粵北火炬松林分結構與生長過程分析

丘英華++何永佳++梁廣海

摘 要 火炬松是我國引種成功的國外松之一，已成為我國南方重要造林樹種和工業用材樹種，粵北是其適宜推廣區域之一。以粵北韶關地區20年生火炬松人工林為研究對象，重點研究其人工林結構與生長動態。結果表明，人工林分分化嚴重，且自然淘汰率高達57%，現存林分競爭強烈，被壓木高達22%。從生長過程來看，韶關地區的火炬松在造林后7～8 a內屬于樹高和胸徑生長速生期，其后生長率顯著下降，林分個體間分化增大，競爭強烈，而且此時材積增加剛進入速生期。因此建議在此時間段進行第一次間伐，以現存林分估計間伐強度在50%左右；現存林分進行第二次間伐，間伐強度25%。本研究根據火炬松的生長過程以及不同優勢度個體的分化動態確定其間伐時間和間伐強度，并從結構和產量兩方面對其管理過程進行綜合分析，為粵北火炬松人工林經營提供合理技術借鑒。

關鍵詞 火炬松；生長過程；間伐；粵北

中圖分類號：S758.52 文獻標志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2017.15.031

火炬松（Pinus taeda L）原產美國東南部，具有生長快、適應性強、材質好、抗病蟲害強等特點，我國從20世紀30年代開始引種，是我國引種成功的國外松之一[1]，已成為我國南方重要造林樹種和工業用材樹種。從氣候、土壤等因子分析，粵北地區屬于適宜發展區域[2-3]。福建、江西和廣東英德等地火炬松生長過程方面的研究表明，火炬松在10～20 a屬于材積速生期，合理調整林分結構可以提高火炬松人工林產量和質量[4-9]，貴州龍里林場的間伐試驗表明，不同培育目標的間伐強度不同[10]。但由于對樹種特性和立地等掌握不足，間伐時間和強度的判斷只能機械地憑借經驗判斷，其結果存在一定不確定性。為了確切掌握其生長過程和科學合理判斷間伐時間和強度等經營活動，本研究通過對粵北韶關的火炬松人工林進行優勢度劃分，分析不同優勢度個體的生長過程及其分化時間，綜合不同優勢度個體的數量和產量因素，推斷火炬松人工林間伐時間和強度，為粵北火炬松人工林科學經營提供技術支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗林為于韶關林場黃崗工區，具體為韶關市湞江區（24°52′N，113°34′E），屬中亞熱帶季風氣候區。年均氣溫約21.2 ℃；年均降水量約1 566 mm（2014年），年蒸發量1 500～1 600 mm；干、濕季明顯，3—8月為雨季，降水量占全年的75%。試驗林的海拔約為154 m，東南坡。土壤為砂頁巖發育的紅黃壤，土層厚50～100 cm，腐殖質層10～20 cm，土壤質地為中壤質。

1.2 研究方法

該林分于1996年造林，株行距2.00 m×2.33 m，

2 146株/hm2，未進行間伐。2015年5月，于林分設置7個20 m×30 m樣地，每木檢尺，測量樹高、胸徑和冠幅等指標，計算每個小區各項指標的平均值，然后根據胸徑和樹高均值劃分優勢木、亞優勢木、平均木和被壓木，然后每類別分別在每個小區取中2株標準木作為標準木，共計選擇48株標準木，先在樹干上標記出北向，然后伐倒測量胸徑、1/2樹高處的直徑，樹干解析首先分別于根莖處以上0.3 m、1 m、1.3 m、2 m高度截取圓盤，此后按2 m區分段截取圓盤，圓盤厚度約為5 cm。在室內判讀每個圓盤的年輪，用電子游標卡尺（精度為0.1 mm）測量每個年輪的東、西、南、北四個方向至髓心的距離（半徑）以及樹皮厚度，計算各圓盤的每個年輪寬度和去皮直徑。

運用SPSS13.0軟件進行方差分析和多重比較。應用林業分析軟件ForStat2.0（統計之林）計算火炬松胸徑、樹高和材積的總生長量指標、連年生長量、平均生長量及生長率[11]。根據下列公式計算胸高形數、形率及林分蓄積。

胸高形數計算公式：

式中，f1.3為胸高形數，V為標準木單株材積，d1.3為胸高直徑，h為標準木樹高。

胸高形率計算公式：

式中，q2為胸高形率，為樹干中央直徑，d1.3為胸徑。

林分蓄積：Vs =nV；

Vs、n為現有保存株數，V為標準木單株材積，m3。

2 結果與分析

2.1 林分組成

該林分現存株數為（917±27）株/hm2，保存率約為42.73%，自然淘汰率極高?，F存林分中優勢木、亞優勢木、平均木和被壓木的占總體的比例分別為10.91%、21.82%、45.45%和21.82%（圖1），其中平均木占比最高，亞優勢木和被壓木占比接近，優勢木占比最低。胸徑和樹高分別平均為（19.90±5.07）cm和（14.65±2.20）m，四種類型的平均胸徑和樹高分別為26.63 cm和16.82 m、22.40 cm和16.35 m、18.06 cm和

14.59 m、14.86 cm和11.73 m。其中，胸徑隨優勢度下降呈連續降低趨勢，而樹高的下降幅度較小，優勢木的胸徑較被壓木高約79%，而樹高僅高43%，而且優勢木和亞優勢木樹高接近，但均顯著高于平均木和被壓木（圖1）。與胸徑和樹高變化趨勢相反的是，高徑比隨優勢度下降而升高，進一步說明在林分中胸徑的變異要大于樹高。

胸高形數和胸高形率在各優勢度間均差異不顯著，說明現有保存率下競爭對火炬松的干形影響不大，優勢木、亞優勢木、平均木和被壓木的胸高形數和形率分別為0.43和0.67、0.46和0.68、0.44和0.63、0.47和0.62，平均為0.45和0.65。

優勢木、亞優勢木、平均木和被壓木的自然整枝高度和冠幅均隨優勢度下降而下降（圖2），但自然整枝強度即自然整枝高度占樹高的比例上升，活枝下高和死枝下高的占比分別為28%和43%、31%和48%、29%和49%、31%和53%，處于林冠下層的個體整枝強度大，同時其冠幅和冠長下降，導致其葉面積和光合能力下降，生長處于弱勢。

2.2 各優勢度單株胸徑

不同優勢度個體的胸徑生長量分化隨年齡增加而加大（圖3），在第2 a不同優勢度個體即開始明顯分化，優勢木的胸徑保持連續增加趨勢，亞優勢木和平均木在第14 a上升趨勢減緩，被壓木在第11 a生長即無明顯增加。4種優勢度個體的胸徑生長率在第9 a均放緩（圖3）。優勢木的胸徑較亞優勢木、平均木和被壓木分別高22%、39%和93%。

連年生長量和平均生長量分析顯示，隨優勢度下降二者均顯著下降，二者多在三四年交叉，此時是其胸徑生長高峰，而且優勢木、亞優勢木、平均木的連年生長量和平均生長量的變化幅度大于被壓木（圖4）。

2.3 各優勢度單株樹高

相對于胸徑，不同優勢度個體的樹高分化程度較低，優勢木、亞優勢木、平均木在第14 a左右明顯分化，而優勢木和亞優勢木的分化在18 a以后，但三者與被壓木的差異在第2 a即十分明顯。樹高生長率下降的時間也略早于胸徑（圖5）。優勢木的樹高較亞優勢木、平均木和被壓木分別高5%、11%和39%，提高的幅度小于胸徑。

各優勢度樹高的連年生長量和平均生長量變化與胸徑類似，但隨年齡的變化趨勢較為平緩，尤其是被壓木（圖6）。

2.4 各優勢度單株材積生長過程

各優勢度單株材積的分化第5 a左右開始增加，至第7 a達到最大值，其中優勢木和亞優勢木的增加幅度明顯高于平均木和被壓木，其生長率的變化趨勢與胸徑類似（圖7）。優勢木的胸徑較亞優勢木、平均木和被壓木分別高34%、158%和424%。單位面積蓄積累計達158.05 m3/hm2，其中優勢木、亞優勢木、平均木和被壓木所占分別為22.30%、33.25%、35.93%、8.52%。優勢木和亞優勢木以約1/3的株數占蓄積的比例達到55.55%，被壓木的株數占比與亞優勢木接近，但蓄積占比僅為前者的1/4。

各優勢度單株材積的連年生長量和平均生長量在研究期間內均交叉，僅被壓木有近兩三年內交叉的趨勢，平均木次之，優勢木和亞優勢木則更晚（圖8）。優勢木和亞優勢木連年生長量在20 a左右到達高峰，平均木和被壓木分別在18 a和16 a達到生長高峰。

3 結果與討論

第一，火炬松在粵北地區的適應性和生長表現均良好。20 a生人工林平均胸徑和樹高分別達到19.90 cm和14.65 m。從林分組成來看，由于造林密度較高，林分中后期競爭強烈，20 a生的淘汰率為52%，而且現存林分分化依然較大，尤其是被壓木的比例達到21.82%，而這部分個體處于林冠下層，長勢弱，雖然數量較多，占比較高，但單株材積極低，低于其他個體均值的1/3，而且蓄積僅占總體的8.52%，因此該林分急需間伐，以調整林分結構，釋放林分空間以提高林分質量和產量。

第二，從各優勢度個體生長過程來看，在本地區火炬松在造林后7～8 a生長迅速，而且林分個體間分化顯著，其后生長率也顯著下降，林分在此時一般已經郁閉，并進入生長競爭階段，但正處于生長速生后期，因此在此時間段進行第一次間伐，間伐強度50%左右，不但可以提早淘汰被壓木，而且可以為保留木提供更大的生長空間和資源，促進保留木的生長，而且此時材積的增長剛進入速生期，有助于提高林分整體質量和數量。對現有林分而言，處于林冠下層的個體樹冠小，生長處于弱勢地位，生長潛力小，因此可及時間伐掉被壓木和長勢較弱的平均木，保留700株/hm2左右，間伐強度約25%。

第三，本研究針對現有火炬松人工林不同優勢度個體的生長過程，不但掌握了火炬松的生長過程，而且根據不同優勢度個體的生長量和生長率的連續變化得出其生長速度的動態變化，為合理確定其間伐時間和間伐強度提供依據，并從結構和產量兩方面對其管理過程進行綜合分析，可有效指導該地區火炬松的經營。

參考文獻

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（責任編輯：趙中正）