杉木人工林管理密度問題的研究

蔡林茂

摘? 要：依據定位研究資料和績溪縣2個國有林場的調查資料，從種植密度、適宜密度和管理密度3方面進行分析研究，結果顯示：在Ⅰ類經營水平上可以把種植密度提高1～2個立地指數的標準，即上限可提高到5250～5400株/hm2。因此，皖南山區杉木林分平均胸徑6㎝時，這個密度指標是適宜密度，而間伐材胸徑6㎝是能作商品材的最小徑級;根據CW=0.6579D0.5528和K值就能確定林分的適宜密度，運用不同疏密度各徑級密度管理圖即可解決有關管理密度方面的綜合問題。這種密度圖表受年齡和立地條件的影響較小，簡明實用，可供各地在生產實踐中參考。

關鍵詞：杉木;人工林;密度;研究

中圖分類號 S711文獻標識碼 A文章編號 1007-7731（2019）01-0126-03

我國杉木林的單位面積產量在全世界針葉林中名列前茅。在中心產區，立地條件較好的20～30年生杉木人工純林蓄積量可達500m3/hm2左右，年平均生長量可達20m3/hm2以上，但全國的平均水平卻比較低。就皖南而言，中等立地條件（地位指數14）一般經營水平的林分，20年平均年生長量為9m3/hm2左右[1]。杉木林生長總體不高的原因有多方面，如規劃設計和造林地選擇不當、地力衰退（老林區如國營林場）、種苗品質良莠參差、整地造林質量不高、管理粗放等[2]。林分密度直接關系到林分的穩定性和生長力。筆者依據定位研究資料和績溪縣2個國有林場的調查資料，對杉木人工林的密度問題開展討論，并試編了杉木人工林管理密度圖表。

1 種植密度

杉木人工林種植密度的決定，既要考慮立地條件和經營目標，也要考慮經營管理水平和經濟交通條件。過去曾一度提倡3600～4500株/hm2的種植密度，這一密度指標基本是可行的。但在杉材緊缺、小徑材利用空間大和交通便利、經營集約化較高的情況下，種植密度可以再提高些。皖南林區的杉木主要培育中徑材，皆伐期為20～25年，期間撫育間伐1～2次。根據調查資料分析建議：地位指數18、16、14、12、10的種植密度依次為2505、3000、3360、3900、4500株/hm2。鑒于杉材緊缺、各地交通運輸條件改善以及木材加工利用率的提高，筆者認為在Ⅰ類經營水平上，可以把種植密度提高1個或2個立地指數的標準，即上限可提高到5250～5400株/hm2。因為在皖南山區杉木林分平均胸徑6cm時，這個密度指標是適宜密度，而間伐材胸徑6㎝是能作商品材的最小徑級。

2 適宜密度

任何植物的群體結構都有一個初始密度-適宜密度-最大密度的發生發展過程。對于杉木人工林來說，初始密度即造林保存密度。最大密度有人認為是林分生長的蓄積量不能再增加時的立木密度，也有人認為是林分平均胸徑（或胸高總斷面積）增長到不能再增長時的立木密度。顯然，林分平均胸徑連年生長量處于旺盛生長時期的林分立木密度就是適宜密度。長時間維持這種利于杉木生長的林分立木密度，將最大限度地發揮杉木速生豐產潛力，提高林分生產力[3]。

林分的適宜密度大多是根據林分立木株數和胸徑、胸徑與冠幅（樹冠的直徑、投影面積、體積或表面積）的相關關系來描述的。因為立木密度與胸徑、胸徑與冠幅的相關規律主要取決于樹種的生物學特性，而與立地條件和林齡差異相關不密切[4]。筆者運用基層林業站撫育采伐設計收集的資料和2個國營林場收集的資料以及新近臨時標準地資料共184塊標準地10044株立木數據進行統計分析，篩選出杉木人工林分平均胸徑與平均樹冠直徑之間的最佳回歸方程：

CW=0.6579D0.5528 （1）

相關系數r=0.99

回歸剩余方差S2=0.0067

式中：CW為平均樹冠直徑，D為林分立木平均胸徑。

但在應用（1）式時發現：用10000（CW2×[π]/4）作為林分適宜密度指標偏低。因為CW2×[π]/4=10000（m2）時，林分尚未郁閉，而且林分胸徑連年生長量也沒有達到高峰期。

就杉木的生物學特性而言，適當的樹冠重疊是有利于杉木生長的。因為對杉木林分的群體結構來說，這種樹冠的適當重疊是充分合理利用營養空間和小氣候環境的體現。那么要使杉木林分胸徑連年生長量達到旺盛期，樹冠以多大重疊最為合適呢？通過對績溪縣國營鎮頭林場14塊固定標準地和62根樹干解析資料結合11塊臨時樣地資料分析，得到樹冠重疊系數K，其變動范圍在1.22～1.33。一般地K=1.301。根據（1）式和K值就能確定林分的適宜密度。

N=K×10000/CW2×[π]/4=16564.84684/CW2 （2）

式中：N：每公頃株數;CW：某徑級（林分平均胸徑）的樹冠理論值。

把各徑級理論樹冠直徑代入式（2）分別計算即得該徑級杉木人工林林分適宜密度（見表1）。

3 管理密度

眾所周知，林分適宜密度不等于管理密度。管理密度是人們經營林業的一種可變密度，往往以經營水平和其他經營條件為基礎，而且大多以經濟條件為基礎[5]。因此，各地經營單位的管理密度標準是有差別的。一般來說，較好的立地條件下以培育中大徑材、大徑材為經營目標的林分密度往往比同等經營條件下的立地條件相對較差以培育中徑材為目的的要低。因此，筆者用杉木撫育間伐定位研究的相關資料，編制了杉木人工林簡明密度管理圖，可供不同經營水平、經營目的生產者參考。

森林的測樹因子中，密度和胸徑數據最容易獲取，而且準確度也相對較高。因此，若能以這兩因子之間的相關規律為主要依據研究制定管理密度表，必然具有實用價值。許多研究指出林分密度與平均胸徑之間是負相關關系。筆者在績溪縣杉木人工林研究中得到相似的結論：

N=9890.287/D1.502 （3）

R=0.998

S2=112.231

N=-108.162+4406.313/D （4）

R=0.992

S2=4444.192

式中：R：相關系數，S2：回歸剩余方差，N：林分密度（株/hm2），D：林分平均胸徑。

比較（3）與（4），選擇（3）式統計編圖。由（3）式直接計算得到的N是林分密度即林分的最大密度。把它分別乘以0.8、0.6、0.4、0.2，就得到不同疏密度下的各徑階的立木密度。把求得的各組數據繪在以林分平均胸徑為橫軸、以立木密度為縱軸的坐標系中，光滑連接兩組數據即得不同疏密度各徑級密度管理圖，詳見圖1。

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平均胸徑（cm）

圖1 不同疏密度各徑級密度管理圖

根據具體經營狀況，運用該圖進行杉木人工林的密度管理。應用舉例：設某林場在一杉木宜林地規劃培育中徑材，該場通過定位研究獲得疏密度為0.6時的林分密度為合理經營密度。要求疏密度達0.9以上時進行間伐或主伐。初次間伐要求林木平均胸徑≥8㎝，主伐時平均胸徑≥18㎝，1500株/hm2。假設造林保存率為100%。問：初植密度為多少，間伐多少次什么間伐強度，各次間伐時林分平均胸徑是多少？這是一個造林規劃設計、撫育間伐、資源增長預測的有關管理密度方面的綜合問題，運用圖1便可得到滿意的解決。依次查圖并簡單運算即可，詳見表2。

表2 某林場杉木造林規劃設計管理密度分析

[D（P=0.6）

（㎝） N

（株/hm2） D（P=0.9）

（㎝） 間伐強度（按株數）

（%） 15.2 1500 20.0 （2250～1500）÷2250=33.33 11.4 2250 15.2 （3450～2250）÷3450=34.78 8.7 3450 11.4 （5250～3450）÷5250=34.29 6.5 5250 8.7 ]

由表2可知，初植密度5250株/hm2，間伐3次，其間伐強度（按株數）分別為8.7、11.4和15.2。主伐時有立木1500株/hm2，平均胸徑20㎝（>18cm），則每公頃胸徑斷面積G=D2/4×[π]×N×15=47.1m2/hm2，即主伐時蓄積365+365/10=401.5m3/hm2。如果在調查規劃主伐時樹高值已經測得，則可運用二元材積表直接查算，也可用經驗公式（如V=0.000032×（H+3）×N）直接求算單位面積蓄積量。

4 小結

通過對績溪縣杉木人工林種植密度、適宜密度和管理密度研究可知：在Ⅰ類經營水平上可以把種植密度提高1～2個立地指數的標準，即上限可提高到5250～5400株/hm2。因此，皖南山區杉木林分平均胸徑6cm時，這個密度指標是適宜密度，而間伐材胸徑6cm是能作商品材的最小徑級。通過對國營鎮頭林場14塊固定標準地和62根樹干解析資料，結合11塊臨時樣地資料分析，得到樹冠重疊系數K，其變動范圍在1.22～1.32。一般地K=1.301。根據（1）式和K值就能確定林分的適宜密度。對于造林規劃設計、撫育間伐、資源增長預測等有關管理密度方面的綜合問題，可運用不同疏密度各徑級密度管理圖，依次查圖并簡單運算即可。這種密度圖表受年齡和立地條件的影響較小，簡明實用，可供各地在生產實踐中參考和檢驗。

參考文獻

[1]吳中倫.杉木[M].北京：中國林業出版社，1984.

[2]杉木人工林生態學院研究論文集[C].中國科學院林業土壤研究所，1980.

[3]阮瑞文，竇永章.杉木不同密度造林試驗研究[J].林業科學，1981，17（4）：370-378.

[4]汪祖輝，鄧觀貴，葉隆輝.杉木幼中齡林速生豐產可行性的研究[J].南京林業大學學報（自然科學版），1986（3）：31-35.

[5]黃傳英，吳火灶.杉木造林密度試驗研究報告[J].福建林業科技，1990（1）：18-27. （責編：徐世紅）