采伐剩余物不同清理方式對杉木幼林生長及生物量影響研究

沈寶貴

(福建農林大學莘口教學林場，福建 三明 365002)

1 引言

杉木(Cunninghamialanceolata(Lamb.)Hook)廣泛分布于我國南方16省區，占世界人工林面積的6%，全國人工林面積的19%、蓄積量的25%[1，2]。福建省森林覆蓋率全國第一，而杉木林占全省森林面積1/3(是杉木的中心產區)，在我國及福建省應對氣候變化的發展戰略中占有極為重要的地位。在杉木營造過程中，林地不同清理方式造林對杉木生長具有重要的影響，合理的林地清理方式造林是維護林地生產力、提高林分的質量和生態系統的服務功能的重要經營技術之一。目前杉木人工林生長對采伐剩余物不同清理方式的響應研究仍然較少[3，4]。因此，探討了采伐剩余物3種不同清理方式對杉木生長(胸徑、樹高、材積和生物量)的利弊，旨在為杉木合理經營、實踐提供參考。

2 材料與方法

2.1 研究地概況

試驗地位于福建省三明市莘口鎮小湖工區93林班12大班2小班(26°11′N，117°28′E，面積132畝。該區屬于中亞熱帶海洋季風氣候，具有冬冷夏熱、水熱同季、濕潤多雨的特點，年均氣溫19.1 ℃，年均降水量1749 mm，年均蒸發量1585 mm，相對濕度81%。

2.2 試驗方法

2013年9月對50年生杉木進行皆伐后，設置采伐剩余物清除(清除)，采伐剩余物保留但進行劈條帶(劈條帶)和煉山3種采伐剩余物管理方式，劈條帶試驗林帶寬2.5 m。2014年1月進行挖穴造林，株行距為2 m×1.67 m，杉木苗木為1年生實生苗，初始造林密度為3000株/hm2。造林后當年、第二年和第3年的5月和9月各進行一次撫育(劈草、培兜)。林下植被主要有山油麻(TremacannabinaLour.var.dielsiana)，白花泡桐(Paulowniafortunei) 、高粱泡(Rubuslambertianus)等，草本主要為黑莎草(GahniatristisNees)等。

2019年8月在煉山和劈條帶樣地設立5個20m×20m標準地，清除處理樣地設立3個20m×20m標準地，共13個標準地，對標準地中每棵杉木的胸徑(D)和樹高(H)進行測量并記錄。

2.3 生物量計算與分析

采用錢能智[5]的杉木異速生長方程分別計算杉木單株各器官生物量，計算公式如下：

B干=0.0407D1.5228H1.0703

(1)

B枝=0.0226D3.1427H-1.2466

(2)

B葉=0.1354D2.9235H-1.6995

(3)

B根=0.8911+0.1327D+0.0423D2

(4)

按照福建省二元立木材積公式，單株材積計算公式：

V=0.5806×10-4×D1.955335×H0.894033

(5)

以上公式中D為胸徑(cm)，H為樹高(m)。不同處理間樹高、胸徑和各器官生物量差異顯著性檢驗差異單因素方差分析和多重比較分析，統計分析采用R軟件進行統計分析。

3 結果與分析

3.1 采伐剩余物不同清理方式對杉木幼林生長的影響

圖1表明，采伐剩余不同處理方式對杉木林胸徑(F=5.67，p=0.02)、樹高(F=4.61，p=0.03)及單木蓄積量(F=8.02，p=0.008)均具有顯著的影響(圖1)。煉山處理杉木平均胸徑、樹高和材積均顯著高于清除和劈條帶處理，但清除和劈條帶處理兩者之間差異并不顯著。煉山處理杉木平均胸徑(11.3 cm)分別比清除和劈條帶處理高7.9%和8.1%。煉山、清除和劈條帶處理平均樹高分別為8.4 m、7.6 m和7.8 m，單木材積分別為0.047 m3，0.037 m3和0.037 m3。結果表明：煉山促進了對杉木幼林的生長。

圖1 林地采伐剩余物不同清理方式對杉木幼林生長的影響

3.2 采伐剩余物不同清理方式對杉木幼林各器官生物量的影響

表1表明，采伐剩余物清理方式的不同對杉木各器官生物量的影響并不相同。采伐剩余物處理顯著影響杉木幼林干、根、地上和總生物量及地上地下分配比例，但對枝和葉生物量無顯著影響。煉山處理杉木干生物量為48.1 t/hm2，分別比清除和劈條帶處理高18.4%和20.5%，煉山處理地上生物量為71.2 t/hm2，分別是清除和劈條帶處理1.16倍和1.17倍；煉山、清除和劈條帶處理根生物量分別為23.5 t/hm2、20.7 t/hm2和20.5 t/hm2；煉山處理總生物量(94.7 t/hm2)比清除和劈條帶處理分別高16.1%和15.7%；葉和枝生物量各處理之間并無顯著差異；煉山處理地上地下生物量分配比例顯著低于清除和劈條帶處理。由此可見，采伐剩余物不同清理方式顯著影響杉木各器官的生物量及地上地下的分配比例。

表1 林地采伐剩余物不同清理方式對杉木林各器官生物量積累的影響

4 結論與討論

杉木是我國特有樹種，大力發展杉木生產，提供優質的杉材對保障我國木材安全具有重要的意義，其中胸徑、樹高、材積和生物量是杉木培育過程中的主要評價指標[1]。本次林分調查結果表明，采伐剩余物不同管理方式對杉木生長規律具有不同的影響。煉山處理對在幼林階段杉木生長要優于清除和劈條帶處理，這可能由于煉山處理會使采伐剩余物快速變成灰分和速效養分迅速釋放，并短期內會提高土壤養分含量[3，4,6，7]，有利于杉木的生長。另一方面，煉山處理降低了前期林下植被對杉木幼苗生長的競爭[8]。采伐剩余物清除和劈條帶處理受林地原有根系影響，林木生長受限，因此生長較慢[9]。

杉木各個器官生物量的累積及其分配對采伐剩余不同清理方式響應顯著。清除和劈條帶處理杉木的干、根、地上和總生物量顯著低于煉山處理，但顯著降低了地上地下生物量分配比。這些結果表明煉山處理更有利于杉木地上和地下生物量的積累，而且生物量主要分配至地上部分。然而，采伐剩余物不同管理方式對杉木葉和枝生物量積累無顯著影響，但其原因需進一步進行研究。

煉山處理在杉木幼林階段有利于杉木的生長和地上地下生物量的積累，這一結果與其它研究結果相似。有研究表明，煉山造林林木初期(5年)生長顯著快于不煉山造林，但7年時生長量顯著低于不煉山造林，而本研究調查時間剛好為造林初期(5年)[10]。因此，采伐剩余物不同管理方式對杉木生長長期的影響需要今后進一步研究。