杉木短轮伐期用材林高效栽培模式的初步研究

戴 俊，陈代喜，罗启亮，蒋 华，贾盛强，黄开勇，黄咏昕，王晓波，唐红亮

（1.广西壮族自治区林业科学研究院，广西南宁 530002；2.融安县西山林场，广西融安 545400；3.全州县咸水林场，广西全州 541500；4.融水苗族自治县国营贝江河林场，广西融水 545300）

杉木（Cunninghamia laceolata）是我国南方最重要的用材树种之一，也是广西最重要的造林树种[1]。发展短轮伐期用材林是林业发展的客观需要，可在一定程度上缓解国内木材供需矛盾，又可达到改善生态环境、保障国土生态安全的目的[2-3]。采用良种造林，在较短的经营周期内，如何配套相应的栽培技术，生产出数量多、质量好的杉木木材，提高杉木经营者的实际经济收益，是目前杉木人工林生产与经营中急需解决的问题[4-6]。杉木造林后，良种的材性未随生长量的快速增加而变差，8 ～11年生的良种更早进入工艺成熟期且材性符合板材工艺参数的要求[7]。研究短轮伐期用材林培育技术将为我国主要用材林的短周期经营和生产提供科学依据[8-11]。本研究以广西杉木中心产区营建的试验示范林的长期观测数据资料为依据，从遗传控制、立地控制、密度控制、抚育管理和培育年限等关键技术环节出发，优化集成广西杉木短轮伐期用材林培育技术，并确立杉木短轮伐期高效栽培模式，为短周期用材林的培育提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验示范林分别设置在广西融安县西山林场（109°18'E，25°12'N）、全州县咸水林场（110°75'E，25°52'N）和融水苗族自治县国营贝江河林场（108°35'E，24°49'N），均属中亚热带季风气候（表1）。

表1 试验地基本概况Tab.1 Basic situations of experimental places

1.2 材料

材料来源于3 个林场的杉木种质评价试验林、立地选择和密度对比试验林、整地对比和施肥试验林、间伐密度对比试验林和短轮伐期示范林。

在种质评价试验林里，选择普通种（对照）、融水优良种源、1.5 代种子园良种、2 代种子园良种、3代种子园良种进行造林。采用完全随机区组设计，区组包括所有改良水平，3次重复，小区（处理）随机排列，面积400 m2，造林株行距2.0 m×2.0 m，设2排保护行。2018年3月造林，造林苗木为Ⅱ级以上合格的裸根苗和轻基质容器苗，穴状整地，造林穴规格为40 cm × 40 cm × 40 cm（底长×底宽×深），每穴施用0.25 kg杉木专用复混肥（1号肥，N∶P∶K=5∶10∶10，有机质≥10%，下同）作为基肥。造林后，幼林连续抚育3年，每年3 ～4 次，第1 次在4月中下旬，第2 次在6月中旬前后，第3 次在8月中旬前后，第4 次在10月中下旬，一年抚育3 次的林分，第3 次抚育在9月中下旬。幼龄林期，连续施肥3 次，施用杉木专用复混肥（1号肥），在造林当年3个月后施肥0.25 kg/株，翌年4—5月施肥0.25 kg/株，第3年4—5月施肥0.50 kg/株。

在立地选择和密度对比试验林里，使用种子园良种造林，设立地指数、密度2 个营林控制因子，立地指数分别为14 ～16 和18 ～20，造林密度分别为2 500 株/hm2、2 000 株/hm2和1 666 株/hm2，每个处理（小区）面积2 666 m2，重复3 次。造林后，抚育施肥措施同种质评价试验林。

在整地对比和施肥试验林里，使用种子园良种造林，设置造林穴规格、施肥条件2 个因子，造林穴规格分别为40 cm×40 cm×40 cm、50 cm×50 cm×50 cm 和60 cm×60 cm×60 cm（底长×底宽×深），施肥条件为无基肥、有基肥和基肥+ 追肥，肥料为杉木专用复混肥（1 号肥），基肥为0.25 kg/株，追肥为0.25 kg/株。共9 个处理，采用完全随机区组设计，每个处理（小区）面积为400 m2，5 次重复。2017年3月造林，抚育措施同种质评价试验林。

在间伐密度试验林里，选择7 ～9年生立地指数14 ～16 和18 ～20 的良种林分进行间伐试验，2008—2009年造林，初植密度为2 500 株/hm2，2016—2017年进行间伐，设置1 950 株/hm2、1 755株/hm2、1 380 株/hm2、1 005 株/hm2四种保留密度，每个处理（小区）面积为2 666 m2，重复3 次，间伐后开展追肥试验，追肥1 次，0.5 kg/株，肥料为杉木专用复混肥（1号肥），以不追肥为对照。

短轮伐期示范林于2008—2009年使用种子园良种造林，林地立地指数为14 ～18，挖明穴回表土，造林密度2 500 株/hm2，造林后连续抚育3年，每年3次，造林后第7 ～9年间伐1 次，保留密度为1 800 ～1 950株/hm2。

1.3 数据处理

2020年10月，对各试验点的试验示范林按试验设计进行样地调查，每个样地面积为400 m2，进行每木测定，包括林木树高和胸径，同时详细记录样地海拔、地形地貌、土壤特征及营林技术措施等。

分别计算每块样地林分的平均树高、胸径和单株材积。单株材积（V, m3）按照广西林业勘测设计院编制的杉木立木蓄积量公式计算[12-13]：

式中，D表示胸径（cm）；H表示树高（m）。

采用Excel 2010 和SPSS 18.0 软件进行统计分析；采用单因素方差分析（one-way ANOVA）和Dun⁃can新复极差法比较不同数据组间的差异。

2 结果与分析

2.1 种质材料与培育短轮伐期用材林的关系

西山林场种子园良种林分的树高和胸径与普通种差异极显著（P<0.01）；咸水林场种子园良种林分的树高与普通种差异不显著，胸径与普通种差异极显著（P<0.01）；贝江河林场种子园良种林分的树高与普通种差异不显著，胸径与普通种差异极显著（P<0.01）（表2）。在树高和胸径增益方面，西山林场种子园良种的树高与普通种相比高出11.15% ～21.97%，胸径高出22.31% ～36.91%；咸水林场种子园良种的树高与普通种相比高出2.13%～3.90%，胸径高出8.18% ～13.08%；贝江河林场种子园良种的树高与普通种相比高出2.13% ～2.93%，胸径高出6.17%～14.47%。融水优良种源林分生长量增益不明显。总体上，3 个试验点的种子园良种造林的树高和胸径生长量均高于融水优良种源和普通种源，说明采用种子园良种造林在幼林期生长表现优良，良种效应显著。

表2 不同试验点不同种质杉木林分树高和胸径生长量Tab.2 Height and DBH growth of C.lanceolata stands from different germplasm in different test sites

使用种子园良种造林，在幼林期树高和胸径增益显著，且广西良种基地面积已达到万亩规模，选择种子园良种壮苗培育短轮伐期用材林能取得较好的培育效果。

2.2 立地选择和整地方式与培育短轮伐期用材林的关系

在不同立地指数下，3个试验点3年生林分的树高和胸径生长量差异不显著，说明在不同的立地指数下，3年生的幼龄林生长大体一致，立地选择效应不明显（表3）。立地指数18 ～20 的3年生林分的树高和胸径生长量略高于立地指数14 ～16的林分。

表3 不同试验点不同立地条件下林分树高和胸径生长量Tab.3 Height and DBH growth of stands under different site conditions in different test sites

11.5 ～12.5年生林分的树高和胸径生长量在不同的立地条件下差异极显著（P<0.01），说明11.5 ～12.5年生的中龄林立地选择效应显著。立地指数18 ～20 的11.5 ～12.5年生林分的树高和胸径生长量极显著高于立地指数14 ～16 的林分（P< 0.01）。立地指数14以上的林地适合培育短轮伐期用材林，立地指数越高的林地中林龄林分生长越好。

在不同的造林穴规格下，西山林场试验点3.5年生林分的树高和胸径生长量差异极显著（P<0.01），生长量随造林穴规格变大而增加；咸水林场和贝江河林场试验点的树高和胸径生长量差异不显著（表4）。

表4 不同试验点不同整地方式下林分树高和胸径生长量Tab.4 Height and DBH growth of stands under different site preparation methods in different test sites

造林穴规格越大，挖穴价格越贵。综合以上分析，立地指数14以上的林地，综合考虑投资成本，采用穴状整地方式，穴规格为40 cm × 40 cm × 40 cm（底长× 底宽× 深），培育短轮伐期用材林效果良好。

2.3 密度控制与培育短轮伐期用材林的关系

不同初植密度下，西山林场试验点3年生林分的树高生长量差异显著（P< 0.05），胸径生长量差异不显著，初植密度为2 500 株/hm2时，树高生长量最高；咸水林场试验点3年生林分的树高和胸径均差异极显著（P< 0.01），初植密度为2 500 株/hm2时，树高和胸径生长量最高；贝江河林场试验点3年生林分树高差异显著（P< 0.05），胸径差异极显著（P< 0.01），初植密度为1 666 株/hm2时，树高和胸径生长量最高（表5）。总体上，杉木良种造林选择初植密度为2 500 株/hm2时，树高和胸径均可较快增长。

表5 初植密度对3年生林分树高和胸径生长量的影响Tab.5 Effects of initial planting densities on height and DBH of 3-year-old stands

在不同的保留密度下，西山林场试验点11.5年生林分的树高生长量差异显著（P< 0.05），胸径生长量和蓄积量差异极显著（P< 0.01），蓄积量随着保留密度增大而增加，当保留密度为1 950 株/hm2和1 755 株/hm2时，蓄 积量 分 别为305.55 m3/hm2和270.90 m3/hm2；咸水林场试验点11.5年生林分的胸径差异不显著，树高和蓄积量差异极显著（P<0.01），当保留密度为1 950株/hm2和1 755株/hm2时，蓄积量较高，分别为159.60 m3/hm2和165.34 m3/hm2；贝江河林场试验点12.5年生林分的树高、胸径和蓄积量均差异极显著（P<0.01），蓄积量随着保留密度增大而增加，当保留密度为1 950 株/hm2和1 755 株/hm2时，蓄积量分别为286.95 m3/hm2和263.85 m3/hm2（表6）。当保留密度为1 950 株/hm2和1 755 株/hm2时，11.5和12.5年生林分的蓄积量均较大。

表6 不同保留密度对间伐林分树高和胸径生长量的影响Tab.6 Effects of different retention densities on height and DBH of thinning stands

在杉木短轮伐期用材林培育中，选择造林初植密度2 500 株/hm2，在第7 ～9年间伐1 次，保留密度1 950株/hm2或1 755株/hm2。

2.4 施肥抚育与培育短轮伐期用材林的关系

3.5年生良种林分不同施肥处理对比发现，咸水林场试验点的树高生长量差异不显著，胸径生长量差异极显著（P<0.01），其余2 个试验点的树高和胸径生长量差异极显著（P<0.01）（表7）。影响林分树高和胸径生长量的施肥处理表现为基肥+追肥>基肥>不施肥，说明施肥对林分生长具有促进作用。

表7 施肥对3.5年生林分树高和胸径生长量的影响Tab.7 Effects of fertilization on height and DBH of 3.5-year-old stands

11.5年良种林分不同施肥处理对比发现，在西山林场试验点，间伐后追肥的林分树高和胸径生长量均极显著高于间伐后不追肥的林分（P＜0.01）；在咸水林场试验点，间伐后追肥的林分胸径生长量显著高于不追肥的林分（P＜0.05）；在贝江河林场试验点，间伐后追肥的林分树高生长量极显著高于不追肥的林分（P＜0.01）（表8）。林分在间伐后进行追肥，树高和胸径生长量均高于不追肥的林分。

表8 间伐后追肥对11.5和12.5年生林分树高和胸径生长量的影响Tab.8 Effects of fertilization after thinning on height and DBH of 11.5-year-old and 12.5-year-old stands

综合以上分析，在杉木短轮伐期用材林培育中，新造林分每年进行铲草抚育3 ～4 次，同时对林分采用“基肥+追肥”的施肥措施，可获得较高的生长量。11.5 和12.5年生林分，在第7 ～9年间伐后进行追肥0.5 kg/株，林分生长量可显著提高。综合不同林龄林分的分析，施用杉木专用复混肥对幼龄林和中林龄林分生长具有显著的促进作用。

2.5 短轮伐期高效栽培模式的培育效果

短轮伐期示范林分的各项生长指标均显著高于LY/T 1384-2007[14]所规定的杉木Ⅰ类产区的低限生长指标要求（表9）。11.5和12.5年生示范林分在3个示范点的蓄积量为237.24 ～302.97 m3/hm2，比行业标准12年林龄指标高出66.83%～113.06%，比行业标准16年林龄指标高出28.37%～63.94%，根据咸水林场杉木年均蓄积量20.63 m3/hm2/a 计算，9年生示范林分的蓄积量也超过了行业标准16年林龄生长指标。说明通过良种壮苗选择、立地选择和科学整地、密度控制、抚育管理、施用杉木专用复混肥等技术可达到高产的培育目的，培育的短轮伐期示范林在9 ～12年生时，蓄积生长量提前4 ～7年达到并超过国家行业标准16年林龄规定的低限指标要求。

表9 示范林生长指标与中心产区低限生长指标比较Tab.9 Comparision on growth indexes of demonstration forests and minimum requirements of central area

3 结论

本研究围绕杉木短轮伐期用材林培育，通过3个不同试验示范点的种质评价、立地选择和密度对比、整地对比和施肥、间伐密度对比等试验林和短轮伐期示范林生长量的综合分析，最终确立杉木短轮伐期用材林高效栽培模式。选择杉木1.5 代以上种子园的良种，采用Ⅱ级以上的合格轻基质容器苗或裸根苗造林；选择立地指数14 以上的林地，以穴垦为主的整地方式，挖穴规格为40 cm × 40 cm ×40 cm（底长× 底宽× 深），每穴施用0.25 kg 杉木专用复混肥（1 号肥）作为基肥；以2 500 株/hm2的密度造林，造林后连续抚育3年，每年3 ～4 次，分别于4月中旬、6月中旬、8月中旬和10月中下旬开展，造林后第7 ～9年进行间伐，保留密度为1 755 ～1 950 株/hm2；造林后追施杉木专用复混肥（1 号肥）4次，总量1.5 kg/株，造林当年3个月后追施0.25 kg/株，翌年4—5月追施0.25 kg/株，第3年4—5月追施0.5 kg/株，第7—9年间伐后追施0.5 kg/株。按该模式技术标准 培育11.5 ～12.5年，林分蓄积量达237.24 ～302.97 m3/hm2。

该模式强调良种、良地、良法和良肥“4 良”的综合应用，按栽培模式进行培育可确保营林成效。应用杉木短轮伐期用材林高效栽培模式，可使培育相同年限的林分蓄积量指标比国家行业标准高出66.83%～113.06%，提前4 ～7年达到并超过国家行业标准规定的16年林龄I 类区低限生长指标要求，可为保障国家木材安全和社会需求提供可推广应用的技术模式。