間伐強(qiáng)度和施肥對杉木中齡林生長的影響

蔣華 梁乃鵬 吳宏揚

摘要 為了探討間伐和施肥措施對杉木中齡林生長的影響程度，對實施不同間伐強(qiáng)度和施肥處理后3年的杉木生長效果調(diào)查研究。結(jié)果表明，間伐強(qiáng)度對杉木生長有一定的影響。杉木林分平均胸徑和平均單株材積均隨間伐強(qiáng)度的增大而呈現(xiàn)出增加的趨勢;間伐強(qiáng)度對平均樹高的影響不顯著;林分蓄積量隨著間伐強(qiáng)度的增大而呈現(xiàn)遞減的趨勢;隨著間伐強(qiáng)度的增大，徑階分布逐漸偏離正態(tài)分布曲線而向右偏移，即大徑階所占株數(shù)百分比呈現(xiàn)逐漸增多的趨勢，而小徑級所占總株數(shù)百分比表現(xiàn)趨于下降。施肥試驗結(jié)果表明，氮肥對杉木生長的促進(jìn)作用不顯著，而磷肥對杉木生長的促進(jìn)作用隨著施肥量的增加作用顯著，建議在紅壤的立地條件下多施用磷肥。

關(guān)鍵詞 杉木;間伐強(qiáng)度;施肥;生長

中圖分類號 S791.27文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A

文章編號 0517-6611（2021）02-0087-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.02.025

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

Effect of Thinning Intensity and Fertilization on the Growth of Middle Aged Chinese Fir Forest

JIANG Hua，LIANG Naipeng，WU Hongyang （Guangxi Stateowned Weidu Forest Farm，Laibin，Guangxi 546100）

Abstract In order to study the effect of thinning and fertilization on the growth of middle aged Chinese fir forest，the effect of thinning intensity and fertilization on the growth of Chinese fir was investigated.The results showed that thinning intensity had a certain effect on the growth of Chinese fir.The average DBH and volume per tree of Chinese fir stand increased with thinning intensity.The effect of thinning intensity on average tree height was not significant.The stand volume decreased with the thinning intensity increasing.With the increase of thinning intensity，the diameter distribution gradually deviated from the normal distribution curve and shifted to the right，that is to say，the percentage of large diameter class in the total number of trees showed a trend of increasing，while the percentage of small diameter class in the total number of trees showed a trend of decreasing.The results of fertilization experiment showed that the effect of nitrogen fertilizer on the growth of Chinese fir was not significant，while the effect of phosphorus fertilizer on the growth of Chinese fir was significant with the increase of fertilization.It was suggested that more phosphorus fertilizer should be used in the red soil.

Key words Cunninghamia lanceolate;Thinning intensity;Fertilization;Growth

杉木（Cunninghamia lanceolate）是我國南方重要的用材樹種，杉木經(jīng)營管理和培育是其可持續(xù)發(fā)展的重要環(huán)節(jié)，樹種間伐和施肥是促進(jìn)林分生長、縮短培育周期的重要的森林經(jīng)營措施;間伐是調(diào)節(jié)林分內(nèi)部競爭、促進(jìn)林木生長、縮短輪伐期的重要經(jīng)營措施，適度間伐可以降低輪伐期內(nèi)林木單株因競爭造成的死亡，而施肥可以彌補(bǔ)因間伐所造成的林分蓄積損失，兩者結(jié)合更有利于大徑材的高效培育。

當(dāng)前，國內(nèi)外對紅柳桉（Eucalyptus marginata）[1]、亮果桉（E.nitens）[2]、美國黑松（Pinus cintorta）[3-5]和樟子松（Pinus cintorta）[6]等樹種相繼開展了間伐、施肥等綜合效應(yīng)的研究，均表明林木生長受間伐和施肥的影響顯著，但其影響程度因立地條件、間伐強(qiáng)度、施肥量等的不同存在差異。間伐對林木生長的影響一直是國內(nèi)森林撫育經(jīng)營研究的重點。近年來，張水松等[7]、徐金良等[8]、吳建強(qiáng)等[9]對杉木的研究表明，間伐顯著促進(jìn)了保留木的生長，林分及單株直徑、斷面積和蓄積生長率隨間伐強(qiáng)度的增大呈遞增趨勢，但不同間伐處理間未達(dá)到顯著差異水平。盡管如此，目前國內(nèi)杉木間伐相關(guān)研究多是間伐沒有結(jié)合施肥指標(biāo)，而對于施肥研究則主要集中于苗期或者幼林階段[10-13]，對中齡林杉木的間伐以及施肥的綜合效應(yīng)研究尚鮮見報道。基于此，著重就不同間伐強(qiáng)度和不同施肥方案對杉木生長效應(yīng)的影響進(jìn)行研究，研究不同間伐強(qiáng)度和施肥方式對杉木中齡林生長的影響，為科學(xué)、經(jīng)濟(jì)、合理地培育杉木人工林提供技術(shù)支持，同時推動杉木產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，促進(jìn)杉木速生豐產(chǎn)，緩解木材供需矛盾，對加快林業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要的意義。

1 研究方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于廣西來賓市國有維都林場，23°42′44″N、109°15′11″E，該地屬南亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，年平均氣溫20.8 ℃，1月平均氣溫1.2 ℃，7月平均氣溫29.8 ℃，≥10 ℃年積溫8 307 ℃左右，極端最低溫-1.5 ℃，極端最高溫40.8 ℃;年降水量為1 850 mm，雨季一般在5—9月，旱季為10月—次年4月，年平均相對濕度為80%左右，年日照時數(shù)為2 015 h，無霜期約313 d，全年氣候溫和，雨量充沛。海拔311～655 m，坡度25°～40°。林地土壤主要為第四紀(jì)母質(zhì)發(fā)育的黃紅壤，土層深度在1 m 以上，質(zhì)地較黏，肥力中等，pH 5.4～6.1，呈微酸性。地帶植被為亞熱帶常綠闊葉林，杉木林下主要植物有苦竹、五節(jié)芒、鐵芒箕、狗脊等。

1.2 試驗材料及試驗方法

在維都林場維都分場選擇立地指數(shù)為18以上的15年生杉木人工林，采用正交試驗設(shè)計方法，設(shè)計9個處理（N1P1D1、N1P2D2、N1P3D3、N2P1D2、N2P2D3、N2P3D1、N3P1D3、N3P2D1、N3P3D2），隨機(jī)排列，每處理面積為300 m2，設(shè)置保護(hù)行，3次重復(fù)27個小區(qū)處理。間伐強(qiáng)度：輕度間伐（10%～15%）、中度間伐（20%～25%）、重度間伐（30%～35%）。施肥方法：每株樹上坡冠幅邊緣下挖弧形溝（長100 cm、寬20 cm、深度30 cm），距離樹干50～100 cm，氮肥和磷肥一次性施入，施肥后用土覆蓋，施肥時間為2016年5月雨季。間伐強(qiáng)度和施肥水平見表1。

間伐前（2015年）及間伐后3年間連續(xù)對各標(biāo)準(zhǔn)地進(jìn)行每木檢尺，測定樹木樹高、胸徑、冠幅。

1.3 統(tǒng)計分析

根據(jù)樹高、胸徑數(shù)據(jù)建立回歸方程進(jìn)行分析，繪制胸徑與樹高曲線。杉木立木單株材積計算公式：V=0.000 058 770 42×D1.969 983 10×H0.896 461 57，式中V為單株材積（m3），D為各小區(qū)處理的平均胸徑（cm），H為平均樹高（m）。利用該公式求算單株材積、蓄積量，再換算求得單位面積蓄積量。采用Excel軟件及SPSS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 杉木林樹高與胸徑的相關(guān)性 應(yīng)用數(shù)學(xué)模型對27個標(biāo)準(zhǔn)地的樹高與胸徑進(jìn)行擬合，建立回歸方程，具體數(shù)學(xué)模型如下：Y=a+bx，Y=a+blnx，Y=a+blgx，Y=a+bx+cx2，Y=axb，lgY=a+blgx。

通過擬合和檢驗結(jié)果表明，數(shù)學(xué)模型Y=a+blnx的相關(guān)性較大，為最佳回歸方程，可用于樹高與胸徑的相關(guān)性分析。由此回歸方程計算的參數(shù)結(jié)果見表2。

2.2 間伐強(qiáng)度和施肥對杉木中齡林生長的影響 從極差值R可看出（表3～6），對胸徑增長量和蓄積量增長量的影響因素相同，從主到次均是密度、N肥、P肥;對樹高增長量的影響因素從主到次為N肥、P肥和密度;對單株材積增長量的影響因素從主到次是密度、P肥、N肥。

從最優(yōu)水平組合來看（表3～6），胸徑增長量最優(yōu)水平組合是A2B2C2（A2 100 g/株、B2 250 g/株、C2 900株/hm2）;樹高增長量最優(yōu)水平組合是A2B3C2（A2 100 g/株、B3 500 g/株、C2 900株/hm2）;蓄積量增長量最優(yōu)水平組合是A1B2C1（A1 0 g/株、B2 250 g/株、C1 2 505株/hm2）;單株材積增長量最優(yōu)水平組合是A1B2C2（A1 0 g/株、B2 250 g/株、C1 900株/hm2）。

方差分析結(jié)果表明（表7～10），施用N肥、P肥對胸徑增長量、樹高增長量、單株材積增長量和蓄積增長量均未產(chǎn)生顯著影響;密度對樹高增長量和胸徑增長量產(chǎn)生顯著影響，密度對單株材積增長量產(chǎn)生顯著影響，密度對蓄積增長量產(chǎn)生極顯著影響。

從間伐強(qiáng)度和施肥處理對杉木中齡林生長效應(yīng)可以得出以下結(jié)論：間伐后施肥，在短期內(nèi)施用N肥、P肥對杉木中齡林生長的影響不顯著，這可能與肥效反應(yīng)需要有一個過程有關(guān)。在該試驗條件下，間伐后3年，間伐強(qiáng)度對樹高和蓄積增長量的影響均不顯著，而對單株材積和蓄積量增長量的影響均達(dá)到顯著或極顯著水平。從各生長指標(biāo)的最優(yōu)水平組合來看，樹高生長對施肥的需求量高于其他生長指標(biāo)，這說明樹高與立地條件關(guān)系密切;各生長指標(biāo)對P肥的需求量較高，在第2和第3水平，而對N肥的需求量均在第1和第2水平，這說明在南方紅壤普遍缺P的情況下，施肥時應(yīng)當(dāng)多施用P肥。

2.3 間伐強(qiáng)度對杉木中齡林林分結(jié)構(gòu)的影響

林分胸徑分布是林分結(jié)構(gòu)的一個重要組成。杉木中齡林為高度郁閉林分，通過合理的間伐，林分非生長性增長和間伐的生長效應(yīng)均有利于林分平均胸徑的提高，從而對林分結(jié)構(gòu)產(chǎn)生明顯的影響。從表11可以看出，隨著間伐強(qiáng)度的增大，徑階分布逐漸向右偏移，即大徑級林木占總株數(shù)的百分比呈現(xiàn)有所增加趨勢，而小徑階林木占總株數(shù)百分呈現(xiàn)下降趨勢。這說明提高間伐可以促進(jìn)林木個體生長，改善林分材種結(jié)構(gòu)，且間伐強(qiáng)度的效果更為顯著。

3 結(jié)論與討論

間伐強(qiáng)度對杉木胸徑生長具有明顯的影響。間伐3年后，胸徑增長量基本上隨間伐強(qiáng)度的增大而增加，方差分析表明，不同間伐強(qiáng)度處理之間的胸徑增長量達(dá)到顯著差異。這說明對于郁閉林分，間伐可以有效改善林木營養(yǎng)空間，促進(jìn)樹冠生長，有利于胸徑增長量的提高。間伐對樹高生長的影響不顯著，這說明樹高的生長主要取決于立地條件，與林分密度關(guān)系不密切。

間伐強(qiáng)度對杉木平均單株材積和林分蓄積量均有明顯影響。間伐3年后，平均單株材積增長量表現(xiàn)出隨間伐強(qiáng)度增大而增加的趨勢，而林分蓄積量則隨間伐強(qiáng)度的增大而減少，方差分析表明，不同間伐強(qiáng)度處理之間的平均單株材積和蓄積量增長量基本上均達(dá)到顯著或極顯著差異。

通過正交試驗分析間伐強(qiáng)度和施肥處理對杉木中齡林生長的影響得出以下結(jié)論：間伐后施肥，在短時期內(nèi)N肥、P肥對杉木中齡林的生長影響均不顯著;間伐3年后，間伐強(qiáng)度對樹高和胸徑增長量的影響不顯著，而對單株材積和蓄積量增長量的影響達(dá)到顯著或極顯著水平;施肥對樹高的效應(yīng)要顯著大于對胸徑、單株材積指標(biāo)，且施用N肥對林木的生長作用不顯著，而施用P肥對林木生長具有顯著的促進(jìn)作用。

間伐對林分結(jié)構(gòu)具有明顯的影響，隨著間伐強(qiáng)度的增大，林分大徑材的比例增加，但間伐對林分蓄積量的影響不顯著，通過間伐可以促進(jìn)林木的個體生長，改善林分材種結(jié)構(gòu)，是培育大徑材的重要措施。

參考文獻(xiàn)

[1]

STONEMAN G L，CROMBIE D S，WHITFORD K，et al.Growth and water relations of Eucalyptus marginata（jarrah） stands in response to thinning and fertilization[J].Tree physiology，1997，17（4）：267-274.

[2] FORRESTER D I，COLLOPY J J，BEADLE C L，et al.Interactive effects of simultaneously applied thinning，pruning and fertiliser application treatments on growth，biomass production and crown architecture in a young Eucalyptus nitens plantation[J].Forest ecology and management，2012，267：104-116.

[3] BROCKLEY R P.Effects of postthinning density and repeated fertilization on the growth and development of young lodgepole pine[J].Canadian journal of forest research，2005，35（8）：1952-1964.

[4] LINDGREN P M F，SULLIVAN T P，SULLIVAN D S，et al.Growth response of young lodgepole pine to thinning and repeated fertilization treatments：10years results[J].Forestry：An international journal of forest research，2007，80（5）：587-611.

[5]LINDGREN P M F，SULLIVAN T P.Longterm responses of tree and stand growth of young lodgepole pine to precommercial thinning and repeated fertilization[J].Forest ecology and management，2013，307：155-164.

[6] KARLSSON K.Stem form and taper changes after thinning and nitrogen fertilization in Picea abies and Pinus sylvestris stands[J].Scandinavian journal offorest research，2000，15（6）：621-632.

[7] 張水松，陳長發(fā)，吳克選，等.杉木林間伐強(qiáng)度試驗20年生長效應(yīng)的研究[J].林業(yè)科學(xué)，2005，41（5）：56-65.

[8] 徐金良，毛玉明，鄭成忠，等.撫育間伐對杉木人工林生長及出材量的影響[J].林業(yè)科學(xué)研究，2014，27（1）：99-107.

[9] 吳建強(qiáng)，王懿祥，楊一，等.干擾樹間伐對杉木人工林林分生長和林分結(jié)構(gòu)的影響[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2015，26（2）：340-348.

[10] 何貴平，陳益泰，劉化桐，等.施肥對杉木無性系幼林生長的影響[J].林業(yè)科學(xué)研究，2000，13（5）：535-538.

[11] 鄭海水，楊斌，傅強(qiáng)，等.不同施肥措施對西南樺幼林生長的影響[J].西部林業(yè)科學(xué)，2007，36（3）：1-6.

[12] 李天芳，姜靜，王雷，等.配方施肥對白樺不同家系苗期生長的影響[J].林業(yè)科學(xué)，2009，45（2）：60-64.

[13] 王冉，李吉躍，張方秋，等.不同施肥方法對馬來沉香和土沉香苗期根系生長的影響[J].生態(tài)學(xué)報，2011，31（1）：98-106.