連栽跡地巨尾桉高密植林生長量及生物量分析

駱棟卿 佘超凡 黃明軍 溫宇力 吳慶標

摘要 [目的]探究高密植對巨尾桉生長量及生物量的影響。[方法]對桉樹連栽跡地6年生巨尾桉高密植林（3 333株/hm2）、對照林（1 667株/hm2 ）的生長量和生物量進行分析。[結果]高密植林的平均樹高、平均胸徑、單株材積比對照林的小14.1%、19.6%、42.1%，但單位面積蓄積量比對照林的大11.3%;胸徑分級中，密植林胸徑<14 cm所占比例比對照林的大37.98%;樹高分級中，密植林樹高≥16.1 m所占比例比對照林的小34.70百分點;密植林的喬木層生物量比對照林大23.57 t/hm 林下灌草層和枯落物層的生物量比對照林的少1.40 t/hm 總生物量比對照林大22.17 t/hm2。[結論]連栽跡地上營造桉樹密植林有利于蓄積量和生物量的積累，適合發展為紙漿林和生物質能源林。

關鍵詞 連栽跡地;巨尾桉;高密植;生長量;生物量

中圖分類號 S 792.39? 文獻標識碼 A

文章編號 0517-6611（2021）21-0137-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.21.033

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Growth and Biomass Analysis of High Density Forest of Eucalyptus urophylla in Continuous Cultivation

LUO Dong-qing，SHE Chao-fan，HUANG Ming-jun et al

（Guangxi Gaofeng Tree Farm，Nanning，Guangxi 530001）

Abstract [Objective]To study effects of high density forest planting on growth and biomass of Eucalyptus urophylla.[Method]The growth and biomass of a 6-year old Eucalyptus grandis high density forest （3 333 plants/hm2） and a control forest （1 667 plants/hm2） were analyzed.[Result]The results showed that the average tree height，average DBH and individual volume of high density forest were 14.1%，19.6% and 42.1% lower than those of the control forest，but the total volume was 11.3% larger than that of the control forest.In DBH classification，the proportion of DBH<14 cm in high density forest was 37.98% higher than that in control forest.In the classification of tree height，the proportion of high density forest with tree height ≥16.1 m was 34.70% less than that of the control forest.The biomass of tree layer in high density forest was 23.57 t/hm2 larger than that of control forest，the biomass of undergrowth shrub layer and litter layer was 1.40 t/hm2 less than that of control forest，and the total biomass was 22.17 t/hm2 larger than that of control forest.[Conclusion]The results indicated that the high density eucalyptus forest was beneficial to the accumulation of wood volume and biomass，which was suitable for the development of pulp forest and biomass energy forest.

Key words Continuous cultivation;Eucalyptus urophylla;High density forest;Growth;Biomass

基金項目 大學生創新創業訓練計劃項目（廣西大學202010593324）。

作者簡介 駱棟卿（1977—），女，廣西橫縣人，工程師，碩士，從事人工林高產栽培技術研究。*通信作者，副教授，從事森林生態學研究。

收稿日期 2021-03-21;修回日期 2021-04-24

桉樹（Eucalyptus）具有生長快、產量高、干通直、輪伐短、效益好、用途廣等優點，是全球熱帶和亞熱帶地區主要用材樹種[1-2]，也是我國南方速生豐產林和工業原料林基地建設的戰略性樹種。廣西氣候溫暖，熱量和雨水充足，適合桉樹生長，是我國桉樹人工林發展的主要生產基地之一。廣西桉樹人工林的發展始于20世紀90年代初，大面積推廣種植發展于“十一五”期間（2005—2010年）。截至2019年，我國桉樹人工林面積突破546萬hm 居全球第2位，而廣西桉樹人工林面積達256萬hm 居全國首位[3] ，年產桉樹木材超過2 100萬hm 約占全國的25%以上，在我國木材生產儲備和供應方面發揮著重要作用[4]。

在經歷了十余年的發展之后，目前，桉樹人工林分已出現2代、3代連栽林分，以及不同栽培模式、不同造林密度等林分。對桉樹人工林不同造林密度、桉樹連栽人工林生長特性和生物量生產力等方面的研究較多，但大部分只是基于不同代次、多品種、單密度或不同密度等研究[5-10]，對已經連栽2代的桉樹連栽跡地開展高密植人工林種植的研究報道較少。為探討桉樹連栽跡地開展巨尾桉高密植人工林栽培的可行性，筆者于2014年3月在廣西國有高峰林場六里分場12林班桉樹連栽跡地上建立了高密度林分（3 333株/hm2）和對照林分（1 667株/hm2）試驗地，并于2016年4月對試驗地2年生林分生物量生產力及土壤水文功能進行了研究，結果表明，密植林的生物量生產力、土壤水源涵養能力等比對照林略好[11]。為進一步分析連栽跡地對高密植巨尾桉人工林生長的影響，筆者對達到采伐年齡的6年生同一試驗地高密植林和對照林的生長量和生物量進行研究，旨在為桉樹連栽跡地開展巨尾桉高密植人工林可持續經營提供理論參考。

1 試驗地概況

1.1 自然條件

試驗地位于廣西國有高峰林場六里分場12林班，地處108°17′58″E，22°58′14″N。地貌以丘陵為主，海拔在150～500 m;氣候屬濕潤的南亞熱帶季風氣候，主要氣候特點是炎熱潮濕，陽光充足，雨量充沛，霜少無雪，夏長冬短，年平均氣溫在21.6 ℃，年均降雨量達1 304.2 mm，平均相對濕度為79%。土壤為砂巖發育而成的赤紅壤，pH 4.5～5.0;土層厚度大于80 cm。調查時林下灌草層主要有蔓山秀竹（Microstegium.vimineum）、路邊青（Clerodenrum bungei）、潺槁樹（Litsea glutinosa）;草本類主要有五節芒（Miscanthus floridulus）、飛機草（Eupatorium odoratum）、勝紅薊（Ageratum conyzoides ）、東方烏毛蕨（Blechnum orientale）、團葉鐵線蕨（Adiantum capillus-veneris）等，林下植被覆蓋度為50%～80%，枯落物層厚度為3～5 cm。

1.2 試驗林的營造及管護措施

試驗地桉樹品種為廣林9號，2014年3月種植，在尾巨桉采伐跡地（前茬第1代林為尾巨桉，2004年種植，第2代林為第1代林2008年砍伐第1輪后的萌芽林）營造第3代巨尾桉新造林。選擇坡位、坡向等立地條件基本一致的地塊分別建立高密植林（3 333株/hm2）和對照林（1 667株/hm2）標準地各3塊，面積各1 200 m2 ，各處理四周保留2行緩沖帶。造林后試驗地密植林和對照林的經營管護措施相同，即管護3年，種植前每株施基肥500 g/株，種植后第1、2、3年各施追肥1次，每次400 g/株，撫育4次，第1年2次，第2、3年各1次，第1年撫育采用行間帶鏟（帶內人工全鏟，帶外人工砍草），第2、3年使用除草劑除草。種植后30 d進行帶墾，即以植株為中心，在植株行間挖帶，帶寬130 cm（距幼樹上方墾65 cm，下方墾65 cm），深20 cm。

2 研究方法

2.1 調查項目與方法

2.1.1 生長量調查。

調查時間為2020年6月，在密植林和對照林分中各設置3個20 m×20 m標準地，對樣地內林木進行每木檢尺，測定林木胸徑、樹高，計算林分單株材積和林分蓄積[12]。

V=C0×D[C1-C2×（D+H）]×H[C3+C4×（D+H）]（1）

式中，V為單株材積;D為胸徑;H為樹高;C0=0.000 109 154 150;C1=1.878 923 70;C2=0.005 691 855 03;C3=0.652 598 05;C4=0.007 847 535 07。

2.1.2 林分徑階株數統計。將每木檢尺調查的林木按徑階進行胸徑和樹高株數統計，分析林分的胸徑、樹高徑級分布規律。

2.1.3 生物量調查。森林生物量的測定方法有收獲法和估算法，收獲法通過伐倒平均木直接測量獲得，估算法則是通過生物量模型和估算參數等間接計算獲得[13]。在每木檢尺的基礎上，依據生物量模型估算喬木層生物量[14]。

w=1.884×0.022 x-1.877×10-6 x2+3.262×10-10 x3 （2）

式中，w為生物量，x=D2·H

林下灌草層和枯枝落葉層生物量調查采取“收獲法”，即在樣地內按對角線方向設4個樣方重復（1 m ×1 m），將樣方內的灌草、枯枝、枯葉等進行分類裝袋，并現場稱取鮮重記錄后帶回實驗室烘干，測定樣品干重，從而計算出林下植被層和枯枝落葉層的生物量。

2.2 數據分析與處理 所有外業調查數據和室內分析的數據均采用Excel和SPSS進行統計分析。

3 結果與分析

3.1 生長量比較

由表1可知，6年生密植林的平均樹高、平均胸徑、平均單株材積均比對照林低，分別低14.1%、19.6%、42.1%，三者均表現出顯著差異（P<0.05）;但密植林的單位面積蓄積量比對照林的高 11.3%。這與2016年4月調查該試驗地2年生林分的平均胸徑、平均樹高、單株材積的規律基本一致[11]?？傊?，造林密度低更有利于林木樹高、胸徑的生長;造林密度大，保存的株數相對較多，相應的蓄積量也大，2年生和6年生的蓄積量均為密植林大于對照林。

3.2 胸徑級和樹高級比較

3.2.1 胸徑分級。圖1顯示，密植林的胸徑級分布規律明顯與對照不同。參照2013年廣西國有森林經營單位森林資源規劃設計調查技術規范，6年生巨尾桉密植林分胸徑<14 cm（小徑材）所占比例為57.86%，≥14 cm（大、中徑材）所占比例為42.14%;而對照林相應的徑級所占比例為19.88%、80.12%;密植林的小徑材所占比例比對照林大37.98%，說明造林密度對胸徑有較大影響。

3.2.2 樹高分級。圖2顯示，6年生密植林樹高分級中，4.1～16.0 m所占55.85%，≥16.1 m所占比例為44.15%;對照林對應分級所占比例分別為21.15%、78.85%。密植林為<16.1 m占比高，而對照林為≥16.1 m占比高。說明林分密度小，光照強，上層郁閉度小，更利于植株樹高生長。

綜合圖1、2可知，密植林由于林木間相對生長空間較小，使林木胸徑和樹高生長受限。對照林密度小，林木間生長空間較大，更利于植株胸徑、樹高的生長。這與前期研究對該試驗林分2年生時的調查分析規律基本一致[11]。

3.3 生物量比較

生物量是指一個有機體或群落在一定時間內積累的有機質總量[15]，用以評價林分整體生產力。林分總生物量為喬木層生物量與林下植被生物量之和[3]。由表2可知，密植林的總生物量比對照林的略大。其中，密植林的喬木層生物量比對照林大23.57 t/hm 差異不顯著（P>0.05）。對照林的灌草層、枯落物生物量比密植林略大，差異不顯著（P>0.05）。對照林密度小，林分較為通透，光線充足，利于林下植被的生長。這說明造林密度對喬木層生物量和總生物量產生一定影響，密度大其單位面積株數也多，相應的生物量就大。

4 結論與討論

該研究通過對桉樹連栽跡地的2種不同密度6年生巨尾桉人工林的生長量和生物量進行分析，結果表明，桉樹連栽跡地高密植林的平均胸徑、平均樹高、平均單株材積均比對照林小。胸徑級、樹高級表現出的分布規律與造林密度也有密切關系，密植林小徑材占比高，對照林中徑材占比高。然而，蓄積量、喬木層生物量和總生物量則是密植林比對照林的略大，這與其他研究結果相似[16-18]。

只要采取科學施肥和合理的經營措施，桉樹連栽（第3代新造林）不會造成林分蓄積量的明顯降低。該研究對照林的蓄積量達到184.65 m3/hm 密植林的蓄積量達到205.60 m3/hm2 。對照林蓄積量與陳少雄等[19]在廣西東門林場6.3年（1代林）尾巨桉的蓄積量（197.81 m3/hm2）接近，是楊啟軍[20] 在同區域（廣西高峰林場六里分場）測定5年生3代林（2代萌芽林）蓄積量（97.6 m3/hm2）的1.89倍，而密植林與其5年生1代林的蓄積量（204.6 m3/hm2）接近。

如果經營措施恰當，連栽對低密度和高密度的桉樹林分生物量也沒有顯著影響。該研究密植林與對照林的林分生物量分別為155.90 、133.73 t/hm2 ，對照林是李況[14]在廣西七坡林場研究的5年生巨尾桉1代林同密度生物量（83.34 t/hm2） 的1.60倍，與溫遠光等[21]在廣西東門林場研究的同密度10年生尾葉桉生物量（144.85 t/hm2）接近，是葉紹明等[9]在廣西柳州測定的同密度6年生1代無性系尾巨桉林分生物量（74.03 t/hm2）的1.81倍，而密植林生物量是其測定的相似密度（2 500株/hm2? ）林分生物量（79.39 t/hm2）的1.96倍。桉樹品系、立地條件和施肥措施等不同，可能是造成這些差異的主要原因。

一般而言，桉樹主要用作建筑木材、家具用材、紙漿用材等。但隨著能源科技的發展和國家碳中和的迫切需要，高密植桉樹人工林作為生物質能源林日益受到重視。森林是可再生資源，一些發達國家已經開始對能源結構由傳統能源向可再生能源進行改革[22] ，歐美發達國家對桉樹作為能源樹種進行了長期研究，已證實桉樹可作為生物質能源樹種并加以利用[23-24]。我國在能源樹種方面的研究也有報道，其中以桉樹為主的生物質能源綜合開發利用的研究較多[25-28]。周群英等[27]通過對短周期尾巨桉能源林生物量與能量特征的研究認為，生物量是評價能源林產量的重要指標，桉樹作為能源林發展可適當密植;許宇星[28]通過研究9種高密度林分對桉樹幼齡能源林生物量與熱值的影響，認為高密度林分生物量顯著高于低密度林分生物量。由此可見，基于未來生物質能源林的發展需要，高密植桉樹人工林具有較好的發展前景，但對立地條件和合理密度的選擇、桉樹連栽跡地能否再進行高密度栽培、地力維持等仍需要進一步深入研究。

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