杉檫人工林中檫树生长规律研究

章进峰,刘敬灶,黄秀美,陈洪华,郭建芳,冯晓明,高仁星

(1.福建省永安国有林场,福建 三明 366000;2.福建省大田梅林国有林场,福建 三明 366102)

檫树(Sassafrastsumu)是我国南方用材林基地的主要造林树种之一,树干高大通直,材质坚韧致密,是造船、桥梁、建筑、家具等优良用材。但是,檫树人工林普遍早衰,尤其纯林更为严重[1]。杉木(Cunninghamialanceolata)是我国最主要造林树种,人工林面积9.87×106hm2、蓄积量7.55×108m3,居全国人工林首位[2]。杉木在南方林业生产和生态建设中占重要地位[3]。但是,杉木大面积纯林、连栽导致地力衰退[4]。前人研究结果表明,杉木与檫树混交种间关系协调,生长稳定[5]。杉檫混交能够充分利用地上和地下营养空间且改良土壤效果显著,能够明显提高林分的产量和质量,4∶1杉檫混交比较稳定高产[6-8]。

为了掌握杉檫人工林中檫树、杉木的生长表现,本文以福建省永安国有林场40年生杉檫人工林为研究对象,测定杉木和檫树的胸径、树高和蓄积生长量研究其生长规律,旨在为杉檫人工林的栽培与经营提供参考。

1 材料与方法

1.1 研究地概况

研究地点在永安国有林场永浆工区71林班45大班2小班,坐标117°24′E、25°55′N,面积12.13 hm2,属福建省杉木中心产区[9],土壤为山地红壤,Ⅱ立地级。前茬为宜林荒山,1982年栽植8杉木2檫树3 600株/hm2,杉木采用本场初级种子园种子、檫树采自永安本地天然林优树,苗木由林场职工自育。1990年10年生第1次间伐、2000年20年生第2次间伐,现有林分保存密度1 200 株/hm2,林下植被主要有石楠(PhotiniaserrulataLindl)和福建观音坐莲(AngiopterisfokiensisHieron)、乌毛蕨(Blechnumorientale)。

1.2 研究方法

2022年4月在杉檫人工林上、中、下部代表性地段各设置1个20 m×20 m样地,样地内每木调查树高、胸径等生长指标,测定与平均胸径相近的5株计算平均树高,选择一株檫树平均木作树干解析[10]。树干解析树龄级为5。

杉木、檫树样地单株立木材积采用《DB35/T 1823-2019》[11]杉木、阔叶树二元立木材积公式计算。

V杉木=0.0000706094 D1.801671H0.997998

V阔叶树=0.0000685634 D1.933221H0.867885

式中,V为单株立木材积;D为胸径;H为树高。

檫树树干解析材积、形数、材积生长率,分别采用中央断面区分求积式、胸高形数表达式、普雷斯勒生长率公式[12]计算。

式中,V为树干材积;n为区分段个数;gi为第i区分段中央断面积;li为第i区分段长度;g′为梢头底端断面积;l′为梢头长度。

式中,f1.3为胸高形数;V为树干材积;g1.3为胸高断面积;h为树高;d1.3为胸高直径。

式中,Pv为材积生长率;Va为a年树干材积;Va-n为a-n年树干材积;n为间隔年数(树龄级)。

1.3 数据处理

数据处理使用Excel 2010软件。

2 结果与分析

2.1 杉檫人工林生长情况

由表1可知,40年生杉檫人工林保存密度1 200株/hm2,其中檫树225株/hm2、杉木975株/hm2,分别占总株数的18.8 %、81.2 %,株数组成比为8杉2檫,按照《GB/T 15776-2016》[13]定义属纯林范畴;林分蓄积量为373.24 m3/hm2,年均生长量9.33 m3/a。其中杉木的蓄积量高于檫树,分别占总蓄积量60.9 %、39.1 %,蓄积组成比为6杉4檫,已属混交林。檫树居林冠上层,树高27.8 m、胸径25.6 cm、材积0.648 33 m3,分别比杉木高11.3 m、大6.6 cm、多0.415 09 m3,林分表现为同龄复层林。

表1 杉檫混交林各树种生长情况

2.2 杉檫混交林径阶分布情况

由表2可知,40年生杉檫混交林径阶分布,檫树16～36 cm、杉木8～36 cm。参照《GB/T 26424-2010》[14]径级组划分标准,檫树大径组(26～36 cm)占78.7 %;杉木中径组(14～24 cm)占67.1 %。可见,檫树适宜培育大径材(主伐平均胸径≥26 cm)。

表2 杉檫混交林各树种径阶分布

2.3 檫树生长规律探究

由表3可知,檫树胸径、树高随着树龄的增加而增加。5年生时胸径、树高生长最快,分别为6.7 cm、9.6 m。其次是10年生,分别为12.2 cm、15.1 m。40年生生长最慢。10年生以后胸径、树高平均生长量均大于连年生长量。所以,从胸径、树高生长上看,檫树表现出明显的早期速生特性。

表3 檫树树干生长过程总表

从材积生长上看,檫树生长周期持续时间长。10-15年生平均生长量小于连年生长量,15年生时连年生长量出现小高峰0.018 65 m3,20年生时平均生长量大于连年生长量,两者在15-25年生期间几乎一致,达到数量成熟龄。25年生以后平均生长量再次小于连年生长量,35年生连年生长量达最高峰0.028 64 m3;40年生时平均生长量最大,为0.017 72 m3,但仍比连年生长量小0.006 43 m3,尚未达到最高峰,数量成熟龄尚须一段时间。10年生的檫树材积生长率最高,为25.9%、而40年生的最慢,为3.7 %;30年生第2次生长率高峰6.9 %。

形数指树干材积与比较圆柱体体积之比。以胸高断面积为比较圆柱体的横断面的形数称胸高形数。由表3可知,5年生时檫树的形数值最高,为0.634 4,40年生时最低,为0.513 4。檫树胸高总体上呈现随树龄增长而下降规律。

3 讨论与结论

调查永安国有林场40年生杉檫人工林结果表明,保存密度1 200株/hm2、林分蓄积量373.24 m3/hm2。檫树居林冠上层,树高27.8 m,胸径25.6 cm,大径材占78.7 %,适宜培育大径材;杉木平均树高16.5 m,胸径19.0 cm。檫树生长规律表现为早期生长快、生长周期持续时间长,5年生胸径、树高连年生长量与平均生长量达最高峰,10年生以前平均生长量大于1 cm、连年生长量大于1 m。15年生材积连年生长量出现小高峰,25年生达到数量成熟龄;35年生连年生长量达最高峰,40年生平均生长量未达最高峰。10年生檫树的材积生长率最高,而40年生的檫树形数值与材积生长率最小。

陈德叶[15]分析三明市三元区福建农林大学莘口教学林场19年生檫树纯林树高、胸径及材积生长过程表明树高、胸径、材积生长高峰分别在第4年、第3年、第8年,数量成熟期20年;罗金旺[16]研究南平市光泽县林业局檫树人工林生长特性表明,檫树胸径、树高、材积连年生长高峰期分别出现在第3年、第4年和第8年,数量成熟期为20年。本研究结果与他们相似,胸径、树高连年生长量在5年生时达到最高峰,差异在于树干解析的树龄级不同;数量成熟龄在25年生,其差异与林分密度和树种组成有关。

本研究檫树25年生材积连年生长量与平均生长量几乎一致,达到数量成熟龄,此时檫树平均胸径18.7 cm,森林经营目标为速生阔叶树中径材,达到成熟林[14],可采伐利用。35年生时连年生长量达到最高峰,40年生时平均生长量尚未达到最高峰,此时檫树大径组木材占比78.7%,森林经营目标应为檫树大径材;杉木主伐择伐中小径组木材、保留大径材。