馬尾松間伐套種火力楠改培效果分析

摘要：以培育馬尾松大徑材為目標(biāo)，通過間伐套種火力楠改造馬尾松人工林， 5年后形成針闊異齡復(fù)層林，研究表明：套種火力楠能促進(jìn)馬尾松大徑材培育，其樹高、胸徑、單株材積分別達(dá)18.9m、28cm、0.520m3，與未改造林分相比分別提高108%、111.6%、136.4%。而馬尾松林冠形成的0.4-0.5郁閉度，為火力楠幼齡期提供良好的生長環(huán)境。其生長速度達(dá)到火力楠行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。5年生平均胸徑、樹高、冠幅、單株材積分別達(dá)3.6cm、3.5m、1.1m、0.0019 m3。不同坡位對火力楠的樹高、胸徑影響較大，達(dá)到顯著差異水平。對冠幅影響不大，未達(dá)到顯著差異水平。表明火力楠是馬尾松純林向異齡復(fù)層混交林轉(zhuǎn)型的理想過渡樹種。

關(guān)鍵詞：馬尾松，間伐套種，火力楠 ， 改培效果，分析

馬尾松是我國亞熱帶地區(qū)分布最廣的鄉(xiāng)土用材樹種，具有耐干旱、耐瘠薄，適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)，為南方荒山造林和水土保持分布最廣的先鋒樹種。其人工林分面積占全國人工林面積面積的14%。而面積和蓄積是南方人工林最大的森林資源。福建省以馬尾松為優(yōu)勢的林分占喬木林面積12.84%[1]，福建省上杭縣是馬尾松中心產(chǎn)區(qū)，以馬尾松為優(yōu)勢的林分面積達(dá)11.13萬hm2，占有林地面積的50.75%。因此馬尾松在林業(yè)建設(shè)中具有重要的生態(tài)和經(jīng)濟(jì)價值。研究表明單一的針葉純林對生態(tài)環(huán)境負(fù)面影響巨大，也降低了森林多種生態(tài)功能，因此馬尾松長期純林經(jīng)營，存在著林分質(zhì)量低、地力衰退、松材線蟲病漫延、美學(xué)效果差、森林火災(zāi)風(fēng)險大等多種生態(tài)問題，而營造針闊異齡林和混交林是提高森林質(zhì)量，提升森林服務(wù)功能的最佳選擇[2、3]。為構(gòu)建健康、穩(wěn)定、高效的森林生態(tài)系統(tǒng)，福建省林業(yè)局提出以擇（間）伐、帶狀、皆伐改造3種技術(shù)類型的松林改造提升技術(shù)方案[1]。鑒此，為提高馬尾松人工林的經(jīng)濟(jì)、生態(tài)效益和美學(xué)效果，本研究以改善林分結(jié)構(gòu)為目標(biāo)，在馬尾松林下開展套種珍貴闊葉樹的試驗(yàn)研究。以進(jìn)一步提高林地生產(chǎn)力，為馬尾松人工林的保護(hù)和大徑材培育提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于福建省上杭縣南陽鎮(zhèn)射山村033林班12大班030小班馬尾松人工林。小地名為團(tuán)嶺。東經(jīng)116°26′687″，北緯25°16′531″。屬中亞熱帶季風(fēng)氣候。四季分明，氣候溫和，雨量充沛。年平均氣溫20℃。7月份平均氣溫27.9℃，極端最高氣溫38℃；1月份平均氣溫10 ℃，最低氣溫為-5℃。年平均降雨量1300-1640mm，年平均相對濕度77%。全年無霜期300天。年日照時數(shù)2000多小時。海拔310-361m ， 坡向東，全坡，坡度 20-28度，酸性紅壤，土層腐殖質(zhì)層中厚，肥力中下等，總面積14hm2。2018年10月為培育馬尾松大徑材，對20年生馬尾松中齡林進(jìn)行強(qiáng)度間伐，保留目的樹種，間伐非目標(biāo)樹種和干擾樹，間伐前林分平均胸徑20.5cm ，平均樹高16.2m，郁閉度0.7，現(xiàn)存密度為1200株/hm2。間伐后人工林林分郁閉度控制在0.3-0.4之間， 2018年冬對試驗(yàn)地劈雜灌，按株行距3m×3m進(jìn)行定點(diǎn)挖穴，穴規(guī)格60cm×40cm×40cm，回表土。苗木來源于福建省上杭白砂國有林場火力楠母樹林良種培育1a生的輕基質(zhì)容器苗，其苗木規(guī)格為地徑0.4cm、苗高25cm。2019年2-3月完成種植，造林后連續(xù)撫育3年，當(dāng)年5月擴(kuò)穴培土，8-9月全面劈雜除草；2020年4-5月擴(kuò)穴培土，8-9月全面劈雜除草；2021年分別于4-5月、8-9月全面劈雜除草一次。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計與研究方法

2018年10月選擇東坡、全坡、立地質(zhì)量為Ⅱ、III、IV的馬尾松林分，按坡位上、中、下坡，隨機(jī)區(qū)組設(shè)計20m×20m的標(biāo)準(zhǔn)地。3次重復(fù)，共設(shè)9個標(biāo)準(zhǔn)地，標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)套種火力楠，分別在不同坡位各設(shè)立1個標(biāo)準(zhǔn)地為對照。對照不套種。2023年12月對標(biāo)準(zhǔn)地的馬尾松調(diào)查樹高、胸徑，評估馬尾松林分改造成效。2019、2021、2023年分別對火力楠調(diào)查樹高、地徑或胸徑等生長情況。評估火力楠松林林冠下改造適應(yīng)性。

闊葉樹單株材積公式：V=0.000052764291D1.8821611H1.0093166，

馬尾松單株材積公式：V=0.000062418D1.855150H0.956825[2]。

采用SAS8.1軟件對調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計，利用單因素方差分析不同坡位對馬尾松、火力楠等生長指標(biāo)的差異性進(jìn)行分析[3]，多重比較分析按Duncan法[4]。

2 結(jié)果與分析

2.1 馬尾松林各性狀生長指標(biāo)變異情況

林分改造5年后，本試驗(yàn)成功地將馬尾松人工林改造成為異齡復(fù)層針闊混交林，馬尾松處于林冠上層，火力楠位于林冠下層。從表1可知，改造后馬尾松第5年樹高、胸徑、冠幅、單株材積分別達(dá)18.9m、28cm、3.1.m、0.520m3。樹高、胸徑與間伐前相比提高了116.7%、136.6%。其樹高、胸徑、單株材積的生長量與未改造林分均值相比分別提高108%、111.6%、136.4%，根據(jù)我國林業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定胸徑大于26cm 的單株被定為大徑材[5]。表明改造后的馬尾松90%以上可列為大徑材進(jìn)行培育。分析馬尾松林分可知不同坡位其樹高、胸徑、單株材積等各性狀生長量不同，其排序?yàn)橄缕拢旧掀拢局衅?。從立地類型來看，Ⅱ類地主要分布下坡、III、IV類地主要分布在中、上坡，研究表明馬尾松是強(qiáng)陽性樹種，適應(yīng)性強(qiáng)、速生。上坡光照強(qiáng)，有利于強(qiáng)陽性樹木生長，而下坡良好水肥立地條件，能促進(jìn)林木生長。方差分析可知改造后馬尾松樹高、冠幅生長差異不顯著。而胸徑、單株材積差異達(dá)極顯著水平，其F（2，4）=10.251、26.389＞F0.01，兩處理之間達(dá)極顯著。表明間伐撫育、套種火力楠能顯著促進(jìn)馬尾松胸徑、蓄積的生長，其中胸徑年均生長量達(dá)0.8cm。林分蓄積達(dá)到351m3/hm2。與未套種火力楠的馬尾松蓄積相比提高136.4%。5年生的火力楠處于幼齡期，呈現(xiàn)出的速生特性，其林分蓄積已達(dá)1.2825m3/hm2。馬尾松大徑材培育年限在35-40年之間，預(yù)計待馬尾松進(jìn)入近、成熟林時，而火力楠進(jìn)入中齡林和近熟林后，其馬尾松與火力楠異齡混交林的林木蓄積將高于馬尾松純林。同時火力楠速生能逐步占據(jù)林分上層林冠，形成異齡復(fù)層林[6、7]。

2.2馬尾松近自然改造對套種火力楠早期生長的影響

火力楠自然分布在廣西、廣東、海南等地南亞熱帶常綠闊葉樹，上世紀(jì)70年代引種到福建。馬尾松林分近自然改造關(guān)鍵是樹種選擇，其套種的樹種生長速度是評價其適應(yīng)性的重要指標(biāo)之一。研究表明間伐后的馬尾松郁閉度在0.3-0.4，而中齡林馬尾松人工林能提供最大針葉凋落物持水量、土壤飽和持水量[8]，符合火力楠喜光、喜溫、喜濕稍耐蔭的生物學(xué)特性，且能耐旱、耐瘠薄、耐寒、耐陰，因此間伐后的馬尾松中齡林分可為火力楠幼齡期提供良好的生長環(huán)境。5年生的火力楠平均胸徑、樹高、冠幅、單株材積分別達(dá)3.6cm、3.5m、 1.1m、、0.0019 m3（表2）。其生長已達(dá)到林業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求[9]，表明福建是火力楠適宜區(qū)域。是馬尾松近自然經(jīng)營適宜樹種。

2.3不同坡位火力楠各年度生長情況分析

分析不同坡位各年度火力楠生長可知，造林當(dāng)年樹高生長平均達(dá)0.56m，其差異不顯著，其平均變異系數(shù)為31.9%，當(dāng)年生樹高最優(yōu)的是1.02m，最低的是0.3m。3年生樹高生長達(dá)1.67m，其差異達(dá)顯著水平，變異系數(shù)為43.9%，3年生樹高最優(yōu)的是3.85m，最低的是0.5m。其地徑生長差異顯著，其平均變異系數(shù)為35.3%，3年生地徑最優(yōu)的是3.2m，最低的是0.4m。5年生樹高生長達(dá)3.4m，，其差異極顯著，其平均變異系數(shù)為32.6%，5年生樹高最優(yōu)的是6.2m，最低的是1.4m。其胸徑生長差異達(dá)極顯著，其平均變異系數(shù)為40.9%，5年生胸徑最優(yōu)的是6m，最低的是0.8m。冠幅生長差異不顯著，其變異系數(shù)為36.5%（表2）。

2.4 5年生不同坡位火力楠樹高、胸徑和冠幅生長差異

研究發(fā)現(xiàn)不同坡位樹高、胸徑、冠幅的排序?yàn)橄缕拢局衅拢旧掀隆６煌挛粚鹆﹂獦涓吆托貜降挠绊戄^大，達(dá)顯著差異水平，而冠幅影響不顯著（表3）。5年生火力楠多重比較可知下坡樹高、胸徑和冠幅的生長與上坡相比形成極顯著差異，與中坡相比形成顯著差異，中坡與上坡相比差異不顯著。分析可知，處于下層的火力楠林分因不同坡位光照水濕和立地類型等條件不同而直接影響其單株生長量[10]。從而造成火力楠生長差異，而同一坡位內(nèi)其變異系數(shù)較大，可能是火力楠母樹林不同母樹遺傳品質(zhì)差異，造成因有性繁殖種子培育的苗木生長差異。

2.5馬尾松近自然經(jīng)營效果評價

馬尾松近自然經(jīng)營的核心是目標(biāo)樹的經(jīng)營管理體系。也可以理解為優(yōu)勢木的經(jīng)營，而馬尾松林分生長的持續(xù)時間長，樹高和材積生長到40年仍保持旺盛的長勢，且大齡馬尾松的樹冠較稀疏，透光度大，為提高林地的生物產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益，應(yīng)在林冠下營造適量的較耐蔭的中性或陰性樹種，構(gòu)成復(fù)層林[11]。本研究是以培育馬尾松大徑級林木為目的對其持續(xù)的撫育管理，參考原生植被和土壤狀態(tài)的資源調(diào)查和分析，遵循景觀自然演替、景觀多樣性和適地適樹原則，而林分質(zhì)量要從木材生產(chǎn)、生物多樣性保護(hù)、林分固碳增匯能力、林分截水蓄水能力和土壤肥力等5個方面進(jìn)行綜合評價。通過5年的近自然林經(jīng)營可知，林分蓄積得到大幅提升達(dá)到352.2m3/hm2。與未改造的林分相比提高136.8%。，隨著火力楠進(jìn)入中齡林，預(yù)計其森林單位蓄積將大大高于未改造的馬尾松。同時火力楠中齡林冠層較厚，枝葉濃密、凋落物量大、易分解等，其林分涵養(yǎng)水源、林分土壤肥力和系統(tǒng)生產(chǎn)力也得到提高[6]。因此馬尾松火力楠復(fù)層異齡混交林其生態(tài)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，較馬尾松純林而言抗病蟲害能力強(qiáng)、防火能力高，在充分協(xié)調(diào)林地空間的同時，實(shí)現(xiàn)馬尾松大徑材培育和木材產(chǎn)量最大化，同時還具備更高質(zhì)量的防護(hù)功能和觀賞價值。其經(jīng)營方式也有利于森林資源恢復(fù)和發(fā)展、保持物種多樣性、維護(hù)生態(tài)平衡及生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定。

3 結(jié)果與討論

馬尾松人工林撫育間伐并套種火力楠后，5年后林分結(jié)構(gòu)明顯改變，逐步形成針闊異齡復(fù)層林，形成了穩(wěn)定健康優(yōu)質(zhì)高效森林生態(tài)系統(tǒng)[12]，對林木生長極為有利，改造后林分中的馬尾松第5年樹高、胸徑、冠幅、單株材積分別達(dá)18.9m、28cm、3.1.m、0.520m3。其樹高、胸徑、單株材積的生長量與未改造林分均值相比分別提高108%、111.6%、136.4%，有利于馬尾松大徑材的培育。而火力楠喜光、幼齡期耐蔭，中齡后中性偏蔭，不耐烈日暴曬，喜濕潤環(huán)境[13]，間伐后馬尾松郁閉度保持在0.4-0.5之間，而中齡林馬尾松人工林提供大量針葉凋落物持水量、土壤飽和持水量[8]，為火力楠幼齡期提供了良好的生長環(huán)境。改造后林分中5年生火力楠生長良好，平均胸徑達(dá)3.6cm、平均樹高為3.5m，平均冠幅為1.1m，平均單株材積已達(dá)0.0019 m3。其樹高、材積生長呈緩慢上升趨勢[12]，其生長速度達(dá)到火力楠行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[9]，符合闊葉樹速生豐產(chǎn)的要求。不同坡位對火力楠的樹高、胸徑影響較大，達(dá)到顯著差異水平。對冠幅影響不大，未達(dá)到顯著差異水平。表明火力楠是馬尾松純林向異齡復(fù)層混交林轉(zhuǎn)型的理想過渡樹種。

優(yōu)化馬尾松群體結(jié)構(gòu)、改善林分質(zhì)量以及提高生態(tài)功能是預(yù)防松材線蟲漫延的關(guān)鍵。充分利用馬尾松生長環(huán)境，經(jīng)間伐套種，可改變結(jié)構(gòu)單一的馬尾松純林，形成穩(wěn)定的異齡復(fù)層針闊混交林[14]。研究表明馬尾松人工林改造成針闊混交林后，其林分涵養(yǎng)水源功能得到提高，而火力楠是南亞熱帶常綠闊葉樹，具有喜光、喜溫、喜濕稍耐蔭的生物學(xué)特性，同時具有一定的耐旱、耐瘠薄、耐寒、耐陰和抗風(fēng)能力，具有生長快，壽命長，枝條和樹葉多，凋落物層厚等優(yōu)良特性，是熱帶及亞熱帶地區(qū)較為理想的涵養(yǎng)水源樹種[15]。同時鮮葉著火點(diǎn)溫度高達(dá)436℃，對樹冠火和地表火均有良好的阻隔效果[16、17]。因此馬尾松火力楠復(fù)層異齡混交林其生態(tài)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，較馬尾松純林而言抗病蟲害能力強(qiáng)、防火能力高，在充分協(xié)調(diào)林地空間的同時，實(shí)現(xiàn)馬尾松大徑材培育和木材產(chǎn)量最大化，同時還具備更高質(zhì)量的防護(hù)功能和觀賞價值。其經(jīng)營方式也有利于森林資源恢復(fù)和發(fā)展、保持物種多樣性、維護(hù)生態(tài)平衡及生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定。

參考文獻(xiàn)

[1]翁友恒 福建省松林改造與森林經(jīng)營技術(shù)模式探究[J].林業(yè)勘察設(shè)計.2022.4：28-30.

[2]陳貝貝，姜俊，陸元昌，等．間伐強(qiáng)度對馬尾松人工林冠下套種樹種生長的影響[J]．北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報．2021．43（1）：58-65

[3]傅成杰，高偉，巫智斌，等．不同技術(shù)措施對馬尾松低質(zhì)低效林改造效果的影響[J]．防護(hù)林科技，2022（6）：41-43

[4]洪偉.林業(yè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計技術(shù)與方法［M］.1版.北京：北京科學(xué)技術(shù)出版社，1993.

[5]國家林業(yè)和草原局 馬尾松速生豐產(chǎn)林LY/T1496-2009［S］北京：國家林業(yè)和草原局2009

[6]蘇燕洪，吳銀興. 馬尾松火力楠混交林生長特性和結(jié)構(gòu)調(diào)控技術(shù)研究 [J]. 江西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2003，25（2）：233-235.

[7]洪永輝，林能慶，張森行，等。馬尾松不同營造混交類型選擇及林分生長量研究[J].林業(yè)勘察設(shè)計.2017.4：32-38.

[8]秦佳雙.不同馬尾松人工林群落特征及近自然恢復(fù)狀態(tài)評價[D]廣西師范大學(xué)2019

[9] 國家林業(yè)和草原局 火力楠培育技術(shù)規(guī)程LY/T2461-2015 [S] 北京：國家林業(yè)和草原局，2015

[10]蘇志強(qiáng) 馬尾松不同密集度對其林下火力楠生長的影響[J].林業(yè)勘察設(shè)計.2022.4：44-45.

[11]彭龍福 馬尾松大徑材人工林生長規(guī)律研究[J].中南林業(yè)調(diào)查規(guī)劃.2000.19（3）：17-20.

[12]胡曉莉閩北山地馬尾松林間伐套種改造提升成效分析[J].防護(hù)林科技.2024.226（1）：28-41.

[13]盧翠香，潘尚慧，黃黎敏，等。大花序桉+紅椎/火力楠混交造林早期生長效應(yīng)分析[J].桉樹科技.2021.38（1）： 41-44.

[14]洪宜聰 ：馬尾松閩粵栲異齡復(fù)層混交林的林分特征及涵養(yǎng)水源能力[J].東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報.2017.45（4）：53-59.

[15]田湘 高峰林場13年生火力楠人工林生長特性及水源涵養(yǎng)特征[D]廣西大學(xué)2016

[16]盧啟錦，魏開炬。火力楠的栽培與綜合利用［J］．特種經(jīng)濟(jì)動植物，2004（2）：23-30．[17]李振問，阮傳成，陳永賢．火力楠防火林帶阻火效果研究［J］．森林防火，1998（３）：19-20．