大崗山杉木人工林大徑材培育優(yōu)化技術(shù)

薛沛沛，王兵

(1.重慶市林業(yè)科學(xué)研究院三峽庫區(qū)森林保護(hù)與恢復(fù)重慶市市級重點(diǎn)實驗室，重慶400036;2.北京林業(yè)大學(xué)，北京100083;3.中國林業(yè)科學(xué)研究院森林生態(tài)環(huán)境與保護(hù)研究所國家林業(yè)局森林生態(tài)環(huán)境重點(diǎn)實驗室，北京100091)

近年隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和林業(yè)生產(chǎn)水平的提高，人們對木材的需求結(jié)構(gòu)發(fā)生了明顯的變化，森林資源短缺是中國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展中不可回避的現(xiàn)實問題[1]。大徑材培育能夠從根本上緩解我國對木材的旺盛需求，它是一條快速緩解我國用材緊張的新途徑，經(jīng)濟(jì)效益也十分顯著[2－3]。因此，發(fā)展大徑級用材林、合理調(diào)整林分結(jié)構(gòu)已成為當(dāng)今林業(yè)發(fā)展的重要戰(zhàn)略之一[4]。

杉木[Cunninghamia Lancedata(Lamb.)Hook.]是我國南方主要速生用材樹種，約占南方森林面積的1/3[5]。因其生長快，產(chǎn)量高，分布廣，栽培歷史悠久，材質(zhì)好，用途廣，成為我國南方主要商品用材。自從20世紀(jì)80年代以來，關(guān)于杉木人工林地力衰退、林分生產(chǎn)力下降的報道增加，直接影響杉木林地可持續(xù)經(jīng)營。因此，試驗根據(jù)不同立地指數(shù)的密度和間伐試驗，確定了杉木大徑材培育和結(jié)構(gòu)優(yōu)化的最佳造林密度、間伐時間和主伐年齡，為杉木的可持續(xù)經(jīng)營提供理論依據(jù)。

1 試驗地概況

試驗地位于江西大崗山國家級森林生態(tài)系統(tǒng)定位研究站(114°30'－114°45'E，27°30'－27°50'N)。該地區(qū)氣候類型為典型的亞熱帶濕潤氣候，年均溫15.8～17.7℃，平均降水量1 591 mm，為明顯的雨季和干季。地形為低山丘陵，土壤為山地黃紅壤。杉木主要喬木樹種有(Cunninghamia lanceolata)、毛竹(Phyllostachys pubescens)、馬尾松(Pinus massoniana)、南方紅豆杉(Taxus wallichiana var.mairei)、柳杉(Cryptomeria fortunei)、栲樹(Castanopsis fargesii)、苦櫧(Castanopsis sclerophylla)等，主要灌木樹種有(Eurya japonica)、檵木(Lorpetalum chinense)、鹽膚木(Rhus chinensis)、黃瑞木(Adinandra millettii)、烏飯樹(Vaccinium bracteatum thunb)等，常見草本植物有箭葉淫羊藿(Epimedium sagittatum)、狗脊(Blechnum japonica)、麥門冬(Liriope spicata)等。

2 研究方法

密度試驗。設(shè)置20 m×30 m的標(biāo)準(zhǔn)地，定植一年生杉木苗木，5種初植密度為2 m×3 m，2 m×1.5 m，2 m×1 m，1 m×1.5 m，1 m×1 m，3種立地指數(shù)級分別為16，18，20級，每種密度重復(fù)3次。采用穴狀整地，植穴大小為50 cm×50 cm×40 cm，每穴施底肥(過磷酸鈣)250 g。栽植和管理均按照常規(guī)方法進(jìn)行。年底測量樹高、地徑，當(dāng)胸徑樹高達(dá)1.3 m以上時，測量胸徑。

幼林撫育。栽后頭2年每年撫育2次，第3，4年每年撫育1～2次，一般連續(xù)撫育3～5年。第1次在4－5月，第2次在8－9月。每次撫育都要砍灌、割草、松土。

間伐期。自然整枝高度達(dá)樹高的1/3以上，小徑木占30%左右，郁閉度達(dá)0.9以上，即可首次間伐。撫育間伐的間隔期限取決于林冠重新郁閉的速度，當(dāng)林冠重新郁閉，樹木互相擠壓時，即需進(jìn)行下次間伐。

間伐方法。通常采用下層撫育法。這種方法要求按照“砍小留大、砍劣留優(yōu)、砍密留稀、照顧均勻”的原則[6]，將那些生長不好的、有破損的和不健康的林木盡先伐除;同時，也要疏去個別生長一般，但比較擁擠的林木。伐根要挖掉，并深翻林地，有條件的應(yīng)適量施肥。這樣既可防萌蘗，又有利于保留木的根系伸展和促進(jìn)生長。撫育間伐的季節(jié)適在因地制宜進(jìn)行。

間伐強(qiáng)度。間伐強(qiáng)度的大小直接影響到保留木的生長恢復(fù)幅度和速率，并關(guān)系到林分群體質(zhì)量的提高和改善程度。間伐強(qiáng)度一般用間伐木的株占伐前總株數(shù)的百分率表示。間伐強(qiáng)度分4個等級:弱度(＜15%)，中度(16%～25%)，強(qiáng)度(26%～35%)，極強(qiáng)度(＞36%)。一些林地的實踐表明，間伐強(qiáng)度應(yīng)控制在林木郁閉度不小于0.6為宜。

3 結(jié)果和分析

3.1 不同密度和立地指數(shù)級杉木苗期生長狀況

杉木幼林階段，樹高、胸徑、單株材積和冠幅生長都隨密度的增加而減小，而單位斷面積、蓄積、枝下高、徑高比和郁閉度都隨密度的增加而增大。幼林期苗高受密度影響不明顯，但樹高、胸徑及材積生長3年以后即出現(xiàn)顯著或極顯著差異。9年生時，2 m×3 m密度的比1 m×1 m密度的樹體平均高1.4 m，增高20.3%，胸徑大5 cm，增長70.4%;公頃蓄積，1 m×1 m密度的比2 m×3 m密度的高69.1 m3，增加77.9%，密度效應(yīng)顯著。由此可知，1 m×1 m和1 m×1.5 m的初植密度過于稠密，是不科學(xué)的。

3.2 杉木造林初植密度的確定

綜合立地條件、經(jīng)營目的以及社會、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)效益等因子，20指數(shù)級立地條件的以2 m×1.5 m密度(3 333株·hm－2)、18和16指數(shù)級立地條件的以2 m×1 m(5 000株·hm－2)的初植密度較為適宜。合理初植密度林分3 333株·hm－2、5 000株·hm－2比1 667株·hm－2的蓄積分別增加21.7和38.2 m3·hm－2。

3.3 杉木間伐時間和間伐強(qiáng)度的確定

首次間伐時間為林齡9－10年，由于初植密度過大，間伐強(qiáng)度為33.3%～50.0%，保留密度為2 000～2 500株·hm－2。第2次間伐時間是14年生時，間伐強(qiáng)度為強(qiáng)度(25%～28%)，保留密度為1 500～1 800株·hm－2。到樹木林齡達(dá)到18～20年時，進(jìn)行第3次間伐，間伐后樹木密度控制在800～1 350株·hm－2(表1)。

表1 杉木大徑材優(yōu)化經(jīng)營模式

3.4 杉木主伐年齡的確定

研究表明，16指數(shù)平均最大胸徑落在16徑階組中值，18和20指數(shù)級的最大平均胸徑落在18徑階組下限附近?？梢?，16指數(shù)級可生產(chǎn)小、中徑材(胸徑18～22 cm)，18指數(shù)級有生產(chǎn)大徑材(胸徑24 cm以上)的能力。為此，杉木人工林的不同立地條件的主伐年齡確定為以下5種模式，可根據(jù)不同的立地條件進(jìn)行選擇最佳經(jīng)營模式(表1)。

3.5 不同經(jīng)營方法杉木林產(chǎn)量研究

由表1可知，立地指數(shù)20級、保留密度1 140株·hm－2的杉木林產(chǎn)量最高(431.26 m3·hm－2)，大徑材產(chǎn)量為301.29 m3·hm－2;其次為保留密度986株·hm－2的杉木林，產(chǎn)量為426.35 m3·hm－2，大徑材占67.46%。18和16級立地指數(shù)級的杉木林產(chǎn)量明顯低于20級的產(chǎn)量，且大徑材比例更小。因此，16級的杉木林更適合培育小、中徑材。

4 小結(jié)與討論

杉木人工林的栽植密度是杉木個體生長、群體成材豐產(chǎn)的一個重要因素[7]。90年代起，我國把林分密度和定向培育聯(lián)系起來，分別不同立地、培育目標(biāo)及經(jīng)濟(jì)收益制定出優(yōu)化密度模型[8]。結(jié)合前人的試驗結(jié)果，作者通過實地調(diào)查，總結(jié)出大崗山杉木林大徑材培育時在不同立地條件下的最佳初植密度和間伐后保留密度，為亞熱帶地區(qū)杉木林大徑材優(yōu)化經(jīng)營管理提供了理論和實踐依據(jù)。

杉木通過間伐可改善杉木林的生長環(huán)境，促進(jìn)保留下來林木的速生、優(yōu)質(zhì)和高產(chǎn)。因此，合理的間伐時間和間伐強(qiáng)度是杉木大徑材培育的重要保證。試驗表明，首次間伐時間是在杉木林齡9－10年，第2次間伐是在杉木林齡14年，這比劉正民等[9]對江西信豐縣杉木林的間伐時間有所滯后，可能與當(dāng)?shù)氐慕涤炅?、溫度等有一定關(guān)系。

林分的主伐年齡是影響林木主伐量測算的主要因素，這不僅是確定森林經(jīng)營周期的重要依據(jù)，也是森林采伐作業(yè)尤其是采伐限額確定的一項重要指標(biāo)[10]。試驗結(jié)果表明，杉木林的主伐年齡為24－29年?？梢姴煌牧⒌貤l件、密度對杉木林的生長有重要影響。與其他研究相比，大崗山杉木林的主伐年齡相對較晚。因此，在進(jìn)行杉木大徑材培育時，應(yīng)結(jié)合施肥試驗，提高杉木生長的速度，縮短主伐年齡，增加產(chǎn)量。

總之，本試驗研究確定了杉木林大徑材培育的最佳初植密度、間伐時間、間伐強(qiáng)度和主伐年齡，并調(diào)查了杉木林的產(chǎn)量和大徑材產(chǎn)量，以20立地指數(shù)級、初植密度在3 000～3 300株·hm－2的杉木林產(chǎn)量最高，而且大徑材產(chǎn)量明顯高于其他幾種模式。因此建議對于現(xiàn)有的杉木人工純林，根據(jù)立地條件、林齡和樹高，參考表1確定保留密度進(jìn)行間伐撫育，對亞熱帶杉木林進(jìn)行優(yōu)化經(jīng)營管理。

[1]江澤慧.中國森林資源與可持續(xù)發(fā)展[M].北京:科學(xué)出版社，2007.

[2]陳少雄.桉樹大徑材培育:桉樹培育的新方向[J].桉樹科技，2002(1):6－10.

[3]李明，胡敦忪，楊漢仕.快速培育杉木大徑材的好途徑[J].湖南林業(yè)科技，1999，26(2):68－70.

[4]徐高福，豐炳財，余梅生，等.大徑級用材林研究現(xiàn)狀與建設(shè)展望[J].防護(hù)林科技，2008(3):61－63.

[5]俞新妥.杉木栽培學(xué)[M].福州:福建科技出版社，1997.

[6]李志新.杉木林撫育間伐[J].林業(yè)科技通訊，2001(11):42.

[7]陳代喜，莫澤蓮.淺談杉木合理的造林密度[J].廣西林業(yè)科學(xué)，2001，30(2):62－67.

[8]俞新妥.中國杉木90年代的研究進(jìn)展[J].福建林學(xué)院學(xué)報，2000，20(2):97－100.

[9]劉正民，楊清昱.人工杉木林撫育間伐模式研究[J].江西林業(yè)科技，2008(6):19－21.

[10]王如鈞.杉木人工林主伐年齡的研究[D].福州:福建農(nóng)林大學(xué)，2010.