粵北火炬松林分結(jié)構(gòu)與生長過程分析

丘英華++何永佳++梁廣海

摘 要 火炬松是我國引種成功的國外松之一，已成為我國南方重要造林樹種和工業(yè)用材樹種，粵北是其適宜推廣區(qū)域之一。以粵北韶關(guān)地區(qū)20年生火炬松人工林為研究對象，重點(diǎn)研究其人工林結(jié)構(gòu)與生長動(dòng)態(tài)。結(jié)果表明，人工林分分化嚴(yán)重，且自然淘汰率高達(dá)57%，現(xiàn)存林分競爭強(qiáng)烈，被壓木高達(dá)22%。從生長過程來看，韶關(guān)地區(qū)的火炬松在造林后7～8 a內(nèi)屬于樹高和胸徑生長速生期，其后生長率顯著下降，林分個(gè)體間分化增大，競爭強(qiáng)烈，而且此時(shí)材積增加剛進(jìn)入速生期。因此建議在此時(shí)間段進(jìn)行第一次間伐，以現(xiàn)存林分估計(jì)間伐強(qiáng)度在50%左右；現(xiàn)存林分進(jìn)行第二次間伐，間伐強(qiáng)度25%。本研究根據(jù)火炬松的生長過程以及不同優(yōu)勢度個(gè)體的分化動(dòng)態(tài)確定其間伐時(shí)間和間伐強(qiáng)度，并從結(jié)構(gòu)和產(chǎn)量兩方面對其管理過程進(jìn)行綜合分析，為粵北火炬松人工林經(jīng)營提供合理技術(shù)借鑒。

關(guān)鍵詞 火炬松；生長過程；間伐；粵北

中圖分類號：S758.52 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2017.15.031

火炬松（Pinus taeda L）原產(chǎn)美國東南部，具有生長快、適應(yīng)性強(qiáng)、材質(zhì)好、抗病蟲害強(qiáng)等特點(diǎn)，我國從20世紀(jì)30年代開始引種，是我國引種成功的國外松之一[1]，已成為我國南方重要造林樹種和工業(yè)用材樹種。從氣候、土壤等因子分析，粵北地區(qū)屬于適宜發(fā)展區(qū)域[2-3]。福建、江西和廣東英德等地火炬松生長過程方面的研究表明，火炬松在10～20 a屬于材積速生期，合理調(diào)整林分結(jié)構(gòu)可以提高火炬松人工林產(chǎn)量和質(zhì)量[4-9]，貴州龍里林場的間伐試驗(yàn)表明，不同培育目標(biāo)的間伐強(qiáng)度不同[10]。但由于對樹種特性和立地等掌握不足，間伐時(shí)間和強(qiáng)度的判斷只能機(jī)械地憑借經(jīng)驗(yàn)判斷，其結(jié)果存在一定不確定性。為了確切掌握其生長過程和科學(xué)合理判斷間伐時(shí)間和強(qiáng)度等經(jīng)營活動(dòng)，本研究通過對粵北韶關(guān)的火炬松人工林進(jìn)行優(yōu)勢度劃分，分析不同優(yōu)勢度個(gè)體的生長過程及其分化時(shí)間，綜合不同優(yōu)勢度個(gè)體的數(shù)量和產(chǎn)量因素，推斷火炬松人工林間伐時(shí)間和強(qiáng)度，為粵北火炬松人工林科學(xué)經(jīng)營提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)林為于韶關(guān)林場黃崗工區(qū)，具體為韶關(guān)市湞江區(qū)（24°52′N，113°34′E），屬中亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)。年均氣溫約21.2 ℃；年均降水量約1 566 mm（2014年），年蒸發(fā)量1 500～1 600 mm；干、濕季明顯，3—8月為雨季，降水量占全年的75%。試驗(yàn)林的海拔約為154 m，東南坡。土壤為砂頁巖發(fā)育的紅黃壤，土層厚50～100 cm，腐殖質(zhì)層10～20 cm，土壤質(zhì)地為中壤質(zhì)。

1.2 研究方法

該林分于1996年造林，株行距2.00 m×2.33 m，

2 146株/hm2，未進(jìn)行間伐。2015年5月，于林分設(shè)置7個(gè)20 m×30 m樣地，每木檢尺，測量樹高、胸徑和冠幅等指標(biāo)，計(jì)算每個(gè)小區(qū)各項(xiàng)指標(biāo)的平均值，然后根據(jù)胸徑和樹高均值劃分優(yōu)勢木、亞優(yōu)勢木、平均木和被壓木，然后每類別分別在每個(gè)小區(qū)取中2株標(biāo)準(zhǔn)木作為標(biāo)準(zhǔn)木，共計(jì)選擇48株標(biāo)準(zhǔn)木，先在樹干上標(biāo)記出北向，然后伐倒測量胸徑、1/2樹高處的直徑，樹干解析首先分別于根莖處以上0.3 m、1 m、1.3 m、2 m高度截取圓盤，此后按2 m區(qū)分段截取圓盤，圓盤厚度約為5 cm。在室內(nèi)判讀每個(gè)圓盤的年輪，用電子游標(biāo)卡尺（精度為0.1 mm）測量每個(gè)年輪的東、西、南、北四個(gè)方向至髓心的距離（半徑）以及樹皮厚度，計(jì)算各圓盤的每個(gè)年輪寬度和去皮直徑。

運(yùn)用SPSS13.0軟件進(jìn)行方差分析和多重比較。應(yīng)用林業(yè)分析軟件ForStat2.0（統(tǒng)計(jì)之林）計(jì)算火炬松胸徑、樹高和材積的總生長量指標(biāo)、連年生長量、平均生長量及生長率[11]。根據(jù)下列公式計(jì)算胸高形數(shù)、形率及林分蓄積。

胸高形數(shù)計(jì)算公式：

式中，f1.3為胸高形數(shù)，V為標(biāo)準(zhǔn)木單株材積，d1.3為胸高直徑，h為標(biāo)準(zhǔn)木樹高。

胸高形率計(jì)算公式：

式中，q2為胸高形率，為樹干中央直徑，d1.3為胸徑。

林分蓄積：Vs =nV；

Vs、n為現(xiàn)有保存株數(shù)，V為標(biāo)準(zhǔn)木單株材積，m3。

2 結(jié)果與分析

2.1 林分組成

該林分現(xiàn)存株數(shù)為（917±27）株/hm2，保存率約為42.73%，自然淘汰率極高?，F(xiàn)存林分中優(yōu)勢木、亞優(yōu)勢木、平均木和被壓木的占總體的比例分別為10.91%、21.82%、45.45%和21.82%（圖1），其中平均木占比最高，亞優(yōu)勢木和被壓木占比接近，優(yōu)勢木占比最低。胸徑和樹高分別平均為（19.90±5.07）cm和（14.65±2.20）m，四種類型的平均胸徑和樹高分別為26.63 cm和16.82 m、22.40 cm和16.35 m、18.06 cm和

14.59 m、14.86 cm和11.73 m。其中，胸徑隨優(yōu)勢度下降呈連續(xù)降低趨勢，而樹高的下降幅度較小，優(yōu)勢木的胸徑較被壓木高約79%，而樹高僅高43%，而且優(yōu)勢木和亞優(yōu)勢木樹高接近，但均顯著高于平均木和被壓木（圖1）。與胸徑和樹高變化趨勢相反的是，高徑比隨優(yōu)勢度下降而升高，進(jìn)一步說明在林分中胸徑的變異要大于樹高。

胸高形數(shù)和胸高形率在各優(yōu)勢度間均差異不顯著，說明現(xiàn)有保存率下競爭對火炬松的干形影響不大，優(yōu)勢木、亞優(yōu)勢木、平均木和被壓木的胸高形數(shù)和形率分別為0.43和0.67、0.46和0.68、0.44和0.63、0.47和0.62，平均為0.45和0.65。

優(yōu)勢木、亞優(yōu)勢木、平均木和被壓木的自然整枝高度和冠幅均隨優(yōu)勢度下降而下降（圖2），但自然整枝強(qiáng)度即自然整枝高度占樹高的比例上升，活枝下高和死枝下高的占比分別為28%和43%、31%和48%、29%和49%、31%和53%，處于林冠下層的個(gè)體整枝強(qiáng)度大，同時(shí)其冠幅和冠長下降，導(dǎo)致其葉面積和光合能力下降，生長處于弱勢。

2.2 各優(yōu)勢度單株胸徑

不同優(yōu)勢度個(gè)體的胸徑生長量分化隨年齡增加而加大（圖3），在第2 a不同優(yōu)勢度個(gè)體即開始明顯分化，優(yōu)勢木的胸徑保持連續(xù)增加趨勢，亞優(yōu)勢木和平均木在第14 a上升趨勢減緩，被壓木在第11 a生長即無明顯增加。4種優(yōu)勢度個(gè)體的胸徑生長率在第9 a均放緩（圖3）。優(yōu)勢木的胸徑較亞優(yōu)勢木、平均木和被壓木分別高22%、39%和93%。

連年生長量和平均生長量分析顯示，隨優(yōu)勢度下降二者均顯著下降，二者多在三四年交叉，此時(shí)是其胸徑生長高峰，而且優(yōu)勢木、亞優(yōu)勢木、平均木的連年生長量和平均生長量的變化幅度大于被壓木（圖4）。

2.3 各優(yōu)勢度單株樹高

相對于胸徑，不同優(yōu)勢度個(gè)體的樹高分化程度較低，優(yōu)勢木、亞優(yōu)勢木、平均木在第14 a左右明顯分化，而優(yōu)勢木和亞優(yōu)勢木的分化在18 a以后，但三者與被壓木的差異在第2 a即十分明顯。樹高生長率下降的時(shí)間也略早于胸徑（圖5）。優(yōu)勢木的樹高較亞優(yōu)勢木、平均木和被壓木分別高5%、11%和39%，提高的幅度小于胸徑。

各優(yōu)勢度樹高的連年生長量和平均生長量變化與胸徑類似，但隨年齡的變化趨勢較為平緩，尤其是被壓木（圖6）。

2.4 各優(yōu)勢度單株材積生長過程

各優(yōu)勢度單株材積的分化第5 a左右開始增加，至第7 a達(dá)到最大值，其中優(yōu)勢木和亞優(yōu)勢木的增加幅度明顯高于平均木和被壓木，其生長率的變化趨勢與胸徑類似（圖7）。優(yōu)勢木的胸徑較亞優(yōu)勢木、平均木和被壓木分別高34%、158%和424%。單位面積蓄積累計(jì)達(dá)158.05 m3/hm2，其中優(yōu)勢木、亞優(yōu)勢木、平均木和被壓木所占分別為22.30%、33.25%、35.93%、8.52%。優(yōu)勢木和亞優(yōu)勢木以約1/3的株數(shù)占蓄積的比例達(dá)到55.55%，被壓木的株數(shù)占比與亞優(yōu)勢木接近，但蓄積占比僅為前者的1/4。

各優(yōu)勢度單株材積的連年生長量和平均生長量在研究期間內(nèi)均交叉，僅被壓木有近兩三年內(nèi)交叉的趨勢，平均木次之，優(yōu)勢木和亞優(yōu)勢木則更晚（圖8）。優(yōu)勢木和亞優(yōu)勢木連年生長量在20 a左右到達(dá)高峰，平均木和被壓木分別在18 a和16 a達(dá)到生長高峰。

3 結(jié)果與討論

第一，火炬松在粵北地區(qū)的適應(yīng)性和生長表現(xiàn)均良好。20 a生人工林平均胸徑和樹高分別達(dá)到19.90 cm和14.65 m。從林分組成來看，由于造林密度較高，林分中后期競爭強(qiáng)烈，20 a生的淘汰率為52%，而且現(xiàn)存林分分化依然較大，尤其是被壓木的比例達(dá)到21.82%，而這部分個(gè)體處于林冠下層，長勢弱，雖然數(shù)量較多，占比較高，但單株材積極低，低于其他個(gè)體均值的1/3，而且蓄積僅占總體的8.52%，因此該林分急需間伐，以調(diào)整林分結(jié)構(gòu)，釋放林分空間以提高林分質(zhì)量和產(chǎn)量。

第二，從各優(yōu)勢度個(gè)體生長過程來看，在本地區(qū)火炬松在造林后7～8 a生長迅速，而且林分個(gè)體間分化顯著，其后生長率也顯著下降，林分在此時(shí)一般已經(jīng)郁閉，并進(jìn)入生長競爭階段，但正處于生長速生后期，因此在此時(shí)間段進(jìn)行第一次間伐，間伐強(qiáng)度50%左右，不但可以提早淘汰被壓木，而且可以為保留木提供更大的生長空間和資源，促進(jìn)保留木的生長，而且此時(shí)材積的增長剛進(jìn)入速生期，有助于提高林分整體質(zhì)量和數(shù)量。對現(xiàn)有林分而言，處于林冠下層的個(gè)體樹冠小，生長處于弱勢地位，生長潛力小，因此可及時(shí)間伐掉被壓木和長勢較弱的平均木，保留700株/hm2左右，間伐強(qiáng)度約25%。

第三，本研究針對現(xiàn)有火炬松人工林不同優(yōu)勢度個(gè)體的生長過程，不但掌握了火炬松的生長過程，而且根據(jù)不同優(yōu)勢度個(gè)體的生長量和生長率的連續(xù)變化得出其生長速度的動(dòng)態(tài)變化，為合理確定其間伐時(shí)間和間伐強(qiáng)度提供依據(jù)，并從結(jié)構(gòu)和產(chǎn)量兩方面對其管理過程進(jìn)行綜合分析，可有效指導(dǎo)該地區(qū)火炬松的經(jīng)營。

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（責(zé)任編輯：趙中正）