杉檫人工林中檫樹生長規律研究

章進峰,劉敬灶,黃秀美,陳洪華,郭建芳,馮曉明,高仁星

(1.福建省永安國有林場,福建 三明 366000;2.福建省大田梅林國有林場,福建 三明 366102)

檫樹(Sassafrastsumu)是我國南方用材林基地的主要造林樹種之一,樹干高大通直,材質堅韌致密,是造船、橋梁、建筑、家具等優良用材。但是,檫樹人工林普遍早衰,尤其純林更為嚴重[1]。杉木(Cunninghamialanceolata)是我國最主要造林樹種,人工林面積9.87×106hm2、蓄積量7.55×108m3,居全國人工林首位[2]。杉木在南方林業生產和生態建設中占重要地位[3]。但是,杉木大面積純林、連栽導致地力衰退[4]。前人研究結果表明,杉木與檫樹混交種間關系協調,生長穩定[5]。杉檫混交能夠充分利用地上和地下營養空間且改良土壤效果顯著,能夠明顯提高林分的產量和質量,4∶1杉檫混交比較穩定高產[6-8]。

為了掌握杉檫人工林中檫樹、杉木的生長表現,本文以福建省永安國有林場40年生杉檫人工林為研究對象,測定杉木和檫樹的胸徑、樹高和蓄積生長量研究其生長規律,旨在為杉檫人工林的栽培與經營提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究地概況

研究地點在永安國有林場永漿工區71林班45大班2小班,坐標117°24′E、25°55′N,面積12.13 hm2,屬福建省杉木中心產區[9],土壤為山地紅壤,Ⅱ立地級。前茬為宜林荒山,1982年栽植8杉木2檫樹3 600株/hm2,杉木采用本場初級種子園種子、檫樹采自永安本地天然林優樹,苗木由林場職工自育。1990年10年生第1次間伐、2000年20年生第2次間伐,現有林分保存密度1 200 株/hm2,林下植被主要有石楠(PhotiniaserrulataLindl)和福建觀音坐蓮(AngiopterisfokiensisHieron)、烏毛蕨(Blechnumorientale)。

1.2 研究方法

2022年4月在杉檫人工林上、中、下部代表性地段各設置1個20 m×20 m樣地,樣地內每木調查樹高、胸徑等生長指標,測定與平均胸徑相近的5株計算平均樹高,選擇一株檫樹平均木作樹干解析[10]。樹干解析樹齡級為5。

杉木、檫樹樣地單株立木材積采用《DB35/T 1823-2019》[11]杉木、闊葉樹二元立木材積公式計算。

V杉木=0.0000706094 D1.801671H0.997998

V闊葉樹=0.0000685634 D1.933221H0.867885

式中,V為單株立木材積;D為胸徑;H為樹高。

檫樹樹干解析材積、形數、材積生長率,分別采用中央斷面區分求積式、胸高形數表達式、普雷斯勒生長率公式[12]計算。

式中,V為樹干材積;n為區分段個數;gi為第i區分段中央斷面積;li為第i區分段長度;g′為梢頭底端斷面積;l′為梢頭長度。

式中,f1.3為胸高形數;V為樹干材積;g1.3為胸高斷面積;h為樹高;d1.3為胸高直徑。

式中,Pv為材積生長率;Va為a年樹干材積;Va-n為a-n年樹干材積;n為間隔年數(樹齡級)。

1.3 數據處理

數據處理使用Excel 2010軟件。

2 結果與分析

2.1 杉檫人工林生長情況

由表1可知,40年生杉檫人工林保存密度1 200株/hm2,其中檫樹225株/hm2、杉木975株/hm2,分別占總株數的18.8 %、81.2 %,株數組成比為8杉2檫,按照《GB/T 15776-2016》[13]定義屬純林范疇;林分蓄積量為373.24 m3/hm2,年均生長量9.33 m3/a。其中杉木的蓄積量高于檫樹,分別占總蓄積量60.9 %、39.1 %,蓄積組成比為6杉4檫,已屬混交林。檫樹居林冠上層,樹高27.8 m、胸徑25.6 cm、材積0.648 33 m3,分別比杉木高11.3 m、大6.6 cm、多0.415 09 m3,林分表現為同齡復層林。

表1 杉檫混交林各樹種生長情況

2.2 杉檫混交林徑階分布情況

由表2可知,40年生杉檫混交林徑階分布,檫樹16～36 cm、杉木8～36 cm。參照《GB/T 26424-2010》[14]徑級組劃分標準,檫樹大徑組(26～36 cm)占78.7 %;杉木中徑組(14～24 cm)占67.1 %?？梢?檫樹適宜培育大徑材(主伐平均胸徑≥26 cm)。

表2 杉檫混交林各樹種徑階分布

2.3 檫樹生長規律探究

由表3可知,檫樹胸徑、樹高隨著樹齡的增加而增加。5年生時胸徑、樹高生長最快,分別為6.7 cm、9.6 m。其次是10年生,分別為12.2 cm、15.1 m。40年生生長最慢。10年生以后胸徑、樹高平均生長量均大于連年生長量。所以,從胸徑、樹高生長上看,檫樹表現出明顯的早期速生特性。

表3 檫樹樹干生長過程總表

從材積生長上看,檫樹生長周期持續時間長。10-15年生平均生長量小于連年生長量,15年生時連年生長量出現小高峰0.018 65 m3,20年生時平均生長量大于連年生長量,兩者在15-25年生期間幾乎一致,達到數量成熟齡。25年生以后平均生長量再次小于連年生長量,35年生連年生長量達最高峰0.028 64 m3;40年生時平均生長量最大,為0.017 72 m3,但仍比連年生長量小0.006 43 m3,尚未達到最高峰,數量成熟齡尚須一段時間。10年生的檫樹材積生長率最高,為25.9%、而40年生的最慢,為3.7 %;30年生第2次生長率高峰6.9 %。

形數指樹干材積與比較圓柱體體積之比。以胸高斷面積為比較圓柱體的橫斷面的形數稱胸高形數。由表3可知,5年生時檫樹的形數值最高,為0.634 4,40年生時最低,為0.513 4。檫樹胸高總體上呈現隨樹齡增長而下降規律。

3 討論與結論

調查永安國有林場40年生杉檫人工林結果表明,保存密度1 200株/hm2、林分蓄積量373.24 m3/hm2。檫樹居林冠上層,樹高27.8 m,胸徑25.6 cm,大徑材占78.7 %,適宜培育大徑材;杉木平均樹高16.5 m,胸徑19.0 cm。檫樹生長規律表現為早期生長快、生長周期持續時間長,5年生胸徑、樹高連年生長量與平均生長量達最高峰,10年生以前平均生長量大于1 cm、連年生長量大于1 m。15年生材積連年生長量出現小高峰,25年生達到數量成熟齡;35年生連年生長量達最高峰,40年生平均生長量未達最高峰。10年生檫樹的材積生長率最高,而40年生的檫樹形數值與材積生長率最小。

陳德葉[15]分析三明市三元區福建農林大學莘口教學林場19年生檫樹純林樹高、胸徑及材積生長過程表明樹高、胸徑、材積生長高峰分別在第4年、第3年、第8年,數量成熟期20年;羅金旺[16]研究南平市光澤縣林業局檫樹人工林生長特性表明,檫樹胸徑、樹高、材積連年生長高峰期分別出現在第3年、第4年和第8年,數量成熟期為20年。本研究結果與他們相似,胸徑、樹高連年生長量在5年生時達到最高峰,差異在于樹干解析的樹齡級不同;數量成熟齡在25年生,其差異與林分密度和樹種組成有關。

本研究檫樹25年生材積連年生長量與平均生長量幾乎一致,達到數量成熟齡,此時檫樹平均胸徑18.7 cm,森林經營目標為速生闊葉樹中徑材,達到成熟林[14],可采伐利用。35年生時連年生長量達到最高峰,40年生時平均生長量尚未達到最高峰,此時檫樹大徑組木材占比78.7%,森林經營目標應為檫樹大徑材;杉木主伐擇伐中小徑組木材、保留大徑材。