杉木皆伐更新杉木木荷混交林生長效益分析

張 超

(福建省永安國有林場,福建 永安 366031)

杉木(Cunninghamialanceolata(Lamb.)Hook.)為杉科(Taxodiaceae)杉木屬(Cunninghamia)常綠喬木,是我國南方最主要造林樹種[1]。國家林業(yè)和草原局2019年公布的第九次全國森林資源清查結(jié)果表明,我國杉木人工林面積9.87萬hm2、蓄積量7.55億m3,均居主要造林樹種首位。但是,杉木多代連栽,土壤水分和養(yǎng)分下降,導(dǎo)致杉木林分生產(chǎn)力下降[2-3]。前人研究表明,營造杉闊混交林是防治杉木人工林地力衰退,實(shí)現(xiàn)杉木人工林持續(xù)速生豐產(chǎn)的主要技術(shù)措施之一[4-7]。

木荷(Schimasuperba)為山茶科(Theaceae)木荷屬(Schima)常綠喬木,具有造林成活率高、萌芽力強(qiáng)、樹冠濃密、耐火燒、材質(zhì)好、用途廣、效益好等特點(diǎn)。樹干圓滿通直,材質(zhì)堅(jiān)韌,結(jié)構(gòu)細(xì)致,耐久用,易加工,是紡織工業(yè)制作紗錠、紗管的上等材料,也是橋梁、船舶、建筑、家具、農(nóng)具、膠合板等優(yōu)良用材,近年來木材市場銷售價格與杉木媲美。木荷是我國南方最主要森林防火樹種、闊葉樹優(yōu)質(zhì)用材和優(yōu)良混交樹種[8-10];也是福建省主要栽培鄉(xiāng)土常綠闊葉樹種,2020年列入福建省第三批主要栽培珍貴樹種參考名錄。

為探索解決杉木連栽地力衰退問題的有效途徑,尋找生產(chǎn)操作容易、經(jīng)營效益好的杉木人工林跡地更新樹種及其栽培模式,以期實(shí)現(xiàn)杉木人工林可持續(xù)經(jīng)營。福建省永安國有林場于1991年在杉木人工純林皆伐跡地更新杉木、木荷混交林,經(jīng)過31 a栽培,已達(dá)到杉木主伐年齡[9]和木荷輪伐期[10]。本文通過調(diào)查,對比分析32 a林齡杉木木荷混交林與杉木純林的林分生長效果,以期為杉木跡地更新提供參考。

1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)林設(shè)在福建省永安國有林場永漿管護(hù)站66林班07大班070小班(北緯25°57′39″、東經(jīng)117°23′27″),面積1.6 hm2。地處永安市城區(qū),是福建省杉木中心產(chǎn)區(qū)Ⅰ級立地[12]。試驗(yàn)地海拔245—305 m,坡向西北,坡位下部,坡度25°。土壤為山地紅壤,土層厚度100 cm,腐殖質(zhì)層厚度20 cm。屬中亞熱帶大陸性兼海洋性季風(fēng)氣候,冬無嚴(yán)寒、夏無酷暑,雨量充沛、溫暖濕潤。年均氣溫19.1 ℃,1月均溫8.6 ℃,極端低溫-7.6 ℃,7月均溫28.1 ℃,極端高溫40.5 ℃,年無霜期295 d;年均降水量1569 mm,呈夏雨型分布;年均相對濕度80.0%。

前茬為杉木人工純林,1959年1月造林,栽植密度3600株·hm-2;1989年12月調(diào)查32 a林齡杉木純林蓄積量為508.70 m3·hm-2(林分密度1050 株·hm-2、平均樹高20.5 m、平均胸徑26.1 cm、單株立木材積0.4915 m3);1990年皆伐生產(chǎn)木材396.45 m3·hm-2。同年采伐跡地經(jīng)煉山清雜,塊狀整地,按株行距1.67 m×2 m定點(diǎn),挖面寬60 cm×60 cm、底寬40 cm×40 cm、穴深40 cm的明穴,施鈣鎂磷250 g·穴-1作基肥,回表土至穴滿;1991年2月更新8杉木2木荷(苗木規(guī)格:杉木地徑≥0.35 cm、苗高≥20 cm,木荷地徑≥0.40 cm、苗高≥30 cm)混交林(順坡4∶1排列);以杉木純林為對照,栽植密度均為3000株·hm-2。1991—1992年每年4—5月、8—9月各全面鋤草1次,1993年3月施碳酸氫銨250 g·株-1;2001年10—12月(12 a林齡)撫育間伐,生產(chǎn)木材40.5 m3·hm-2,保留密度1170株·hm-2。

2 調(diào)查及統(tǒng)計方法

2021年12月,在32 a林齡的杉木木荷混交(比例:8∶2)林分和杉木純林中,分別設(shè)置3個25.82 m×25.82 m調(diào)查樣地,每木調(diào)查胸徑,分樹種、徑階選擇代表木測量樹高。統(tǒng)計樣地株數(shù)、平均胸徑、平均樹高;計算單株立木材積和單位面積蓄積量。單株立木材積估算采用福建省林業(yè)勘察設(shè)計院1988年編制的《森林調(diào)查用表》[11]中杉木人工林、闊葉樹二元立木材積公式:杉木V=0.0000872D1.785388607H0.9313923697;木荷V=0.00005276D1.882161H1.009317。

前茬32 a林齡的杉木人工純林調(diào)查資料查詢生產(chǎn)技術(shù)檔案。1989年12月依照福建省國營林場伐區(qū)調(diào)查設(shè)計規(guī)范采用半徑3.26 m樣圓群每木調(diào)查胸徑,選擇平均木測量其樹高。統(tǒng)計樣圓株數(shù)、平均胸徑、平均樹高;計算單株立木材積和單位面積蓄積量。

3 結(jié)果與分析

3.1 杉木生長分析

32年生杉木2代林與1代林樹高、胸徑、單株材積和單位面積蓄積生長量見表1。從表1可以看出,32 a林齡的8杉2荷林分中,杉木平均胸徑25.8 cm、平均樹高20.1 m,蓄積量425.43 m3·hm-2,年均蓄積增量13.3 m3·hm-2,達(dá)到DB 35/T 518—2003杉木速生豐產(chǎn)林技術(shù)規(guī)程[12]最適宜區(qū)Ⅰ級立地32 a林齡大徑材生長量指標(biāo)(胸徑24.5 cm、樹高16.4 m、蓄積量277.83 m3·hm-2)。

表1 32年生杉木2代林與1代林樹高、胸徑、單株材積和單位面積蓄積生長比較

3.1.1 杉木樹高生長分析 從表1可知,杉木2代純林平均樹高(18.0 m)比杉木1代純林平均樹高(20.5 m)減少12.2%,差異極顯著。由此說明,連栽使杉木樹高生長下降。在8杉2荷林分中,杉木平均樹高20.1 m,比2代杉木純林平均樹高(18.0 m)增加11.7%,差異極顯著。由此可見,杉木連栽存在林地生長力下降問題,杉木與木荷混交能夠緩解由于杉木連栽引起的地力衰退導(dǎo)致的杉木樹高生長量下降問題。

3.1.2 杉木胸徑生長分析 從表1可知,杉木2代純林平均胸徑為23.6 cm,比1代純林平均胸徑(26.1 cm)減少9.6%,差異極顯著,可見杉木連栽導(dǎo)致胸徑生長量下降。在8杉2荷混交林中,杉木平均胸徑25.80 cm,比1代杉木純林平均胸徑(26.1 cm)減少1.1%,差異不顯著;比2代杉木純林平均胸徑增加9.3%,差異極顯著。由此可見,杉荷混交林能夠緩解杉木連栽導(dǎo)致的杉木林分胸徑生長量下降問題。

3.1.3 杉木單株立木材積生長分析 從表1可知,杉木2代純林單株立木材積0.3628 m3·株-1,比1代杉木純林單株立木材積(0.4923 m3·株-1)減少26.3%,差異極顯著,說明杉木連栽使杉木林分單株立木材積生產(chǎn)力下降。在2代8杉2荷混交林中,杉木單株立木材積0.4727 m3·株-1,比1代杉木純林單株立木材積(0.4923 m3·株-1)減少4.0%,差異不顯著;比2代杉木純林單株立木材積(0.3628 m3·株-1)增加30.3%,差異極顯著。由此可見,杉荷混交能夠緩解杉木連栽引起的地力衰退導(dǎo)致的林分杉木單株立木材積生長量下降問題。

3.2 杉木木荷混交林徑階分布

32年生杉木木荷混交林胸徑徑階分布調(diào)查結(jié)果見表2。從徑階分布看,在8杉2荷林分中,杉木徑階分布在12～40 cm,以大徑材為主,26～40 cm大徑木465株·hm-2,占51.7%;16～24 cm中徑木375株·hm-2,占41.7%;12～14 cm小徑木60株·hm-2,占6.6%。徑階分布覆蓋度大,比較分散,有利于森林資源可持續(xù)經(jīng)營,也有利于培育大徑材[13]。木荷徑階分散在14～28 cm,以中徑材為主,大、中、小徑材分別為45、90、30株·hm-2,分別占27.3%、54.5%、18.2%。對照(10杉)林分以中徑材為主,徑階分布10～36 cm,其中26～36 cm大徑木375株·hm-2,占34.7%;16～24 cm中徑木615株·hm-2,占57.0%;10～14 cm小徑木90株·hm-2,占8.3%。

表2 32 a林齡杉荷混交林和杉木純林徑階分布 株·hm-2

3.3 杉荷混交林與杉木純林投入產(chǎn)出對比分析

以福建省永安國有林場2021年度整地14760元·hm-2(其中林地清理3900元·hm-2、挖明穴施基肥回表土9330元·hm-2、鈣鎂磷基肥款1530元·hm-2)、栽植4680元·hm-2(其中栽植工資3120元·hm-2、苗木款1560元·hm-2)、撫育23280元(其中全面鋤草8580元·hm-2、施肥750元·hm-2、碳酸氫銨追肥款13950元·hm-2)為依據(jù)計算造林重置成本(不考慮管護(hù)費(fèi)用和投資利息);撫育間伐工資6600元·hm-2,杉木間伐材平均銷售單價707元·m-3、木荷間伐材平均銷售單價584元·m-3;皆伐工資400元·m-3,杉木平均出材率73.7%、平均銷售單價1076元·m-3,木荷平均出材率54.3%、平均銷售單價743元·m-3為依據(jù)估算木材生產(chǎn)成本、銷售收入。32年生杉荷混交林投入產(chǎn)出比為1∶5.69,杉木純林投入產(chǎn)出比為1∶5.11(表3)。由此可見,在杉木人工林跡地營造杉荷混交林比杉木純林能夠取得更好的經(jīng)濟(jì)效益。

表3 32 a林齡杉荷混交與杉木純林(2代林)投入產(chǎn)出分析 元·hm-2

4 結(jié)論與討論

本研究對福建省永安國有林場杉木人工林采伐跡地更新木荷杉木混交林和杉木純林的生長狀況和經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行調(diào)查分析。結(jié)果表明:杉木連栽,2代杉木比1代杉木樹高、胸徑、單株材積分別減少12.2%、9.6%、26.3%;1代杉木跡地更新杉木木荷(8杉2荷)混交林中,杉木平均樹高、平均胸徑和平均單株立木材積均分別比2代杉木純林增加11.7%、9.3%、30.3%;8杉2荷混交林(2代林)有利于杉木大徑材培育,杉木大徑木占比為51.7%,比杉木純林(2代林)增加17.0%。杉木與木荷混交林能促進(jìn)杉木生長,究其原因:一是木荷是闊葉樹種,樹冠濃密,凋落物量大、分解較快、養(yǎng)分含量高[14],具有培肥改土功效,能有效提高土壤肥力;二是杉荷混交林水源涵養(yǎng)功能大于杉木純林[8],有利于充分吸收水分,提高土壤保水供水能力;三是杉荷混交,種間關(guān)系比較協(xié)調(diào),能充分利用林冠和土壤不同層次水分和養(yǎng)分?；旖涣种猩寄緲涓?1.0～27.0 m,木荷樹高11.5～26.0 m,兩者在垂直空間分布上交錯生長。窄冠幅杉木與寬冠幅木荷樹冠交錯鑲嵌,受光面積大、光合作用充分。能夠促進(jìn)幼年需側(cè)方庇蔭、喜上方光照的杉木和較耐陰的木荷生長。木荷根系垂直深度比杉木深,水平根幅比杉木大[14],形成杉木在上、木荷在下的層次結(jié)構(gòu)[15]。

歐斌等[16]研究江西省崇義林業(yè)股份有限公司高坌林場杉木人工林更新杉木純林(10～11 a林齡)、木荷純林(13 a林齡)和荷杉混交林(1∶2和1∶4混交林,9 a林齡),結(jié)果表明荷杉混交林模式是較好的杉木人工林更新方式。本研究杉木人工林皆伐跡地更新杉木與木荷混交林,林分生長優(yōu)良,增產(chǎn)效果明顯,可作為杉木2代林更新栽培模式在生產(chǎn)上推廣應(yīng)用。