造林密度對黑木相思幼林生長及蓄積量的影響

彭玉華, 黃志玲, 郝海坤, 何琴飛, 曹艷云, 譚長強(qiáng)

(廣西壯族自治區(qū)林業(yè)科學(xué)研究院/廣西優(yōu)良用材林資源培育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西 南寧 530002)

林分密度調(diào)控是人工林培育的重要技術(shù)措施，也是提高林木生長速度及質(zhì)量的決定因子之一，直接影響林分生產(chǎn)力[1-3]。有關(guān)人工林林分密度的研究已成為眾多學(xué)者關(guān)注的焦點(diǎn)。目前，部分學(xué)者對樟樹(Cinnamonumcamphora)[4]、杉木(Cunninghamialanceolata)[5-7]、馬尾松(Pinusmassoniana)[8-10]、雜交相思(Acacimangium×A.auriculiformis)[11-12]、米老排(Mytilarialaosensis)[13]和西南樺(Betulaalnoides)[14]等樹種開展了林分密度的相關(guān)研究，結(jié)果表明，林分密度直接影響林地利用、林分生長、木材材性以及經(jīng)濟(jì)收益等。因此，深入研究人工林種植密度有利于提高出材率及木材品質(zhì)，促進(jìn)林業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

黑木相思(Acaciamelanoxylon)是含羞草科金合歡屬高大喬木，原產(chǎn)于澳大利亞和新西蘭等地，具有速生、易加工、耐貧瘠、固氮能力強(qiáng)、改善土壤肥力[15-17]等特點(diǎn)，已成為南方大力發(fā)展的短輪伐期工業(yè)原料林樹種。當(dāng)前，對黑木相思的研究主要集中在育苗[15-16]、葉片性狀[17]、生物量[18]、豐產(chǎn)栽培[19-20]、材性[21-24]等方面，而針對造林密度的研究較少。廣西引種黑木相思的時間較短，有關(guān)其營林措施的研究還不夠深入，尚未見密度控制的相關(guān)研究。因此，本研究探討了造林密度對黑木相思幼林生長及蓄積量的影響，以期為黑木相思人工林的經(jīng)營管理提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況及造林措施

試驗(yàn)地位于廣西壯族自治區(qū)南寧市西鄉(xiāng)塘區(qū)路西村委六覃村(108°56′E，22°56′N)，海拔約85 m。該區(qū)屬南亞熱帶季風(fēng)氣候，氣候溫和，光照充足，年均氣溫21.7 ℃，≥10 ℃有效積溫為7 200 ℃，年均降水量為1 347 mm，全年無霜期高達(dá)360 d。試驗(yàn)地土壤以黃紅壤為主，土層深厚，坡度18°，坡向南。

采用黑木相思組培苗造林，苗高50～60 cm、地徑4～6 mm，由中國林業(yè)科學(xué)院熱帶林業(yè)研究所提供。種植前全面清理雜草灌，挖坎，坎規(guī)格為50 cm×50 cm×40 cm。以500 g有機(jī)肥+125 g鈣鎂磷肥為基肥，施入坎底部并與泥土拌勻，再用松土將坎回填至高于地面5～10 cm。2016年5月，選擇雨后坎濕透時種植，造林后按照常規(guī)撫育管理。

1.2 樣地設(shè)置

選擇立地條件基本一致的地塊，采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，分別設(shè)置2 500株·hm-2(2.0 m×2.0 m)、1 667株·hm-2(2.0 m×3.0 m)、1 333株·hm-2(2.5 m×3.0 m)3個林分密度，3次重復(fù)，共計9個小區(qū)。每小區(qū)種植面積為0.2 hm2，共計1.8 hm2。

1.3 生長指標(biāo)及測定

每小區(qū)中部位置均設(shè)置1個20 m×20 m的固定樣地，選擇樣地第2、3、4行中部位置連續(xù)排列的10株黑木相思并掛牌，共計30株。造林后每年12月測量掛牌林木的樹高和胸徑(因2016年12月林木樹高未達(dá)1.3 m以上，故測量地徑)。其中，樹高采用測高桿測定，精度到5 cm；地徑、胸徑采用電子游標(biāo)卡尺測定，精度到0.01 mm。于2021年12月調(diào)查樣地林木保存數(shù)量，推算單位面積保存株數(shù)，并計算保存率。保存率/%=(林木保存數(shù)量/林木種植數(shù)量)×100。

1.4 統(tǒng)計與分析

采用WPS軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和作圖，采用SPSS 19.0進(jìn)行單因素方差分析、LSD多重比較及相關(guān)性分析。

林木材積參考立木材積公式[19]計算：V=0.010 633-0.000 042 8×D2+0.000 026 3×D2×H。式中，V為單株材積(m3)，D為胸徑(cm)，H為樹高(m)。因2016年測量地徑，故未計算單株材積。林分蓄積量參考文獻(xiàn)[8]的方法計算：V林=造林密度×保存率×V。式中，V林表示林分蓄積量(m3·hm-2)。

2 結(jié)果與分析

2.1 造林密度對黑木相思幼林生長的影響

造林密度對黑木相思幼林生長的影響見表1。整體上看，造林密度對黑木相思幼林樹高、胸徑、單株材積影響顯著。隨著造林密度增大，黑木相思樹高生長呈先增大后減小的趨勢。其中，1 667株·hm-2林分平均樹高最大，且顯著高于1 333株·hm-2林分。造林當(dāng)年黑木相思地徑隨造林密度的增大而增大，造林后2～4 a，胸徑隨造林密度的增大呈先增大后減小趨勢，但隨著黑木相思的生長，其胸徑則隨造林密度的增大而減小。造林后6 a，1 333株·hm-2林分的平均胸徑達(dá)到14.91 cm，比2 500株·hm-2林分提高了14.17%，且差異達(dá)顯著水平。6年生黑木相思林單株材積隨著造林密度增大而減小，其中1 333株·hm-2林分單株材積最大，達(dá)0.104 5 m3，比2 500株·hm-2林分提高了22.27%，且差異達(dá)顯著水平。這是由于林分密度過大影響林木樹高、胸徑的生長，導(dǎo)致平均單株材積變小。

表1 不同造林密度下黑木相思幼林的生長指標(biāo)比較1)

2.2 造林密度對黑木相思幼林徑級結(jié)構(gòu)的影響

造林后6 a，不同林分密度下黑木相思的徑級結(jié)構(gòu)分布見圖1。由圖1可知，黑木相思徑級結(jié)構(gòu)比較分散，徑級分布曲線隨著造林密度的增大逐漸向小徑級偏移，其中13徑級是不同造林密度之間分布百分比最接近的徑級。本試驗(yàn)林平均胸徑約14 cm，故以14徑級來劃分。各造林密度林分胸徑≤14徑級的林木占比均>50%，其中2 500株·hm-2林分占比最大，達(dá)85.11%；各林分胸徑>14徑級的林木占比均<50%，其中1 333株·hm-2林分最大，為46.30%。胸徑≤14徑級林木分布百分比則隨著造林密度增大而增大，胸徑>14徑級林木分布百分比則隨著造林密度增大而減少。綜合來看，造林密度較大的林分小徑級林木分布較多，造林密度較小的林分大徑級林木分布較多。

圖1 不同造林密度下6年生黑木相思幼林的徑級結(jié)構(gòu)分布

2.3 造林密度對黑木相思幼林保存率及林分蓄積量的影響

由圖2可知，造林密度對6年生黑木相思幼林蓄積量影響顯著，但對保存率影響不顯著。黑木相思幼林蓄積量隨著造林密度增大而增加，其中2 500株·hm-2林分蓄積量達(dá)211.287 m3·hm-2，分別比1 667、1 333 株·hm-2林分增加了41.381、72.836 m3·hm-2，且差異達(dá)顯著水平。不同造林密度6年生黑木相思林保存率差異不大，其中2 500株·hm-2林分保存率達(dá)99.01%，這可能由于所試林分林齡僅6 a，林木間資源競爭僅影響生長速度，并未造成林木死亡。

圖2 不同造林密度下6年生黑木相思幼林保存率及林分蓄積量比較

2.4 造林密度與生長指標(biāo)的相關(guān)性分析

從表2可見，黑木相思幼林造林密度與胸徑呈顯著負(fù)相關(guān)，與單株材積、保存率呈負(fù)相關(guān)，與林分蓄積量、樹高呈正相關(guān)；樹高與胸徑、單株材積和保存率呈負(fù)相關(guān)，與林分蓄積量呈正相關(guān)；胸徑與單株材積、保存率呈正相關(guān)，與林分蓄積量呈負(fù)相關(guān)；單株材積與保存率呈正相關(guān)，與林分蓄積量呈負(fù)相關(guān)；保存率與林分蓄積量呈顯著負(fù)相關(guān)。以上表明，造林密度與生長指標(biāo)以及各指標(biāo)之間均存在著相互協(xié)同或者拮抗作用。

表2 黑木相思造林密度與生長指標(biāo)的相關(guān)性1)

3 討論與小結(jié)

林分密度調(diào)控是營建人工林的重要技術(shù)環(huán)節(jié)，也是決定林木個體生長發(fā)育空間的主要因子，直接影響林分的質(zhì)量、穩(wěn)定性、健康狀況以及生產(chǎn)力[25-27]。人工林樹高生長不僅受樹種影響，還與立地條件、環(huán)境、林齡以及造林密度等有關(guān)。密度對林分樹高的影響比較復(fù)雜，杉木人工林樹高隨著造林密度增大呈逐漸上升[6]或明顯下降的趨勢[28]；造林密度對雜交相思[29]、小黑楊(Populus×xiaohei)[30]樹高生長影響不大，且對西南樺(Betulaalnoides)[14]和馬尾松優(yōu)良家系[9]樹高生長影響也不顯著。本研究表明，黑木相思幼林樹高隨著造林密度增大呈先增大后減小的趨勢，這可能與高密度林分對光照的競爭有關(guān)，黑木相思屬于強(qiáng)陽性速生樹種[20]，對光照的競爭會促進(jìn)樹木生長。黑木相思林分平均胸徑、單株材積均隨造林密度增大呈減小趨勢。小徑級林木多集中在高密度林分，大徑級林木則集中在低密度林分，這可能由于林分密度過大使得資源競爭激烈，養(yǎng)分、水分、無機(jī)礦物質(zhì)、陽光等供應(yīng)不足，不利于樹木個體生長，這與林木密度競爭效應(yīng)的一般規(guī)律相符[7]。林分蓄積是林分生產(chǎn)力的集中表現(xiàn)，與造林密度、單株材積、保存率密切相關(guān)[4,14]。本研究表明，黑木相思林分蓄積量與林分密度呈正相關(guān)。高密度林分雖然小徑級林木多、單株材積小，但林木數(shù)量多，其蓄積量相應(yīng)增加；而低密度林分雖然大徑級林木多但數(shù)量少，其蓄積量也較小。這與張明慧等[8]的研究結(jié)果相似。主要由于林分密度越高對林地資源的獲取和利用越多，越有利于獲得較高的林分蓄積量[31]。造林密度對保存率影響較小，這可能與試驗(yàn)林林齡較短，林木間的激烈競爭未引發(fā)林木的自然稀疏有關(guān)。

綜上所述，若將黑木相思作為單板層積材、人造薄木的7年生以下短周期工業(yè)用材林[17]，宜選擇2 500 株·hm-2的密度造林，以獲得較高的林分蓄積量；若為培育適合膠合板或中高檔家具的7年生以上用材林[17]，則選擇1 333株·hm-2的密度造林，該密度下的立木成長為大徑級的潛力比較大。實(shí)際造林中可根據(jù)經(jīng)營目的，選擇2 500株·hm-2的初始密度造林，之后再進(jìn)行間伐撫育，以實(shí)現(xiàn)黑木相思的優(yōu)化利用和經(jīng)濟(jì)效益最大化。