柳杉過熟人工林生長量多年度測定分析

王星星

(寧德市林業(yè)科研與技術(shù)推廣中心， 福建 寧德 352100)

柳杉(CryptomeriafortuneiHooibrenkex Otto et Dietr)是我國南方地區(qū)優(yōu)良的速生用材樹種，適合在高海拔地區(qū)推廣種植[1-2]。合理對柳杉人工林進(jìn)行經(jīng)營管理，可以較好地提高林地利用率，獲得較高的經(jīng)濟效益，而經(jīng)營管理的關(guān)鍵在于掌握柳杉人工林的生長變化規(guī)律，因此開展柳杉人工林生長變化規(guī)律研究具有十分重要的意義。當(dāng)前，柳杉人工林生長變化方面的研究有一些報道，但這些研究主要以單個年度數(shù)據(jù)或者輪盤解析木數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)進(jìn)行分析，且大部分研究對象都未超過主伐年齡(26年)，不能較好地反映柳杉人工林的整體生長規(guī)律[3-9]。本研究以超過主伐年齡兩個齡級期的福建省霞浦國有林場1984年營建的柳杉人工林為對象，采用多個年度的調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，研究柳杉人工林生長量變化規(guī)律，為柳杉人工造林、撫育、采伐、大徑材培育等經(jīng)營管理提供重要實踐和理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

柳杉人工林位于霞浦國有林場楊梅嶺工區(qū)1大班6小班，坡向東南，坡度28°，海拔272～364 m，立地等級Ⅲ級，山地紅壤。亞熱帶季風(fēng)氣候，平均氣溫16～19 ℃，年降水量2 350 mm，春多雨水，夏多臺風(fēng)，災(zāi)害性天氣以臺風(fēng)、暴雨為主。

1.2 試驗材料

試驗材料為霞浦國有林場1982年開展的柳杉初級種子園完全雙列雜交子代，1983年春播種育苗， 1984年春造林，平均苗高0.21 m，平均地徑0.4 cm。采用完全隨機區(qū)組設(shè)計, 15 次重復(fù)，單株小區(qū)，重復(fù)內(nèi)小區(qū)數(shù)量不等。株行距1.67 m×1.67 m，造林面積約1 400 m2。人工林邊界用木荷做保護(hù)行。

1.3 數(shù)據(jù)調(diào)查和處理

1984、1986、1987年秋調(diào)查樹高，1990、2005、2014、2018、2020年末調(diào)查胸徑和樹高，各年度柳杉保存株數(shù)情況見表1。

表1 柳杉人工林各年度林木保存情況

數(shù)據(jù)分析采用Excel軟件處理。立木材積參考福建省人工林杉木二元立木材積公式進(jìn)行計算：

V=0.000 087 2D1.785 388 607H0.931 392 369 7。

柳杉主伐年齡和齡級劃分參考《福建省森林采伐技術(shù)規(guī)范》中的一般杉木商品用材林劃分標(biāo)準(zhǔn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 柳杉人工林總體生長情況

表2為柳杉人工林樹高、胸徑和材積多年度生長數(shù)據(jù)。柳杉人工林1984年造林，2014年(31年生)樹高達(dá)到最大值(均值12.6 m)，之后逐漸降低；胸徑呈現(xiàn)為不斷增加的規(guī)律，但2014年(31年生)后增加緩慢；單株材積在2018年(35年生)之前不斷增加，但之后開始出現(xiàn)負(fù)增長，表現(xiàn)出降低趨勢。胸徑生長表現(xiàn)出“S”型曲線，樹高和材積生長表現(xiàn)出倒“J”型。

表2 柳杉人工林樹高等性狀生長量

2.2 柳杉人工林生長性狀年度間生長量變化

為便于分析，根據(jù)柳杉林生長數(shù)據(jù)調(diào)查年度情況，將樹高、胸徑和材積生長分成1984—1990年、1990—2005年、2005—2014年、2014—2020年4個定期生長階段，每個階段分別測定樹高、胸徑和材積等3個生長性狀的連年生長量和平均生長量指標(biāo)(表3)。

表3 柳杉人工林樹高等性狀連年生長量和平均生長量

2.2.1樹高生長量年度間變化

由表3和圖1可知，樹高兩個生長指標(biāo)呈現(xiàn)出相同的變化規(guī)律。樹高連年生長量和平均生長量在造林后前7年生長量最高，之后出現(xiàn)一個較大的降幅。在22～31年時(2005—2014年)，樹高連年生長量出現(xiàn)較大回升幅度，平均生長量小幅度回升。31～36年生時又出現(xiàn)下降趨勢，樹高甚至出現(xiàn)負(fù)增長情況。樹高連年生長量僅在22～31年時(2005—2014年)大于樹高平均生長量，兩者在此產(chǎn)生交叉，其他時間均小于平均生長量。

圖1 樹高連年生長量和平均生長量變化曲線

2.2.2胸徑生長量年度間變化

由表3和圖2可知，胸徑平均生長量一直處于降低趨勢，連年生長量先降低、再升高，最后大幅度下降，在31年生(2014年)后胸徑增加緩慢，趨于停滯。胸徑連年生長量在整個生長期均小于平均生長量，僅在22～31年生時(2005—2014年)兩者基本持平。

圖2 胸徑連年生長量和平均生長量變化曲線

2.2.3材積生長量年度間變化

由表3和圖3可知，柳杉人工林單株材積連年生長量和平均生長量變化趨勢基本一致，在前31年不斷增長，31～34年生時開始下降。單株材積連年生長量在前31年大于平均生長量，31年后大幅度下降，與平均生長量相交，連年生長量接近于0，生長基本停滯。

圖3 材積連年生長量和平均生長量變化曲線

樹高、胸徑和材積定期年均生長量在22～31年生時(2005—2014年)突然出現(xiàn)增加趨勢，推測主要是因為該人工林在2007年之后多次受到較強臺風(fēng)侵襲，造成部分林木倒折，林場于2009年組織對倒折木進(jìn)行清理，改善林地環(huán)境。這一方面降低了生長衰弱木數(shù)量，生長健壯的林木數(shù)量占比提升，林分總體生長數(shù)據(jù)被拉高；另一方面，經(jīng)過撫育，林分生長環(huán)境改善，林木的生長速度有了一定程度的增加。

2.3 人工林林分蓄積量變化

人工林總蓄積和單位面積蓄積量在2014年之前逐漸增加， 2014年達(dá)到頂峰，之后開始下降。結(jié)合人工林樹高、胸徑、材積多年度生長量變化，表明人工林在31年生后(2014年)出現(xiàn)整體衰退趨勢。

圖4 柳杉人工林蓄積量和單位面積蓄積量變化曲線

3 結(jié)論與討論

柳杉人工林自1984年春造林后，樹高、胸徑連年生長量和林分平均生長量不斷降低，僅在造林后22～31年(2005—2014年)出現(xiàn)一次回升。人工林樹高、胸徑、材積在造林31年后基本停止增長，特別是樹高生長量和林分總蓄積量、單位面積蓄積量在31年后均出現(xiàn)負(fù)增長，人工林進(jìn)入衰退期。

柳杉人工林胸徑連年生長量在整個生長期低于平均生長量，兩者沒有出現(xiàn)交叉，樹高連年生長量僅在22～31年生時略高于平均生長量，在其他時期都低于平均生長量，依據(jù)樹高、胸徑的連年生長量和平均生長量的交叉點無法確定柳杉林分的生長速度分化時期，這與馬尾松、杉木、禿杉等樹種人工林的生長規(guī)律不同[10-15]。究其原因，一方面原因是本研究采用的是柳杉林分全體生長數(shù)據(jù)，反映了柳杉林分真實生長情況，而以上樹種研究采用的是林分優(yōu)勢木解析數(shù)據(jù)，忽略了林分內(nèi)個體的差異性；另一個方面，由于本研究連年生長量采用的年限間隔不統(tǒng)一(以上樹種采用間隔5年解析木數(shù)據(jù))，可能會對結(jié)果造成一定影響。柳杉材積連年生長量和平均生長量在31～37年時出現(xiàn)交叉，同時柳杉樹高、胸徑、材積和林分蓄積量等指標(biāo)在31年生時(2014年)出現(xiàn)關(guān)鍵拐點，此后生長量和生長速度大幅度降低，林分蓄積量下降，開始衰退，據(jù)此判斷，柳杉林分在31年生時達(dá)到數(shù)量成熟。柳杉林分在造林后22～31年(主伐±一個齡級期)，出現(xiàn)一個快速生長期，這與期間對柳杉林分進(jìn)行的一次災(zāi)害木清理有一定關(guān)系。但有研究表明，林分生長是一個動態(tài)變化的過程，受遺傳因子、立地條件、造林密度等多重因素影響[16-20]，杉木、馬尾松等樹種在達(dá)到一般人工商品林主伐年齡前后，合理進(jìn)行密度管理、施肥管理等措施，數(shù)量成熟齡將會推遲，其生長期可延長至40～50年[21-26]?？芍诹既斯ち稚L期內(nèi)合理進(jìn)行撫育間伐管理，控制林分密度，可使柳杉林分再次進(jìn)入一個快速生長期。從本研究結(jié)果看，不考慮投入，單從收獲量來衡量，柳杉一般人工商品林采伐應(yīng)在達(dá)到主伐年齡后(26年)就應(yīng)著手進(jìn)行實施，最遲不應(yīng)超過一個齡級期(5年)。如果培育大徑材，要根據(jù)立地情況和栽植密度等條件，在達(dá)到主伐年齡之前合理進(jìn)行2～3次撫育間伐。

本研究對象具有較強的代表性。該人工林在整個生長期，人工干預(yù)小，僅在造林初期(前三年)進(jìn)行劈草撫育、2009年進(jìn)行了一次災(zāi)害木清理，與一般人工商品林經(jīng)營管理模式基本一致，研究結(jié)果揭示了柳杉人工林在近自然狀態(tài)下的基本生長規(guī)律，可作為柳杉一般人工商品林撫育、采伐等經(jīng)營管理的重要參考模式林分。同時，本研究基于柳杉人工林林分多年度測定的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，柳杉林木的精確生長量變化、林分撫育間伐具體時間、密度保留大小等研究可再結(jié)合林木解析具體分析。