樟子松人工林不同密度調(diào)控對(duì)林木生長(zhǎng)的影響

曹怡立

(遼寧省沙地治理與利用研究所，遼寧 阜新 123000)

樟子松Pinussylvestrisvar.mongolica原產(chǎn)于內(nèi)蒙古紅花爾基，具有耐寒、耐旱、耐貧瘠和較速生等優(yōu)良特性，于1953年引種到章古臺(tái)地區(qū)，開創(chuàng)了樟子松治沙造林的先例[1-2]，并建立起以樟子松為主，油松、赤松及當(dāng)?shù)剜l(xiāng)土樹種小葉楊、小青楊、色木槭為輔的第一代防風(fēng)固沙林，為我國的防沙治沙事業(yè)做出很大的貢獻(xiàn)。為了保證造林成活率和保存率，第一代防風(fēng)固沙林初植密度均相當(dāng)高，但隨著林齡的增長(zhǎng)，種群密度變化影響了樟子松固沙林的生存狀況及林分穩(wěn)定性，成為生產(chǎn)中需要解決的實(shí)際問題。

密度調(diào)控是人工林經(jīng)營的主要手段，合理的密度管理是提高人工林生產(chǎn)力和發(fā)揮森林最大功能的重要途徑[3]。因此通過對(duì)樟子松生長(zhǎng)狀況、經(jīng)營目標(biāo)及初始密度的綜合考慮，采用合理的間伐進(jìn)行林分密度調(diào)控，實(shí)現(xiàn)提高直徑生長(zhǎng)達(dá)到建筑材收益的最佳化[4-5]。針對(duì)引種區(qū)培育樟子松速生建筑材林過程中存在的關(guān)鍵技術(shù)問題，從提高生產(chǎn)力的角度，本文在遼西北沙地樟子松干旱氣候、瘠薄的土壤、水分匱乏條件下，對(duì)第一代防風(fēng)固沙林進(jìn)行密度調(diào)控研究，為樟子松人工林高效經(jīng)營提供依據(jù)。

1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)區(qū)位于科爾沁沙地東南緣的彰武縣境內(nèi)，設(shè)立在章古臺(tái)鎮(zhèn)三家子林區(qū)19林班，屬典型亞濕潤(rùn)大陸性季風(fēng)氣候區(qū)(42°43′～42°51′N，121°53′～122°22′E)，年均溫度較低，極端最低氣溫-33.4 ℃，極端最高氣溫43.2 ℃[6]。經(jīng)過長(zhǎng)期沙地治理與森林培育，風(fēng)速大于30 m·s-1不足10 d。年降水量450～500 mm，主要集中在夏季，年蒸發(fā)量遠(yuǎn)大于降水量，達(dá)到1 300～1 880 mm，土壤為沙土，土壤含水率與有機(jī)質(zhì)含量均較低。

該試驗(yàn)地原為1980年造林密度試驗(yàn)，株距為0.5～4 m，行距為1～4 m，共19個(gè)初植密度，栽植625～10 000株·hm-2，每個(gè)小區(qū)面積0.64 hm2。定植5年調(diào)查保存率為87%，1997-2002年進(jìn)行了3次間伐調(diào)整，間伐強(qiáng)度為30%左右。2004年，對(duì)25年生的林分再次進(jìn)行了密度調(diào)控，根據(jù)“間密留稀，留優(yōu)去劣”的原則，采取下層撫育間伐方式，清除林分中長(zhǎng)勢(shì)較差、非健康樹木，并以100株·hm-2為1個(gè)梯度，調(diào)整為8個(gè)密度梯度，除密度100·hm-2的區(qū)域外，每個(gè)密度梯度重復(fù)2～3次作為本次試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)地。為使數(shù)據(jù)真實(shí)可靠，每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)的作業(yè)面積基本保證在0.5 hm2以上。每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)地調(diào)查株數(shù)大于100株。2010年和2012年分別進(jìn)行了衛(wèi)生伐，清除病死木(病死木隨機(jī)分布于每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)，數(shù)量不等)，整體間伐強(qiáng)度為5%左右。分別在2004年、2010年、2017年調(diào)查胸徑。

經(jīng)過連年的間伐密度調(diào)控，對(duì)各試驗(yàn)小區(qū)進(jìn)行密度統(tǒng)計(jì)(圖1)。2017年統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，2、3、4、11、17小區(qū)的密度沒有變化， 5、6、10、12、13、18小區(qū)的密度降低1個(gè)梯度(100株·hm-2)，1、19小區(qū)密度降低2個(gè)梯度，14、23、24小區(qū)密度降低3個(gè)梯度(圖2)。

1 m×1 m(22)1.5 m×2 m(23)1.5 m×3 m(24) 80 m?3 m×3 m(21)3 m×3 m(20)2 m×4 m(19)2 m×3 m(18)2 m×2 m(17)4 m×4 m(16)4 m×4 m(15)3 m×4 m(8)3 m×3 m(9)1 m×4 m(10)1 m×3 m(11)1 m×2 m(12)3 m×3 m(13)3 m×3 m(14)3 m×1 m(7)1 m×1.5 m(6)0.5 m×4 m(5)0.5 m×3 m(4)0.5 m×2 m(3)2.5 m×2.5 m(2)2.5 m×2.5 m(1)

圖2 2004年間伐后各試驗(yàn)小區(qū)密度變化

2 結(jié)果與分析

2.1 不同密度調(diào)控對(duì)林木胸徑生長(zhǎng)的影響

根據(jù)胸徑分散程度(表1)可以看出，2004-2017年，各組內(nèi)樹木胸徑的方差逐漸增大，呈上升趨勢(shì)，說明個(gè)體間差異在逐漸加大；從胸徑分散峰度看，密度100、300、400、800、900株·hm-2時(shí)，峰度略有變化，但多為負(fù)值，密度600、700株·hm-2時(shí)，峰度在2017年調(diào)查時(shí)轉(zhuǎn)為正值，但是數(shù)值不高，密度500株·hm-2時(shí)，峰度由0.38提高到1.32，因此從材積增長(zhǎng)和培養(yǎng)大徑材綜合考慮，500株·hm-2為最佳密度。

從表2可以看出，800株·hm-2的胸徑始終較小，900株·hm-2的胸徑早期大于700株·hm-2，但逐漸被超過，可見過密林分不利于胸徑生長(zhǎng)；2004年密度為100株·hm-2的胸徑與300株·hm-2差異顯著，2010年調(diào)查顯示差異未擴(kuò)大，與400株·hm-2差異逐漸變大，說明最小密度保持在300株·hm-2即可，不必過分稀疏。

表1 胸徑分散程度

表2 不同密度胸徑方差分析

2.2 不同密度調(diào)控對(duì)林分蓄積生長(zhǎng)的影響

2.2.1 不同密度林分蓄積量變化

圖3 不同密度2004-2017年間蓄積量變化

從圖3可見，900株·hm-2總體蓄積最大，500～800株·hm-2變化不明顯，但到400株·hm-2之后出現(xiàn)斷層式下降，可見密度不宜小于500株·hm-2。

2.2.2 2004年間伐對(duì)其后5年內(nèi)立木蓄積的影響

圖4 2004年間伐蓄積量

2004年間伐強(qiáng)度較大區(qū)域伐后密度為400、300株·hm-2(圖4)，二者蓄積的變化趨勢(shì)與間伐強(qiáng)度較小區(qū)域的基本一致，未見明顯增大趨勢(shì)(圖5)。而密度最小(100株·hm-2)的16小區(qū)，蓄積增長(zhǎng)趨勢(shì)最小，可見過于稀疏的林分，對(duì)整體蓄積增加反倒不利。

圖5 2004-2010年立木蓄積情況

2.2.3 2004-2017年蓄積總量變化

對(duì)2004-2017年蓄積總量變化進(jìn)行分析，2012年間伐量計(jì)入2017年蓄積總量。

從圖6可以看出，密度變化較小區(qū)域的2004-2017年蓄積變化為直線或呈上升趨勢(shì)， 7個(gè)密度梯度的蓄積變化率基本一致；蓄積最大的密度依次為900、500、600、700、800、400、300株·hm-2，蓄積受2004年間伐后影響較大，只有密度700株·hm-2的6小區(qū)蓄積增長(zhǎng)幅度較大，但與900株·hm-2的12小區(qū)相比較，蓄積差由24 m3·hm-2縮小到19 m3·hm-2，縮小幅度并不大；2012年間伐力度較大，密度變化超過兩個(gè)梯度，區(qū)域總體蓄積多呈下降趨勢(shì)。

注：左圖為密度變化較小區(qū)，右圖為密度變化較大區(qū)。圖6 2010-2017年蓄積增長(zhǎng)情況

3 結(jié) 論

3.1 對(duì)科爾沁沙地樟子松人工林采取多次下層撫育間伐方式，研究了不同間伐密度對(duì)樟子松人工林生長(zhǎng)狀況的影響。結(jié)果表明，從蓄積角度，密度小于500株·hm-2，蓄積出現(xiàn)斷層式下降，建議密度不宜小于500株·hm-2；從胸徑生長(zhǎng)角度，300株·hm-2與100株·hm-2年生長(zhǎng)量基本一致，建議最小密度不宜小于300株·hm-2。

3.2 從整體蓄積量、立木蓄積量、單株生長(zhǎng)趨勢(shì)、大徑材培養(yǎng)4方面綜合分析，密度為500株·hm-2的小區(qū)表現(xiàn)最好。密度過大的小區(qū)盡管整體蓄積量大于密度小的小區(qū)，但單株樹木材積生長(zhǎng)量小，生長(zhǎng)勢(shì)較弱，不利于培養(yǎng)大徑材。