閩江源杉木退化人工林修復改造效果

黃衛國

福建省建寧縣林業局,福建建寧 354500)

杉木(Cunninghamialanceolata) 屬杉科(Taxodiaceae)杉木屬(Cunninghamia)喬木,主要分布在秦嶺以南地區,是我國重要的用材樹種和儲備林樹種之一,具有生長快速、材質優良、經濟價值高等優點[1-4]。杉木喜氣候溫暖濕潤、土壤肥厚的環境生長。多年來,由于片面追求豐產經營措施,以及杉木連栽引起的土壤養分流失及地力嚴重衰退,導致我國南方大面積杉木出現了生長量下降的問題[4-5],直接威脅到林木生長、木材產量和造林質量,進而影響到林分多功能效益的發揮和可持續經營。近年來,福建省建寧縣按照“撫、補、替”為主的技術思路,通過杉木低效低產林的改造、森林質量精準提升、林分修復等措施不斷提高森林的覆蓋率,改善森林質量,使現有的森林資源在林分結構、樹種組成、林分生產力等方面較以往的森林有著明顯改善。筆者開展了不同造林技術措施對杉木退化人工林修復改造對比試驗,并進行效果分析,以期為杉木退化人工林修復提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況建寧縣位于福建省西北部,是全國南方集體林區林業重點縣,林業用地13.73萬hm2,占全縣土地總面積的79.97%,其中有林地面積12.71萬hm2,森林覆蓋率79.97%。植物種類多達1 300余種。試驗地位于建寧縣閩江源林場,地處 116°54′ E,26°56′ N,屬亞熱帶海洋性季風氣候,年降水量1 800～2 100 mm, 年均氣溫16.5～17.5 ℃,常年相對濕度84%,平均日照時數為1 721 h,無霜期230～280 d。氣候四季明顯,晝夜溫差大,春季氣候多變,冷熱無常,夏季溫和濕潤,雨量充沛。屬低山丘陵地貌,海拔280～1 858 m, 坡度23°～25°,長坡全坡。腐殖層厚度25～40 cm, 土壤為山地黃紅壤,立地質量等級為 Ⅱ 級。試驗林營建于2008年3月的杉木中齡林,前栽為杉木純林,位于該縣里心鎮戴家村47林班8大班30小班、黃坊鄉安寅村48林班6大班70小班和黃坊鄉陳嶺村43林班4大班50小班,為杉木木荷混交林(6杉木4木荷),林地面積約為50 hm2,林下植被以枸脊(Woodwardiajaptnica)、芒萁(Dicranopterisdichotoma)、烏毛蕨(Blechnumorientale)等為主。

1.2 修復類型設計2018年3月試驗采用隨機區組設計。每個試點區5 hm2,在試驗地中坡處各設置3個不同修復改造技術措施處理,每種類型重復3次,共設9塊樣地,每塊樣地面積為50 m×50 m。具體試驗處理見表1。

表1 不同修復技術措施

1.3 測量分析方法修復改造試驗結束后,于2022年9月對每個樣地中的杉木進行掛牌編號,并用測高桿測定每株樹高,用胸徑尺測量每株胸徑,測算增長量和增長幅度。按杉木二元立木材積模型[6]計算杉木單株材積,公式如下:

V=0.000 070 609 4×D1.801 671×H0.997 998

式中,V為材積(m3),D為胸徑(cm),H為樹高(m)。

1.4 數據統計用Excel 2010進行數據統計并制圖,用DPS 9.5軟件進行差異性檢驗分析。

2 結果與分析

2.1 修復改造措施對杉木林胸徑生長的影響從圖1可見,擇伐+林下套種(Ⅰ)、疏伐+施肥(Ⅱ)和割灌除草+修枝+施肥(Ⅲ)3種修復改造技術措施平均胸徑分別為14.92、15.34和18.22 cm。不同修復改造技術措施均能促進杉木單株和林分平均胸徑的增長,較CK(11.45 cm)相比分別增加了30.31%、33.97%和59.13%,且與CK相比,各修復改造措施平均胸徑差異顯著(F=15.72,P=0.001 0<0.01)。

2.2 修復改造措施對杉木林樹高的影響從圖2可見,擇伐+林下套種(Ⅰ)、疏伐+施肥(Ⅱ)和割灌除草+修枝+施肥(Ⅲ)3種修復改造技術措施平均樹高分別為13.40、14.57和17.47 m。不同修復改造技術措施均能促進杉木單株和林分平均樹高的增長,較CK(10.43 m)相比分別增加了28.48%、39.69%和67.50%,且與CK相比,各修復改造措施平均樹高差異顯著(F=14.26,P=0.001 4<0.05)。

注:不同大、小寫字母分別表示處理間在0.01和0.05水平差異顯著。Note:Different capital and lowercase letters indicate significant differences between treatments at the 0.01 and 0.05 levels.圖2 不同修復改造措施對杉木林分平均樹高的影響Fig.2 Effect of different restoration and transformation measures on the average tree height of Cunninghamia lanceolata stands

2.3 修復改造措施對杉木林單株材積的影響從圖3可見,擇伐+林下套種(Ⅰ)、疏伐+施肥(Ⅱ)和割灌除草+修枝+施肥(Ⅲ)3種修復改造技術措施平均單株材積分別為0.122 5、0.140 8和0.150 1 m3。不同修復改造技術措施均能促進杉木林分平均單株材積的增長,與CK(0.089 9 m3)相比分別增加了36.26%、56.62%和66.96%,且與CK相比,各修復改造措施平均單株材積差異極顯著(F=21.275,P=0.000 4<0.01)。

注:不同大、小寫字母分別表示處理間在0.01和0.05水平差異顯著。Note:Different capital and lowercase letters indicate significant differences between treatments at the 0.01 and 0.05 levels.圖3 不同修復改造措施對杉木林分平均單株材積的影響Fig.3 Effect of different restoration and transformation measures on individual volume of Cunninghamia lanceolata stands

3 結論與討論

已有研究發現,長期種植單一樹種可能會造成土壤養分消耗單一,某些營養元素缺乏及地力衰退[4]。杉木連栽造林土壤肥力下降,導致營養元素流失和元素不均衡。連栽多代的林地再造杉木林的成活率低,生長慢,生物量少[7-8]。擇伐、疏伐、施肥、割灌除草、修枝、林下套種等林地修復改造措施可以從生物量分配的角度和營養供需方面改善土壤養分狀況,從而達到促進林木生長的目的[9]。梁俊文[10]研究認為,采取科學細致的措施整理林地,通過翻地整地等措施將雜草翻耕到林地土壤中,結合地下的微生物作用,可提高土壤肥力,為林木的生長發育提供肥料,供應林木的健康發育。黃承標等[11-12]研究認為,經撫育間伐后,林分光照條件得到明顯改善,林木生長空間充分擴展,有利于林木的生長。該研究通過對福建省建寧縣閩江源因多代連栽杉木的退化人工林進行修復改造試驗,分析不同技術措施對杉木林生長的影響。試驗結果表明,采取擇伐+林下套種(Ⅰ)、疏伐+施肥(Ⅱ)和割灌除草+修枝+施肥(Ⅲ)3種修復改造技術措施,對閩江源杉木退化人工林具有較好的促進生長和修復作用。結果表明:采用割灌除草+修枝+施肥(Ⅲ)的杉木林平均胸徑、樹高和單株材積較CK增加最大,分別達到18.22 cm、17.47 m和0.150 1 m3。