不同林龄杉木檫树混交林内檫树的生长规律

章进峰

(福建省永安国有林场,福建 永安 366000)

杉木(Cunninghamialanceolata)是我国南方最重要的速生用材树种。长期以来,为减缓因杉木连栽而引起的地力衰退问题,科研工作者营建了多种类型的杉阔混交林,涉及的混交树种主要包括针叶树种[1]、常绿阔叶树种[2]、阔叶落叶树种[3]以及豆科树种[4]等。由于杉木与阔叶树混交比例不科学以及未及时调整其种间竞争强度,导致多数的杉阔混交林经营效果不理想,甚至混交失败[5-6]。因此,掌握混交阔叶树种的生物学、生态学特性及生长特点对科学高效经营杉阔混交林至关重要。

檫树(Sassafrastzumu)在我国南方亚热带地区广泛分布,其生长速度快、干形通直、出材量高,也是南方重要的用材树种之一[7]。目前,有关檫树种苗繁育技术[8]、幼林生长[9]、林分空间结构[10]等的研究已见报道,且部分学者对杉木檫树混交林也开展了相关研究,主要包括杉木和檫树生长规律[11-12]以及地力变化[13]等,但有关不同林龄杉木檫树混交林内檫树生长规律的研究尚未见报道。鉴于此,本研究以12、24年生杉木檫树混交林为研究对象,通过对不同林龄檫树进行树干解析,探究其生长规律,以期为杉木檫树混交林高效培育提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

12年生杉木檫树混交林位于福建省永安国有林场永浆管护站71林班46大班2小班(117°40′E,25°93′N),24年生杉木檫树混交林位于永浆管护站66林班43大班2小班(117°46′E,26°55′N)。该区气候温暖湿润,年均气温19.3 ℃,年均降水量1 660 mm,无霜期300 d。试验地平均海拔455～526 m,土壤为山地红壤,12年生杉木檫树混交林为东北坡、下坡,24年生杉木檫树混交林为东南坡、下坡。

12年生杉木檫树混交林前茬为1982年营造的杉木檫树混交林。2010年皆伐后,当年11月炼山整地,2011年营造杉木纯林,造林密度为3 000株·hm-2,株行距为2.0 m×1.7 m。幼林抚育时选择性保留生长较好的天然更新檫树幼苗,现林分树种组成为8杉2檫,保留密度为2 700株·hm-2。24年生杉木檫树混交林为1998年营造的杉木纯林,造林密度为3 000株·hm-2,株行距为2.0 m×1.7 m。幼林抚育时选择性保留生长较好的天然更新檫树幼苗,保留密度为1 800株·hm-2,树种组成为8杉2檫。2种林分造林后1～3 a的4—5月份进行块状锄草、扩穴、培土扶苗,9—10月份进行全面锄草,第4年的9月份进行全面锄草。2种林分林下植被主要有福建观音坐莲(Angiopterisfokiensis)、芒萁(Dicranopterisdichotoma)、乌毛蕨(Blechnumorientale)、石楠(Photiniaserratifolia)等。

1.2 样地调查与解析木测定

2022年10月,在2种林分内分别设置3块20 m×20 m 标准样地,调查林分胸径、树高、枝下高及冠幅,并计算平均值(表1)。在每个样地内选择1株平均木作为解析木,并标记其南北方向与胸高位置,伐倒后测量冠长。以5 a为1个龄阶进行树干解析,按照2 m区分段(第1段为2.6 m),并在每段中央截取圆盘,即0、1.3、3.6、5.6 m处,依此类推,直至树顶梢;圆盘厚约5 cm,每个圆盘标记高度与南北方向[13]。取回圆盘后置于室内干燥、打磨抛光,统计各圆盘年轮数,每隔5个年轮测量其宽度;采用内插法近似计算各龄阶树高和梢头底直径,并计算檫树解析木单株材积、胸径、连年生长量、平均生长量及胸高形数等生长指标[14]。

表1 不同林龄杉木檫树混交林林分生长情况Table 1 Growth of C.lanceolata and S.tzumu mixed forest at different ages

1.3 土壤物理性质测定

按“S”形在每个样地内挖取3个土壤剖面,分别取0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm土层土壤,采用环刀法测定各土层土壤容重、含水率、最大持水量等物理性质(表2)。

表2 不同林龄杉木檫树混交林土壤物理性质Table 2 Soil physical properties of C.lanceolata and S.tzumu mixed forest at different ages

1.4 数据处理

采用Excel 2016进行数据整理及作表、作图;采用SPSS 26.0进行方差分析与Pearson相关性分析。

1.4.1 解析木单株材积 参考文献[15]计算解析木单株材积。

式中,V为单株材积(m3),n为区分段个数,gi为第i区分段中央断面积(m2),li为第i区分段长度(m),g′为梢头底端断面积(m2),l′为梢头长度(m)。

1.4.2 胸高形数 参考文献[15]计算解析木胸高形数。

式中,f1.3为胸高形数,g1.3为胸高断面积(m2),h为树高(m),d1.3为胸高直径(cm)。

2 结果与分析

2.1 不同林龄檫树单木生长量分析

从图1可知,不同林龄檫树树高、胸径和单株材积均随林龄的增长而增大。其中,12年生檫树树高在0～10 a快速生长,10 a后逐渐变缓;胸径在0～5 a快速生长,5 a后逐渐变缓;单株材积在0～5 a增长缓慢,5～12 a增长较快。24年生檫树树高在0～5 a快速生长,5～20 a生长减缓,20 a后生长更缓慢;胸径在0～10 a快速生长,10～24 a生长减缓;单株材积在0～5 a增长缓慢,5 a后增长速度较快,10 a后增长更快速。

图1 不同林龄杉木檫树混交林内檫树的生长表现Figure 1 The growth traits of S.tzumu in C.lanceolata and S.tzumu mixed forest at different ages

2.2 不同林龄檫树单木平均生长量与连年生长量分析

从图2可知,12年生檫树前8 a树高平均生长量稳定在1.9 m左右,8 a后呈稳定下降的趋势;前8 a树高连年生长量在2 m左右,且均大于树高平均生长量,第9年急剧下降,之后稳定在0.5 m左右。24年生檫树树高平均生长量随林龄的增长呈逐渐下降的趋势,其中6～12 a下降趋势最明显;树高连年生长量随林龄增长呈先下降后上升再下降的趋势,其中15年生树高连年生长量达0.89 m。12年生檫树胸径平均生长量2～5 a呈升高趋势,之后缓慢下降;胸径连年生长量2～4 a、6～8 a、10～12 a呈升高趋势,于4～6 a、8～10 a呈下降趋势。24年生檫树胸径平均生长量3～9 a呈增长趋势,9～24 a缓慢下降;胸径连年生长量3～9 a、12～15 a呈升高趋势,9～12 a、15～24 a呈下降趋势。12年生檫树单株材积连年生长量在第10年低于平均生长量,其他林龄均高于平均生长量。24年生檫树单株材积连年生长量在3～24 a均高于平均生长量。

A.12年生;B.24年生。图2 不同林龄杉木檫树混交林内檫树的平均生长量与连年生长量 Figure 2 Current annual increment and mean annual increment of S.tzumu in C.lanceolata and S.tzumu mixed forest at different ages

2.3 不同林龄檫树胸高形数分析

胸高形数大小反映了树干粗度变化的快慢[16]。从图3可以看出,随着林龄的增长,12年生檫树胸高形数呈先下降后上升的趋势,其变化范围介于0.42～0.78之间;24年生檫树胸高形数呈现“W”型变化趋势,其变化范围介于0.44～0.59之间。

A.12年生;B.24年生。图3 不同林龄杉木檫树混交林内檫树的胸高形数Figure 3 Stem form factor at breast height of S.tzumu in C.lanceolata and S.tzumu mixed forest at different ages

2.4 不同林龄檫树生长特性与土壤物理性质的相关性分析

对不同林龄檫树生长特性与土壤物理性质进行相关性分析(表3)。由表3可知,不同林龄檫树胸径、树高连年生长量与土壤容重呈显著正相关(P<0.05),树高连年生长量与土壤非毛管孔隙度呈显著负相关。单株材积连年生长量与土壤物理性质相关性不显著。

表3 檫树生长特性与土壤物理性质的相关性1)Table 3 Pearson correlation analysis between growth characteristics of S.tzumu and soil physical properties

3 讨论与小结

本研究表明,从总生长量上看,檫树胸径、树高及单株材积均表现为早期生长速度较快,后期相对较慢,这与周晓平[11]的研究结果一致。由于炼山具有肥激效应,其林地表层有效养分含量增加,使得檫树早期生长速度较快,后期生长缓慢[17]。檫树是速生用材树种,其解析木单株材积在本调查年份内始终保持较快的增长速度。从平均生长量及连年生长量上看,不同林龄檫树生长表现不同,可能是林分经营密度不同及生长期间气候差异综合造成的。12、24年生檫树胸高形数稳定在0.42～0.78与0.44～0.59之间,均具有较好的完满度。檫树生长性状与土壤物理性质具有一定相关性,种植檫树时应综合考虑土壤特性而选择造林地。

杉木是我国南方造林面积及蓄积最大的用材树种[18]。在传统的杉木林经营过程中,为提高林分的木材产量及经济效益,大都采用杉木纯林的造林方式,这不仅降低了林分生物多样性及抗逆能力,还会导致地力下降,制约了杉木林地的可持续经营[19-21]。生产实践表明,营建杉阔混交林是解决上述问题的有效途径之一。本研究表明,营建杉阔混交林时,除人为引进阔叶树种外,还可充分利用杉木林下天然下种的阔叶树种子,创造有利于种子萌发的环境条件,并在林分抚育过程中采用相应的林下植被保护措施,从而形成异龄杉阔混交林。但在杉阔混交林经营过程中,由于杉木与阔叶树种的生物学及生态学差异较大,种间及种内竞争关系会随着林分的生长而发生变化[22]。因此,在后续经营中,应适时根据杉木和混交树种的生长及林分郁闭情况及时调整林分密度,从而创造有利于各树种良好生长的环境条件,最终实现杉阔混交林的精准培育。