抚育间伐对杉木人工林及套种楠木生长的影响

魏阿荣

(三明市沙县区生态国有林场，福建 三明 365599)

1 引言

杉木(Cunninghamialanceolata)因具有生长快、材质好、经济效益高等特性，已成为我国南方重要的造林树种[1, 2]。但长期以来，杉木人工林大多以多代纯林连栽经营为主，林分结构单一，进而造成杉木人工林生产力持续下降、地力衰退等问题，严重影响杉木人工林林地生态服务功能和可持续经营管理[3～5]。抚育间伐作为人工调节林分密度的手段，可显著改善林分的土壤肥力，促进林分健康生长[6]。而林下套种是在同一林分中，人为地将多年生林木与其他栽培植物在空间上按照一定的时序组合在一起进行经营管理的模式，有助于充分利用林地资源，改善人工林[7]。楠木为樟科常绿大乔木，喜湿耐荫，是组成常绿阔叶林的主要树种，也是著名的庭园观赏和城市绿化树种[8]。其喜湿耐荫的生活习性也正适合成为林地套种树种。因此，本研究以福建省三明市沙县区林场13年生杉木中龄林为研究对象，于抚育间伐后，在杉木人工林下套种楠木，以期有效改善杉木人工纯林引起的一系列生态问题，修复杉木人工纯林脆弱的生态系统，进而提升杉木人工林的生态效益、经济效益和社会效益。

2 材料与方法

2.1 试验样地概况

试验样地设在沙县区林地(北纬26°06′，东经117°32′)，地处中亚热带，属亚热带季风气候，温暖湿润，雨量充沛，冰霜少见。年平均气温15.6～19.6 ℃，年平均日照时数1877.6 h，无霜期245～297 d。年平均降雨量1510～1840 mm，年蒸发量1461 mm，年平均相对湿度82%。林地土壤肥力较高，水湿条件较好，其中红壤、黄红壤、黄壤、暗红壤约占89.4%。杉木林分郁闭度>0.9，地位指数≥22。

2.2 试验方法

以沙县林区中13年生中龄杉木人工林作为研究对象进行抚育间伐和套种试验，试验设置2150株/hm2、1720株/hm2、1400株/hm2和1075株/hm24个间伐强度，分别为：对照(CK)、轻度(L)、中度(M)和强度(S)，每个间伐强度下设置3块20 m×20 m的标准样地，共计12块样地，于2017年3月以留优去劣和间密留匀的原则进行抚育间伐处理(表1)。2017年4月，在抚育间伐过的样地中进行株间套种长势基本一致的楠木营养袋苗。试验样地内涉及的相关研究对象均做标记，并连续调查杉木和楠木树高、胸径的生长情况。

2.3 数据处理及分析

通过持续4 a系统地调查记录间伐套种后杉木人工林林分树高和胸径等指标，以及在套种楠木3a后调查记录其树高、胸径等生长指标。

单株材积采用公式计算[9]：

Vi=0.000058777042Di1.9699831Hi0.89646157，

其中:Vi为第i株杉木材积(m)；Di为第i株杉木胸径(cm)；Hi为第i株杉木树高(m)。

利用SPSS24进行单因素方差分析(ANOVA)和T检验；Excel 2010软件制作表格，数据形式为平均值±标准差；GraphPad Prism软件绘图。

3 结果与分析

3.1 不同抚育间伐强度对杉木生长发育的影响

合理的林分密度是构建林分结构的基础，可影响林木的生长发育，在培育经营杉木人工林的过程中起到决定性作用[10]。为研究不同间伐强度对杉木林分生长发育的影响，对间伐后杉木人工林进行连续测定，调查研究发现(表2)，林分胸径随林龄的增加而增大，CK组在间伐后0 a和1 a时无明显差异，在间伐后2 a和3 a时，胸径显著升高。在L组、M组和H组间伐处理下，杉木平均胸径随林龄的增加也显著增大，且间伐后不同时间下的平均胸径存在显著差异。在相同间伐强度下不同时间之间的杉木林分平均树高和平均单株立木材积与平均胸径变化基本一致，同样是随林龄的增加也显著增大，且不同间伐后处理之间存在显著差异。在间伐后0 a时，不同间伐强度下的杉木平均胸径无明显差异，杉木的平均树高及单株立木材积也同样无明显差异；在间伐后1 a时，杉木的平均胸径、平均树高及单株立木材积均表现为：H>M>L>CK，但不同间伐强度下杉木胸径之间无明显差异，而H和M处理下，杉木胸径显著高于L和CK处理，杉木平均树高和单株立木材积的变化趋势与其基本一致；在间伐后2a和3a时，杉木的平均胸径、平均树高及单株立木材积仍表现为：H>M>L>CK，且各个处理之间存在显著差异。

表2 不同间伐强度下杉木生长情况

3.2 不同抚育间伐强度对杉木生长量的影响

抚育间伐可促进杉木胸径和树高的增加，但其增量存在差异。研究发现，在间伐后，随着间伐强度的增加，杉木胸径生长量随着抚育间伐强度的增加均呈现一直明显上升的趋势，但间伐2 a和3 a后，杉木胸径生长量明显高于间伐1 a后的杉木胸径生长量(图1)。杉木树高的变化趋势与杉木胸径生长量的变化趋势存在不同，在间伐1 a后，杉木树高增长量随抚育间伐强度的增加呈现上升的趋势，但在间伐2a和3a后，L处理下的杉木树高增量显著高于其他处理情况下的树高增量(图2)。间伐后杉木单株材积量增长量与杉木胸径增长量变化趋势基本一致，表现出随间伐强度增加，其增长量升高(图3)。

图1 间伐后杉木胸径增长量

图2 间伐后杉木树高增长量

图3 间伐后杉木单株材积量增长量

3.3 不同间伐强度对杉木林下套种楠木生长发育的影响

不同间伐处理促使杉木林下光照和营养物质具有差异，其对林下套种楠木的生长也会产生影响[11]。研究表明(表3)，随间伐强度增加，套种的楠木的平均地径随之增加，且在H和M处理下，杉木的平均地径显著高于L和CK处理。类似地，杉木的平均株高的变化趋势与平均地径的变化基本一致。在套种楠木3a后调查统计发现，M和L处理下，楠木保存率分别为88.32%和96.38%，显著高于CK和H处理。H处理后套种楠木的保存率明显下降。楠木保存率整体呈现出先升高后降低的趋势。

表3 杉木林分不同间伐强度套种楠木生长情况

4 讨论与结论

我国杉木木材的产量占全国市场商品材的20%左右[12]。抚育间伐作为人工林经营和培育中控制林分密度的一种重要措施，能减少林木个体间竞争，促进林木生长和缩短林木成熟期，在杉木人工林中被广泛应用[13]。楠木喜阴湿环境，适合套种。研究表明[14]，相比闽楠纯林，在杉木林下套种闽楠或采取针阔混交造林可促进闽楠的生长发育。本研究中，对杉木人工林进行不同抚育间伐措施后，随林龄增加，不同间伐保留密度下的杉木胸径、树高和单株材积存在显著差异。这与翁训清及郑鸣鸣[9]等的间伐对杉木生长发育的影响结果一致。此外，随着抚育间伐强度增加，杉木胸径、树高和单株材积的生长量越高，且存在差异。这可能与林间的光照或养分供应有关。杉木人工林下不同抚育间伐强度对林下套种楠木的地径、树高和保存率相关生长指标也具有显著的影响。在H处理下，楠木的地径、树高显著高于其他处理，但保存率较低。综合分析，对杉木人工林进行M处理后，套种楠木的经济效益更高。