杉木和閩粵栲純林及其混交林生長效果比較

趙壽云

摘 要：在福建邵武營造杉木、閩粵栲純林和杉木-閩粵栲混交林（帶狀混交，混交比例6∶4），初植密度均為2940株·hm-2，不間伐。造林后20年杉木純林的平均胸徑、平均樹高和平均林分蓄積量分別為16.41cm、14.18m和423.37m3·hm-2，其中胸徑大于閩粵栲純林、小于混交林，樹高小于閩粵栲純林和混交林，蓄積量大于混交林和閩粵栲純林，平均林分蓄積量分別是混交林和閩粵栲純林的1.01倍和1.23倍。杉木純林林分葉、枝、干皮和地上總生物量平均值分別為13.26、14.48、131.33和159.07t·hm-2，其地上部分總生物量分別是閩粵栲純林和混交林的62.90%和74.92%。林木平均胸徑、平均樹高、蓄積量和地上總生物量在三種不同林分類型間無顯著差異，但在坡位間有顯著差異。

關(guān)鍵詞：杉木;閩粵栲;純林;混交林;生長量

中圖分類號 S725.2文獻標識碼 A文章編號 1007-7731（2019）22-0061-05

Comparison of Growth of Pure and Mixed Stands of Chinese Fir（Cunninghamia lanceolata） and Castanopsis fissa

Zhao Shouyun

（Forestry Bureau of Nanping City，Nanping 353000，China）

Abstract：Pure Chinese fir （Cunninghamia lanceolata） plantation，pure Castanopsis fissa plantation and Chinese fir-C. fissa mixed plantation，mixed by strips with mixed ratio of 6：4，were established with planting density 2940 stem·hm-2. The plantations had never been thinned. Twenty years after planting，mean diameter at breast height （DBH），mean height and mean stand volume in the pure Chinese fir plantation were 16.41 cm，14.18 m and 423.37 m3·hm-2，respectively，and the mean DBH was higher than that in the pure C. fissa plantation and lower than that in the mixed plantation，the mean height was lower than that in the pure C. fissa and the mixed plantation，the mean stand volume was higher than that in the pure C. fissa and the mixed plantation. Stand mean volume in the pure Chinese fir plantation was 1.01 times and 1.23 times as much as that in the mixed plantation and pure C. fissa plantation，respectively. Stand biomass of foliar，branch，stem plus bark and above ground in the Chinese fir plantation were 13.26 t·hm-2，14.48 t·hm-2，131.33 t·hm-2 and 159.07 t·hm-2，respectively. Above ground biomass of the pure Chinese fir plantation correspond to 62.90% and 74.92% of the mixed plantation and the pure C. fissa plantation，respectively. There were no significant differences in mean DBH，tree height，stand volume and above ground biomass among the tree plantation types，but there were significant differences in tree growth and above ground biomass among slope positions.

Key words：Chinese fir （Cunninghamia lanceolata）;Castanopsis fissa;Pure plantation;Mixed plantation;Growth

杉木（Cunninghamia lanceolata）是我國重要的速生用材樹種，具有繁殖和栽植容易、速生、材質(zhì)優(yōu)良、木材用途廣泛等優(yōu)點，其栽培歷史久、面積大，在國民經(jīng)濟中占有重要的地位[1]。建國以來的60多年間，由于改變了傳統(tǒng)的杉木栽培制度，人工林栽培杉木以純林連栽為主，隨著杉木速生豐產(chǎn)和林面積的不斷擴大，以及連栽代數(shù)的不斷增加，林地生物多樣性降低、白蟻等病蟲害加劇、生態(tài)環(huán)境惡化、地力衰退和木材產(chǎn)量下降，不利于林分生產(chǎn)力的持續(xù)提高和森林多種效益的發(fā)揮[2]。眾多學(xué)者研究表明：單一樹種多代連栽加劇了地力消耗，容易引起林分生產(chǎn)力下降和地力衰退，而選擇適宜的樹種進行混交，可改善林分群落結(jié)構(gòu)，增強生態(tài)系統(tǒng)的適應(yīng)性和穩(wěn)定性，減少病蟲和火災(zāi)，恢復(fù)和提高人工林地的土壤肥力[3-4]。

閩粵栲（Castanopsis fissa），又名黧蒴錐、黧蒴栲、大葉錐、大葉櫟、裂斗錐，殼斗科栲屬植物，自然分布于福建、江西、湖南、貴州四省南部以及廣東、海南、香港、廣西、云南東南部，生長在海拔約1600m以下山地疏林中。閩粵栲對立地條件要求不嚴，生長快、萌芽力強，是具有多種用途的樹種，木材彈性大、質(zhì)輕軟、結(jié)構(gòu)細致、易加工，適作一般的門、窗、家具與箱板材，也可用于制作纖維板材和造紙，枝干可用于培養(yǎng)食用菌。閩粵栲是我國南方優(yōu)良的速生闊葉造林樹種，與杉木進行混交造林試驗的報道不多[5-15]。1999年2月福建省邵武衛(wèi)閩國有林場在拿口工區(qū)開展杉木和閩粵栲純林及其混交林的培育試驗。2018年12月筆者對該片杉木和閩粵栲純林及其混交林20年后的林分生長量和生物量進行調(diào)查和分析，以期為探索適宜的杉木混交樹種、實現(xiàn)人工林可持續(xù)經(jīng)營提供參考依據(jù)。

1 試驗地概況

試驗地位于杉木中心產(chǎn)區(qū)的福建省邵武衛(wèi)閩國有林場拿口工區(qū)70林班57大班2小班，面積16.7hm2，東經(jīng)117°38′57″，北緯27°7′56″，屬中亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，四季分明，年平均氣溫17.7℃，月平均氣溫6.7℃，7月平均氣溫27.6℃，極端最高氣溫40.4℃，極端最低氣溫-7.9℃，年平均降水量1770mm，年平均蒸發(fā)量1283mm，無霜期264d。土壤為花岡巖發(fā)育的山地紅壤，土層厚80～130cm，為II類地。

2 研究方法

2.1 試驗設(shè)計與調(diào)查方法 試驗地于1998年10—11月，采取劈草、劈雜、煉山的林地清理方式，挖大明穴整地，規(guī)格60cm×60cm×40cm，回表土，株行距：1.8m×1.8m，實際栽植密度2940株·hm-2。于1999年2月營造杉木和閩粵栲混交林，為了與混交林進行比較，在同一小班也營造了杉木純林、閩粵栲純林。杉木與閩粵栲的混交比例為6∶4，帶狀混交，帶垂直于等高線，苗木均為本場育苗。造林后進行連續(xù)3年（1999—2001年）每年2次的全面除草，未進行過間伐。

2018年12月（造林后20年）分別在杉木純林、閩粵栲純林、杉木和閩粵栲混交林的上、中、下坡各設(shè)置1個面積為666.67m2（25.82m×25.82m）的標準地，相同坡位的標準地的海拔、坡向、坡度基本相同，調(diào)查試驗地的每木胸徑和樹高。胸徑采用圍徑尺測定，樹高采用超聲波測高器（瑞典產(chǎn)）測定。

2.2 統(tǒng)計方法 平均胸徑和樹高采用胸高斷面積加權(quán)法計算如下：

[D=i=1nD2iHin] （1）

[H=i=1nD2iHii=1nD2i] （2）

式中，[D]為平均胸徑（cm）;[H]為平均樹高（m）;Di為第i株胸徑（cm）;Hi為第i株樹高（m）;n為調(diào)查株數(shù)。

采用福建省闊葉樹二元材積方程[16]計算閩粵栲單株材積：

V=0.0000685634D1.933221H0.867885 （3）

采用杉木二元材積公式[11]計算杉木單株材積[17]：

V=0.00005877042D1.9699831H0.89646157 （4）

式中，V為單株材積（m3）;D為胸徑（cm）;H為樹高（m）

采用秦建華等建立的杉木生物量模型計算杉木單株葉、枝、干生物量[18]：

lnW杉葉=5.0114+1.2499lnD （5）

lnW杉枝=3.4934+1.8233lnD （6）

lnW杉干與皮=3.6300+2.6185lnD+1.1201ln（H/D） （7）

式中，W杉葉、W杉枝、W杉干與皮分別為杉木單株葉、枝、干與皮生物量（g）;D為胸徑（cm）;H為樹高（m）。

采用管大躍等建立的閩粵栲生物量模型計算閩粵栲單株葉、枝生物量[19]：

W閩葉=-0.7343283+0.05045875D+0.03565648D2 （8）

W閩枝=-4.292655+0.7014059D+0.06513868D2 （9）

式中，W閩葉、W閩枝分別為閩粵栲單株葉、枝生物量（kg）;D為胸徑（cm）。

采用以下公式計算閩粵栲干與皮生物量：

W閩干與皮=V×P×1000 （10）

式中，W閩干與皮為閩粵栲干與皮生物量（kg）;V為閩粵栲單株材積（m3）;P為閩粵栲樹干平均容積密度（0.429t·m-3）[20]。

采用方差分析與多重比較的（LSD法）方法分析不同處理的差異顯著性檢驗（借助SPSS軟件完成）。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同林分類型的生長量 造林后20年，各標準地杉木純林胸徑在15.32～17.01cm，樹高在12.33～15.72 m，單株材積在0.12073～0.18462m3·株-1，保留密度在2685～2700株·hm-2，保存率在89.80%～91.84%;各標準地閩粵栲純林胸徑在13.72～17.36cm，樹高在12.41～16.42m，單株材積在0.09637～0.19384m3·株-1，保留密度在2385～2460株·hm-2，保存率在81.12%～83.67%;混交林杉木胸徑在16.00～17.24cm，樹高在12.63～15.78m，單株材積在0.13452～0.19012m3·株-1，混交林閩粵栲胸徑在13.85～17.57cm，樹高在12.64～16.44m，單株材積在0.09978～0.19845m3·株-1，具體見表1。

不同林分類型各樹種的胸徑、樹高、單株生物量和蓄積量均表現(xiàn)為：下坡>中坡>上坡，但坡位對不同樹種各生長量指標的影響程度有所不同。保留密度在不同坡位均表現(xiàn)為：杉木純林>杉木-閩粵栲混交林（以下簡稱為“混交林”）>閩粵栲純林;上坡的胸徑、單株材積和蓄積量、中坡的蓄積量均表現(xiàn)為：杉木純林>混交林>閩粵栲純林，只有樹高表現(xiàn)為：混交林>閩粵栲純林>杉木純林;中坡的胸徑、樹高和單株材積、下坡的蓄積量表現(xiàn)為：混交林>杉木純林>閩粵栲純林;下坡胸徑表現(xiàn)為：混交林>閩粵栲純林>杉木純林，樹高和單株材積表現(xiàn)為：閩粵栲純林>混交林>杉木純林。同一樹種在混交林中的生長量均略高于純林，但差異不顯著，具體見表2。

統(tǒng)計各種林分類型三個重復(fù)（坡位）的生長量平均值，杉木純林的平均胸徑、平均樹高、平均單株材積、保留密度、蓄積量和保存率分別為16.41cm、14.18m、0.15828m3、2675株·hm-2、423.37m3·hm-2和90.99%，除了樹高小于閩粵栲純林外，其余指標均大于閩粵栲純林;杉木純林的平均胸徑、平均樹高和平均單株材積小于混交林，但保留密度、蓄積量和保存率大于混交林。杉木純林林分平均蓄積量是混交林的1.01倍，是閩粵栲純林的1.23倍;混交林中的杉木和閩粵栲的平均胸徑、平均樹高和平均單株材積均略高于各自樹種的純林，但方差分析和多重比較結(jié)果表明，3種林分類型各樹種間的平均胸徑、平均樹高、平均單株材積和平均蓄積量均無顯著差異，但保留密度和保存率三者之間兩兩均差異顯著，具體見表2。

3.2 不同林分類型地上部分生物量 從表3可見，不同坡位純林和混交林中杉木的單株葉、枝、干皮和地上總生物量均小于純林和混交林中的閩粵栲。杉木的枝葉在地上生物量中占的比例小于閩粵栲。同一樹種在純林中的各器官生物量和地上總生物量均小于混交林，但差異較小。

統(tǒng)計各林分類型3個重復(fù)的平均值，杉木純林的平均單株葉、枝、干皮生物量和單株地上總生物量分別為4.96、5.41、49.09和59.47kg·株-1，混交林中杉木的平均單株葉、枝、干皮生物量和單株地上總生物量分別為5.11、5.65、51.66和62.42kg·株-1，均低于純林和混交林中的閩粵栲，但只有杉木單株葉和枝生物量與閩粵栲的差異達到顯著水平，具體見表4

在上坡位，林分葉和枝生物量大小順序為：閩粵栲純林>混交林>杉木純林，林分干皮和地上總生物量大小順序為：混交林>閩粵栲純林>杉木純林;在中坡位，林分葉、枝和地上總生物量大小順序為：閩粵栲純林>混交林>杉木純林，林分干皮生物量大小順序為：混交林>閩粵栲純林>杉木純林;在下坡位，林分各器官和地上總生物量大小順序均為：閩粵栲純林>混交林>杉木純林，具體見表5。

從3個重復(fù)的平均值看，杉木純林林分葉、枝、干皮和地上總生物量平均值分別為13.26、14.48、131.33和159.07t·hm-2，其地上部分總生物量分別是閩粵栲純林和混交林的62.90%和74.92%。除了林分干皮生物量表現(xiàn)為：混交林>閩粵栲純林>杉木純林外，其余均表現(xiàn)為：閩粵栲純林>混交林>杉木純林，除了杉木純林林分葉生物量顯著小于閩粵栲純林，3種林分枝生物量差異兩兩顯著外，其余生物量指標不同林分類型間均無顯著差異。

3.3 不同坡位林木生長量和地上部分生物量 不同坡位平均胸徑、平均樹高、單株材積、蓄積量、林分葉、枝、干皮生物量和地上總生物量均表現(xiàn)為：下坡>中坡>上坡。坡位對平均胸徑、平均樹高、單株材積、蓄積量、林分干皮生物量和地上總生物量均有顯著影響，下坡位的上述生長量和生物量指標均顯著高于上坡位，而坡位對保留密度、保存率、林分葉和枝生物量無顯著影響，具體見表7、8。

4 結(jié)論與討論

造林后20年，坡位對平均胸徑、平均樹高、單株材積、蓄積量、林分干皮生物量和地上總生物量均有顯著影響，下坡位的上述生長量和生物量指標均顯著高于上坡位，而坡位對保留密度、保存率、林分葉和枝生物量無顯著影響。

造林后20年，杉木純林的平均胸徑、平均樹高、平均單株材積、保留密度、蓄積量和保存率分別為16.41cm、14.18m、0.15828m3、2675株·hm-2、423.37m3·hm-2和90.99%，除了樹高小于閩粵栲純林外，其余指標均大于閩粵栲純林。杉木純林的平均胸徑、平均樹高和平均單株材積小于混交林，但保留密度、蓄積量和保存率大于混交林。杉木純林林分平均蓄積量是混交林的1.01倍，是閩粵栲純林的1.23倍，但差異不顯著;混交林中的杉木和閩粵栲的平均胸徑、平均樹高和平均單株材積均略高于各自樹種的純林，3種林分類型各樹種間的平均胸徑、平均樹高、平均單株材積和平均蓄積量均無顯著差異，但保留密度和保存率三者之間兩兩均差異顯著。差異不顯著的原因主要是由于3個重復(fù)處在不同坡位，坡位導(dǎo)致的生長量變異超過了樹種間的變異。純林和混交林中的閩粵栲胸徑和單株材積生長量小于杉木，與前人報道的有所不同，這可能與試驗地從未疏伐有關(guān)。閩粵栲冠幅較大，需要較大的營養(yǎng)空間，由于試驗地未疏伐，密度較大，嚴重影響了閩粵栲的生長。

閩粵栲的枝葉占地上總生物量的比例大于杉木，閩粵栲的木材容積密度（0.429t·m-3）大于杉木（0.306～0.311t·m-3），干皮生物量占地上生物量的60%以上，因此3種林分類型的地上生物量表現(xiàn)與蓄積生長量有所不同。不同坡位純林和混交林中杉木的單株葉、枝、干皮和地上總生物量均小于純林和混交林中的閩粵栲。同一樹種在純林和在混交林中的單株生物量差異較小且不顯著。

杉木純林的平均單株葉、枝、干皮生物量和單株地上總生物量分別為4.96、5.41、49.09和59.47kg·株-1，混交林中杉木的平均單株葉、枝、干皮生物量和單株地上總生物量分別為5.11、5.65、51.66和62.42kg·株-1，均低于純林和混交林中的閩粵栲，但只有杉木單株葉和枝生物量與閩粵栲的差異達到顯著水平。

在上坡位，林分葉和枝生物量大小順序為：閩粵栲純林>混交林>杉木純林，林分干皮和地上總生物量大小順序為：混交林>閩粵栲純林>杉木純林;在中坡位，林分葉、枝和地上總生物量大小順序為：閩粵栲純林>混交林>杉木純林，林分干皮生物量大小順序為：混交林>閩粵栲純林>杉木純林;在下坡位，林分各器官和地上總生物量大小順序均為：閩粵栲純林>混交林>杉木純林。

杉木純林林分葉、枝、干皮和地上總生物量平均值分別為13.26、14.48、131.33和159.07t·hm-2，其地上部分總生物量分別是閩粵栲純林和混交林的62.90%和74.92%。除了林分干皮生物量表現(xiàn)為：混交林>閩粵栲純林>杉木純林外，其余均表現(xiàn)為：閩粵栲純林>混交林>杉木純林，除了杉木純林林分葉生物量顯著小于閩粵栲純林，3種林分枝生物量差異兩兩顯著外，其余生物量指標不同林分類型間均無顯著差異。

為了提高純林和混交林的生產(chǎn)力，應(yīng)該及時調(diào)節(jié)種內(nèi)和種間關(guān)系，當林木競爭開始劇烈時應(yīng)及時進行合理的撫育間伐，以維持和提高人工林的生產(chǎn)力。

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（責(zé)編：張 麗）