柳杉過熟人工林生長量多年度測定分析

王星星

(寧德市林業科研與技術推廣中心， 福建 寧德 352100)

柳杉(CryptomeriafortuneiHooibrenkex Otto et Dietr)是我國南方地區優良的速生用材樹種，適合在高海拔地區推廣種植[1-2]。合理對柳杉人工林進行經營管理，可以較好地提高林地利用率，獲得較高的經濟效益，而經營管理的關鍵在于掌握柳杉人工林的生長變化規律，因此開展柳杉人工林生長變化規律研究具有十分重要的意義。當前，柳杉人工林生長變化方面的研究有一些報道，但這些研究主要以單個年度數據或者輪盤解析木數據為基礎進行分析，且大部分研究對象都未超過主伐年齡(26年)，不能較好地反映柳杉人工林的整體生長規律[3-9]。本研究以超過主伐年齡兩個齡級期的福建省霞浦國有林場1984年營建的柳杉人工林為對象，采用多個年度的調查數據進行分析，研究柳杉人工林生長量變化規律，為柳杉人工造林、撫育、采伐、大徑材培育等經營管理提供重要實踐和理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

柳杉人工林位于霞浦國有林場楊梅嶺工區1大班6小班，坡向東南，坡度28°，海拔272～364 m，立地等級Ⅲ級，山地紅壤。亞熱帶季風氣候，平均氣溫16～19 ℃，年降水量2 350 mm，春多雨水，夏多臺風，災害性天氣以臺風、暴雨為主。

1.2 試驗材料

試驗材料為霞浦國有林場1982年開展的柳杉初級種子園完全雙列雜交子代，1983年春播種育苗， 1984年春造林，平均苗高0.21 m，平均地徑0.4 cm。采用完全隨機區組設計, 15 次重復，單株小區，重復內小區數量不等。株行距1.67 m×1.67 m，造林面積約1 400 m2。人工林邊界用木荷做保護行。

1.3 數據調查和處理

1984、1986、1987年秋調查樹高，1990、2005、2014、2018、2020年末調查胸徑和樹高，各年度柳杉保存株數情況見表1。

表1 柳杉人工林各年度林木保存情況

數據分析采用Excel軟件處理。立木材積參考福建省人工林杉木二元立木材積公式進行計算：

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

柳杉主伐年齡和齡級劃分參考《福建省森林采伐技術規范》中的一般杉木商品用材林劃分標準。

2 結果與分析

2.1 柳杉人工林總體生長情況

表2為柳杉人工林樹高、胸徑和材積多年度生長數據。柳杉人工林1984年造林，2014年(31年生)樹高達到最大值(均值12.6 m)，之后逐漸降低；胸徑呈現為不斷增加的規律，但2014年(31年生)后增加緩慢；單株材積在2018年(35年生)之前不斷增加，但之后開始出現負增長，表現出降低趨勢。胸徑生長表現出“S”型曲線，樹高和材積生長表現出倒“J”型。

表2 柳杉人工林樹高等性狀生長量

2.2 柳杉人工林生長性狀年度間生長量變化

為便于分析，根據柳杉林生長數據調查年度情況，將樹高、胸徑和材積生長分成1984—1990年、1990—2005年、2005—2014年、2014—2020年4個定期生長階段，每個階段分別測定樹高、胸徑和材積等3個生長性狀的連年生長量和平均生長量指標(表3)。

表3 柳杉人工林樹高等性狀連年生長量和平均生長量

2.2.1樹高生長量年度間變化

由表3和圖1可知，樹高兩個生長指標呈現出相同的變化規律。樹高連年生長量和平均生長量在造林后前7年生長量最高，之后出現一個較大的降幅。在22～31年時(2005—2014年)，樹高連年生長量出現較大回升幅度，平均生長量小幅度回升。31～36年生時又出現下降趨勢，樹高甚至出現負增長情況。樹高連年生長量僅在22～31年時(2005—2014年)大于樹高平均生長量，兩者在此產生交叉，其他時間均小于平均生長量。

圖1 樹高連年生長量和平均生長量變化曲線

2.2.2胸徑生長量年度間變化

由表3和圖2可知，胸徑平均生長量一直處于降低趨勢，連年生長量先降低、再升高，最后大幅度下降，在31年生(2014年)后胸徑增加緩慢，趨于停滯。胸徑連年生長量在整個生長期均小于平均生長量，僅在22～31年生時(2005—2014年)兩者基本持平。

圖2 胸徑連年生長量和平均生長量變化曲線

2.2.3材積生長量年度間變化

由表3和圖3可知，柳杉人工林單株材積連年生長量和平均生長量變化趨勢基本一致，在前31年不斷增長，31～34年生時開始下降。單株材積連年生長量在前31年大于平均生長量，31年后大幅度下降，與平均生長量相交，連年生長量接近于0，生長基本停滯。

圖3 材積連年生長量和平均生長量變化曲線

樹高、胸徑和材積定期年均生長量在22～31年生時(2005—2014年)突然出現增加趨勢，推測主要是因為該人工林在2007年之后多次受到較強臺風侵襲，造成部分林木倒折，林場于2009年組織對倒折木進行清理，改善林地環境。這一方面降低了生長衰弱木數量，生長健壯的林木數量占比提升，林分總體生長數據被拉高；另一方面，經過撫育，林分生長環境改善，林木的生長速度有了一定程度的增加。

2.3 人工林林分蓄積量變化

人工林總蓄積和單位面積蓄積量在2014年之前逐漸增加， 2014年達到頂峰，之后開始下降。結合人工林樹高、胸徑、材積多年度生長量變化，表明人工林在31年生后(2014年)出現整體衰退趨勢。

圖4 柳杉人工林蓄積量和單位面積蓄積量變化曲線

3 結論與討論

柳杉人工林自1984年春造林后，樹高、胸徑連年生長量和林分平均生長量不斷降低，僅在造林后22～31年(2005—2014年)出現一次回升。人工林樹高、胸徑、材積在造林31年后基本停止增長，特別是樹高生長量和林分總蓄積量、單位面積蓄積量在31年后均出現負增長，人工林進入衰退期。

柳杉人工林胸徑連年生長量在整個生長期低于平均生長量，兩者沒有出現交叉，樹高連年生長量僅在22～31年生時略高于平均生長量，在其他時期都低于平均生長量，依據樹高、胸徑的連年生長量和平均生長量的交叉點無法確定柳杉林分的生長速度分化時期，這與馬尾松、杉木、禿杉等樹種人工林的生長規律不同[10-15]。究其原因，一方面原因是本研究采用的是柳杉林分全體生長數據，反映了柳杉林分真實生長情況，而以上樹種研究采用的是林分優勢木解析數據，忽略了林分內個體的差異性；另一個方面，由于本研究連年生長量采用的年限間隔不統一(以上樹種采用間隔5年解析木數據)，可能會對結果造成一定影響。柳杉材積連年生長量和平均生長量在31～37年時出現交叉，同時柳杉樹高、胸徑、材積和林分蓄積量等指標在31年生時(2014年)出現關鍵拐點，此后生長量和生長速度大幅度降低，林分蓄積量下降，開始衰退，據此判斷，柳杉林分在31年生時達到數量成熟。柳杉林分在造林后22～31年(主伐±一個齡級期)，出現一個快速生長期，這與期間對柳杉林分進行的一次災害木清理有一定關系。但有研究表明，林分生長是一個動態變化的過程，受遺傳因子、立地條件、造林密度等多重因素影響[16-20]，杉木、馬尾松等樹種在達到一般人工商品林主伐年齡前后，合理進行密度管理、施肥管理等措施，數量成熟齡將會推遲，其生長期可延長至40～50年[21-26]?？芍诹既斯ち稚L期內合理進行撫育間伐管理，控制林分密度，可使柳杉林分再次進入一個快速生長期。從本研究結果看，不考慮投入，單從收獲量來衡量，柳杉一般人工商品林采伐應在達到主伐年齡后(26年)就應著手進行實施，最遲不應超過一個齡級期(5年)。如果培育大徑材，要根據立地情況和栽植密度等條件，在達到主伐年齡之前合理進行2～3次撫育間伐。

本研究對象具有較強的代表性。該人工林在整個生長期，人工干預小，僅在造林初期(前三年)進行劈草撫育、2009年進行了一次災害木清理，與一般人工商品林經營管理模式基本一致，研究結果揭示了柳杉人工林在近自然狀態下的基本生長規律，可作為柳杉一般人工商品林撫育、采伐等經營管理的重要參考模式林分。同時，本研究基于柳杉人工林林分多年度測定的數據進行分析，柳杉林木的精確生長量變化、林分撫育間伐具體時間、密度保留大小等研究可再結合林木解析具體分析。