不同林齡杉木檫樹混交林內檫樹的生長規律

章進峰

(福建省永安國有林場,福建 永安 366000)

杉木(Cunninghamialanceolata)是我國南方最重要的速生用材樹種。長期以來,為減緩因杉木連栽而引起的地力衰退問題,科研工作者營建了多種類型的杉闊混交林,涉及的混交樹種主要包括針葉樹種[1]、常綠闊葉樹種[2]、闊葉落葉樹種[3]以及豆科樹種[4]等。由于杉木與闊葉樹混交比例不科學以及未及時調整其種間競爭強度,導致多數的杉闊混交林經營效果不理想,甚至混交失敗[5-6]。因此,掌握混交闊葉樹種的生物學、生態學特性及生長特點對科學高效經營杉闊混交林至關重要。

檫樹(Sassafrastzumu)在我國南方亞熱帶地區廣泛分布,其生長速度快、干形通直、出材量高,也是南方重要的用材樹種之一[7]。目前,有關檫樹種苗繁育技術[8]、幼林生長[9]、林分空間結構[10]等的研究已見報道,且部分學者對杉木檫樹混交林也開展了相關研究,主要包括杉木和檫樹生長規律[11-12]以及地力變化[13]等,但有關不同林齡杉木檫樹混交林內檫樹生長規律的研究尚未見報道。鑒于此,本研究以12、24年生杉木檫樹混交林為研究對象,通過對不同林齡檫樹進行樹干解析,探究其生長規律,以期為杉木檫樹混交林高效培育提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

12年生杉木檫樹混交林位于福建省永安國有林場永漿管護站71林班46大班2小班(117°40′E,25°93′N),24年生杉木檫樹混交林位于永漿管護站66林班43大班2小班(117°46′E,26°55′N)。該區氣候溫暖濕潤,年均氣溫19.3 ℃,年均降水量1 660 mm,無霜期300 d。試驗地平均海拔455～526 m,土壤為山地紅壤,12年生杉木檫樹混交林為東北坡、下坡,24年生杉木檫樹混交林為東南坡、下坡。

12年生杉木檫樹混交林前茬為1982年營造的杉木檫樹混交林。2010年皆伐后,當年11月煉山整地,2011年營造杉木純林,造林密度為3 000株·hm-2,株行距為2.0 m×1.7 m。幼林撫育時選擇性保留生長較好的天然更新檫樹幼苗,現林分樹種組成為8杉2檫,保留密度為2 700株·hm-2。24年生杉木檫樹混交林為1998年營造的杉木純林,造林密度為3 000株·hm-2,株行距為2.0 m×1.7 m。幼林撫育時選擇性保留生長較好的天然更新檫樹幼苗,保留密度為1 800株·hm-2,樹種組成為8杉2檫。2種林分造林后1～3 a的4—5月份進行塊狀鋤草、擴穴、培土扶苗,9—10月份進行全面鋤草,第4年的9月份進行全面鋤草。2種林分林下植被主要有福建觀音坐蓮(Angiopterisfokiensis)、芒萁(Dicranopterisdichotoma)、烏毛蕨(Blechnumorientale)、石楠(Photiniaserratifolia)等。

1.2 樣地調查與解析木測定

2022年10月,在2種林分內分別設置3塊20 m×20 m 標準樣地,調查林分胸徑、樹高、枝下高及冠幅,并計算平均值(表1)。在每個樣地內選擇1株平均木作為解析木,并標記其南北方向與胸高位置,伐倒后測量冠長。以5 a為1個齡階進行樹干解析,按照2 m區分段(第1段為2.6 m),并在每段中央截取圓盤,即0、1.3、3.6、5.6 m處,依此類推,直至樹頂梢;圓盤厚約5 cm,每個圓盤標記高度與南北方向[13]。取回圓盤后置于室內干燥、打磨拋光,統計各圓盤年輪數,每隔5個年輪測量其寬度;采用內插法近似計算各齡階樹高和梢頭底直徑,并計算檫樹解析木單株材積、胸徑、連年生長量、平均生長量及胸高形數等生長指標[14]。

表1 不同林齡杉木檫樹混交林林分生長情況Table 1 Growth of C.lanceolata and S.tzumu mixed forest at different ages

1.3 土壤物理性質測定

按“S”形在每個樣地內挖取3個土壤剖面,分別取0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm土層土壤,采用環刀法測定各土層土壤容重、含水率、最大持水量等物理性質(表2)。

表2 不同林齡杉木檫樹混交林土壤物理性質Table 2 Soil physical properties of C.lanceolata and S.tzumu mixed forest at different ages

1.4 數據處理

采用Excel 2016進行數據整理及作表、作圖;采用SPSS 26.0進行方差分析與Pearson相關性分析。

1.4.1 解析木單株材積 參考文獻[15]計算解析木單株材積。

式中,V為單株材積(m3),n為區分段個數,gi為第i區分段中央斷面積(m2),li為第i區分段長度(m),g′為梢頭底端斷面積(m2),l′為梢頭長度(m)。

1.4.2 胸高形數 參考文獻[15]計算解析木胸高形數。

式中,f1.3為胸高形數,g1.3為胸高斷面積(m2),h為樹高(m),d1.3為胸高直徑(cm)。

2 結果與分析

2.1 不同林齡檫樹單木生長量分析

從圖1可知,不同林齡檫樹樹高、胸徑和單株材積均隨林齡的增長而增大。其中,12年生檫樹樹高在0～10 a快速生長,10 a后逐漸變緩;胸徑在0～5 a快速生長,5 a后逐漸變緩;單株材積在0～5 a增長緩慢,5～12 a增長較快。24年生檫樹樹高在0～5 a快速生長,5～20 a生長減緩,20 a后生長更緩慢;胸徑在0～10 a快速生長,10～24 a生長減緩;單株材積在0～5 a增長緩慢,5 a后增長速度較快,10 a后增長更快速。

圖1 不同林齡杉木檫樹混交林內檫樹的生長表現Figure 1 The growth traits of S.tzumu in C.lanceolata and S.tzumu mixed forest at different ages

2.2 不同林齡檫樹單木平均生長量與連年生長量分析

從圖2可知,12年生檫樹前8 a樹高平均生長量穩定在1.9 m左右,8 a后呈穩定下降的趨勢;前8 a樹高連年生長量在2 m左右,且均大于樹高平均生長量,第9年急劇下降,之后穩定在0.5 m左右。24年生檫樹樹高平均生長量隨林齡的增長呈逐漸下降的趨勢,其中6～12 a下降趨勢最明顯;樹高連年生長量隨林齡增長呈先下降后上升再下降的趨勢,其中15年生樹高連年生長量達0.89 m。12年生檫樹胸徑平均生長量2～5 a呈升高趨勢,之后緩慢下降;胸徑連年生長量2～4 a、6～8 a、10～12 a呈升高趨勢,于4～6 a、8～10 a呈下降趨勢。24年生檫樹胸徑平均生長量3～9 a呈增長趨勢,9～24 a緩慢下降;胸徑連年生長量3～9 a、12～15 a呈升高趨勢,9～12 a、15～24 a呈下降趨勢。12年生檫樹單株材積連年生長量在第10年低于平均生長量,其他林齡均高于平均生長量。24年生檫樹單株材積連年生長量在3～24 a均高于平均生長量。

A.12年生;B.24年生。圖2 不同林齡杉木檫樹混交林內檫樹的平均生長量與連年生長量 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 不同林齡檫樹胸高形數分析

胸高形數大小反映了樹干粗度變化的快慢[16]。從圖3可以看出,隨著林齡的增長,12年生檫樹胸高形數呈先下降后上升的趨勢,其變化范圍介于0.42～0.78之間;24年生檫樹胸高形數呈現“W”型變化趨勢,其變化范圍介于0.44～0.59之間。

A.12年生;B.24年生。圖3 不同林齡杉木檫樹混交林內檫樹的胸高形數Figure 3 Stem form factor at breast height of S.tzumu in C.lanceolata and S.tzumu mixed forest at different ages

2.4 不同林齡檫樹生長特性與土壤物理性質的相關性分析

對不同林齡檫樹生長特性與土壤物理性質進行相關性分析(表3)。由表3可知,不同林齡檫樹胸徑、樹高連年生長量與土壤容重呈顯著正相關(P<0.05),樹高連年生長量與土壤非毛管孔隙度呈顯著負相關。單株材積連年生長量與土壤物理性質相關性不顯著。

表3 檫樹生長特性與土壤物理性質的相關性1)Table 3 Pearson correlation analysis between growth characteristics of S.tzumu and soil physical properties

3 討論與小結

本研究表明,從總生長量上看,檫樹胸徑、樹高及單株材積均表現為早期生長速度較快,后期相對較慢,這與周曉平[11]的研究結果一致。由于煉山具有肥激效應,其林地表層有效養分含量增加,使得檫樹早期生長速度較快,后期生長緩慢[17]。檫樹是速生用材樹種,其解析木單株材積在本調查年份內始終保持較快的增長速度。從平均生長量及連年生長量上看,不同林齡檫樹生長表現不同,可能是林分經營密度不同及生長期間氣候差異綜合造成的。12、24年生檫樹胸高形數穩定在0.42～0.78與0.44～0.59之間,均具有較好的完滿度。檫樹生長性狀與土壤物理性質具有一定相關性,種植檫樹時應綜合考慮土壤特性而選擇造林地。

杉木是我國南方造林面積及蓄積最大的用材樹種[18]。在傳統的杉木林經營過程中,為提高林分的木材產量及經濟效益,大都采用杉木純林的造林方式,這不僅降低了林分生物多樣性及抗逆能力,還會導致地力下降,制約了杉木林地的可持續經營[19-21]。生產實踐表明,營建杉闊混交林是解決上述問題的有效途徑之一。本研究表明,營建杉闊混交林時,除人為引進闊葉樹種外,還可充分利用杉木林下天然下種的闊葉樹種子,創造有利于種子萌發的環境條件,并在林分撫育過程中采用相應的林下植被保護措施,從而形成異齡杉闊混交林。但在杉闊混交林經營過程中,由于杉木與闊葉樹種的生物學及生態學差異較大,種間及種內競爭關系會隨著林分的生長而發生變化[22]。因此,在后續經營中,應適時根據杉木和混交樹種的生長及林分郁閉情況及時調整林分密度,從而創造有利于各樹種良好生長的環境條件,最終實現杉闊混交林的精準培育。