間伐對(duì)干熱河谷細(xì)葉云南松次生林生長(zhǎng)的影響

吳東山，馮源恒，徐榮勛，楊章旗，李 鵬，唐森生，楊柳琴，韋秋思，韓俊學(xué)，黃 玲

（1.廣西壯族自治區(qū)林業(yè)科學(xué)研究院 廣西馬尾松工程技術(shù)研究中心，廣西南寧 530002；2.廣西壯族自治區(qū)國(guó)有雅長(zhǎng)林場(chǎng)，廣西百色 533200）

在森林培育過(guò)程中，集約化經(jīng)營(yíng)是提高次生林木材產(chǎn)量和質(zhì)量的重要途徑，而密度控制是開(kāi)展集約化經(jīng)營(yíng)的關(guān)鍵措施之一。林分密度決定林木間競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度，對(duì)于林分生長(zhǎng)速度和林分蓄積有重要的影響。適宜的林分密度可促進(jìn)林分生產(chǎn)力的提高和優(yōu)良干材的形成。根據(jù)不同培育目標(biāo)確定次生林合理的密度具有重要的意義。

細(xì)葉云南松（Pinus yunnanensisvar.tenuifolia）是云南松南盤(pán)江流域紅水河上游干熱河谷的一個(gè)變種。細(xì)葉云南松耐干旱和瘠薄，樹(shù)干通直，出材率高，產(chǎn)脂性能優(yōu)良，是干熱河谷地帶重要的植被恢復(fù)及材脂兩用樹(shù)種，主要分布于貴州、廣西和云南三省交界海拔400～1 200 m 的河谷地帶，并沿河谷形成純林或針闊混交林[1-2]。長(zhǎng)期以來(lái)，對(duì)細(xì)葉云南松天然林的過(guò)度采伐，導(dǎo)致細(xì)葉云南松林分面積和蓄積量急劇減少，細(xì)葉云南松建筑材資源幾近枯竭[3]。潘婷[4]和羅紅葉[5]的研究表明，細(xì)葉云南松為林分喬木層的主要組成部分，生產(chǎn)潛力突出。目前，對(duì)細(xì)葉云南松的研究主要集中于松脂成分的定性分析[6]、生材材性及木材干燥特性[7-8]、生長(zhǎng)規(guī)律[9]、林分生物量[10]、天然種源林遺傳多樣性分析[11]及地理分布和環(huán)境的關(guān)系[12]等，對(duì)于細(xì)葉云南松天然次生中齡林的研究仍未見(jiàn)報(bào)道。吳敏等[13]通過(guò)對(duì)72年生細(xì)葉云南松天然林進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)28年時(shí)材積生長(zhǎng)仍未達(dá)到數(shù)量成熟；細(xì)葉云南松中齡林生長(zhǎng)期較長(zhǎng)。中齡林為次生林的主要林分組成，研究中齡期的密度栽培措施有助于提高林分產(chǎn)量。本文以細(xì)葉云南松次生中齡林為材料，結(jié)合廣西細(xì)葉云南松分布區(qū)土壤的肥力特性[14]，開(kāi)展中齡林間伐，分析影響林木生長(zhǎng)的主要因子及促進(jìn)林木生長(zhǎng)的最佳密度，可為細(xì)葉云南松中齡林優(yōu)質(zhì)建筑材高效培育技術(shù)模式提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于廣西壯族自治區(qū)國(guó)有雅長(zhǎng)林場(chǎng)（104°10′ ～ 107°10′E，23°50′ ～ 25°40′N(xiāo)），地處云貴高原東南邊緣，是廣西丘陵向云貴高原過(guò)渡的山原地帶。屬桂西中熱帶季風(fēng)氣候，深受季風(fēng)環(huán)流和焚風(fēng)效應(yīng)共同影響，海洋濕潤(rùn)氣團(tuán)盛行于夏季，大陸寒冷氣團(tuán)盛行于冬季，并且由于山勢(shì)高大，地形較復(fù)雜，形成了中熱帶山地獨(dú)特氣候。試驗(yàn)地?zé)崃砍渑妫滔拈L(zhǎng)，干濕季節(jié)較明顯；年均氣溫16.8 ℃，最高氣溫38.0 ℃，最低氣溫-3 ℃，年均降水量1 058 mm，年均蒸發(fā)量1 484.7 mm，年均相對(duì)濕度約82%。土壤多由砂頁(yè)巖風(fēng)化的殘積母質(zhì)發(fā)育而成，海拔800 m以上為黃壤，800 m以下為紅壤，500 m以下較干熱的地方則為褐紅壤。

1.2 材料與方法

2018年，在雅長(zhǎng)林場(chǎng)益來(lái)分場(chǎng)4 林班，選擇16年生的細(xì)葉云南松次生林進(jìn)行間伐，間伐前林分密度為825 株/hm2。采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，間伐后密度分別為465 株/hm2（A）、585 株/hm2（B）和705 株/hm2（C），以不間伐（825 株/hm2）為對(duì)照（CK），共4 個(gè)處理，每處理重復(fù)4 次。小區(qū)間設(shè)置兩排隔離帶，小區(qū)面積為22 m×30 m。2018—2020年定株觀測(cè)胸徑、樹(shù)高、冠幅和枝下高等數(shù)據(jù)，采用實(shí)際測(cè)量值計(jì)算冠高比、高徑比和冠徑比的平均值。按照文獻(xiàn)[15]計(jì)算林分平均胸徑及平均高。將林木徑級(jí)分為小徑級(jí)（徑級(jí)≤12 cm）、中徑級(jí)（14 cm ≤徑級(jí)≤20 cm）、中大徑級(jí)（22 cm ≤徑級(jí)≤26 cm）和大徑級(jí)（徑級(jí)≥28 cm）4 個(gè)等級(jí)。按廣西細(xì)葉云南松二元材積公式求算單株材積，乘上徑階株數(shù)得徑階材積，累計(jì)各徑階材積得蓄積量。間伐前細(xì)葉云南松林分平均蓄積為81.68 m3/hm2。

單株材積（V，m3）計(jì)算公式為[10]：

V=0.504 412×10-4D1.943725H0.977397

式中，D為胸徑（cm）；H為樹(shù)高（m）。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用SAS軟件[15]進(jìn)行方差分析及多重比較分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 林分密度對(duì)細(xì)葉云南松胸徑和樹(shù)高生長(zhǎng)的影響

間伐后第1年，不同密度林分的胸徑差異不顯著；間伐后第2～3年，不同密度林分的胸徑差異顯著（P<0.05）（表1）。間伐后第1～3年，A 密度林分的胸徑最大，顯著大于CK（P<0.05），分別比CK 高出12.05%、14.03%和14.86%；其次為C 密度林分，分別比CK 高出8.43%、11.70%和14.29%；B 密度林分最小，分別比CK 高出7.83%、11.11%和13.14%（表2）。不同密度林分胸徑隨著間伐時(shí)間延長(zhǎng)而增加。不同密度林分間伐后第1～2年的胸徑增長(zhǎng)量分別為0.9、1.1和1.1 cm；間伐后第2～3年的增長(zhǎng)量分別為0.6、0.8 和0.9 cm，C 密度林分胸徑年增長(zhǎng)量最大。表明C密度林分的胸徑生長(zhǎng)狀況最優(yōu)。造林密度越大，林木個(gè)體間的競(jìng)爭(zhēng)越激烈，會(huì)限制部分個(gè)體的生長(zhǎng)。對(duì)高密度林分進(jìn)行適度的間伐可以促進(jìn)林木胸徑生長(zhǎng)。

間伐后第1～3年，不同密度林分的樹(shù)高差異不顯著。間伐后第1年，C 密度林分樹(shù)高和CK 無(wú)差別，間伐后第2～3年，C 密度林分的樹(shù)高分別比CK高1.68%和4.06%。間伐后第1 ～ 3年，A 和B 密度林分的樹(shù)高均低于CK，表明間伐后低密度林分樹(shù)高的生長(zhǎng)較差。不同密度林分樹(shù)高隨著間伐時(shí)間延長(zhǎng)而增加。不同密度林分間伐后第1～2年的樹(shù)高增長(zhǎng)量分別為0.7、0.8 和0.8 m；間伐后第2～3年的增長(zhǎng)量分別為0.6、0.5和0.7 m，C密度林分樹(shù)高年增長(zhǎng)量最大。

2.2 林分密度對(duì)細(xì)葉云南松單株材積的影響

間伐后第1～2年，不同密度林分的單株材積差異不顯著；間伐后第3年，不同密度林分的單株材積差異顯著（P< 0.05）（表1）。間伐后第1年，C 密度林分的單株材積最大（0.149 m3），比CK 高出17.32%；其次為A 密度林分（0.143 m3），比CK 高出12.60%，均顯著高于CK（P<0.05）；B 密度林分最?。?.136 m3），比CK 高出7.09%（表2）。間伐后第2年，C 密度林分的單株材積最大（0.178 m3），比CK 高出25.35%。間伐后第3年，A、B 和C 密度林分分別比CK 高出23.03%%、21.71%和35.52%，C 密度林分的單株材積最大。不同密度林分單株材積隨著間伐時(shí)間延長(zhǎng)而增加。不同密度林分間伐后第1～2年的單株材積增長(zhǎng)量分別為為0.025、0.028 和0.029 m3，間伐后第2 ～ 3年的增長(zhǎng)量分別為0.019、0.021 和0.028 m3。C 密度林分的單株材積年增長(zhǎng)量最大。

表1 不同密度林分間伐后3年生長(zhǎng)性狀的方差分析Tab.1 Variance analysis on growth characteristics of stands with different densities in three years after thinning

表2 不同密度林分間伐后3年生長(zhǎng)情況Tab.2 Growth situation of stands with different densities in three years after thinning

續(xù)表2 Continued

2.3 林分密度對(duì)細(xì)葉云南松蓄積量的影響

林分蓄積量在間伐后1～2年差異不顯著，在第3年差異顯著（表1）。間伐后第1年，C 密度林分蓄積量最大（104.754 m3/hm2），比CK 高出0.02%；間伐后第2年，C 密度林分蓄積量最大（125.684 m3/hm2），比CK 高出7.70%；間伐后第3年，C 密度林分蓄積量最大（145.214 m3/hm2），比CK 高出15.19%。密度A和B 林分在間伐后第1～3年蓄積量均小于CK。不同密度林分蓄積量隨著間伐時(shí)間延長(zhǎng)而增加。不同密度林分間伐后第1～2年的蓄積量增長(zhǎng)量分別為11.311、16.429和20.930 m3/hm2，間伐后第2～3年的增長(zhǎng)量分別為9.169、12.523 和19.530 m3/hm2。C密度林分的蓄積量年增長(zhǎng)量最大。

2.4 林分密度對(duì)細(xì)葉云南松干形的影響

冠高比在間伐后3年內(nèi)差異不顯著。間伐后第1 ～ 2年，B 密度林分的冠高比均最大，CK 均最低；間伐后第3年，A 密度林分的冠高比最大，這表明冠高比在不同密度間的變化趨勢(shì)不一致。除C密度林分外，不相同密度林分的冠高比隨著間伐時(shí)間延長(zhǎng)而減少。不同密度林分的高徑比和冠徑比在間伐后第1年差異均不顯著；間伐后第2年，高徑比差異不顯著，冠徑比差異顯著（P<0.05）；間伐后第3年，兩者均差異顯著（P<0.05）。不同密度林分的高徑比和冠徑比隨著間伐時(shí)間延長(zhǎng)而增加。說(shuō)明密度越大，林分的自然整枝越好，林分的密度效應(yīng)初步形成。

2.5 林分密度對(duì)不同徑級(jí)林木分布的影響

間伐后第3年，隨著密度的增加，小徑級(jí)株數(shù)比例增大，大徑級(jí)株數(shù)比例變低（表3）。間伐后第3年，不同密度林分的中徑級(jí)林木比例高；CK 比例最大（58.18%），其次為C密度林分（57.44%），與B密度林分（55.13%）差異不顯著。B密度林分中大徑級(jí)林木比例最大（33.33%），其次為C密度林分（30.85%），與A密度林分（30.00%）差異不顯著。

表3 間伐后第3年不同徑級(jí)林木分布比例Tab.3 Percentage of plant distribution in different diameter classes in the third year after thinning(%)

2.6 林分密度對(duì)不同徑級(jí)蓄積量的影響

間伐后第3年，中徑級(jí)的林分蓄積量隨林分密度的增加而增加，大徑級(jí)相反。CK中徑級(jí)蓄積量最大（9.394 m3），顯著高于A 和B 密度林分（P<0.05）；其次為C 密度林分（8.816 m3）。C 密度林分中大徑級(jí)的蓄積量最大（9.268 m3），顯著高于其他密度（P<0.05），其次為B 密度林分（7.361 m3），A 密度林分最?。?.911 m3）。C 密度林分中徑級(jí)的出材量足，且中大徑級(jí)林分蓄積量最大，林分結(jié)構(gòu)合理。因此，培育中大徑級(jí)建筑用材時(shí)宜選擇C密度，能獲得最大的出材量。

表4 間伐后第3年不同徑級(jí)林分蓄積量Tab.4 Accumulation of stands in different diameter classes in the third year after thinning(m3)

3 討論與結(jié)論

林分生產(chǎn)力與基因型有關(guān)，還與林木對(duì)其生長(zhǎng)空間的利用有關(guān)。在栽培過(guò)程中，可通過(guò)合理的栽培措施提高林木對(duì)養(yǎng)分的利用，以提高林分生產(chǎn)力。目前，細(xì)葉云南松資源保護(hù)、開(kāi)發(fā)與利用較為薄弱，阻礙細(xì)葉云南松樹(shù)種的可持續(xù)發(fā)展。通過(guò)間伐試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)密度過(guò)疏或過(guò)密都不利于木材的快速增產(chǎn)。本研究結(jié)果表明，間伐后第3年，生長(zhǎng)量最好的林分密度為705 株/hm2，單株材積為0.206 m3，林分蓄積量為145.214 m3/hm2。林木的冠高比、高徑比和冠徑比是林分自然整枝效果和干形飽滿(mǎn)度的直接反映。通過(guò)間伐可以對(duì)林分的干形進(jìn)行調(diào)控，實(shí)現(xiàn)林分的良性生長(zhǎng)。不同密度林分間伐后第1～3年，高徑比和冠徑比隨著時(shí)間延長(zhǎng)而增大。培育大徑材為目標(biāo)時(shí)，應(yīng)選擇合適的間伐強(qiáng)度，降低樹(shù)干尖削度。在中大徑級(jí)中，C 密度林分的蓄積量最大，高于B 密度林分；在中徑級(jí)的蓄積量也高于B 密度林分。培育中大徑級(jí)建筑材原料林的適宜密度為705株/hm2。

該技術(shù)模式適用于目前細(xì)葉云南松的主要種植區(qū)廣西南盤(pán)江-紅水河流域上游地區(qū)。在地質(zhì)及土壤發(fā)育有差異的地區(qū)，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)赝寥赖臓I(yíng)養(yǎng)元素狀況對(duì)施肥量進(jìn)行調(diào)整。中齡林至成熟林階段，基于經(jīng)濟(jì)與生態(tài)效益的考慮，應(yīng)著力開(kāi)展林下復(fù)層混交林培育技術(shù)研究，選擇適合的混交樹(shù)種及混交比例。