不同密度造林對杉木生長和空間利用的影響

賴文軍

摘 要：在杉木幼林培育過程中，造林密度管理是一個有重要價值的技術問題，直接影響林分對光能利用率及對土壤營養與水肥的吸收狀況，從而影響林分生產力。本文以某杉林試驗區為實例，通過介紹杉林造林密度資料匯總及處理分析，重點就造林密度對杉木幼林生長影響進行分析，并總結了試驗結果，可為今后科學造林和營林提供可靠的理論依據。

關鍵詞：杉木；造林密度；蓄積量；生長狀況；根系密度；營養空間

杉木材質優良，紋理直，質輕軟細密，干后不翹不裂，易加工，耐腐朽，有香氣，用途廣泛，是我國特有的速生商品用材樹種，是南方各省區最重要的造林樹種之一，不但發揮著重要的經濟效益，同時對維護趨于生態系統穩定性具有意義。隨著現代化建設與市場經濟的迅速發展，杉木的市場需求不斷變化，木材價格比往年提高了很多。因此，如何在有限林地空間內獲得最大的木材收益，是杉木人工林造林生產中面臨的重大問題。現有研究表明，不同造林密度對杉木林分生長和蓄積量有顯著或極顯著的影響。為了探討不同造林密度對杉木幼林生長的影響，探索出杉木適宜的造林密度，促進杉木的生長，提高單位面積產量，我們進行了定位試驗，現將試驗情況及結果分析介紹如下。

一、研究區概況

試驗地海拔205～500m，屬中亞熱帶季風性氣候，溫和濕潤，雨熱同期，年平均氣溫17～19.4℃，年平均降水量1600～1800mm，年平均蒸發量1585.0mm，年平均相對濕度81.0%，無霜期240～300d。根據典型性和代表性原則，通過實地調查，選擇地形因子和土壤條件基本一致的杉木人工林作為研究對象，試驗地土壤為坡積母質的山地紅壤，成土母質以粉砂頁巖為主，有效土層厚度在60Cm以上，土壤PH4.24～4.58，容重1.25～1.33g·cm-3，有機質含量35.34～42.40g·kg-1，C：N為10.92～13.07，5種密度間土壤主要養分含量無顯著差異。樣地為2008年營造第一代杉木人工林，5種密度處理。

二、研究方法

1.林分生長現狀調查 在每個林分內隨機連續布設3個20m×20m的標準樣地，逐個對樣地內胸徑≥5Cm的喬木進行每木檢尺。根據林分平均胸徑和樹高求算單株材積林分蓄積量。單株材積和單位面積蓄積量用杉木二元立木材積表公式：

V=0.000080597×D1.9699831×H0.89646157

式中：V為材積，m3；D為胸徑，cm；H為樹高，m。

根據林分調查結果，在樣地外（與樣地內造林密度相同）隨機選取3株標準木，地上部分生物量采用Monsic分層切割法（Sun et al.，2015）測定標準木各器官生物量（鮮），地下部分采用全挖法（Kallio-koski et al.，2008），測量根幅、根深，分別取新鮮樣品帶回實驗室，置于烘箱內烘干至恒重，求出干濕比，將各器官鮮重換算成干重。

2.單株葉面積和葉面積指數測定方法 選取標準木不同區分段以及樹冠東、南、西、北4個方向，各取一定量針葉帶回實驗室，用LI-3000A葉面積儀測定葉片面積，將針葉樣品烘干后計算單位干葉重葉面積，用重量折算標準木的葉面積。葉面積指數用標準木的葉面積乘以樣地內的林木株數再除以樣地面積。

3.根系密度測定方法 在每個標準地內選取標準木3株，采用扇形完整取土法。在每棵樹樹干基部向外以1m為半徑，深度為0.6m，角度為60°的扇形，從樹干基部由內向外逐層掘出土壤，使整個根系暴露。將挖起的杉木根系分粗根（d>2mm）和細根（d<2mm）分別稱其鮮重并隨機抽取一定量樣品帶回室內測定其含水率，換算成干重后計算根系密度（g·m-3）。

三、結果與分析

1.造林密度對杉木幼林生產力的影響

從表1可看出，杉木林分平均胸徑最大值出現在3100株·hm-2，在3100～4400株·hm-2造林密度范圍內，林分平均胸徑隨林分密度的增大而呈現減小的趨勢，密度3100株·hm-2與密度4400株·hm-2胸徑差異達到顯著差異水平，其他不同密度處理間平均胸徑未達到顯著差異水平。林分平均樹高隨密度的增大而呈現先增大后減小的規律，在2400～3400株·hm-2密度范圍內，平均樹高逐漸增大，各密度處理間未達到顯著差異水平，在密度超過3400株·hm-2后，林分平均樹高逐漸降低，差異逐漸顯著，密度4400株·hm-2與其他4種密度均達到顯著差異水平。

數據為平均值±標準誤，同一列不同小寫字母表示差異達到顯著水平（P<0.05），下同。

隨著密度的增大，杉木平均單株材積與林分平均胸徑變化規律相同。密度2400株·hm-2林分單株材積小于3100株·hm-2，在3100～4400株·hm-2造林密度范圍內，單株材積隨林分密度的增大而減小。密度2400、3100、3400株·hm-2之間均無顯著差異，其余各密度間差異顯著。在2400～4200株·hm-2造林密度范圍內單位面積蓄積量隨著密度增大而增大，在密度4400株·hm-2林分內，由于林分過密，嚴重影響了杉木胸徑和樹高的生長，平均單株材積變小，林分蓄積量驟降至217.24m3·hm-2，不同造林密度間林分蓄積量達到顯著差異水平。

2.造林密度對杉木幼林空間利用的影響

（1）林地地上空間利用 林地空間利用的指標包括枝下高、冠幅、單株葉面積和葉面積指數等。冠幅是判別林木生長狀況是否良好的重要因子之一，也是林地空間利用程度的重要指標之一。從表2可知：造林密度為2400株·hm-2的林分枝下高最低，冠幅、單株葉面積和葉面積指數均最大。隨著造林密度的增大，林分內杉木枝下高逐漸增高，不同造林密度林分枝下高達到顯著差異水平；個體冠幅越來越小，各造林密度林分的平均冠幅達到顯著差異水平。密度越小，單株所占的地上營養空間越大，林木更容易獲得充足的光照條件。杉木單株葉面積隨造林密度增大而減小，各造林密度林分的單株葉面積達到顯著差異水平。在一定造林密度范圍內，葉面積指數隨著密度的增大而減小。而由于林分內株數的增多，在造林密度超過4200株·hm-2后，林分葉面積指數小幅上升。

（2）地下空間利用 與此同時，林木地下部分，即根系也進行著水和養分的競爭，因而不同密度林分杉木根系生長存在差異。單株根量和根系密度是衡量地下部分生長的重要指標，是林木根系生長發育狀態的直接體現（Sun et al.，2015）。由此可知，造林密度為2400株·hm-2的林分根幅最大，達到2.32m。杉木林分根幅隨密度的增大而減小，3100與3400株·hm-2未達到顯著差異水平，其余各密度間根幅達到顯著差異水平。垂直根系分布的深度隨林分密度的增大而越來越深，各密度間根深達到顯著差異水平。

不同造林密度杉木人工林林分單株根量不同，造林密度為2400株·hm-2的林分單株根量最大，達到10.82kg。隨著密度的增大，單株根系量逐漸減少，各密度間單株根量達顯著差異水平。為了進一步研究杉木地下空間利用的程度，對不同造林密度的林分進行根系密度調查，結果表明，根系密度中粗根密度隨林分密度的增大有增大的趨勢，而細根（d<2mm）密度卻先增大后減小，3400株·hm-2的林分細根根系密度最大，之后隨著密度的增大細根密度逐漸減小，各密度間細根根系密度達顯著差異水平。

四、結語

綜上所述，在杉木幼林培育過程中密度管理是一個重要價值的技術問題，直接影響林分個體的生長發育、對有限林分空間的利用程度，從而影響林分生產力。因此，掌握合理的造林密度就顯得十分必要了。本試驗探討了不同造林密度對杉木幼林生長、營養空間利用的影響，研究了其分配規律，并做了試驗總結分析，可為加強杉木人工林的科學經營管理，在有限的林地空間獲取最大的木材收益提供科學依據。

參考文獻：

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