連栽跡地巨尾桉高密植林生長(zhǎng)量及生物量分析

駱棟卿 佘超凡 黃明軍 溫宇力 吳慶標(biāo)

摘要 [目的]探究高密植對(duì)巨尾桉生長(zhǎng)量及生物量的影響。[方法]對(duì)桉樹連栽跡地6年生巨尾桉高密植林（3 333株/hm2）、對(duì)照林（1 667株/hm2 ）的生長(zhǎng)量和生物量進(jìn)行分析。[結(jié)果]高密植林的平均樹高、平均胸徑、單株材積比對(duì)照林的小14.1%、19.6%、42.1%，但單位面積蓄積量比對(duì)照林的大11.3%;胸徑分級(jí)中，密植林胸徑<14 cm所占比例比對(duì)照林的大37.98%;樹高分級(jí)中，密植林樹高≥16.1 m所占比例比對(duì)照林的小34.70百分點(diǎn);密植林的喬木層生物量比對(duì)照林大23.57 t/hm 林下灌草層和枯落物層的生物量比對(duì)照林的少1.40 t/hm 總生物量比對(duì)照林大22.17 t/hm2。[結(jié)論]連栽跡地上營(yíng)造桉樹密植林有利于蓄積量和生物量的積累，適合發(fā)展為紙漿林和生物質(zhì)能源林。

關(guān)鍵詞 連栽跡地;巨尾桉;高密植;生長(zhǎng)量;生物量

中圖分類號(hào) S 792.39? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

文章編號(hào) 0517-6611（2021）21-0137-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.21.033

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Growth and Biomass Analysis of High Density Forest of Eucalyptus urophylla in Continuous Cultivation

LUO Dong-qing，SHE Chao-fan，HUANG Ming-jun et al

（Guangxi Gaofeng Tree Farm，Nanning，Guangxi 530001）

Abstract [Objective]To study effects of high density forest planting on growth and biomass of Eucalyptus urophylla.[Method]The growth and biomass of a 6-year old Eucalyptus grandis high density forest （3 333 plants/hm2） and a control forest （1 667 plants/hm2） were analyzed.[Result]The results showed that the average tree height，average DBH and individual volume of high density forest were 14.1%，19.6% and 42.1% lower than those of the control forest，but the total volume was 11.3% larger than that of the control forest.In DBH classification，the proportion of DBH<14 cm in high density forest was 37.98% higher than that in control forest.In the classification of tree height，the proportion of high density forest with tree height ≥16.1 m was 34.70% less than that of the control forest.The biomass of tree layer in high density forest was 23.57 t/hm2 larger than that of control forest，the biomass of undergrowth shrub layer and litter layer was 1.40 t/hm2 less than that of control forest，and the total biomass was 22.17 t/hm2 larger than that of control forest.[Conclusion]The results indicated that the high density eucalyptus forest was beneficial to the accumulation of wood volume and biomass，which was suitable for the development of pulp forest and biomass energy forest.

Key words Continuous cultivation;Eucalyptus urophylla;High density forest;Growth;Biomass

基金項(xiàng)目 大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（廣西大學(xué)202010593324）。

作者簡(jiǎn)介 駱棟卿（1977—），女，廣西橫縣人，工程師，碩士，從事人工林高產(chǎn)栽培技術(shù)研究。*通信作者，副教授，從事森林生態(tài)學(xué)研究。

收稿日期 2021-03-21;修回日期 2021-04-24

桉樹（Eucalyptus）具有生長(zhǎng)快、產(chǎn)量高、干通直、輪伐短、效益好、用途廣等優(yōu)點(diǎn)，是全球熱帶和亞熱帶地區(qū)主要用材樹種[1-2]，也是我國(guó)南方速生豐產(chǎn)林和工業(yè)原料林基地建設(shè)的戰(zhàn)略性樹種。廣西氣候溫暖，熱量和雨水充足，適合桉樹生長(zhǎng)，是我國(guó)桉樹人工林發(fā)展的主要生產(chǎn)基地之一。廣西桉樹人工林的發(fā)展始于20世紀(jì)90年代初，大面積推廣種植發(fā)展于“十一五”期間（2005—2010年）。截至2019年，我國(guó)桉樹人工林面積突破546萬hm 居全球第2位，而廣西桉樹人工林面積達(dá)256萬hm 居全國(guó)首位[3] ，年產(chǎn)桉樹木材超過2 100萬hm 約占全國(guó)的25%以上，在我國(guó)木材生產(chǎn)儲(chǔ)備和供應(yīng)方面發(fā)揮著重要作用[4]。

在經(jīng)歷了十余年的發(fā)展之后，目前，桉樹人工林分已出現(xiàn)2代、3代連栽林分，以及不同栽培模式、不同造林密度等林分。對(duì)桉樹人工林不同造林密度、桉樹連栽人工林生長(zhǎng)特性和生物量生產(chǎn)力等方面的研究較多，但大部分只是基于不同代次、多品種、單密度或不同密度等研究[5-10]，對(duì)已經(jīng)連栽2代的桉樹連栽跡地開展高密植人工林種植的研究報(bào)道較少。為探討桉樹連栽跡地開展巨尾桉高密植人工林栽培的可行性，筆者于2014年3月在廣西國(guó)有高峰林場(chǎng)六里分場(chǎng)12林班桉樹連栽跡地上建立了高密度林分（3 333株/hm2）和對(duì)照林分（1 667株/hm2）試驗(yàn)地，并于2016年4月對(duì)試驗(yàn)地2年生林分生物量生產(chǎn)力及土壤水文功能進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，密植林的生物量生產(chǎn)力、土壤水源涵養(yǎng)能力等比對(duì)照林略好[11]。為進(jìn)一步分析連栽跡地對(duì)高密植巨尾桉人工林生長(zhǎng)的影響，筆者對(duì)達(dá)到采伐年齡的6年生同一試驗(yàn)地高密植林和對(duì)照林的生長(zhǎng)量和生物量進(jìn)行研究，旨在為桉樹連栽跡地開展巨尾桉高密植人工林可持續(xù)經(jīng)營(yíng)提供理論參考。

1 試驗(yàn)地概況

1.1 自然條件

試驗(yàn)地位于廣西國(guó)有高峰林場(chǎng)六里分場(chǎng)12林班，地處108°17′58″E，22°58′14″N。地貌以丘陵為主，海拔在150～500 m;氣候?qū)贊駶?rùn)的南亞熱帶季風(fēng)氣候，主要?dú)夂蛱攸c(diǎn)是炎熱潮濕，陽光充足，雨量充沛，霜少無雪，夏長(zhǎng)冬短，年平均氣溫在21.6 ℃，年均降雨量達(dá)1 304.2 mm，平均相對(duì)濕度為79%。土壤為砂巖發(fā)育而成的赤紅壤，pH 4.5～5.0;土層厚度大于80 cm。調(diào)查時(shí)林下灌草層主要有蔓山秀竹（Microstegium.vimineum）、路邊青（Clerodenrum bungei）、潺槁樹（Litsea glutinosa）;草本類主要有五節(jié)芒（Miscanthus floridulus）、飛機(jī)草（Eupatorium odoratum）、勝紅薊（Ageratum conyzoides ）、東方烏毛蕨（Blechnum orientale）、團(tuán)葉鐵線蕨（Adiantum capillus-veneris）等，林下植被覆蓋度為50%～80%，枯落物層厚度為3～5 cm。

1.2 試驗(yàn)林的營(yíng)造及管護(hù)措施

試驗(yàn)地桉樹品種為廣林9號(hào)，2014年3月種植，在尾巨桉采伐跡地（前茬第1代林為尾巨桉，2004年種植，第2代林為第1代林2008年砍伐第1輪后的萌芽林）營(yíng)造第3代巨尾桉新造林。選擇坡位、坡向等立地條件基本一致的地塊分別建立高密植林（3 333株/hm2）和對(duì)照林（1 667株/hm2）標(biāo)準(zhǔn)地各3塊，面積各1 200 m2 ，各處理四周保留2行緩沖帶。造林后試驗(yàn)地密植林和對(duì)照林的經(jīng)營(yíng)管護(hù)措施相同，即管護(hù)3年，種植前每株施基肥500 g/株，種植后第1、2、3年各施追肥1次，每次400 g/株，撫育4次，第1年2次，第2、3年各1次，第1年撫育采用行間帶鏟（帶內(nèi)人工全鏟，帶外人工砍草），第2、3年使用除草劑除草。種植后30 d進(jìn)行帶墾，即以植株為中心，在植株行間挖帶，帶寬130 cm（距幼樹上方墾65 cm，下方墾65 cm），深20 cm。

2 研究方法

2.1 調(diào)查項(xiàng)目與方法

2.1.1 生長(zhǎng)量調(diào)查。

調(diào)查時(shí)間為2020年6月，在密植林和對(duì)照林分中各設(shè)置3個(gè)20 m×20 m標(biāo)準(zhǔn)地，對(duì)樣地內(nèi)林木進(jìn)行每木檢尺，測(cè)定林木胸徑、樹高，計(jì)算林分單株材積和林分蓄積[12]。

V=C0×D[C1-C2×（D+H）]×H[C3+C4×（D+H）]（1）

式中，V為單株材積;D為胸徑;H為樹高;C0=0.000 109 154 150;C1=1.878 923 70;C2=0.005 691 855 03;C3=0.652 598 05;C4=0.007 847 535 07。

2.1.2 林分徑階株數(shù)統(tǒng)計(jì)。將每木檢尺調(diào)查的林木按徑階進(jìn)行胸徑和樹高株數(shù)統(tǒng)計(jì)，分析林分的胸徑、樹高徑級(jí)分布規(guī)律。

2.1.3 生物量調(diào)查。森林生物量的測(cè)定方法有收獲法和估算法，收獲法通過伐倒平均木直接測(cè)量獲得，估算法則是通過生物量模型和估算參數(shù)等間接計(jì)算獲得[13]。在每木檢尺的基礎(chǔ)上，依據(jù)生物量模型估算喬木層生物量[14]。

w=1.884×0.022 x-1.877×10-6 x2+3.262×10-10 x3 （2）

式中，w為生物量，x=D2·H

林下灌草層和枯枝落葉層生物量調(diào)查采取“收獲法”，即在樣地內(nèi)按對(duì)角線方向設(shè)4個(gè)樣方重復(fù)（1 m ×1 m），將樣方內(nèi)的灌草、枯枝、枯葉等進(jìn)行分類裝袋，并現(xiàn)場(chǎng)稱取鮮重記錄后帶回實(shí)驗(yàn)室烘干，測(cè)定樣品干重，從而計(jì)算出林下植被層和枯枝落葉層的生物量。

2.2 數(shù)據(jù)分析與處理 所有外業(yè)調(diào)查數(shù)據(jù)和室內(nèi)分析的數(shù)據(jù)均采用Excel和SPSS進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 生長(zhǎng)量比較

由表1可知，6年生密植林的平均樹高、平均胸徑、平均單株材積均比對(duì)照林低，分別低14.1%、19.6%、42.1%，三者均表現(xiàn)出顯著差異（P<0.05）;但密植林的單位面積蓄積量比對(duì)照林的高 11.3%。這與2016年4月調(diào)查該試驗(yàn)地2年生林分的平均胸徑、平均樹高、單株材積的規(guī)律基本一致[11]?？傊炝置芏鹊透欣诹帜緲涓?、胸徑的生長(zhǎng);造林密度大，保存的株數(shù)相對(duì)較多，相應(yīng)的蓄積量也大，2年生和6年生的蓄積量均為密植林大于對(duì)照林。

3.2 胸徑級(jí)和樹高級(jí)比較

3.2.1 胸徑分級(jí)。圖1顯示，密植林的胸徑級(jí)分布規(guī)律明顯與對(duì)照不同。參照2013年廣西國(guó)有森林經(jīng)營(yíng)單位森林資源規(guī)劃設(shè)計(jì)調(diào)查技術(shù)規(guī)范，6年生巨尾桉密植林分胸徑<14 cm（小徑材）所占比例為57.86%，≥14 cm（大、中徑材）所占比例為42.14%;而對(duì)照林相應(yīng)的徑級(jí)所占比例為19.88%、80.12%;密植林的小徑材所占比例比對(duì)照林大37.98%，說明造林密度對(duì)胸徑有較大影響。

3.2.2 樹高分級(jí)。圖2顯示，6年生密植林樹高分級(jí)中，4.1～16.0 m所占55.85%，≥16.1 m所占比例為44.15%;對(duì)照林對(duì)應(yīng)分級(jí)所占比例分別為21.15%、78.85%。密植林為<16.1 m占比高，而對(duì)照林為≥16.1 m占比高。說明林分密度小，光照強(qiáng)，上層郁閉度小，更利于植株樹高生長(zhǎng)。

綜合圖1、2可知，密植林由于林木間相對(duì)生長(zhǎng)空間較小，使林木胸徑和樹高生長(zhǎng)受限。對(duì)照林密度小，林木間生長(zhǎng)空間較大，更利于植株胸徑、樹高的生長(zhǎng)。這與前期研究對(duì)該試驗(yàn)林分2年生時(shí)的調(diào)查分析規(guī)律基本一致[11]。

3.3 生物量比較

生物量是指一個(gè)有機(jī)體或群落在一定時(shí)間內(nèi)積累的有機(jī)質(zhì)總量[15]，用以評(píng)價(jià)林分整體生產(chǎn)力。林分總生物量為喬木層生物量與林下植被生物量之和[3]。由表2可知，密植林的總生物量比對(duì)照林的略大。其中，密植林的喬木層生物量比對(duì)照林大23.57 t/hm 差異不顯著（P>0.05）。對(duì)照林的灌草層、枯落物生物量比密植林略大，差異不顯著（P>0.05）。對(duì)照林密度小，林分較為通透，光線充足，利于林下植被的生長(zhǎng)。這說明造林密度對(duì)喬木層生物量和總生物量產(chǎn)生一定影響，密度大其單位面積株數(shù)也多，相應(yīng)的生物量就大。

4 結(jié)論與討論

該研究通過對(duì)桉樹連栽跡地的2種不同密度6年生巨尾桉人工林的生長(zhǎng)量和生物量進(jìn)行分析，結(jié)果表明，桉樹連栽跡地高密植林的平均胸徑、平均樹高、平均單株材積均比對(duì)照林小。胸徑級(jí)、樹高級(jí)表現(xiàn)出的分布規(guī)律與造林密度也有密切關(guān)系，密植林小徑材占比高，對(duì)照林中徑材占比高。然而，蓄積量、喬木層生物量和總生物量則是密植林比對(duì)照林的略大，這與其他研究結(jié)果相似[16-18]。

只要采取科學(xué)施肥和合理的經(jīng)營(yíng)措施，桉樹連栽（第3代新造林）不會(huì)造成林分蓄積量的明顯降低。該研究對(duì)照林的蓄積量達(dá)到184.65 m3/hm 密植林的蓄積量達(dá)到205.60 m3/hm2 。對(duì)照林蓄積量與陳少雄等[19]在廣西東門林場(chǎng)6.3年（1代林）尾巨桉的蓄積量（197.81 m3/hm2）接近，是楊啟軍[20] 在同區(qū)域（廣西高峰林場(chǎng)六里分場(chǎng)）測(cè)定5年生3代林（2代萌芽林）蓄積量（97.6 m3/hm2）的1.89倍，而密植林與其5年生1代林的蓄積量（204.6 m3/hm2）接近。

如果經(jīng)營(yíng)措施恰當(dāng)，連栽對(duì)低密度和高密度的桉樹林分生物量也沒有顯著影響。該研究密植林與對(duì)照林的林分生物量分別為155.90 、133.73 t/hm2 ，對(duì)照林是李況[14]在廣西七坡林場(chǎng)研究的5年生巨尾桉1代林同密度生物量（83.34 t/hm2） 的1.60倍，與溫遠(yuǎn)光等[21]在廣西東門林場(chǎng)研究的同密度10年生尾葉桉生物量（144.85 t/hm2）接近，是葉紹明等[9]在廣西柳州測(cè)定的同密度6年生1代無性系尾巨桉林分生物量（74.03 t/hm2）的1.81倍，而密植林生物量是其測(cè)定的相似密度（2 500株/hm2? ）林分生物量（79.39 t/hm2）的1.96倍。桉樹品系、立地條件和施肥措施等不同，可能是造成這些差異的主要原因。

一般而言，桉樹主要用作建筑木材、家具用材、紙漿用材等。但隨著能源科技的發(fā)展和國(guó)家碳中和的迫切需要，高密植桉樹人工林作為生物質(zhì)能源林日益受到重視。森林是可再生資源，一些發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)開始對(duì)能源結(jié)構(gòu)由傳統(tǒng)能源向可再生能源進(jìn)行改革[22] ，歐美發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)桉樹作為能源樹種進(jìn)行了長(zhǎng)期研究，已證實(shí)桉樹可作為生物質(zhì)能源樹種并加以利用[23-24]。我國(guó)在能源樹種方面的研究也有報(bào)道，其中以桉樹為主的生物質(zhì)能源綜合開發(fā)利用的研究較多[25-28]。周群英等[27]通過對(duì)短周期尾巨桉能源林生物量與能量特征的研究認(rèn)為，生物量是評(píng)價(jià)能源林產(chǎn)量的重要指標(biāo)，桉樹作為能源林發(fā)展可適當(dāng)密植;許宇星[28]通過研究9種高密度林分對(duì)桉樹幼齡能源林生物量與熱值的影響，認(rèn)為高密度林分生物量顯著高于低密度林分生物量。由此可見，基于未來生物質(zhì)能源林的發(fā)展需要，高密植桉樹人工林具有較好的發(fā)展前景，但對(duì)立地條件和合理密度的選擇、桉樹連栽跡地能否再進(jìn)行高密度栽培、地力維持等仍需要進(jìn)一步深入研究。

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