密度調(diào)控對馬尾松中近熟人工林生產(chǎn)力和生物量的影響

譚政　王乾　羅之恒　丁波

摘 要：對貴州省鳳岡縣退耕還林中齡林（15a）和近熟林（22a）2種馬尾松人工林生產(chǎn)力和生物量采用4種調(diào)控強度，研究了其對馬尾松林分生長因子、生物量及生產(chǎn)力的影響。結(jié)果表明：密度調(diào)控3a后對林分平均胸徑、單株立木材積、單位面積蓄積和生物量的影響達顯著差異水平，對林分平均樹高差異不顯著，但仍有一定的影響。試驗研究結(jié)果得出，密度調(diào)控能提高馬尾松人工林的生長潛力，中齡林TMH、TMM、TML和TMCK單株生物量平均增長量分別為25.95、25.81、23.45和22.13kg/株，分別比TMCK提高了17.28%、16.65%和5.97%，單位面積生產(chǎn)力分別比TMCK降低了34.85%、19.64%和10.52%;近熟林TNH、TNM、TNL和TNCK單株生物量平均增長量分別為31.49、30.93、25.62和24.21kg/株，分別比TNCK提高了30.09%、27.74%和5.83%，單位面積生物量分別比TNCK降低了22.45%、1.74%和2.31%。馬尾松中近熟林分在經(jīng)營過程中，隨著調(diào)控強度的增強，短期內(nèi)林分生物量有所降低，若培育大中徑材為目標，中強度調(diào)控較好，對林分生產(chǎn)力提高的潛力最大。

關(guān)鍵詞：密度調(diào)控;馬尾松;人工林;生產(chǎn)力;生物量;影響

中圖分類號 S79 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2022）07-0070-06

馬尾松（Pinus massoniana）是南方荒山造林的主要樹種之一，全樹綜合利用率高，速生、豐產(chǎn)、適應性強，提供造紙原料和松脂等方面具有重要的地位[1]。且耐貧瘠分布廣泛。但目前貴州省鳳岡縣馬尾松人工林普遍存在郁閉度高、密度大、單株立木林木營養(yǎng)空間不足等問題[2]。針對這一現(xiàn)狀，對現(xiàn)有林分進行合理，保留適當?shù)拿芏龋梢愿纳瓶萋湮锏慕M成和林內(nèi)生態(tài)環(huán)境，加快枯落物的分解并提高林分土壤自肥能力，促進林分地力的長期穩(wěn)定和養(yǎng)分動態(tài)平衡，以實現(xiàn)林業(yè)生產(chǎn)健康和可持續(xù)發(fā)展[3]。

密度調(diào)控是人工林經(jīng)營的重要措施之一，對森林生態(tài)系統(tǒng)演變和服務(wù)功能有著重要影響。相關(guān)研究表明：密度調(diào)控促進林分生長、改善土壤環(huán)境、優(yōu)化林分結(jié)構(gòu)、林下植物多樣性、改良土壤的理化性質(zhì)以及提高人工林生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性等方面發(fā)揮著重要作用[3-9]。國內(nèi)外關(guān)于馬尾松人工林試驗已有了若干報道[10-14]。但有關(guān)貴州鳳岡地區(qū)撫育調(diào)控對林分生長和生物量狀況的研究仍少見報道。為此，筆者針對培育馬尾松人工林大、中徑材時密度動態(tài)經(jīng)營管理問題開展了試驗研究，從理論和實踐上探索密度調(diào)控對馬尾松人工林林分生產(chǎn)力的影響，為促進貴州鳳岡地區(qū)馬尾松人工林可持續(xù)經(jīng)營與發(fā)展提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況 樣地位于貴州省遵義市鳳岡縣馬尾松人工林區(qū)，屬中亞熱帶季風氣候，雨熱同季，年平均氣溫15.2℃，年平均降水量1257.1mm，年平均雨日180d，年平均日照時數(shù)1139h，無霜期239～299d。幼齡林（107°46′E，27°58′N）、中齡林（107°52′E，27°52′N）、近熟林（107°53′E，27°55′N）的土壤類型均為黃壤。幼齡林的地下植物主要有芒（Miscanthus sinensis Anderss.）、漸尖毛蕨[Cyclosorus acuminatus （Houtt.） Nakai]、地果（Ficus tikoua Bur.）等，中齡林的地下植物主要有漸尖毛蕨[Cyclosorus acuminatus （Houtt.） Nakai]、茅葉藎草[Arthraxon prionodes （Steud.） Dandy]、金佛山莢蒾（Viburnum chinshanense Graebn.）等，近熟林的地下植物主要有芒萁[Dicranopteris dichotoma （Thunb.） Berhn.）]、芒（Miscanthus sinensis Anderss.）、地果（Ficus tikoua Bur.）、香葉樹（Lindera communis Hemsl.）等。研究區(qū)樣地概況見表1。

1.2 試驗設(shè)計 選擇立地條件基本一致且未經(jīng)過人為密度調(diào)控的15a和22a生的馬尾松退耕還林的人工林。為了掌握中近熟林馬尾松人工林合理經(jīng)營強度，提高林分的生產(chǎn)力和林分質(zhì)量，采用4不同密度調(diào)控處理（試驗均重復4次），即15a生馬尾松人工林：對照（TMCK）1125株/hm2、輕度調(diào)控（TML）950株/hm2、中度調(diào)控（TMM）775株/hm2和強度調(diào)控（TMH）625株/hm2;22a生馬尾松人工林：對照（TNCK）1300株/hm2、輕度調(diào)控（TNL）1200株/hm2、中度調(diào)控（TNM）1000株/hm2和強度調(diào)控（TNH）775株/hm2。樣地面積為400m2（20m×20m）。

1.3 數(shù)據(jù)處理 分別于2019年3月、2020年4月和2021年3月對各標準地的林分生長狀況進行每木調(diào)查，主要調(diào)查因子為胸徑和樹高。地上部分生物量（含樹干、樹皮、樹枝、樹葉）采用貴州省地方標準“人工馬尾松單株立木地上部分二元生物量表”計算[15]。公式為：W=0.060685（D2×H）0.87799，式中：W為生物量（kg），D為胸徑（cm），H為樹高（m）。單株立木材積公式為V=0.000094147×D（1.93896-0.0042676×（D+H））×H（0.70998+0.0059256×（D+H））[16]。式中：V為材積（m3），D為胸徑（cm），H為樹高（m）。數(shù)據(jù)均采用WPS 2010和SPSS 21.0軟件分析，單因素方差分析采用one-way ANOVA及Duncan法對數(shù)據(jù)進行多重比較檢驗（α=0.05）[17]。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同密度調(diào)控對林分胸徑生長的影響 對馬尾松人工林（中齡林、近熟林）后胸徑的統(tǒng)計分析表明（表2）：經(jīng)3年的生長，中齡林重度（TMH）、中度（TMM）和輕度（TML）調(diào)控強度的林分平均胸徑凈生長比對照（TMCK）的分別提高31.69%、33.89%、18.13%;而TMH林分平均胸徑凈生長量比TMM的小2.19%，比TML處理的大15.75%。得出隨著調(diào)控強度的增大，林分平均胸徑凈生長量先增大后減小（圖1）。經(jīng)方差分析得出（表2），后3年TMH和TMM平均胸徑增長量與TMCK的達顯著差異水平。

近熟林重度（TNH）、中度（TNM）和輕度（TNL）強度的林分平均胸徑凈生長比對照（TNCK）的分別20.16%、36.01%、14.87%;而TNH林分平均胸徑凈生長量比TNM的減少15.85%，比TNL處理增加5.29%。隨著強度的增大，林分平均胸徑凈生長量呈先增大后減小趨勢（圖1）。經(jīng)方差分析得出（表2），后3年TNH和TNM平均胸徑增長量與TNCK的達顯著差異水平，TNH和TNM平均胸徑增長量之間無顯著差異。中近熟林在后均以中度增長量最大。

2.2 不同密度調(diào)控對樹高生長的影響 對馬尾松人工林后樹高的統(tǒng)計分析（表3）表明：中齡林3a后的馬尾松林分，TMH、TMM、TML和TMCK林分樹高分別為12.96、12.76、13.66和14.17m，平均連年生長量分別為0.78、0.81、0.84和0.77m（圖2），TMH、TMM和TML的林分平均樹高分別比TMCK林分提高1.14%、5.69%和8.62%。

近熟林后樹高的變化來看，TNH、TNM、TNL和TNCK林分樹高分別為21.17、20.70、19.78和20.61m，平均連年生長量分別為0.82、0.83、0.77和0.78m（圖2），TMH、TMM和TNL的林分平均樹高分別比TNCK林分提高4.95%、5.59%和-2.24%。中齡林和近熟林在后樹高生長平均增加量和平均連年生長量均無顯著差異。由此可知，馬尾松林分樹高生長量在一定時期內(nèi)與林分的生長發(fā)育特性相關(guān)，與不同強度的關(guān)系不顯著。

2.3 不同密度調(diào)控對立木單株材積的影響 后3年后，不同強度馬尾松林分單株材積見表4，林分平均單株材積生長量有較大差異。中齡林單株材積平均增長量為TMH>TMM>TML>TMCK，TMH、TMM、TML和TMCK單株材積平均增長量分別為0.0513、00508、0.0463和0.0442m3，分別比對照提高15.91%、14.79%和4.75%;不同強度對單株材積平均生長量方差分析結(jié)果表明，TMH與TMCK達顯著差異。

近熟林3年后，TNH、TNM、TNL和TNCK林分單株材積平均增長了0.0692、0.0665、0.0545和0.0523m3，表現(xiàn)為TNH>TNM>TNL>TNCK，單株材積TNH、TNM、TNL分別比對照TNCK提高32.29%、27.07%和4.14%，且TNH、TNM與TNL、TNCK達顯著差異水平。表明對單株材積生長量具有顯著促進作用。

2.4 不同密度調(diào)控對林分蓄積量的影響 根據(jù)調(diào)控后保留密度和立木單株材積，計算出不同調(diào)控強度下各標準地的林分蓄積量見表5。在生長前期，林分的單位面積蓄積與單位面積株數(shù)呈正相關(guān)。但隨著林齡的增加，不同強度之間單位面積蓄積差異變小。通過對中齡林后的統(tǒng)計分析可知，后1年，TMCK、TML、TMM處理單位面積蓄積量分別是TMH的1.90、1.38和1.17倍;后2年，TMCK、TML、TMM處理單位面積蓄積量分別是TMH的1.86、1.38和1.18倍。TMCK、TML、TMM和TMH單位面積蓄積平均增長量分別為49.78、44.03、39.36和32.05m3/hm2，TML、TMM和TMH分別比TMCK降低11.54%、20.92%和35.60%，TMM和TMH與TMCK達顯著差異水平。研究表明，短期內(nèi)重度和中度單位面積蓄積量難以恢復到對照狀態(tài)。

近熟林后的統(tǒng)計分析可知，后1年，TNCK、TNL、TNM處理單位面積蓄積量分別是TNH的1.35、1.18和1.04倍;后2年，TNCK、TNL、TNM處理單位面積蓄積量分別是TNH的1.36、1.18和1.08倍。TNCK、TNL、TNM和TNH單位面積蓄積平均增長量分別為68.05、65.42、66.52和53.67m3/hm2，TNL、TNM和TNH分別比TNCK降低3.87%、2.25%和21.14%，TNM、TNL、TNCK與TNH達顯著差異水平。研究表明，短期內(nèi)重度調(diào)控單位面積蓄積量難以恢復到對照狀態(tài)。

2.5 密度調(diào)控對林分生物量的影響 后3年后，不同強度馬尾松林分單株生物量見表6，伐后3年林分平均單株生物量存在一定差異。中齡林單株生物量平均增長量為TMH>TMM>TML>TMCK，TMH、TMM、TML和TMCK單株生物量平均增長量為25.95、25.81、23.45和22.13kg/株，分別比對照提高17.28%、16.65%和5.97%;不同強度對單株生物量平均生長量方差分析結(jié)果表明，TMH和TMM與TMCK達顯著差異。近熟林單株生物量平均增長量為TNH>TNM>TNL>TNCK，TNH、TNM、TNL和TNCK單株生物量平均增長量分別為31.49、30.93、25.62和24.21kg/株，分別比對照提高30.09%、27.74%和5.83%;不同強度對單株生物量平均生長量方差分析結(jié)果表明，TNH和TNM與TNCK和TNL達顯著差異水平。

中齡林單位面積生物量平均增長量大小為TMCK>TML>TMM>TMH，TMH、TMM、TML和TMCK的單位面積生物量平均增長16.22、20.01、22.28和24.90t/hm2，分別比對照降低34.85%、19.64%和10.52%;不同強度對單株生物量平均生長量方差分析結(jié)果表明，TMH和TMM與TMCK達顯著差異水平。

2.6 不同密度調(diào)控對馬尾松人工林單位面積生物量的影響 不同強度馬尾松林分單位面積生物量見表7。由表7可知，中齡林單位面積生物量平均增長量大小為TMCK>TML>TMM>TMH，TMH、TMM、TML和TMCK單位面積生物量平均增長16.22、20.01、22.28和24.90t/hm2，分別比對照降低34.85%、19.64%和10.52%;不同強度對單株生物量平均生長量方差分析結(jié)果表明，TMH和TMM與TMCK達顯著差異水平。

近熟林單位面積生物量平均增長大小為TNCK>TNM>TNL>TNH，TNH、TNM、TNL和TNCK單位面積生物量平均增長量分別為31.47、30.75、30.93和24.41t/hm2，分別比對照降低22.45%、1.74%和2.31%;不同強度對單位生物量平均生長量方差分析結(jié)果表明，TNH與TNM、TNCK和TNL達顯著差異水平。中齡林和成熟林單位面積重度增加量低于對照、輕度和中度，主要是由于后單位面積的株數(shù)減少所致。

近熟林單位面積生物量平均增長大小為TNCK>TNM>TNL>TNH，TNH、TNM、TNL和TNCK的單位面積生物量平均增長量分別為31.47、30.75、30.93和24.41t/hm2，分別比對照降低22.45%、1.74%和2.31%;不同強度對單位生物量平均生長量方差分析結(jié)果表明，TNH與TNM、TNCK和TNL達顯著差異。中齡林和近熟林單位面積重度增加量低于對照、輕度和中度，主要是由于調(diào)控后單位面積的株數(shù)減少所致。

3 結(jié)論與討論

對密度調(diào)控3年后馬尾松人工林胸徑生長量、材積生長量和生物量增加量分析表明，重度、中度和輕度的單株胸徑、材積年生長量和生物量增加量均大于對照。而林分整體蓄積量、生物量增加量是輕度最大，中度次之，重度強度下最小，研究表明能提高馬尾松林分生產(chǎn)力[18]。從方差分析結(jié)果可知，強度（3a后）對馬尾松林分的平均胸徑及單株立木材積的生長產(chǎn)生顯著影響，并且對林分樹高、蓄積量及生物量的影響未達顯著水平，這與前人在巨尾桉3a后的表現(xiàn)形式基本一致。前人對美國鵝掌楸試驗后會減少收獲量，支持此觀點的研究較少[19]。有人認為會增加林分的收獲量[20]。也有研究者認為對收獲量基本無影響[21]。贊成后2種觀點的學者也很多。目前，對林分生產(chǎn)力研究存在一定的分歧，但大部分研究者認為會增加單株材積生長量，但由于株數(shù)的減少，短期內(nèi)單位面積內(nèi)總的林木材積生長量、生物量減少[18]。為此，密度調(diào)控與調(diào)控強度、開始期、間隔期、方式和組合密切相關(guān)，樹種本身特性和立地條件的影響也較大。短期調(diào)控3年內(nèi)蓄積量和生物量低于對照，單株生物量和蓄積量是大于對照的，表明隨著調(diào)控措施的延長，單位面積的蓄積量和生物量大于對照是可行的，對提高林分的生產(chǎn)力有一定的促進作用。

綜合林分生長因子來看，輕度的標準地不管從活立木生物量還是總生物量來看，3年后比其他處理的大。但是從單株胸徑、材積增長量來看，中度和重度最大，未來生物量增長量中度和重度的潛力最大，故馬尾松林分經(jīng)營過程中，培育大中徑材以中強度調(diào)控最好，生產(chǎn)力的提高潛力較大。

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（責編：張宏民）

Effects of Density Regulation on Productivity and Biomass of Pinus massoniana on Medium and Near Mature Plantation

TAN Zheng1? ?WANG Qian2? ?LUO Zhiheng2? ?DING Bo3

（1Guizhou Tengzheng Forestry Engineering Design Service Co.， Ltd， Fenggang 564200， China; 2Yonghe Town Forestry Station， Fenggang 564200，China;3General Station of Forestry Science and Technology Popularization of Guizhou Province， Guiyang 550001， China）

Abstract： The productivity and biomass of two Pinus massoniana plantations （15a） and near mature forest （22a） were studied by four control intensities in Fenggang county， Guizhou Province， the effects of four different density controls on growth factors， biomass and productivity of Pinus massoniana stand were studied. The results show that after three years of density regulation， there are significant differences in the average DBH， single tree volume， volume per unit area and biomass of the stand， but there is no significant difference in the average tree height of the stand， but there is a certain impact.The results showed that density regulation could improve the growth potential of Pinus massoniana plantation.The average growth of biomass per plant of TMH， TMM， TML and TMCK in middle-aged forest was 25.95， 25.81， 23.45 and 22.13kg/plant， which were 17.28%， 16.65% and 5.97% higher than TMCK respectively， and the productivity per unit area was 34.85%， 19.64% and 10.52% lower than TMCK respectively; The average increase of biomass per plant of near mature forest TNH， TNM， TNL and TNCK was 31.49， 30.93， 25.62 and 24.21kg/plant， which were 30.09%， 27.74% and 5.83% higher than TNCK， and the biomass per unit area was 22.45%， 1.74% and 2.31% lower than TNCK， respectively.In the management process of Pinus massoniana medium and near mature stand， with the enhancement of regulation intensity， the stand biomass decreases in the short term.If the cultivation of large and medium-sized wood is the goal， the medium intensity regulation is better， which has the greatest potential to improve the stand productivity.

Key words： Density regulation; Masson pine; Plantation; Productivity; Biomass; Influence

基金項目：貴州省農(nóng)業(yè)科技攻關(guān)（黔科合支撐[2017]2520-2號）。

作者簡介：譚政（1979—），男，貴州鳳岡人，本科，工程師，從事林業(yè)調(diào)查和規(guī)劃設(shè)計工作。? 收稿日期：2021-11-28