杉木人工林管理密度問題的研究

蔡林茂

摘? 要：依據(jù)定位研究資料和績(jī)溪縣2個(gè)國(guó)有林場(chǎng)的調(diào)查資料，從種植密度、適宜密度和管理密度3方面進(jìn)行分析研究，結(jié)果顯示：在Ⅰ類經(jīng)營(yíng)水平上可以把種植密度提高1～2個(gè)立地指數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)，即上限可提高到5250～5400株/hm2。因此，皖南山區(qū)杉木林分平均胸徑6㎝時(shí)，這個(gè)密度指標(biāo)是適宜密度，而間伐材胸徑6㎝是能作商品材的最小徑級(jí);根據(jù)CW=0.6579D0.5528和K值就能確定林分的適宜密度，運(yùn)用不同疏密度各徑級(jí)密度管理圖即可解決有關(guān)管理密度方面的綜合問題。這種密度圖表受年齡和立地條件的影響較小，簡(jiǎn)明實(shí)用，可供各地在生產(chǎn)實(shí)踐中參考。

關(guān)鍵詞：杉木;人工林;密度;研究

中圖分類號(hào) S711文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 1007-7731（2019）01-0126-03

我國(guó)杉木林的單位面積產(chǎn)量在全世界針葉林中名列前茅。在中心產(chǎn)區(qū)，立地條件較好的20～30年生杉木人工純林蓄積量可達(dá)500m3/hm2左右，年平均生長(zhǎng)量可達(dá)20m3/hm2以上，但全國(guó)的平均水平卻比較低。就皖南而言，中等立地條件（地位指數(shù)14）一般經(jīng)營(yíng)水平的林分，20年平均年生長(zhǎng)量為9m3/hm2左右[1]。杉木林生長(zhǎng)總體不高的原因有多方面，如規(guī)劃設(shè)計(jì)和造林地選擇不當(dāng)、地力衰退（老林區(qū)如國(guó)營(yíng)林場(chǎng)）、種苗品質(zhì)良莠參差、整地造林質(zhì)量不高、管理粗放等[2]。林分密度直接關(guān)系到林分的穩(wěn)定性和生長(zhǎng)力。筆者依據(jù)定位研究資料和績(jī)溪縣2個(gè)國(guó)有林場(chǎng)的調(diào)查資料，對(duì)杉木人工林的密度問題開展討論，并試編了杉木人工林管理密度圖表。

1 種植密度

杉木人工林種植密度的決定，既要考慮立地條件和經(jīng)營(yíng)目標(biāo)，也要考慮經(jīng)營(yíng)管理水平和經(jīng)濟(jì)交通條件。過去曾一度提倡3600～4500株/hm2的種植密度，這一密度指標(biāo)基本是可行的。但在杉材緊缺、小徑材利用空間大和交通便利、經(jīng)營(yíng)集約化較高的情況下，種植密度可以再提高些。皖南林區(qū)的杉木主要培育中徑材，皆伐期為20～25年，期間撫育間伐1～2次。根據(jù)調(diào)查資料分析建議：地位指數(shù)18、16、14、12、10的種植密度依次為2505、3000、3360、3900、4500株/hm2。鑒于杉材緊缺、各地交通運(yùn)輸條件改善以及木材加工利用率的提高，筆者認(rèn)為在Ⅰ類經(jīng)營(yíng)水平上，可以把種植密度提高1個(gè)或2個(gè)立地指數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)，即上限可提高到5250～5400株/hm2。因?yàn)樵谕钅仙絽^(qū)杉木林分平均胸徑6cm時(shí)，這個(gè)密度指標(biāo)是適宜密度，而間伐材胸徑6㎝是能作商品材的最小徑級(jí)。

2 適宜密度

任何植物的群體結(jié)構(gòu)都有一個(gè)初始密度-適宜密度-最大密度的發(fā)生發(fā)展過程。對(duì)于杉木人工林來說，初始密度即造林保存密度。最大密度有人認(rèn)為是林分生長(zhǎng)的蓄積量不能再增加時(shí)的立木密度，也有人認(rèn)為是林分平均胸徑（或胸高總斷面積）增長(zhǎng)到不能再增長(zhǎng)時(shí)的立木密度。顯然，林分平均胸徑連年生長(zhǎng)量處于旺盛生長(zhǎng)時(shí)期的林分立木密度就是適宜密度。長(zhǎng)時(shí)間維持這種利于杉木生長(zhǎng)的林分立木密度，將最大限度地發(fā)揮杉木速生豐產(chǎn)潛力，提高林分生產(chǎn)力[3]。

林分的適宜密度大多是根據(jù)林分立木株數(shù)和胸徑、胸徑與冠幅（樹冠的直徑、投影面積、體積或表面積）的相關(guān)關(guān)系來描述的。因?yàn)榱⒛久芏扰c胸徑、胸徑與冠幅的相關(guān)規(guī)律主要取決于樹種的生物學(xué)特性，而與立地條件和林齡差異相關(guān)不密切[4]。筆者運(yùn)用基層林業(yè)站撫育采伐設(shè)計(jì)收集的資料和2個(gè)國(guó)營(yíng)林場(chǎng)收集的資料以及新近臨時(shí)標(biāo)準(zhǔn)地資料共184塊標(biāo)準(zhǔn)地10044株立木數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，篩選出杉木人工林分平均胸徑與平均樹冠直徑之間的最佳回歸方程：

CW=0.6579D0.5528 （1）

相關(guān)系數(shù)r=0.99

回歸剩余方差S2=0.0067

式中：CW為平均樹冠直徑，D為林分立木平均胸徑。

但在應(yīng)用（1）式時(shí)發(fā)現(xiàn)：用10000（CW2×[π]/4）作為林分適宜密度指標(biāo)偏低。因?yàn)镃W2×[π]/4=10000（m2）時(shí)，林分尚未郁閉，而且林分胸徑連年生長(zhǎng)量也沒有達(dá)到高峰期。

就杉木的生物學(xué)特性而言，適當(dāng)?shù)臉涔谥丿B是有利于杉木生長(zhǎng)的。因?yàn)閷?duì)杉木林分的群體結(jié)構(gòu)來說，這種樹冠的適當(dāng)重疊是充分合理利用營(yíng)養(yǎng)空間和小氣候環(huán)境的體現(xiàn)。那么要使杉木林分胸徑連年生長(zhǎng)量達(dá)到旺盛期，樹冠以多大重疊最為合適呢？通過對(duì)績(jī)溪縣國(guó)營(yíng)鎮(zhèn)頭林場(chǎng)14塊固定標(biāo)準(zhǔn)地和62根樹干解析資料結(jié)合11塊臨時(shí)樣地資料分析，得到樹冠重疊系數(shù)K，其變動(dòng)范圍在1.22～1.33。一般地K=1.301。根據(jù)（1）式和K值就能確定林分的適宜密度。

N=K×10000/CW2×[π]/4=16564.84684/CW2 （2）

式中：N：每公頃株數(shù);CW：某徑級(jí)（林分平均胸徑）的樹冠理論值。

把各徑級(jí)理論樹冠直徑代入式（2）分別計(jì)算即得該徑級(jí)杉木人工林林分適宜密度（見表1）。

3 管理密度

眾所周知，林分適宜密度不等于管理密度。管理密度是人們經(jīng)營(yíng)林業(yè)的一種可變密度，往往以經(jīng)營(yíng)水平和其他經(jīng)營(yíng)條件為基礎(chǔ)，而且大多以經(jīng)濟(jì)條件為基礎(chǔ)[5]。因此，各地經(jīng)營(yíng)單位的管理密度標(biāo)準(zhǔn)是有差別的。一般來說，較好的立地條件下以培育中大徑材、大徑材為經(jīng)營(yíng)目標(biāo)的林分密度往往比同等經(jīng)營(yíng)條件下的立地條件相對(duì)較差以培育中徑材為目的的要低。因此，筆者用杉木撫育間伐定位研究的相關(guān)資料，編制了杉木人工林簡(jiǎn)明密度管理圖，可供不同經(jīng)營(yíng)水平、經(jīng)營(yíng)目的生產(chǎn)者參考。

森林的測(cè)樹因子中，密度和胸徑數(shù)據(jù)最容易獲取，而且準(zhǔn)確度也相對(duì)較高。因此，若能以這兩因子之間的相關(guān)規(guī)律為主要依據(jù)研究制定管理密度表，必然具有實(shí)用價(jià)值。許多研究指出林分密度與平均胸徑之間是負(fù)相關(guān)關(guān)系。筆者在績(jī)溪縣杉木人工林研究中得到相似的結(jié)論：

N=9890.287/D1.502 （3）

R=0.998

S2=112.231

N=-108.162+4406.313/D （4）

R=0.992

S2=4444.192

式中：R：相關(guān)系數(shù)，S2：回歸剩余方差，N：林分密度（株/hm2），D：林分平均胸徑。

比較（3）與（4），選擇（3）式統(tǒng)計(jì)編圖。由（3）式直接計(jì)算得到的N是林分密度即林分的最大密度。把它分別乘以0.8、0.6、0.4、0.2，就得到不同疏密度下的各徑階的立木密度。把求得的各組數(shù)據(jù)繪在以林分平均胸徑為橫軸、以立木密度為縱軸的坐標(biāo)系中，光滑連接兩組數(shù)據(jù)即得不同疏密度各徑級(jí)密度管理圖，詳見圖1。

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平均胸徑（cm）

圖1 不同疏密度各徑級(jí)密度管理圖

根據(jù)具體經(jīng)營(yíng)狀況，運(yùn)用該圖進(jìn)行杉木人工林的密度管理。應(yīng)用舉例：設(shè)某林場(chǎng)在一杉木宜林地規(guī)劃培育中徑材，該場(chǎng)通過定位研究獲得疏密度為0.6時(shí)的林分密度為合理經(jīng)營(yíng)密度。要求疏密度達(dá)0.9以上時(shí)進(jìn)行間伐或主伐。初次間伐要求林木平均胸徑≥8㎝，主伐時(shí)平均胸徑≥18㎝，1500株/hm2。假設(shè)造林保存率為100%。問：初植密度為多少，間伐多少次什么間伐強(qiáng)度，各次間伐時(shí)林分平均胸徑是多少？這是一個(gè)造林規(guī)劃設(shè)計(jì)、撫育間伐、資源增長(zhǎng)預(yù)測(cè)的有關(guān)管理密度方面的綜合問題，運(yùn)用圖1便可得到滿意的解決。依次查圖并簡(jiǎn)單運(yùn)算即可，詳見表2。

表2 某林場(chǎng)杉木造林規(guī)劃設(shè)計(jì)管理密度分析

[D（P=0.6）

（㎝） N

（株/hm2） D（P=0.9）

（㎝） 間伐強(qiáng)度（按株數(shù)）

（%） 15.2 1500 20.0 （2250～1500）÷2250=33.33 11.4 2250 15.2 （3450～2250）÷3450=34.78 8.7 3450 11.4 （5250～3450）÷5250=34.29 6.5 5250 8.7 ]

由表2可知，初植密度5250株/hm2，間伐3次，其間伐強(qiáng)度（按株數(shù)）分別為8.7、11.4和15.2。主伐時(shí)有立木1500株/hm2，平均胸徑20㎝（>18cm），則每公頃胸徑斷面積G=D2/4×[π]×N×15=47.1m2/hm2，即主伐時(shí)蓄積365+365/10=401.5m3/hm2。如果在調(diào)查規(guī)劃主伐時(shí)樹高值已經(jīng)測(cè)得，則可運(yùn)用二元材積表直接查算，也可用經(jīng)驗(yàn)公式（如V=0.000032×（H+3）×N）直接求算單位面積蓄積量。

4 小結(jié)

通過對(duì)績(jī)溪縣杉木人工林種植密度、適宜密度和管理密度研究可知：在Ⅰ類經(jīng)營(yíng)水平上可以把種植密度提高1～2個(gè)立地指數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)，即上限可提高到5250～5400株/hm2。因此，皖南山區(qū)杉木林分平均胸徑6cm時(shí)，這個(gè)密度指標(biāo)是適宜密度，而間伐材胸徑6cm是能作商品材的最小徑級(jí)。通過對(duì)國(guó)營(yíng)鎮(zhèn)頭林場(chǎng)14塊固定標(biāo)準(zhǔn)地和62根樹干解析資料，結(jié)合11塊臨時(shí)樣地資料分析，得到樹冠重疊系數(shù)K，其變動(dòng)范圍在1.22～1.32。一般地K=1.301。根據(jù)（1）式和K值就能確定林分的適宜密度。對(duì)于造林規(guī)劃設(shè)計(jì)、撫育間伐、資源增長(zhǎng)預(yù)測(cè)等有關(guān)管理密度方面的綜合問題，可運(yùn)用不同疏密度各徑級(jí)密度管理圖，依次查圖并簡(jiǎn)單運(yùn)算即可。這種密度圖表受年齡和立地條件的影響較小，簡(jiǎn)明實(shí)用，可供各地在生產(chǎn)實(shí)踐中參考和檢驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

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