粤北火炬松林分结构与生长过程分析

丘英华++何永佳++梁广海

摘 要 火炬松是我国引种成功的国外松之一，已成为我国南方重要造林树种和工业用材树种，粤北是其适宜推广区域之一。以粤北韶关地区20年生火炬松人工林为研究对象，重点研究其人工林结构与生长动态。结果表明，人工林分分化严重，且自然淘汰率高达57%，现存林分竞争强烈，被压木高达22%。从生长过程来看，韶关地区的火炬松在造林后7～8 a内属于树高和胸径生长速生期，其后生长率显著下降，林分个体间分化增大，竞争强烈，而且此时材积增加刚进入速生期。因此建议在此时间段进行第一次间伐，以现存林分估计间伐强度在50%左右；现存林分进行第二次间伐，间伐强度25%。本研究根据火炬松的生长过程以及不同优势度个体的分化动态确定其间伐时间和间伐强度，并从结构和产量两方面对其管理过程进行综合分析，为粤北火炬松人工林经营提供合理技术借鉴。

关键词 火炬松；生长过程；间伐；粤北

中图分类号：S758.52 文献标志码：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2017.15.031

火炬松（Pinus taeda L）原产美国东南部，具有生长快、适应性强、材质好、抗病虫害强等特点，我国从20世纪30年代开始引种，是我国引种成功的国外松之一[1]，已成为我国南方重要造林树种和工业用材树种。从气候、土壤等因子分析，粤北地区属于适宜发展区域[2-3]。福建、江西和广东英德等地火炬松生长过程方面的研究表明，火炬松在10～20 a属于材积速生期，合理调整林分结构可以提高火炬松人工林产量和质量[4-9]，贵州龙里林场的间伐试验表明，不同培育目标的间伐强度不同[10]。但由于对树种特性和立地等掌握不足，间伐时间和强度的判断只能机械地凭借经验判断，其结果存在一定不确定性。为了确切掌握其生长过程和科学合理判断间伐时间和强度等经营活动，本研究通过对粤北韶关的火炬松人工林进行优势度划分，分析不同优势度个体的生长过程及其分化时间，综合不同优势度个体的数量和产量因素，推断火炬松人工林间伐时间和强度，为粤北火炬松人工林科学经营提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验林为于韶关林场黄岗工区，具体为韶关市浈江区（24°52′N，113°34′E），属中亚热带季风气候区。年均气温约21.2 ℃；年均降水量约1 566 mm（2014年），年蒸发量1 500～1 600 mm；干、湿季明显，3—8月为雨季，降水量占全年的75%。試验林的海拔约为154 m，东南坡。土壤为砂页岩发育的红黄壤，土层厚50～100 cm，腐殖质层10～20 cm，土壤质地为中壤质。

1.2 研究方法

该林分于1996年造林，株行距2.00 m×2.33 m，

2 146株/hm2，未进行间伐。2015年5月，于林分设置7个20 m×30 m样地，每木检尺，测量树高、胸径和冠幅等指标，计算每个小区各项指标的平均值，然后根据胸径和树高均值划分优势木、亚优势木、平均木和被压木，然后每类别分别在每个小区取中2株标准木作为标准木，共计选择48株标准木，先在树干上标记出北向，然后伐倒测量胸径、1/2树高处的直径，树干解析首先分别于根茎处以上0.3 m、1 m、1.3 m、2 m高度截取圆盘，此后按2 m区分段截取圆盘，圆盘厚度约为5 cm。在室内判读每个圆盘的年轮，用电子游标卡尺（精度为0.1 mm）测量每个年轮的东、西、南、北四个方向至髓心的距离（半径）以及树皮厚度，计算各圆盘的每个年轮宽度和去皮直径。

运用SPSS13.0软件进行方差分析和多重比较。应用林业分析软件ForStat2.0（统计之林）计算火炬松胸径、树高和材积的总生长量指标、连年生长量、平均生长量及生长率[11]。根据下列公式计算胸高形数、形率及林分蓄积。

胸高形数计算公式：

式中，f1.3为胸高形数，V为标准木单株材积，d1.3为胸高直径，h为标准木树高。

胸高形率计算公式：

式中，q2为胸高形率，为树干中央直径，d1.3为胸径。

林分蓄积：Vs =nV；

Vs、n为现有保存株数，V为标准木单株材积，m3。

2 结果与分析

2.1 林分组成

该林分现存株数为（917±27）株/hm2，保存率约为42.73%，自然淘汰率极高。现存林分中优势木、亚优势木、平均木和被压木的占总体的比例分别为10.91%、21.82%、45.45%和21.82%（图1），其中平均木占比最高，亚优势木和被压木占比接近，优势木占比最低。胸径和树高分别平均为（19.90±5.07）cm和（14.65±2.20）m，四种类型的平均胸径和树高分别为26.63 cm和16.82 m、22.40 cm和16.35 m、18.06 cm和

14.59 m、14.86 cm和11.73 m。其中，胸径随优势度下降呈连续降低趋势，而树高的下降幅度较小，优势木的胸径较被压木高约79%，而树高仅高43%，而且优势木和亚优势木树高接近，但均显著高于平均木和被压木（图1）。与胸径和树高变化趋势相反的是，高径比随优势度下降而升高，进一步说明在林分中胸径的变异要大于树高。

胸高形数和胸高形率在各优势度间均差异不显著，说明现有保存率下竞争对火炬松的干形影响不大，优势木、亚优势木、平均木和被压木的胸高形数和形率分别为0.43和0.67、0.46和0.68、0.44和0.63、0.47和0.62，平均为0.45和0.65。

优势木、亚优势木、平均木和被压木的自然整枝高度和冠幅均随优势度下降而下降（图2），但自然整枝强度即自然整枝高度占树高的比例上升，活枝下高和死枝下高的占比分别为28%和43%、31%和48%、29%和49%、31%和53%，处于林冠下层的个体整枝强度大，同时其冠幅和冠长下降，导致其叶面积和光合能力下降，生长处于弱势。

2.2 各优势度单株胸径

不同优势度个体的胸径生长量分化随年龄增加而加大（图3），在第2 a不同优势度个体即开始明显分化，优势木的胸径保持连续增加趋势，亚优势木和平均木在第14 a上升趋势减缓，被压木在第11 a生长即无明显增加。4种优势度个体的胸径生长率在第9 a均放缓（图3）。优势木的胸径较亚优势木、平均木和被压木分别高22%、39%和93%。

连年生长量和平均生长量分析显示，随优势度下降二者均显著下降，二者多在三四年交叉，此时是其胸径生长高峰，而且优势木、亚优势木、平均木的连年生长量和平均生长量的变化幅度大于被压木（图4）。

2.3 各优势度单株树高

相对于胸径，不同优势度个体的树高分化程度较低，优势木、亚优势木、平均木在第14 a左右明显分化，而优势木和亚优势木的分化在18 a以后，但三者与被压木的差异在第2 a即十分明显。树高生长率下降的时间也略早于胸径（图5）。优势木的树高较亚优势木、平均木和被压木分别高5%、11%和39%，提高的幅度小于胸径。

各优势度树高的连年生长量和平均生长量变化与胸径类似，但随年龄的变化趋势较为平缓，尤其是被压木（图6）。

2.4 各优势度单株材积生长过程

各优势度单株材积的分化第5 a左右开始增加，至第7 a达到最大值，其中优势木和亚优势木的增加幅度明显高于平均木和被压木，其生长率的变化趋势与胸径类似（图7）。优势木的胸径较亚优势木、平均木和被压木分别高34%、158%和424%。单位面积蓄积累计达158.05 m3/hm2，其中优势木、亚优势木、平均木和被压木所占分别为22.30%、33.25%、35.93%、8.52%。优势木和亚优势木以约1/3的株数占蓄积的比例达到55.55%，被压木的株数占比与亚优势木接近，但蓄积占比仅为前者的1/4。

各优势度单株材积的连年生长量和平均生长量在研究期间内均交叉，仅被压木有近两三年内交叉的趋势，平均木次之，优势木和亚优势木则更晚（图8）。优势木和亚优势木连年生长量在20 a左右到达高峰，平均木和被压木分别在18 a和16 a达到生长高峰。

3 结果与讨论

第一，火炬松在粤北地区的适应性和生长表现均良好。20 a生人工林平均胸径和树高分别达到19.90 cm和14.65 m。从林分组成来看，由于造林密度较高，林分中后期竞争强烈，20 a生的淘汰率为52%，而且现存林分分化依然较大，尤其是被压木的比例达到21.82%，而这部分个体处于林冠下层，长势弱，虽然数量较多，占比较高，但单株材积极低，低于其他个体均值的1/3，而且蓄积仅占总体的8.52%，因此该林分急需间伐，以调整林分结构，释放林分空间以提高林分质量和产量。

第二，从各优势度个体生长过程来看，在本地区火炬松在造林后7～8 a生长迅速，而且林分个体间分化显著，其后生长率也显著下降，林分在此时一般已经郁闭，并进入生长竞争阶段，但正处于生长速生后期，因此在此时间段进行第一次间伐，间伐强度50%左右，不但可以提早淘汰被压木，而且可以为保留木提供更大的生长空间和资源，促进保留木的生长，而且此时材积的增长刚进入速生期，有助于提高林分整体质量和数量。对现有林分而言，处于林冠下层的个体树冠小，生长处于弱势地位，生长潜力小，因此可及时间伐掉被壓木和长势较弱的平均木，保留700株/hm2左右，间伐强度约25%。

第三，本研究针对现有火炬松人工林不同优势度个体的生长过程，不但掌握了火炬松的生长过程，而且根据不同优势度个体的生长量和生长率的连续变化得出其生长速度的动态变化，为合理确定其间伐时间和间伐强度提供依据，并从结构和产量两方面对其管理过程进行综合分析，可有效指导该地区火炬松的经营。

参考文献

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（责任编辑：赵中正）