撫育間伐對杉木人工林及套種楠木生長的影響

魏阿榮

(三明市沙縣區(qū)生態(tài)國有林場，福建 三明 365599)

1 引言

杉木(Cunninghamialanceolata)因具有生長快、材質(zhì)好、經(jīng)濟效益高等特性，已成為我國南方重要的造林樹種[1, 2]。但長期以來，杉木人工林大多以多代純林連栽經(jīng)營為主，林分結(jié)構(gòu)單一，進而造成杉木人工林生產(chǎn)力持續(xù)下降、地力衰退等問題，嚴重影響杉木人工林林地生態(tài)服務(wù)功能和可持續(xù)經(jīng)營管理[3～5]。撫育間伐作為人工調(diào)節(jié)林分密度的手段，可顯著改善林分的土壤肥力，促進林分健康生長[6]。而林下套種是在同一林分中，人為地將多年生林木與其他栽培植物在空間上按照一定的時序組合在一起進行經(jīng)營管理的模式，有助于充分利用林地資源，改善人工林[7]。楠木為樟科常綠大喬木，喜濕耐蔭，是組成常綠闊葉林的主要樹種，也是著名的庭園觀賞和城市綠化樹種[8]。其喜濕耐蔭的生活習性也正適合成為林地套種樹種。因此，本研究以福建省三明市沙縣區(qū)林場13年生杉木中齡林為研究對象，于撫育間伐后，在杉木人工林下套種楠木，以期有效改善杉木人工純林引起的一系列生態(tài)問題，修復(fù)杉木人工純林脆弱的生態(tài)系統(tǒng)，進而提升杉木人工林的生態(tài)效益、經(jīng)濟效益和社會效益。

2 材料與方法

2.1 試驗樣地概況

試驗樣地設(shè)在沙縣區(qū)林地(北緯26°06′，東經(jīng)117°32′)，地處中亞熱帶，屬亞熱帶季風氣候，溫暖濕潤，雨量充沛，冰霜少見。年平均氣溫15.6～19.6 ℃，年平均日照時數(shù)1877.6 h，無霜期245～297 d。年平均降雨量1510～1840 mm，年蒸發(fā)量1461 mm，年平均相對濕度82%。林地土壤肥力較高，水濕條件較好，其中紅壤、黃紅壤、黃壤、暗紅壤約占89.4%。杉木林分郁閉度>0.9，地位指數(shù)≥22。

2.2 試驗方法

以沙縣林區(qū)中13年生中齡杉木人工林作為研究對象進行撫育間伐和套種試驗，試驗設(shè)置2150株/hm2、1720株/hm2、1400株/hm2和1075株/hm24個間伐強度，分別為：對照(CK)、輕度(L)、中度(M)和強度(S)，每個間伐強度下設(shè)置3塊20 m×20 m的標準樣地，共計12塊樣地，于2017年3月以留優(yōu)去劣和間密留勻的原則進行撫育間伐處理(表1)。2017年4月，在撫育間伐過的樣地中進行株間套種長勢基本一致的楠木營養(yǎng)袋苗。試驗樣地內(nèi)涉及的相關(guān)研究對象均做標記，并連續(xù)調(diào)查杉木和楠木樹高、胸徑的生長情況。

2.3 數(shù)據(jù)處理及分析

通過持續(xù)4 a系統(tǒng)地調(diào)查記錄間伐套種后杉木人工林林分樹高和胸徑等指標，以及在套種楠木3a后調(diào)查記錄其樹高、胸徑等生長指標。

單株材積采用公式計算[9]：

Vi=0.000058777042Di1.9699831Hi0.89646157，

其中:Vi為第i株杉木材積(m)；Di為第i株杉木胸徑(cm)；Hi為第i株杉木樹高(m)。

利用SPSS24進行單因素方差分析(ANOVA)和T檢驗；Excel 2010軟件制作表格，數(shù)據(jù)形式為平均值±標準差；GraphPad Prism軟件繪圖。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同撫育間伐強度對杉木生長發(fā)育的影響

合理的林分密度是構(gòu)建林分結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，可影響林木的生長發(fā)育，在培育經(jīng)營杉木人工林的過程中起到?jīng)Q定性作用[10]。為研究不同間伐強度對杉木林分生長發(fā)育的影響，對間伐后杉木人工林進行連續(xù)測定，調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)(表2)，林分胸徑隨林齡的增加而增大，CK組在間伐后0 a和1 a時無明顯差異，在間伐后2 a和3 a時，胸徑顯著升高。在L組、M組和H組間伐處理下，杉木平均胸徑隨林齡的增加也顯著增大，且間伐后不同時間下的平均胸徑存在顯著差異。在相同間伐強度下不同時間之間的杉木林分平均樹高和平均單株立木材積與平均胸徑變化基本一致，同樣是隨林齡的增加也顯著增大，且不同間伐后處理之間存在顯著差異。在間伐后0 a時，不同間伐強度下的杉木平均胸徑無明顯差異，杉木的平均樹高及單株立木材積也同樣無明顯差異；在間伐后1 a時，杉木的平均胸徑、平均樹高及單株立木材積均表現(xiàn)為：H>M>L>CK，但不同間伐強度下杉木胸徑之間無明顯差異，而H和M處理下，杉木胸徑顯著高于L和CK處理，杉木平均樹高和單株立木材積的變化趨勢與其基本一致；在間伐后2a和3a時，杉木的平均胸徑、平均樹高及單株立木材積仍表現(xiàn)為：H>M>L>CK，且各個處理之間存在顯著差異。

表2 不同間伐強度下杉木生長情況

3.2 不同撫育間伐強度對杉木生長量的影響

撫育間伐可促進杉木胸徑和樹高的增加，但其增量存在差異。研究發(fā)現(xiàn)，在間伐后，隨著間伐強度的增加，杉木胸徑生長量隨著撫育間伐強度的增加均呈現(xiàn)一直明顯上升的趨勢，但間伐2 a和3 a后，杉木胸徑生長量明顯高于間伐1 a后的杉木胸徑生長量(圖1)。杉木樹高的變化趨勢與杉木胸徑生長量的變化趨勢存在不同，在間伐1 a后，杉木樹高增長量隨撫育間伐強度的增加呈現(xiàn)上升的趨勢，但在間伐2a和3a后，L處理下的杉木樹高增量顯著高于其他處理情況下的樹高增量(圖2)。間伐后杉木單株材積量增長量與杉木胸徑增長量變化趨勢基本一致，表現(xiàn)出隨間伐強度增加，其增長量升高(圖3)。

圖1 間伐后杉木胸徑增長量

圖2 間伐后杉木樹高增長量

圖3 間伐后杉木單株材積量增長量

3.3 不同間伐強度對杉木林下套種楠木生長發(fā)育的影響

不同間伐處理促使杉木林下光照和營養(yǎng)物質(zhì)具有差異，其對林下套種楠木的生長也會產(chǎn)生影響[11]。研究表明(表3)，隨間伐強度增加，套種的楠木的平均地徑隨之增加，且在H和M處理下，杉木的平均地徑顯著高于L和CK處理。類似地，杉木的平均株高的變化趨勢與平均地徑的變化基本一致。在套種楠木3a后調(diào)查統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，M和L處理下，楠木保存率分別為88.32%和96.38%，顯著高于CK和H處理。H處理后套種楠木的保存率明顯下降。楠木保存率整體呈現(xiàn)出先升高后降低的趨勢。

表3 杉木林分不同間伐強度套種楠木生長情況

4 討論與結(jié)論

我國杉木木材的產(chǎn)量占全國市場商品材的20%左右[12]。撫育間伐作為人工林經(jīng)營和培育中控制林分密度的一種重要措施，能減少林木個體間競爭，促進林木生長和縮短林木成熟期，在杉木人工林中被廣泛應(yīng)用[13]。楠木喜陰濕環(huán)境，適合套種。研究表明[14]，相比閩楠純林，在杉木林下套種閩楠或采取針闊混交造林可促進閩楠的生長發(fā)育。本研究中，對杉木人工林進行不同撫育間伐措施后，隨林齡增加，不同間伐保留密度下的杉木胸徑、樹高和單株材積存在顯著差異。這與翁訓清及鄭鳴鳴[9]等的間伐對杉木生長發(fā)育的影響結(jié)果一致。此外，隨著撫育間伐強度增加，杉木胸徑、樹高和單株材積的生長量越高，且存在差異。這可能與林間的光照或養(yǎng)分供應(yīng)有關(guān)。杉木人工林下不同撫育間伐強度對林下套種楠木的地徑、樹高和保存率相關(guān)生長指標也具有顯著的影響。在H處理下，楠木的地徑、樹高顯著高于其他處理，但保存率較低。綜合分析，對杉木人工林進行M處理后，套種楠木的經(jīng)濟效益更高。