不同栽培管理模式對杉木大徑材人工林生長的影響

摘 要 森林經(jīng)營管理模式對人工林生長具有顯著影響，為確定適宜的杉木大徑材人工林管理模式，通過正交試驗(yàn)分析比較9種不同的管理模式對杉木大徑材人工林生長的影響。結(jié)果表明，不同管理模式下杉木樹高增長量、胸徑增長量、單株材積增長量和林分蓄積增長量之間均存在顯著差異（p<0.05）；T1 200N200P500的樹高增長量最大，T1 200N200P500和T1 200N100P0的胸徑增長量較大，T1 200N200P500和T1 200N100P0的單株材積增長量較大，T1 500N200P0和T1 200N200P500的林分蓄積增長量較大；綜合來看，推薦采用T1 200N200P500模式（疏伐保留密度1 200 株·hm-2，氮肥施用量200 g·hm-2，磷肥施用量500 g·hm-2）進(jìn)行杉木大徑材人工林經(jīng)營，而T1 200N0P250和T1 500N100P250兩種管理模式的林分蓄積增長量未能補(bǔ)償疏伐減少的林分蓄積量，不推薦采用這兩種管理模式進(jìn)行森林經(jīng)營。

關(guān)鍵詞 杉木；大徑材；人工林；疏伐；施肥

中圖分類號：S791.27；S714 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2024.12.057

杉木[Cunninghamia lanceolata（Lamb.）Hook.]為杉屬柏科常綠高大喬木，株高可達(dá)30 m，胸徑在2.5～3.0 m，外皮灰褐色、內(nèi)皮淡紅色；大枝平展，小枝近對生或輪生；葉在主枝上輻射伸展，呈披針形或條狀披針形，革質(zhì)、豎硬、有光澤；球果卵圓形，苞鱗革質(zhì)，種子扁平，長卵形或矩圓形，3粒；花期4月，果期10月[1-3]。杉木是我國南方地區(qū)重要的用材樹種之一，生長速度快，適應(yīng)性強(qiáng)，在山坡、山谷、河岸等地均可生長[4-5]。杉木木材具有紋理美觀、質(zhì)地堅(jiān)韌、耐腐蝕、易加工等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于建筑、家具、造船等領(lǐng)域[6-7]。隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和生活水平的提高，人們對杉木大徑材的需求日益增加，現(xiàn)在華南、華東、華北、長江流域等地區(qū)均有廣泛種植[8]。

近年來，國內(nèi)外學(xué)者針對管理模式對林分生長的影響展開了大量研究。高溢鴻研究了不同間伐方式對樟子松人工林林木生長的影響，結(jié)果表明留優(yōu)去劣間伐方式最優(yōu)，機(jī)械疏伐間伐次之，常規(guī)間伐最次[9]。白明銳等研究了不同撫育措施對核桃樹生長的影響，結(jié)果表明相較于自然生長，經(jīng)除草、耕翻、施肥、整形修剪、樹干涂白、病蟲害防治等撫育管理后的核桃樹生長指標(biāo)和產(chǎn)量有效提高[10]。周建華研究了不同撫育措施對桉樹大徑材生長的影響，結(jié)果表明采用人工割灌除草+塊狀撫育措施條件下，桉樹樹高、胸徑、單株材積最大，人工農(nóng)藥滅灌除草撫育措施次之，僅施肥最次[11]。王國強(qiáng)研究了不同撫育措施對栓皮櫟人工林生長的影響，結(jié)果表明撫育管理可有效促進(jìn)栓皮櫟人工林的生長，撫育間伐+施肥+修剪對栓皮櫟人工林生長的促進(jìn)作用最強(qiáng)[12]。RAMOS等分析了未疏伐、栽植55個(gè)月時(shí)疏伐35%、栽植81個(gè)月時(shí)疏伐35%、栽植81個(gè)月中疏伐70%+除萌、栽植81個(gè)月時(shí)疏伐70%等5種不同疏伐處理對桉樹無性系生長的影響，結(jié)果表明栽植81個(gè)月中疏伐70%+除萌最大徑級桉樹的數(shù)量最多，在栽植55個(gè)月時(shí)疏伐35%也可使最大徑級桉樹的數(shù)量增加，但略次于前者，未疏伐的桉樹林分蓄積量更高[13]。WU等分析了造林方式對樟子松林生長的影響，結(jié)果表明天然苗木造林在幼齡林時(shí)的生長速率高于播種造林，但前者的生長速度較慢，總體來看，播種造林優(yōu)先于天然苗木造林[14]。MELO等分析了使用氮、磷、鉀肥對桉樹無性系人工林生長的影響，結(jié)果表明桉樹對氮肥的響應(yīng)逐漸增加，林分生產(chǎn)力有所提高；磷肥施用時(shí)，林分生產(chǎn)力的提高隨林分年齡的增加而降低，即幼林對磷元素的需求量更大；不同年齡的林分對鉀元素的需求量均有所增加[15]。

長期以來，廣西杉木人工林主要采用傳統(tǒng)管理模式，以追求快速生長和提高木材產(chǎn)量為主要目標(biāo)，但這在一定程度上導(dǎo)致了杉木大徑材的品質(zhì)下降和生長潛力未能充分發(fā)揮[16]。在杉木大徑材培育中，間伐、施肥、除草、林下套種等管理模式對杉木的生長具有重要影響[17-18]。研究不同管理模式對杉木大徑材人工林生長的影響，對提高杉木大徑材的產(chǎn)量和木材品質(zhì)具有重要意義。目前，廣西國有大桂山林場（以下簡稱大桂山林場）主要經(jīng)營樹種之一就是杉木，經(jīng)營面積達(dá)7 518.38 hm2，蓄積量高達(dá)731 430 m3[19]。筆者以大桂山林場為研究區(qū)域，通過正交試驗(yàn)分析了不同管理模式對杉木大徑材人工林生長的影響，旨在為該林場開展杉木大徑材人工林撫育工作提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

大桂山林場位于廣西東北部，地理坐標(biāo)為東經(jīng)111°20′5″～111°54′39″、北緯23°58′33″～24°14′25″，屬于低山丘陵地貌。該地屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，年平均氣溫19.3 ℃，極端最高溫度39.7 ℃，年降水量2 056 mm，年平均日照時(shí)間1 586.6 h，年平均相對濕度82%，無霜期353 d。該地區(qū)土壤類型以山地紅壤為主，土壤質(zhì)地包括黏壤土和壤土，pH值為5.0～5.5；土層厚度以中、厚（土層厚度不小于40 cm）為主，腐殖質(zhì)層厚度一般小于5 cm，土壤肥力普遍偏低。大桂山林場森林資源豐富，土地總面積39 410.12 hm2（不含鱷蜥國家級自然保護(hù)區(qū)），其中林地面積38 553.54 hm2，占97.8%；現(xiàn)有維管束植物162科494屬868種。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

研究共設(shè)置2種不同管理模式，分別為疏伐管理、施肥+割灌除草管理，其中疏伐管理共設(shè)置3個(gè)處理，疏伐保留密度分別為1 200株·hm-2、1 500株·hm-2和2 250株·hm-2（對照組），記為T；施肥+割灌除草管理共設(shè)置6個(gè)處理，施用肥料均為有機(jī)無機(jī)復(fù)混肥（含有機(jī)質(zhì)15%）；控制氮肥施用量為0 g·株-1、100 g·株-1和200 g·株-1，記為N；控制磷肥施用量為0 g·株-1、250 g·株-1、500 g·株-1，記為P。試驗(yàn)采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，分別為T1200N0P250、T1 500N200P0、T1 200N200P500、T1 200N100P0、T1 500N0P500、T2 250N100P500、T1 500N100P250、T2 250N200P250和T2 250N0P0。于2020年春季在廣西國有大桂山林場選取9個(gè)長勢、林分密度一致，無病蟲害發(fā)生的杉木人工林作為研究區(qū)域，林齡均為10年。在每個(gè)研究區(qū)內(nèi)分別設(shè)置3塊100 m×100 m的試驗(yàn)樣地進(jìn)行重復(fù)試驗(yàn)。

1.3 撫育管理措施

在疏伐管理的試驗(yàn)樣地進(jìn)行疏伐，采伐林地內(nèi)增長量相對較低、干形不利于出材的林木，采伐試驗(yàn)樣地總株數(shù)的25%。施肥+割灌除草管理時(shí)，于杉木春季生長期（一般于每年5月）進(jìn)行施肥處理，施肥前在幼樹樹冠滴水線（即離樹中心約50 cm）偏下處開一條長35 cm、寬20 cm、深20 cm的方形施肥溝，將肥料均勻撒施于溝內(nèi)并回土覆蓋，肥料選用有機(jī)無機(jī)復(fù)混肥[總養(yǎng)分含量30%，m（N）∶m（P2O5）∶m（K2O）=15∶6∶9]，施肥量為0.50～0.75 kg·株-1，然后回填挖出的土；于每年6—8月全面劈除林地內(nèi)灌木、藤條和雜草，伐樁高度不超過15 cm。常規(guī)經(jīng)營模式即不進(jìn)行額外撫育管理，僅定期進(jìn)行疏枝整理。

1.4 指標(biāo)測定

于2023年秋季進(jìn)行生長指標(biāo)測定，測定時(shí)在每個(gè)試驗(yàn)樣地內(nèi)隨機(jī)選取20株杉木測定其樹高和胸徑。樹高采用勃魯萊氏測高儀測定，胸徑使用胸徑尺測定樹木距離地面1.3 m處直徑。

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

使用Excel軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，并根據(jù)樹高和胸徑計(jì)算杉木的單株材積[V=mgh+3。其中，V為杉木單株材積，單位為m3·株-1；m為胸高斷面積，單位為m2；g為杉木平均實(shí)驗(yàn)形數(shù)，取0.429；h為樹高，單位為m]，并根據(jù)單株材積計(jì)算林分蓄積量。胸高斷面積通過杉木胸徑按圓形面積公式計(jì)算得出。使用SPSS軟件進(jìn)行單因素方差分析（One-way ANOVA），多重比較方法使用最小顯著差數(shù)法（Least Significant Difference，LSD），顯著性水平為0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同管理模式對杉木樹高和胸徑生長的影響

單因素方差分析結(jié)果表明，不同管理模式下杉木樹高和胸徑增長量之間均存在顯著差異（p＜0.05）。多重比較結(jié)果如表1所示。由表1可知，從樹高來看，T1 200N200P500的杉木樹高增長量最大，顯著高于其他8個(gè)管理模式（p＜0.05），其次為T1 200N0P250、T1 200N100P0、T1 500N0P500和T1 500N100P250，四者之間不存在顯著差異，其中T1 200N100P0和T1 500N100P250與其他4種管理模式之間存在顯著差異（p＜0.05），而T1 200N0P250和T1 500N0P500則與T2 250N200P250之間不存在顯著差異（p＜0.05），再次依次為T2 250N200P250、T1 500N200P0和T2 250N100P500，三者之間存在顯著差異（p＜0.05），且均顯著高于T2 250N0P0（p＜0.05），T2 250N0P0的樹高增長量最小。從胸徑增長量來看，3種保留株數(shù)1 200 株·hm-2的胸徑增長量均較大，其中T1 200N200P500和T1 200N100P0的胸徑增長量更大，二者之間不存在顯著差異，且顯著高于其他7個(gè)管理模式（p＜0.05），其次為T1 200N0P250，再次分別為T1 500N0P500、T1 500N100P250和T2 250N200P250，三者之間不存在顯著差異，但顯著高于其他3個(gè)管理模式（p＜0.05），然后分別為T1 500N200P0和T2 250N100P500，二者之間存在顯著差異（p＜0.05），且均顯著高于T2 250N0P0（p＜0.05），T2 250N0P0的胸徑增長量最小，為（2.297±0.144）cm。

2.2 不同管理模式對杉木材積生長的影響

由表2可知，T1 200N200P500和T1 200N100P0管理模式下的杉木單株材積增長量較大，分別為（0.142 5±0.008 9）m3·株-1和（0.149 9±0.010 1）m3·株-1，二者之間不存在顯著差異，但顯著高于其他7個(gè)處理（p＜0.05），其次為T1 200N0P250和T1 500N200P0，T1 200N0P250顯著高于其他6個(gè)處理（p＜0.05），而T1 500N200P0則與T1 500N0P500和T1 500N100P250之間不存在顯著差異；再次為T1 500N0P500和T1 500N100P250，顯著高于其他3個(gè)處理，而3種保留株數(shù)2 250株·hm-2的單株材積增長量較小，三者之間不存在顯著差異。T1 500N200P0和T1 200N200P500管理模式的林分蓄積量增長量較大，二者之間不存在顯著差異，但顯著高于其他7個(gè)處理（p＜0.05），其次分別為T1 200N100P0和T1 500N0P500，二者之間不存在顯著差異，但顯著高于其他5個(gè)處理（p＜0.05），再次為T2 250N100P500、T2 250N200P250和T2 250N0P0，三者之間不存在顯著差異，但顯著高于其他2個(gè)處理（p＜0.05），而T1 200N0P250和T1 500N100P250的林分蓄積量增長量最小，分別為（141.254±12.523）m3·hm-2和（140.256±0.382）m3·hm-2，二者之間不存在顯著差異。

3 結(jié)論與討論

通過正交試驗(yàn)詳細(xì)分析疏伐管理和施肥+割灌除草管理2類共計(jì)9個(gè)管理模式對杉木大徑材人工林生長的影響。研究結(jié)果表明，不同管理模式下杉木樹高、胸徑增長量、單株材積和林分蓄積量之間均存在顯著差異（p＜0.05），T1 200N200P500的杉木樹高增長量最大，T1 200N200P500和T1 200N100P0的桉樹胸徑增長量較大，而T2 250N0P0的杉木樹高和胸徑增長量均最小。由此可見，疏伐處理可有效促進(jìn)杉木的生長，尤其是大量施氮肥和磷肥時(shí)，除促進(jìn)其胸徑生長的同時(shí)可以有效促進(jìn)其縱向生長。T1 200N200P500和T1 200N100P0的杉木單株材積增長量較大，這是由于較強(qiáng)的疏伐強(qiáng)度和施肥處理有利于促進(jìn)杉木生長；無論施肥量如何，3種保留株數(shù)中2 250 株·hm-2的杉木單株材積增長量均最小，這是由于較高的林分密度、較小的林隙限制了杉木的生長，導(dǎo)致其單株材積較低。T1 500N200P0和T1 200N200P500的杉木林分蓄積增長量最大，T1 500N200P0施肥量低于T1 200N200P500，但單位面積內(nèi)杉木株數(shù)更高，因此林分蓄積量較高，而T1 200N200P500雖然疏伐強(qiáng)度高于T1 500N200P0模式，但其施肥量較大，單株材積較高，因此林分蓄積也較高。而T1 200N0P250和T1 500N100P250兩種模式的林分蓄積增長量小于對照組，說明這兩種管理模式經(jīng)營下，林分生長未能補(bǔ)償疏伐減少的林分蓄積量，不推薦采用這兩種管理模式進(jìn)行森林經(jīng)營。

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（責(zé)任編輯：張春雨）