密度控制對閩南山地巨尾桉大徑材林分生長的影響研究

張榮標(biāo)，申巍，吳慶全，王添山，張金文，林濱濱

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密度控制對閩南山地巨尾桉大徑材林分生長的影響研究

張榮標(biāo)1，申巍2，吳慶全1，王添山3，張金文4，林濱濱5

(1. 福建省平和天馬國有林場, 福建 漳州 363000；2.漳州市林業(yè)科學(xué)研究所, 福建 漳州 363000；3.福建省龍海九龍嶺國有林場, 福建 漳州 363000；4.漳州市林業(yè)局, 福建 漳州 363000；5.福建省漳州天寶國有林場, 福建 漳州 363000)

通過間伐控制保存密度，保留345、495、645株?hm-2以及不間伐的對照組945株?hm-2，研究密度控制對閩南山地巨尾桉大徑材生長的影響。結(jié)果表明：間伐處理對胸徑、樹高、大徑材出材率，林分中大徑材比率、平均單株材積的提高有顯著或極顯著影響，保留株數(shù)越低，其相關(guān)指標(biāo)越高，保留345株?hm-2均為最高值；單位面積蓄積量、出材量以及經(jīng)濟(jì)效益方面以345株?hm-2的林分最低。間伐強(qiáng)度增大有利于大徑材培育，但密度設(shè)置應(yīng)在合理范圍內(nèi)，綜合生長量、出材量以及經(jīng)濟(jì)效益的方面考慮，保留645株?hm-2優(yōu)于其他處理。

密度控制；間伐；巨尾桉；大徑材；生長

隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對大徑材的需求不斷增加，大徑材價(jià)格持續(xù)上漲。大徑材培育時(shí)間跨度長，相對于短輪伐期林分其受干擾因素多，國內(nèi)生產(chǎn)的大徑材數(shù)量少，質(zhì)量不高。每年我國需要進(jìn)口大量的大徑級木材作為家居加工等行業(yè)的原材料，這對我國木材市場有較大的沖擊。大徑材林分定向培育不僅能夠提升單位面積林地的木材產(chǎn)出，經(jīng)濟(jì)效益與社會效益明顯，同時(shí)大徑材的長時(shí)間培育對于生態(tài)環(huán)境的改善也有一定作用，所以開展大徑材定向培育研究具有現(xiàn)實(shí)意義。目前國內(nèi)各地的科研工作者從品種選育到施肥、修枝、密度控制等技術(shù)措施，對杉木()[1-3]、馬尾松()[4-5]、桉樹()[6-7]等樹種開展了大徑材定向培育措施的研究，并已經(jīng)取得了一定成果。

巨尾桉(.×)是采用尾葉桉()與巨桉(.)所得到的雜交種，其有生長迅速、干形通直、出材率高和輪伐期短等優(yōu)點(diǎn)，是良好的短輪伐期工業(yè)原料樹種。隨著巨尾桉組培快繁技術(shù)的成功[8-9]，因苗木成本降低且產(chǎn)量提高，為其推廣種植打下基礎(chǔ)，其中以廣西、廣東、福建以及海南等省區(qū)種植面積較大。福建省漳州市從2000年前后大面積推廣種植巨尾桉、尾巨桉等(×.)桉樹品種，逐漸形成了以種植業(yè)為基礎(chǔ)，帶動旋切板、建筑模板加工以及中高端纖維板開發(fā)利用的產(chǎn)業(yè)鏈，收到良好的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益。本文對福建省平和天馬國有林場種植21 a的巨尾桉大徑材試驗(yàn)林分進(jìn)行調(diào)查研究，探討在閩南山地地區(qū)通過間伐強(qiáng)度來控制林分立木密度的措施以開展巨尾桉大徑材林分定向培育技術(shù)，以期對閩南山地地區(qū)大徑材林分經(jīng)營起到一定的科技支撐作用。

1 試驗(yàn)地概況

本試驗(yàn)地設(shè)置在福建省平和天馬國有林場南蝦工區(qū)8-3小班(N24°20′，E117°28′)。地處南亞熱帶氣候帶，屬于亞熱帶季風(fēng)性濕潤氣候，年平均溫度21℃，極端高溫41.5℃，極端低溫0℃，全年日照時(shí)間超過2 000 h，年均降水1 760 mm，無霜期大于330 d。造林地海拔200 ~ 300 m，坡度15° ~ 35°，平均坡度為28°，東南坡向，土壤為紅壤，土層厚度為100 cm，腐殖質(zhì)層厚度約10 cm。

2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及調(diào)查分析方法

2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)林種植樹種為巨尾桉無性系扦插苗，1997年春季造林，造林前煉山清雜，塊狀整地挖穴，明穴規(guī)格60 cm × 30 cm × 30 cm，基肥為過磷酸鈣500 g·穴-1，回表土待種植。

本間伐試驗(yàn)設(shè)計(jì)4個(gè)處理(含對照)，樣地面積均為0.067 hm2。沿山坡自上而下在上、中、下坡設(shè)置3次重復(fù)，根據(jù)樣地內(nèi)經(jīng)營情況，間伐施工分為兩次，分別在1999年及2003年進(jìn)行，2003試驗(yàn)設(shè)計(jì)如表1。

表1 大徑材試驗(yàn)林設(shè)計(jì)表

2.2 間伐方法

采取下層疏伐法，按照去劣存優(yōu)并保持林地內(nèi)立木分布均勻的原則進(jìn)行間伐。間伐前每木檢尺、編號，并對需間伐的立木進(jìn)行標(biāo)記，然后施工作業(yè)。

2.3 數(shù)據(jù)調(diào)查

2018年6月調(diào)查，對樣地內(nèi)進(jìn)行每木檢尺，測量胸徑、樹高。胸徑以圍徑尺直接測量得出，采用瑞士產(chǎn)超聲波測高儀(Vertex Ⅳ)測量樹高，二元材積表計(jì)算立木材積；測定平均樹皮厚度，并計(jì)算去皮材積。單株活立木材積計(jì)算公式為：=0.000 0322(+3)[10]，式中：為胸徑，為樹高。

出材率按照經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出的88.7%計(jì)算得出。經(jīng)濟(jì)效益按照2018年底上半年漳州市各國有林場桉樹木材平均銷售價(jià)格計(jì)算得出。

2.4 數(shù)據(jù)整理分析

利用Microsoft Office Excel進(jìn)行調(diào)查數(shù)據(jù)整理，數(shù)據(jù)分析利用SPSS22軟件。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同保存密度的胸徑生長差異

胸徑是衡量林分是否為大徑材林分的重要指標(biāo)，當(dāng)林分中大徑材(胸徑≥28 cm)比例超過60%時(shí)，才能稱之為大徑材林分[11]。通過間伐、施肥等合理的經(jīng)營措施，改善林分營養(yǎng)生長條件，提高胸徑生長量，是大徑材定向培育的重要手段。由表2可知，經(jīng)間伐后，胸徑生長在處理間差異極顯著，處理1最高，以下依次為處理2、處理3以及對照，處理1胸徑平均值最大，高出對照組25.84%。處理1與處理3、對照組分別達(dá)到顯著性差異與極顯著性差異，處理2、3與對照比較分別達(dá)到極顯著和顯著性差異，這說明通過間伐處理是能夠有效提高林分內(nèi)立木胸徑生長量，隨著間伐強(qiáng)度提高，立木平均胸徑逐漸增大，這主要由于間伐后林內(nèi)空間增大，林木營養(yǎng)面積增大，水分光照等條件得到改善，生長量提高，但考慮到林地經(jīng)營的在經(jīng)濟(jì)效益等方面可行性，也不能刻意減少單位面積的保存株數(shù)，這樣會直接導(dǎo)致投入產(chǎn)出比例的提高。

表2 不同保存密度胸徑、樹高生長情況表

注：大寫字母不同表示＜0.01，小寫字母不同表示＜0.05；**表示＜0.01，*表示＜0.05，下同。

3.2 不同保存密度的樹高生長差異

樹高與胸徑是立木材積的一個(gè)重要指標(biāo)，立木材積計(jì)算公式主要由這兩個(gè)自變量決定。樹高生長有自身的特點(diǎn)，呈現(xiàn)慢—快—慢的生長節(jié)律[12]，可以通過相關(guān)模型進(jìn)行推算[13]，除樹種本身生長特性外，立地條件是重要的指標(biāo)。隨著林木培育技術(shù)研究的深入，人工經(jīng)營的林分通過一定的技術(shù)措施，在一定時(shí)間段內(nèi)是能夠大幅度提高樹高生長量[14]。

本試驗(yàn)通過間伐控制樣地內(nèi)立木保存密度。結(jié)果表明，間伐處理后，隨著保存密度發(fā)生變化，對樹高生長產(chǎn)生顯著影響，大小順序?yàn)樘幚?＞處理2＞處理3＞對照組。這與與胸徑有相同的趨勢，多重比較(表2)表明：處理1與對照組達(dá)到極顯著差異，處理2與對照組達(dá)到顯著性差異。

3.3 不同保存密度的林分蓄積量差異

3.3.1 林分蓄積量差異分析

根據(jù)二元材積公式計(jì)算出林木平均單株材積，進(jìn)而推算單位面積蓄積量(表3)。由表3可知，單株材積隨著保存密度的增加而減少，方差分析達(dá)到顯著性差異，其中處理1平均單株材積接近對照的2倍，處理2與對照組也達(dá)到顯著性差異，說明密度控制處理措施對樣地內(nèi)立木材積提高效果顯著。單位面積蓄積量則與單株材積呈現(xiàn)相反的趨勢，大小順序?yàn)閷φ战M＞處理3＞處理2＞處理1，這主要是由于保存株數(shù)增加，單位面積立木數(shù)量的增加，中小徑材比例大幅增加，單位面積蓄積量也相應(yīng)增加。

表3 不同保存密度單位面積蓄積、平均單株材積表

3.3.2 林分大徑材比例分析

由表4可知，處理1、處理2與處理3大徑材比率均超過60%，達(dá)到大徑材林分標(biāo)準(zhǔn)，而對照組為49.28%，未達(dá)到大徑材林分標(biāo)準(zhǔn)。方差分析表明處理間存在顯著性差異，這說明密度控制對營造大徑材林分效果顯著，顯著的提高林分內(nèi)大徑材比率，從而使林分達(dá)到大徑材林分標(biāo)準(zhǔn)。

表4 不同保存密度大徑材比率情況表

3.4 不同保存密度的出材量與經(jīng)濟(jì)效益分析

3.4.1 大徑材出材率及總出材量差異分析

由表5可知，總出材量以對照組最高，處理1最低。大徑材出材率以處理1最高(56.61%)，接近對照組2倍，處理2也明顯高于對照組。伐倒木大徑材出材率處理間差異極顯著，出材量處理間差異顯著。保存密度降低，大徑材出材率增加，總出材量相對減少，通過間伐控制保存密度增加大徑材出材率，間伐出材基本為中小徑材。由此可見，間伐強(qiáng)度應(yīng)控制在一個(gè)合理的范圍內(nèi)，強(qiáng)度過大造成出材量降低過多，收益下降，適當(dāng)?shù)拈g伐強(qiáng)度才能保證單位面積總出材量以及收益的提高。本試驗(yàn)處理1保存345株·hm-2，雖然大徑材比率、出材率、胸徑、樹高等指標(biāo)均得到顯著提高，但最重要的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)總出材量提高不明顯，屬于間伐強(qiáng)度過大。

表5 不同保存密度大徑材出材量、出材率情況表

3.4.2 大徑材經(jīng)濟(jì)效益分析

由表6可知，大徑材產(chǎn)值以處理1最高，對照組最低，相差接近5 000元，但對照組中小徑材產(chǎn)值較高，2018年試驗(yàn)林地內(nèi)立木產(chǎn)值推算對照組最高，以下依次為處理3、處理2和處理1。考慮到該林分經(jīng)過21 a的經(jīng)營，處理1、2、3經(jīng)過兩次間伐，也有一定的出材量。

表6中大徑材價(jià)格按1 200元?m-3、中小徑材按800元?m-3計(jì)算，因漳州地區(qū)大徑材市場正在逐漸形成，大徑材價(jià)格還在上升階段，所以尚未形成大徑材高價(jià)的格局，故保存株數(shù)低大徑材比例高的處理，無法體現(xiàn)其高產(chǎn)值，但大徑材價(jià)格上升空間比較大，當(dāng)市場價(jià)格趨于平穩(wěn)，大徑材由于其生產(chǎn)周期長，供應(yīng)量少等特點(diǎn)會維持在一個(gè)較高價(jià)位，才能體現(xiàn)其真實(shí)的大材高價(jià)的價(jià)值。大徑材雖然經(jīng)營時(shí)間長，通過間伐增加中小徑材的產(chǎn)出，以及相關(guān)的林下多種經(jīng)營，單位時(shí)間內(nèi)單位面積的產(chǎn)值也高于短輪伐期林分，因此通過密度控制措施進(jìn)行桉樹培育大徑材林分培育可以加以推廣。

表6 不同保存密度產(chǎn)值表

4 結(jié)論與討論

4.1 結(jié)論

(1) 不同保存密度處理胸徑差異極顯著，樣地內(nèi)尾巨桉保留密度與胸徑呈明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系。多重比較結(jié)果顯示，處理1、處理2與對照組比較都分別達(dá)到極顯著和顯著性差異，其中處理1平均胸徑高出對照組6.53 cm，超過25%。樹高生長量受立木保存密度的影響顯著，大小順序?yàn)樘幚?＞處理2＞處理3＞對照組，處理1與對照組間達(dá)到極顯著差異。

(2) 不同保存密度處理對單位面積蓄積量有顯著影響，以對照組最高，其次為處理3、處理2和處理1；平均單株材積則與單位面積蓄積量呈相反的變化趨勢，處理1最高而對照組最低，經(jīng)方差分析，處理間差異顯著，處理1與對照組間達(dá)到顯著性差異。

(3) 活立木大徑材在林分中的比率處理1最高達(dá)到86.27%，處理2與處理3也超過60%，均達(dá)到大徑材林分的標(biāo)準(zhǔn)，對照組為49.28%，未達(dá)到大徑材林分標(biāo)準(zhǔn)。伐倒木造材大徑材出材率處理1最高超過50%，最低的為對照組28.67%。對照組由于保存株數(shù)多，中小徑材產(chǎn)量較高，總出材量最高，最低為處理1。

(4) 經(jīng)濟(jì)效益以經(jīng)過密度控制的試驗(yàn)處理大徑材比率高于對照組，處理1大徑材產(chǎn)量占總出材量的69.2%，產(chǎn)值超過對照組5 000元，大徑材培育效果明顯。對照組中小徑材產(chǎn)值接近大徑材產(chǎn)值的2倍，而保存密度最低的處理1大徑材產(chǎn)值超過中小徑材2倍，整體來看，各處理間差異不顯著。

4.2 討論

我國大徑材在20世紀(jì)90年代前主要以采伐天然林和人工林中大徑級木材為主，從20世紀(jì)90年代后逐漸有大徑材的研究報(bào)道[15-20]。2000年以來，隨著經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，對大徑材需求量不斷提高，大徑材培育技術(shù)的研究不斷深入，對不同樹種開展了多種模式的研究，推動大徑材培育，提高經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，也有顯著的社會效益。

本試驗(yàn)自1997年開始，截至2018年共實(shí)施了21 a，林分內(nèi)最優(yōu)勢木胸徑超過60 cm，單株材積超過1.5 m3。張金文[10]2008年對本試驗(yàn)進(jìn)行了分析，處理間胸徑生長量、蓄積量有極顯著差異，此后再經(jīng)過10 a的經(jīng)營，本次調(diào)查研究與其研究結(jié)論相似，處理3(間伐強(qiáng)度1/3)整體表現(xiàn)最好，這對實(shí)際生產(chǎn)有較強(qiáng)的指導(dǎo)意義。本試驗(yàn)在閩南山地地區(qū)實(shí)施，但在其他地區(qū)立地條件下，大徑材密度控制還有待遇更深入的研究，不同立地條件保存密度應(yīng)適度調(diào)整，以達(dá)到產(chǎn)量和產(chǎn)值的最大化。

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Study on the Effect ofLarge-diameter Timber Growth in South Fujian Hilly Land by Density Controlling

ZHANG Rongbiao1，SHEN Wei2，WU Qingquan1，WANG Tianshan3，ZHANG Jinwen4，LIN Binbin5

()

Effects of four spacing densities – 345, 495, 645 or 945 trees?hm-2– on the growth of×on hilly sites in south Fujian were examined in this study. Differences among densities for DBH, tree height, outturn rate, average volume of large-diameter timber and for the ‘big-diameter timber rate were highly significant. The lower the density of 345 plants?hm-2yielded the highest value trees and logs but had the lowest value per unit area, lowest outturn and lowest economic benefit. Higher intensities of thinning (i.e. lower density stockings) were beneficial to production of big-diameter timber, but density must be controlled to within an optimum range, as this study found that 645 trees ?hm-2was, overall, better than the other three densities.

density controlling; thinning;×; large-diameter timber; growth

S758.5+2

A

國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題“桉樹大徑材定向培育技術(shù)”(2016YFD0600502)之子課題“閩南地區(qū)桉樹大徑材培育技術(shù)研究”(2016YFD0600502-02)。

張榮標(biāo)(1978— )，男，大學(xué)，工程師，主要從事森林培育方面工作。

致謝：感謝從1997年本試驗(yàn)開始以來參與試驗(yàn)設(shè)置、調(diào)查、撫育等工作的天馬林場一線的干部職工，感謝漳州市林業(yè)科學(xué)研究所領(lǐng)導(dǎo)及同事在試驗(yàn)調(diào)查等工作中給予的幫助。