桂西地区西南桦中龄林生长对间伐和施肥的响应

王春胜 ，唐 诚 ，2，赵志刚 ，郭俊杰 ，王 欢 ，吴龙敦 ，曾 杰

（1. 中国林业科学研究院 热带林业研究所，广东 广州 510520；2. 石河子大学 农学院，新疆石河子 832003；3. 百色市老山林场，广西 田林 533300）

间伐是调节林分内部竞争、促进林木生长、缩短轮伐期的重要经营措施。适度间伐可降低轮伐期内林木单株因竞争造成的死亡，而施肥可弥补因间伐所造成的林分蓄积损失，两者结合更有利于大径材的高效培育。当前国外对红柳桉Eucalyptus marginata[1]、亮果桉E. nitens[2]、美国黑松Pinus cintorta[3-5]、墨西哥展叶松P. patula[6]、挪威云杉Picea abies和樟子松Pinus sylvestris[7]等树种相继开展了间伐、施肥等综合效应的研究，均表明林木生长受间伐和施肥影响显著，但其影响程度因立地条件、间伐强度、施肥量等的不同而异。

间伐对林木生长的影响一直是国内森林抚育经营研究的重点。近年来，尤文忠等[8]对蒙古栎Quercus mongolica次生林的抚育间伐研究得出，间伐能显著提高林分胸径和蓄积生长量。段劼等[9]对侧柏Platycladus orientalis人工林的研究亦发现，侧柏林分经不同强度间伐后其单木胸径、树高、冠幅和林分蓄积生长均增加，但其增量与立地条件密切相关。雷相东等[10]对间伐后落叶松Larix gmelinii和云冷杉Picea jezoensis混交林的观测研究表明，间伐显著促进了保留木的生长，林分及单木直径、断面积和蓄积生长率随间伐强度的增大呈递增趋势，但不同间伐处理间未达显著差异水平。此外，张水松等[11]、徐金良等[12]和吴建强等[13]对杉木Cunninghamia lanceolat、马履一等[14]和武朋辉等[15]对油松Pinus tabuliformis、龚固堂等对柏木Cupressus funebris[16]等的抚育间伐研究均得出类似结果。尽管如此，目前国内间伐相关研究多是以针叶树种为对象，而对于阔叶树种，尤其是珍贵阔叶树种的研究较少。对于施肥研究亦主要集中于苗期或者幼林阶段[17-20]，中龄珍贵阔叶树种的间伐以及间伐和施肥的综合效应研究尚鲜见报道。

西南桦Betula alnoides是我国热带、南亚热带地区的一个珍贵用材树种，其树干通直圆满，速生且适应性强，是培育大径材的优良树种[21]。其木材具密度适中、纹理美观、干缩比小、容易加工等优点，被广泛应用于制作木地板、高档家具、室内装饰以及单板贴面等，经济价值高。当前西南桦种植面积已逾15万hm2，成为我国热带和南亚热带地区的主要造林树种之一。然而，我国绝大多数西南桦人工林均为2005年实施退耕还林工程后种植的，林分郁闭度高，竞争激烈，林木生长缓慢，亟需开展抚育间伐，以促进其快速生长。因此，本研究以西南桦中龄林为对象，开展间伐和施肥试验，探讨其对西南桦生长的影响，为我国西南桦大径材培育提供科学依据和技术支撑。

1 研究地概况

试验地位于广西壮族自治区百色市老山林场利周分场第三、四林班（E 106°15′～ 106°26′，N 24°22′～ 24°32′），海拔 600 ～ 900 m，属亚热带季风气候。年均气温约19.6 ℃，7月份平均气温25.1 ℃左右，1月份平均气温约10.2 ℃，年均降水量为1204 mm，降雨天数为128 d，降雨集中在5至8月份。年均光照时数为1375.2 h，年均无霜期为280～344 d。试验林于2004年5月营建，造林密度为1250 株/hm2，面积约65 hm2。

2 研究方法

2.1 试验铺设

2014年3月于上述林分中分别从上坡、中坡和下坡位置各设置5个40 m×40 m的样地进行间伐和施肥试验，试验包括间伐和施肥两个因素：其中间伐处理包括两个强度，分别为每公顷保留450株（约40%） 和675株（约15%），一个对照处理（不间伐）；施肥分为施肥和不施肥两个处理。试验采用随机区组设计，每个坡位5样地为1个区组。

间伐前对所选样地内的西南桦植株进行编号，并调查其胸径、树高、冠幅等。树高、枝下高采用超声波树木测高器（Haglof VERTEX-IV，瑞典生产）进行测定，胸径采用围尺进行测量，冠幅为平行于等高线和垂直于等高线两个方向树冠垂直投影的均值。样地西南桦平均保留密度为719～813株/hm2，平均胸径为15.4～17.8 cm，树高为12.6～15.7 m。根据调查结果及上述试验安排，确定每个样地的间伐木，确定标准为被压单株、干形差、受病害或虫害为害严重的单株，在确定间伐木同时要充分考虑样地内保留单株的分布均匀性。标记好被间伐木后，由专业采伐工人对其进行采伐。2014年8月（雨季），对试验地内相对应的保留木进行施肥，施肥量为每株西南桦1000 g 复合肥（N∶P2O5∶K2O=16∶8∶8）。

2016年12月对每个试验样地保留木进行生长调查，调查每块样地内西南桦的胸径、树高、枝下高、冠幅等的生长状况；调查方法与间伐前一致。

2.2 数据分析

西南桦单株材积采用胸高形数法[22]计算得出，其胸高形数为0.45[23]。林分蓄积为单株材积与林分保留株数乘积。为了揭示间伐和施肥对西南桦生长的影响，运用一般线性模型（GLM）进行双因素方差分析，分析过程中以间伐前的林木生长观测值作为协变量；基于边际均值计算，运用LSD法进行多重比较。所有数据分析均在SPSS21.0（IBM-SPSS Inc., Chicago, Il, USA） 中进行。

3 结果与分析

3.1 胸径生长

方差分析结果（见表1）表明，试验约2.5 a后，间伐以及间伐与施肥的交互作用对西南桦中龄林胸径生长影响极显著（P＜0.01）。随着间伐强度的增加，西南桦平均胸径增量逐渐增大，其差异均达显著水平（P＜0.05），其中间伐强度为40%的林分西南桦平均胸径增量达1.92 cm，是对照的1.45倍。施肥和未施肥处理的林分平均胸径增量分别为1.75 cm和1.61 cm，但两个处理间平均胸径增量差异不显著（P＞0.05）

表1 间伐、施肥及两者交互作用对西南桦生长影响的统计显著性检验(P值)Table 1 P-value for the effects of thinning, fertilizing and their interaction on the growth of B. alnoides

3.2 树高和枝下高

间伐、施肥及二者交互作用对中龄西南桦树高生长均无显著影响（见表1）。试验实施后，无论间伐还是施肥处理，其树高增量均略低于或高于2.5 m（见表2）。

中龄西南桦经间伐和施肥后，其枝下高变化仅受间伐强度影响显著，与施肥处理及两者交互作用无显著相关性（见表1）。多重比较结果亦表明，中龄西南桦枝下高的变化量随间伐强度增大呈明显降低趋势，但仅间伐强度为40%的林分枝下高增量显著低于间伐强度为15%的林分以及对照（见表2）。此外，施肥处理与不施肥处理的枝下高增量均超过1.1 m，两者无显著差异（见表2）。

表2 间伐、施肥处理间西南桦生长增量对比†Table 2 The growth increment of B. alnoidesat among different thinning and fertilizing treatments

3.3 冠幅生长

间伐和施肥对中龄西南桦冠幅生长均有极显著影响，而两者交互作用对冠幅生长无明显影响（见表1）。同胸径生长一致，中龄西南桦冠幅增量亦随着间伐强度增加而增大，且不同处理间均达显著差异水平，其中间伐强度最大的林分（40%）冠幅增量是未间伐林分的2倍。施肥处理的平均冠幅增量较未施肥处理显著增加12.3%（见表2）。

3.4 单株材积和林分蓄积

中龄西南桦单株材积受间伐处理影响极显著（见表1）。间伐强度为40%的林分平均单株材积增量分别比对照和间伐强度为15%的林分高38.5%和16.1%，且两两处理间差异均达显著水平。尽管最高强度（40%）间伐处理的林分蓄积增量低于其它2个处理（见表2），然而间伐处理间平均林分蓄积增量差异不显著（见表1）。无论单株材积亦或林分蓄积，施肥及间伐与施肥的交互作用均未对其产生显著的影响（见表1），施肥与不施肥处理单株材积增量均超过0.06 m³，林分蓄积增量亦达5.6 m³以上（见表2）。

4 讨论与结论

间伐和施肥作为集约经营的两种重要措施，在本研究中对西南桦生长有显著影响。随着间伐强度的增大，西南桦保留木的冠幅、胸径、单株材积的增量逐渐增大，且不同处理间均达差异显著水平，而树高与间伐强度无明显相关性。此与国内外对西南桦[23]、欧洲白蜡Fraxinus excelsior和欧亚槭Acer pseudoplatanus[24]、马尾松Pinus massoniana[25]、美国黑松[3-5]、火炬松Pinus taeda[26-27]等的间伐和密度试验结果较为一致。因为随着间伐强度的增加，林分密度降低，保留木平均分配资源（空间、养分等） 增多，从而促进了冠幅的扩展及直径生长量增加，进而相应地提高了单株材积增量。由于林分树高主要受树种本身和立地质量决定，其受间伐的影响非常有限[25,28]，国内外大多数相关研究表明间伐对树高无显著的影响[4,6,29]。虽然如此，亦有部分研究得出间伐或低林分密度亦可促进保留木树高的生长[9,30]，造成差异的原因可能与间伐样地内间伐木的伐除降低了对保留木树高增量的抵消有关。

本研究中间伐对林分蓄积的增量无显著影响，仅间伐强度为40%的林分蓄积增量稍有降低，此与雷相东等[10]对落叶松和云冷杉混交林、吴建强[13]等对杉木、鲍斌和丁贵杰对马尾松Pinus massoniana[29]的研究结果一致。然而目前为止，国内外有关间伐对林分蓄积的影响还未形成一个较为统一的定论，不同树种、立地以及间伐强度均会对研究结果造成差异。如，Lindgren和Sullivan对美国黑松的研究表明，强度间伐（250和500株/hm2）相对于对照（2000株/hm2）显著降低了林分蓄积增量[4]；而Brockley发现间伐强度最小的黑松林分蓄积增量最高[3]；段劼等对侧柏人工林的抚育间伐研究则表明，立地条件好的林分经弱度和中度间伐后，其林分蓄积较对照有明显增加，强度间伐后林分蓄积有所减少，而立地条件较差的林分各处理的林分蓄积均低于对照[9]。究其原因，这种差异可能与间伐强度范围有关，因为林分蓄积由单株材积和保留株数共同决定，而两者又呈现负相关关系。在合理的间伐强度范围内，因间伐所损失的蓄积量可通过间伐对保留木生长的促进作用得以弥补。而若间伐强度过大，保留木蓄积增量不足以弥补因间伐所造成的蓄积损失，则会造成强度间伐显著降低林分蓄积。因此，确定合理间伐强度对于中龄林的抚育管理至关重要。

本研究中，中龄西南桦生长对施肥的响应要明显弱于间伐，尽管施肥后西南桦胸径、冠幅和单株材积的增量均高于未施肥处理，但是仅冠幅增量达到差异显著水平。而Stoneman和Crombie[1]对红柳桉、Brockley[3]和Lindgrenet al[4]对美国黑松以及VásquezGarcíae等[6]对墨西哥展叶松的研究结果则表明，施肥显著提升了林分平均胸径、单株材积和林分蓄积的增量。造成此差异的原因可能与施肥量及施肥后调查间隔时间长短有关。本研究中西南桦的施肥量仅为每株1 kg复合肥（N∶P2O5∶K2O=16∶8∶8），且仅施肥一次，较国外间伐林分的施肥量明显偏少[1,5]，而且间伐后西南桦林内大量禾本科芒草更新，消耗了部分养分。此外，本研究只是施肥后约两年半的调查结果，相对于冠幅而言，胸径、单株材积对施肥响应较慢，其施肥效应可能还未完全显现。因此，对于西南桦中龄林合理施肥量、施肥方式以及间伐和施肥试验的长期效应是今后关注的重点，有待进一步研究。

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