杉檫人工林中檫樹(shù)生長(zhǎng)規(guī)律研究

章進(jìn)峰,劉敬灶,黃秀美,陳洪華,郭建芳,馮曉明,高仁星

(1.福建省永安國(guó)有林場(chǎng),福建 三明 366000;2.福建省大田梅林國(guó)有林場(chǎng),福建 三明 366102)

檫樹(shù)(Sassafrastsumu)是我國(guó)南方用材林基地的主要造林樹(shù)種之一,樹(shù)干高大通直,材質(zhì)堅(jiān)韌致密,是造船、橋梁、建筑、家具等優(yōu)良用材。但是,檫樹(shù)人工林普遍早衰,尤其純林更為嚴(yán)重[1]。杉木(Cunninghamialanceolata)是我國(guó)最主要造林樹(shù)種,人工林面積9.87×106hm2、蓄積量7.55×108m3,居全國(guó)人工林首位[2]。杉木在南方林業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)建設(shè)中占重要地位[3]。但是,杉木大面積純林、連栽導(dǎo)致地力衰退[4]。前人研究結(jié)果表明,杉木與檫樹(shù)混交種間關(guān)系協(xié)調(diào),生長(zhǎng)穩(wěn)定[5]。杉檫混交能夠充分利用地上和地下?tīng)I(yíng)養(yǎng)空間且改良土壤效果顯著,能夠明顯提高林分的產(chǎn)量和質(zhì)量,4∶1杉檫混交比較穩(wěn)定高產(chǎn)[6-8]。

為了掌握杉檫人工林中檫樹(shù)、杉木的生長(zhǎng)表現(xiàn),本文以福建省永安國(guó)有林場(chǎng)40年生杉檫人工林為研究對(duì)象,測(cè)定杉木和檫樹(shù)的胸徑、樹(shù)高和蓄積生長(zhǎng)量研究其生長(zhǎng)規(guī)律,旨在為杉檫人工林的栽培與經(jīng)營(yíng)提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究地概況

研究地點(diǎn)在永安國(guó)有林場(chǎng)永漿工區(qū)71林班45大班2小班,坐標(biāo)117°24′E、25°55′N,面積12.13 hm2,屬福建省杉木中心產(chǎn)區(qū)[9],土壤為山地紅壤,Ⅱ立地級(jí)。前茬為宜林荒山,1982年栽植8杉木2檫樹(shù)3 600株/hm2,杉木采用本場(chǎng)初級(jí)種子園種子、檫樹(shù)采自永安本地天然林優(yōu)樹(shù),苗木由林場(chǎng)職工自育。1990年10年生第1次間伐、2000年20年生第2次間伐,現(xiàn)有林分保存密度1 200 株/hm2,林下植被主要有石楠(PhotiniaserrulataLindl)和福建觀音坐蓮(AngiopterisfokiensisHieron)、烏毛蕨(Blechnumorientale)。

1.2 研究方法

2022年4月在杉檫人工林上、中、下部代表性地段各設(shè)置1個(gè)20 m×20 m樣地,樣地內(nèi)每木調(diào)查樹(shù)高、胸徑等生長(zhǎng)指標(biāo),測(cè)定與平均胸徑相近的5株計(jì)算平均樹(shù)高,選擇一株檫樹(shù)平均木作樹(shù)干解析[10]。樹(shù)干解析樹(shù)齡級(jí)為5。

杉木、檫樹(shù)樣地單株立木材積采用《DB35/T 1823-2019》[11]杉木、闊葉樹(shù)二元立木材積公式計(jì)算。

V杉木=0.0000706094 D1.801671H0.997998

V闊葉樹(shù)=0.0000685634 D1.933221H0.867885

式中,V為單株立木材積;D為胸徑;H為樹(shù)高。

檫樹(shù)樹(shù)干解析材積、形數(shù)、材積生長(zhǎng)率,分別采用中央斷面區(qū)分求積式、胸高形數(shù)表達(dá)式、普雷斯勒生長(zhǎng)率公式[12]計(jì)算。

式中,V為樹(shù)干材積;n為區(qū)分段個(gè)數(shù);gi為第i區(qū)分段中央斷面積;li為第i區(qū)分段長(zhǎng)度;g′為梢頭底端斷面積;l′為梢頭長(zhǎng)度。

式中,f1.3為胸高形數(shù);V為樹(shù)干材積;g1.3為胸高斷面積;h為樹(shù)高;d1.3為胸高直徑。

式中,Pv為材積生長(zhǎng)率;Va為a年樹(shù)干材積;Va-n為a-n年樹(shù)干材積;n為間隔年數(shù)(樹(shù)齡級(jí))。

1.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理使用Excel 2010軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 杉檫人工林生長(zhǎng)情況

由表1可知,40年生杉檫人工林保存密度1 200株/hm2,其中檫樹(shù)225株/hm2、杉木975株/hm2,分別占總株數(shù)的18.8 %、81.2 %,株數(shù)組成比為8杉2檫,按照《GB/T 15776-2016》[13]定義屬純林范疇;林分蓄積量為373.24 m3/hm2,年均生長(zhǎng)量9.33 m3/a。其中杉木的蓄積量高于檫樹(shù),分別占總蓄積量60.9 %、39.1 %,蓄積組成比為6杉4檫,已屬混交林。檫樹(shù)居林冠上層,樹(shù)高27.8 m、胸徑25.6 cm、材積0.648 33 m3,分別比杉木高11.3 m、大6.6 cm、多0.415 09 m3,林分表現(xiàn)為同齡復(fù)層林。

表1 杉檫混交林各樹(shù)種生長(zhǎng)情況

2.2 杉檫混交林徑階分布情況

由表2可知,40年生杉檫混交林徑階分布,檫樹(shù)16～36 cm、杉木8～36 cm。參照《GB/T 26424-2010》[14]徑級(jí)組劃分標(biāo)準(zhǔn),檫樹(shù)大徑組(26～36 cm)占78.7 %;杉木中徑組(14～24 cm)占67.1 %?？梢?jiàn),檫樹(shù)適宜培育大徑材(主伐平均胸徑≥26 cm)。

表2 杉檫混交林各樹(shù)種徑階分布

2.3 檫樹(shù)生長(zhǎng)規(guī)律探究

由表3可知,檫樹(shù)胸徑、樹(shù)高隨著樹(shù)齡的增加而增加。5年生時(shí)胸徑、樹(shù)高生長(zhǎng)最快,分別為6.7 cm、9.6 m。其次是10年生,分別為12.2 cm、15.1 m。40年生生長(zhǎng)最慢。10年生以后胸徑、樹(shù)高平均生長(zhǎng)量均大于連年生長(zhǎng)量。所以,從胸徑、樹(shù)高生長(zhǎng)上看,檫樹(shù)表現(xiàn)出明顯的早期速生特性。

表3 檫樹(shù)樹(shù)干生長(zhǎng)過(guò)程總表

從材積生長(zhǎng)上看,檫樹(shù)生長(zhǎng)周期持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。10-15年生平均生長(zhǎng)量小于連年生長(zhǎng)量,15年生時(shí)連年生長(zhǎng)量出現(xiàn)小高峰0.018 65 m3,20年生時(shí)平均生長(zhǎng)量大于連年生長(zhǎng)量,兩者在15-25年生期間幾乎一致,達(dá)到數(shù)量成熟齡。25年生以后平均生長(zhǎng)量再次小于連年生長(zhǎng)量,35年生連年生長(zhǎng)量達(dá)最高峰0.028 64 m3;40年生時(shí)平均生長(zhǎng)量最大,為0.017 72 m3,但仍比連年生長(zhǎng)量小0.006 43 m3,尚未達(dá)到最高峰,數(shù)量成熟齡尚須一段時(shí)間。10年生的檫樹(shù)材積生長(zhǎng)率最高,為25.9%、而40年生的最慢,為3.7 %;30年生第2次生長(zhǎng)率高峰6.9 %。

形數(shù)指樹(shù)干材積與比較圓柱體體積之比。以胸高斷面積為比較圓柱體的橫斷面的形數(shù)稱胸高形數(shù)。由表3可知,5年生時(shí)檫樹(shù)的形數(shù)值最高,為0.634 4,40年生時(shí)最低,為0.513 4。檫樹(shù)胸高總體上呈現(xiàn)隨樹(shù)齡增長(zhǎng)而下降規(guī)律。

3 討論與結(jié)論

調(diào)查永安國(guó)有林場(chǎng)40年生杉檫人工林結(jié)果表明,保存密度1 200株/hm2、林分蓄積量373.24 m3/hm2。檫樹(shù)居林冠上層,樹(shù)高27.8 m,胸徑25.6 cm,大徑材占78.7 %,適宜培育大徑材;杉木平均樹(shù)高16.5 m,胸徑19.0 cm。檫樹(shù)生長(zhǎng)規(guī)律表現(xiàn)為早期生長(zhǎng)快、生長(zhǎng)周期持續(xù)時(shí)間長(zhǎng),5年生胸徑、樹(shù)高連年生長(zhǎng)量與平均生長(zhǎng)量達(dá)最高峰,10年生以前平均生長(zhǎng)量大于1 cm、連年生長(zhǎng)量大于1 m。15年生材積連年生長(zhǎng)量出現(xiàn)小高峰,25年生達(dá)到數(shù)量成熟齡;35年生連年生長(zhǎng)量達(dá)最高峰,40年生平均生長(zhǎng)量未達(dá)最高峰。10年生檫樹(shù)的材積生長(zhǎng)率最高,而40年生的檫樹(shù)形數(shù)值與材積生長(zhǎng)率最小。

陳德葉[15]分析三明市三元區(qū)福建農(nóng)林大學(xué)莘口教學(xué)林場(chǎng)19年生檫樹(shù)純林樹(shù)高、胸徑及材積生長(zhǎng)過(guò)程表明樹(shù)高、胸徑、材積生長(zhǎng)高峰分別在第4年、第3年、第8年,數(shù)量成熟期20年;羅金旺[16]研究南平市光澤縣林業(yè)局檫樹(shù)人工林生長(zhǎng)特性表明,檫樹(shù)胸徑、樹(shù)高、材積連年生長(zhǎng)高峰期分別出現(xiàn)在第3年、第4年和第8年,數(shù)量成熟期為20年。本研究結(jié)果與他們相似,胸徑、樹(shù)高連年生長(zhǎng)量在5年生時(shí)達(dá)到最高峰,差異在于樹(shù)干解析的樹(shù)齡級(jí)不同;數(shù)量成熟齡在25年生,其差異與林分密度和樹(shù)種組成有關(guān)。

本研究檫樹(shù)25年生材積連年生長(zhǎng)量與平均生長(zhǎng)量幾乎一致,達(dá)到數(shù)量成熟齡,此時(shí)檫樹(shù)平均胸徑18.7 cm,森林經(jīng)營(yíng)目標(biāo)為速生闊葉樹(shù)中徑材,達(dá)到成熟林[14],可采伐利用。35年生時(shí)連年生長(zhǎng)量達(dá)到最高峰,40年生時(shí)平均生長(zhǎng)量尚未達(dá)到最高峰,此時(shí)檫樹(shù)大徑組木材占比78.7%,森林經(jīng)營(yíng)目標(biāo)應(yīng)為檫樹(shù)大徑材;杉木主伐擇伐中小徑組木材、保留大徑材。