柳杉过熟人工林生长量多年度测定分析

王星星

(宁德市林业科研与技术推广中心， 福建 宁德 352100)

柳杉(CryptomeriafortuneiHooibrenkex Otto et Dietr)是我国南方地区优良的速生用材树种，适合在高海拔地区推广种植[1-2]。合理对柳杉人工林进行经营管理，可以较好地提高林地利用率，获得较高的经济效益，而经营管理的关键在于掌握柳杉人工林的生长变化规律，因此开展柳杉人工林生长变化规律研究具有十分重要的意义。当前，柳杉人工林生长变化方面的研究有一些报道，但这些研究主要以单个年度数据或者轮盘解析木数据为基础进行分析，且大部分研究对象都未超过主伐年龄(26年)，不能较好地反映柳杉人工林的整体生长规律[3-9]。本研究以超过主伐年龄两个龄级期的福建省霞浦国有林场1984年营建的柳杉人工林为对象，采用多个年度的调查数据进行分析，研究柳杉人工林生长量变化规律，为柳杉人工造林、抚育、采伐、大径材培育等经营管理提供重要实践和理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

柳杉人工林位于霞浦国有林场杨梅岭工区1大班6小班，坡向东南，坡度28°，海拔272～364 m，立地等级Ⅲ级，山地红壤。亚热带季风气候，平均气温16～19 ℃，年降水量2 350 mm，春多雨水，夏多台风，灾害性天气以台风、暴雨为主。

1.2 试验材料

试验材料为霞浦国有林场1982年开展的柳杉初级种子园完全双列杂交子代，1983年春播种育苗， 1984年春造林，平均苗高0.21 m，平均地径0.4 cm。采用完全随机区组设计, 15 次重复，单株小区，重复内小区数量不等。株行距1.67 m×1.67 m，造林面积约1 400 m2。人工林边界用木荷做保护行。

1.3 数据调查和处理

1984、1986、1987年秋调查树高，1990、2005、2014、2018、2020年末调查胸径和树高，各年度柳杉保存株数情况见表1。

表1 柳杉人工林各年度林木保存情况

数据分析采用Excel软件处理。立木材积参考福建省人工林杉木二元立木材积公式进行计算：

V=0.000 087 2D1.785 388 607H0.931 392 369 7。

柳杉主伐年龄和龄级划分参考《福建省森林采伐技术规范》中的一般杉木商品用材林划分标准。

2 结果与分析

2.1 柳杉人工林总体生长情况

表2为柳杉人工林树高、胸径和材积多年度生长数据。柳杉人工林1984年造林，2014年(31年生)树高达到最大值(均值12.6 m)，之后逐渐降低；胸径呈现为不断增加的规律，但2014年(31年生)后增加缓慢；单株材积在2018年(35年生)之前不断增加，但之后开始出现负增长，表现出降低趋势。胸径生长表现出“S”型曲线，树高和材积生长表现出倒“J”型。

表2 柳杉人工林树高等性状生长量

2.2 柳杉人工林生长性状年度间生长量变化

为便于分析，根据柳杉林生长数据调查年度情况，将树高、胸径和材积生长分成1984—1990年、1990—2005年、2005—2014年、2014—2020年4个定期生长阶段，每个阶段分别测定树高、胸径和材积等3个生长性状的连年生长量和平均生长量指标(表3)。

表3 柳杉人工林树高等性状连年生长量和平均生长量

2.2.1树高生长量年度间变化

由表3和图1可知，树高两个生长指标呈现出相同的变化规律。树高连年生长量和平均生长量在造林后前7年生长量最高，之后出现一个较大的降幅。在22～31年时(2005—2014年)，树高连年生长量出现较大回升幅度，平均生长量小幅度回升。31～36年生时又出现下降趋势，树高甚至出现负增长情况。树高连年生长量仅在22～31年时(2005—2014年)大于树高平均生长量，两者在此产生交叉，其他时间均小于平均生长量。

图1 树高连年生长量和平均生长量变化曲线

2.2.2胸径生长量年度间变化

由表3和图2可知，胸径平均生长量一直处于降低趋势，连年生长量先降低、再升高，最后大幅度下降，在31年生(2014年)后胸径增加缓慢，趋于停滞。胸径连年生长量在整个生长期均小于平均生长量，仅在22～31年生时(2005—2014年)两者基本持平。

图2 胸径连年生长量和平均生长量变化曲线

2.2.3材积生长量年度间变化

由表3和图3可知，柳杉人工林单株材积连年生长量和平均生长量变化趋势基本一致，在前31年不断增长，31～34年生时开始下降。单株材积连年生长量在前31年大于平均生长量，31年后大幅度下降，与平均生长量相交，连年生长量接近于0，生长基本停滞。

图3 材积连年生长量和平均生长量变化曲线

树高、胸径和材积定期年均生长量在22～31年生时(2005—2014年)突然出现增加趋势，推测主要是因为该人工林在2007年之后多次受到较强台风侵袭，造成部分林木倒折，林场于2009年组织对倒折木进行清理，改善林地环境。这一方面降低了生长衰弱木数量，生长健壮的林木数量占比提升，林分总体生长数据被拉高；另一方面，经过抚育，林分生长环境改善，林木的生长速度有了一定程度的增加。

2.3 人工林林分蓄积量变化

人工林总蓄积和单位面积蓄积量在2014年之前逐渐增加， 2014年达到顶峰，之后开始下降。结合人工林树高、胸径、材积多年度生长量变化，表明人工林在31年生后(2014年)出现整体衰退趋势。

图4 柳杉人工林蓄积量和单位面积蓄积量变化曲线

3 结论与讨论

柳杉人工林自1984年春造林后，树高、胸径连年生长量和林分平均生长量不断降低，仅在造林后22～31年(2005—2014年)出现一次回升。人工林树高、胸径、材积在造林31年后基本停止增长，特别是树高生长量和林分总蓄积量、单位面积蓄积量在31年后均出现负增长，人工林进入衰退期。

柳杉人工林胸径连年生长量在整个生长期低于平均生长量，两者没有出现交叉，树高连年生长量仅在22～31年生时略高于平均生长量，在其他时期都低于平均生长量，依据树高、胸径的连年生长量和平均生长量的交叉点无法确定柳杉林分的生长速度分化时期，这与马尾松、杉木、秃杉等树种人工林的生长规律不同[10-15]。究其原因，一方面原因是本研究采用的是柳杉林分全体生长数据，反映了柳杉林分真实生长情况，而以上树种研究采用的是林分优势木解析数据，忽略了林分内个体的差异性；另一个方面，由于本研究连年生长量采用的年限间隔不统一(以上树种采用间隔5年解析木数据)，可能会对结果造成一定影响。柳杉材积连年生长量和平均生长量在31～37年时出现交叉，同时柳杉树高、胸径、材积和林分蓄积量等指标在31年生时(2014年)出现关键拐点，此后生长量和生长速度大幅度降低，林分蓄积量下降，开始衰退，据此判断，柳杉林分在31年生时达到数量成熟。柳杉林分在造林后22～31年(主伐±一个龄级期)，出现一个快速生长期，这与期间对柳杉林分进行的一次灾害木清理有一定关系。但有研究表明，林分生长是一个动态变化的过程，受遗传因子、立地条件、造林密度等多重因素影响[16-20]，杉木、马尾松等树种在达到一般人工商品林主伐年龄前后，合理进行密度管理、施肥管理等措施，数量成熟龄将会推迟，其生长期可延长至40～50年[21-26]。可知在柳杉人工林生长期内合理进行抚育间伐管理，控制林分密度，可使柳杉林分再次进入一个快速生长期。从本研究结果看，不考虑投入，单从收获量来衡量，柳杉一般人工商品林采伐应在达到主伐年龄后(26年)就应着手进行实施，最迟不应超过一个龄级期(5年)。如果培育大径材，要根据立地情况和栽植密度等条件，在达到主伐年龄之前合理进行2～3次抚育间伐。

本研究对象具有较强的代表性。该人工林在整个生长期，人工干预小，仅在造林初期(前三年)进行劈草抚育、2009年进行了一次灾害木清理，与一般人工商品林经营管理模式基本一致，研究结果揭示了柳杉人工林在近自然状态下的基本生长规律，可作为柳杉一般人工商品林抚育、采伐等经营管理的重要参考模式林分。同时，本研究基于柳杉人工林林分多年度测定的数据进行分析，柳杉林木的精确生长量变化、林分抚育间伐具体时间、密度保留大小等研究可再结合林木解析具体分析。