不同密度造林对杉木生长和空间利用的影响

赖文军

摘 要：在杉木幼林培育过程中，造林密度管理是一个有重要价值的技术问题，直接影响林分对光能利用率及对土壤营养与水肥的吸收状况，从而影响林分生产力。本文以某杉林试验区为实例，通过介绍杉林造林密度资料汇总及处理分析，重点就造林密度对杉木幼林生长影响进行分析，并总结了试验结果，可为今后科学造林和营林提供可靠的理论依据。

关键词：杉木；造林密度；蓄积量；生长状况；根系密度；营养空间

杉木材质优良，纹理直，质轻软细密，干后不翘不裂，易加工，耐腐朽，有香气，用途广泛，是我国特有的速生商品用材树种，是南方各省区最重要的造林树种之一，不但发挥着重要的经济效益，同时对维护趋于生态系统稳定性具有意义。随着现代化建设与市场经济的迅速发展，杉木的市场需求不断变化，木材价格比往年提高了很多。因此，如何在有限林地空间内获得最大的木材收益，是杉木人工林造林生产中面临的重大问题。现有研究表明，不同造林密度对杉木林分生长和蓄积量有显著或极显著的影响。为了探讨不同造林密度对杉木幼林生长的影响，探索出杉木适宜的造林密度，促进杉木的生长，提高单位面积产量，我们进行了定位试验，现将试验情况及结果分析介绍如下。

一、研究区概况

试验地海拔205～500m，属中亚热带季风性气候，温和湿润，雨热同期，年平均气温17～19.4℃，年平均降水量1600～1800mm，年平均蒸发量1585.0mm，年平均相对湿度81.0%，无霜期240～300d。根据典型性和代表性原则，通过实地调查，选择地形因子和土壤条件基本一致的杉木人工林作为研究对象，试验地土壤为坡积母质的山地红壤，成土母质以粉砂页岩为主，有效土层厚度在60Cm以上，土壤PH4.24～4.58，容重1.25～1.33g·cm-3，有机质含量35.34～42.40g·kg-1，C：N为10.92～13.07，5种密度间土壤主要养分含量无显著差异。样地为2008年营造第一代杉木人工林，5种密度处理。

二、研究方法

1.林分生长现状调查 在每个林分内随机连续布设3个20m×20m的标准样地，逐个对样地内胸径≥5Cm的乔木进行每木检尺。根据林分平均胸径和树高求算单株材积林分蓄积量。单株材积和单位面积蓄积量用杉木二元立木材积表公式：

V=0.000080597×D1.9699831×H0.89646157

式中：V为材积，m3；D为胸径，cm；H为树高，m。

根据林分调查结果，在样地外（与样地内造林密度相同）随机选取3株标准木，地上部分生物量采用Monsic分层切割法（Sun et al.，2015）测定标准木各器官生物量（鲜），地下部分采用全挖法（Kallio-koski et al.，2008），测量根幅、根深，分别取新鲜样品带回实验室，置于烘箱内烘干至恒重，求出干湿比，将各器官鲜重换算成干重。

2.单株叶面积和叶面积指数测定方法 选取标准木不同区分段以及树冠东、南、西、北4个方向，各取一定量针叶带回实验室，用LI-3000A叶面积仪测定叶片面积，将针叶样品烘干后计算单位干叶重叶面积，用重量折算标准木的叶面积。叶面积指数用标准木的叶面积乘以样地内的林木株数再除以样地面积。

3.根系密度测定方法 在每个标准地内选取标准木3株，采用扇形完整取土法。在每棵树树干基部向外以1m为半径，深度为0.6m，角度为60°的扇形，从树干基部由内向外逐层掘出土壤，使整个根系暴露。将挖起的杉木根系分粗根（d>2mm）和细根（d<2mm）分别称其鲜重并随机抽取一定量样品带回室内测定其含水率，换算成干重后计算根系密度（g·m-3）。

三、结果与分析

1.造林密度对杉木幼林生产力的影响

从表1可看出，杉木林分平均胸径最大值出现在3100株·hm-2，在3100～4400株·hm-2造林密度范围内，林分平均胸径随林分密度的增大而呈现减小的趋势，密度3100株·hm-2与密度4400株·hm-2胸径差异达到显著差异水平，其他不同密度处理间平均胸径未达到显著差异水平。林分平均树高随密度的增大而呈现先增大后减小的规律，在2400～3400株·hm-2密度范围内，平均树高逐渐增大，各密度处理间未达到显著差异水平，在密度超过3400株·hm-2后，林分平均树高逐渐降低，差异逐渐显著，密度4400株·hm-2与其他4种密度均达到显著差异水平。

数据为平均值±标准误，同一列不同小写字母表示差异达到显著水平（P<0.05），下同。

随着密度的增大，杉木平均单株材积与林分平均胸径变化规律相同。密度2400株·hm-2林分单株材积小于3100株·hm-2，在3100～4400株·hm-2造林密度范围内，单株材积随林分密度的增大而减小。密度2400、3100、3400株·hm-2之间均无显著差异，其余各密度间差异显著。在2400～4200株·hm-2造林密度范围内单位面积蓄积量随着密度增大而增大，在密度4400株·hm-2林分内，由于林分过密，严重影响了杉木胸径和树高的生长，平均单株材积变小，林分蓄积量骤降至217.24m3·hm-2，不同造林密度间林分蓄积量达到显著差异水平。

2.造林密度对杉木幼林空间利用的影响

（1）林地地上空间利用 林地空间利用的指标包括枝下高、冠幅、单株叶面积和叶面积指数等。冠幅是判别林木生长状况是否良好的重要因子之一，也是林地空间利用程度的重要指标之一。从表2可知：造林密度为2400株·hm-2的林分枝下高最低，冠幅、单株叶面积和叶面积指数均最大。随着造林密度的增大，林分内杉木枝下高逐渐增高，不同造林密度林分枝下高达到显著差异水平；个体冠幅越来越小，各造林密度林分的平均冠幅达到显著差异水平。密度越小，单株所占的地上营养空间越大，林木更容易获得充足的光照条件。杉木单株叶面积随造林密度增大而减小，各造林密度林分的单株叶面积达到显著差异水平。在一定造林密度范围内，叶面积指数随着密度的增大而减小。而由于林分内株数的增多，在造林密度超过4200株·hm-2后，林分叶面积指数小幅上升。

（2）地下空间利用 与此同时，林木地下部分，即根系也进行着水和养分的竞争，因而不同密度林分杉木根系生长存在差异。单株根量和根系密度是衡量地下部分生长的重要指标，是林木根系生长发育状态的直接体现（Sun et al.，2015）。由此可知，造林密度为2400株·hm-2的林分根幅最大，达到2.32m。杉木林分根幅随密度的增大而减小，3100与3400株·hm-2未达到显著差异水平，其余各密度间根幅达到显著差异水平。垂直根系分布的深度随林分密度的增大而越来越深，各密度间根深达到显著差异水平。

不同造林密度杉木人工林林分单株根量不同，造林密度为2400株·hm-2的林分单株根量最大，达到10.82kg。随着密度的增大，单株根系量逐渐减少，各密度间单株根量达显著差异水平。为了进一步研究杉木地下空间利用的程度，对不同造林密度的林分进行根系密度调查，结果表明，根系密度中粗根密度随林分密度的增大有增大的趋势，而细根（d<2mm）密度却先增大后减小，3400株·hm-2的林分细根根系密度最大，之后随着密度的增大细根密度逐渐减小，各密度间细根根系密度达显著差异水平。

四、结语

综上所述，在杉木幼林培育过程中密度管理是一个重要价值的技术问题，直接影响林分个体的生长发育、对有限林分空间的利用程度，从而影响林分生产力。因此，掌握合理的造林密度就显得十分必要了。本试验探讨了不同造林密度对杉木幼林生长、营养空间利用的影响，研究了其分配规律，并做了试验总结分析，可为加强杉木人工林的科学经营管理，在有限的林地空间获取最大的木材收益提供科学依据。

参考文献：

[1]康海军；赵世荣；陈平留.杉木高密度造林林分生长状况研究[J].林业勘察设计.2010（02）.

[2]杨安学.杉木人工林密度调控试验研究[D].贵州大学.2008.

[3]姜鹏.福建杉木人工林经营密度控制图研制及应用研究[D].河北农业大学.2014.