

**：在 .01 水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)。

從表8中可以看出，相關(guān)性系數(shù)為-0.827<0，說明呈高度相關(guān)(0.8≤|r|<0.95)，相關(guān)系數(shù)的顯著性為0.003<0.01，說明林分平均胸徑受密度顯著性負影響，兩變量在0.01 水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)。

4 結(jié)論與討論

4.1 結(jié)論

謝文雷[1]在2001年對禿杉11年生不同造林密度實驗林進行調(diào)查分析，結(jié)果表明，造林密度對禿杉樹高生長的影響未達顯著水平，但對林分胸徑、枝下高、冠幅和分化度等指標(biāo)均有極顯著影響，說明不同造林密度林分的高生長差異不顯著，但栽植密度越大則林木分化愈強烈，林木個體之間的競爭愈加劇烈，林木自然整枝強度加大，造成林分樹高、胸徑和冠幅生長量的下降。從林分生長效果來看，稀植有利于促進胸徑、冠幅和樹高的生長，但為了林地充分利用和提高林分群體蓄積量，其初植密度不宜過小，一般最初造林密度控制在 1 667～2 500 株/hm2。

葉功富[3]等研究表明，不同密度禿杉林分中的林木單株材積之間差異顯著，其材積隨林分密度的增加而減?。浑S著林分密度的增大，禿杉的單株蓄積量表現(xiàn)為增大的趨勢，這種增長的幅度隨著年齡的增大呈現(xiàn)遞減的趨勢，在20年生時已不再顯著；隨著林分密度提高則小徑木增加；對4種密度林分樹高生長的調(diào)查分析表明，在整個生長發(fā)育過程中各密度林分樹高成平行增長。

童書振[5]等研究也得出相似的結(jié)論：不同密度的禿杉林分，林木枝下高亦不同，其隨著年齡和密度的增加而遞增，但到12年生后，枝下高趨于穩(wěn)定，變化不大；不同林分密度對禿杉冠幅生長的影響，總的規(guī)律是隨密度的增加而遞減；各密度間的蓄積量隨密度的增加而遞增，但到某一年齡時，高密度的蓄積量卻有下降的趨勢。

黃建[6]等研究表明：隨著林分密度的增大，禿杉的蓄積量表現(xiàn)為增大的趨勢，且蓄積量與株數(shù)胸徑呈正相關(guān)關(guān)系，株數(shù)、胸徑越大，蓄積量越大，而株數(shù)越多，胸徑則越小。而為了培養(yǎng)禿杉大徑材(D>26 cm)，在單位面積保證一定的蓄積前提下，林木的株數(shù)不能過多或過少。經(jīng)生產(chǎn)實踐得出，禿杉的合理密度是為 1 050 株/hm2。

我國南方各省引種栽培研究表明，禿杉具有較強的適應(yīng)性，能夠適應(yīng)我國南方中、低山區(qū)的氣候和土壤。禿杉林分密度在很大程度上決定了林分的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，直接影響了林分的生長狀況。故在禿杉的整個生長過程中都要對其林分密度進行控制，其包括造林密度的確定、間伐的強度與次數(shù)、間伐間隔期與起止期的確定等措施，并求得他們的最優(yōu)組合，實現(xiàn)營林工作的最佳經(jīng)濟效益。

段劼等[7]對北京地區(qū)側(cè)柏人工林密度效應(yīng)進行了研究，認為密度是影響森林尤其是人工林生長的重要因素,林冠層是森林生態(tài)系統(tǒng)與其他系統(tǒng)進行能量和物質(zhì)交換的重要場所,樹木及樹冠生長對林分密度的響應(yīng)關(guān)系可以看作是生物對環(huán)境變化產(chǎn)生的適應(yīng)性現(xiàn)象。研究結(jié)果表明:

1)林分平均胸徑、平均樹高和平均冠幅生長均隨密度增大而減小,林分密度大于 3 000 株/hm2時各指標(biāo)減小的趨勢變緩,使用異速生長模型可以很好地擬合這種變化關(guān)系；

2)隨密度增加,樹冠水平方向和垂直方向生長均受到顯著抑制作用,樹冠外形表現(xiàn)出由飽滿冠型向狹長冠型變化的適應(yīng)性現(xiàn)象；

3)使用樹冠二維、三維指標(biāo)與密度進行相關(guān)性分析可知，樹冠長度、樹冠率等指標(biāo)與林分密度呈負相關(guān)關(guān)系,樹冠圓滿度及樹冠生產(chǎn)效率與密度表現(xiàn)出極顯著正相關(guān)關(guān)系；

4)采用枝解析的方法研究了樹枝長度、材積的平均生長量、連年生長量與密度的關(guān)系,結(jié)果表明，幼齡期各生長量差異不大；

5)在建立冠幅模型時考慮了自變量間的多重共線性問題。

對禿杉人工林樣地資料研究表明：

1)林分密度與優(yōu)勢木平均高相關(guān)不緊密，與林分平均高相關(guān)，但與立地條件關(guān)系緊密且呈負相關(guān)。

2)密度對林分平均胸徑有顯著的影響，即密度越大的林分其林分平均胸徑越小，直徑生長量也小。反之，密度越小則林分平均胸徑越大，胸徑生長量也越大，在林分密度大于 1 500 株/hm2以后，林分平均胸徑變化幅度相對較小。林分平均胸徑要求達到大徑級材(大于26 cm)時，林分密度控制在 1 000 株/hm2以內(nèi)。

3)在相同的立地條件下，林分密度隨年齡的增大而減少,30年以后林分密度趨于穩(wěn)定。

4.2 討論

禿杉林木生長發(fā)育過程中有兩大主要因素影響著它的生長：自然因素跟人為因素。自然因素包括林木生長的大環(huán)境以及所處的生態(tài)系統(tǒng)，即氣候、地形、土壤、海拔、其他物種、自然災(zāi)害等因素；人為因素包括種苗、施肥、撫育、管護、人為破壞等。在這些因素中，人為因素能更及時、迅速、簡便地根據(jù)林木的生長需要而進行調(diào)整。但人為因素如何能更及時、迅速、簡便地根據(jù)林木的生長需要而進行調(diào)整還是有待解決的問題。

[1] 謝文雷.禿杉人工林密度管理技術(shù)研究[J].防護林科技，2004，62(5)：23-25.

[2] 陶國祥.禿杉生長規(guī)律的研究[J].林業(yè)調(diào)查規(guī)劃,2001(3):78-82.

[3] 葉功富，林武星，張水松.不同密度管理措施對杉木林分的生長、生態(tài)效應(yīng)研究[J].福建林業(yè)科技，1995，22(3)：1-8.

[4] 吳立東，趙玉珍，王建華．影響造林密度的因素分析[J]．林業(yè)勘察設(shè)計，2004，129(1)：29-30.

[5] 童書振，盛煒彤，張建國．杉木林分密度效應(yīng)研究[J]．林業(yè)科學(xué)研究,2002,15(1):66-75．

[6] 黃建，閔煒，蔡長春，等．不同密度對杉木中齡林生長的影響[J].數(shù)理統(tǒng)計與管理，2006,25(1)：112-116.

[7] 段劼,馬履一,賈黎明,等.北京地區(qū)側(cè)柏人工林密度效應(yīng)[J]．生態(tài)學(xué)報，2010,26(12):3206-3214.