吳 敏,吳立勛,湯玉喜,徐世鳳,彭倫凱,黃范全

(1.湖南省林業(yè)科學(xué)院, 湖南 長沙 410004; 2.沅江市林業(yè)局, 湖南 沅江 413100)

楊樹生長的密度效應(yīng)與數(shù)量成熟研究

吳 敏1,吳立勛1,湯玉喜1,徐世鳳1,彭倫凱2,黃范全2

(1.湖南省林業(yè)科學(xué)院, 湖南 長沙 410004; 2.沅江市林業(yè)局, 湖南 沅江 413100)

在洞庭湖平原區(qū)采用南抗楊樹無性系進行的8種不同密度造林試驗,試驗結(jié)果顯示胸徑生長于5年生、樹高生長于8年生以后在不同造林密度間均具顯著差異，其變化規(guī)律是胸徑、樹高生長均隨造林密度的增加而降低，表明林木此時的生長已開始受制于單株營養(yǎng)面積之不足。根據(jù)材積的連年生長量曲線和平均生長量曲線交匯情況，8種造林密度楊樹林分的經(jīng)營目標可分為兩大類型：一是單株營養(yǎng)面積為8～16m2造林密度的數(shù)量成熟為7～9年，所獲材種為20cm以下紙漿材、纖維板材等；二是單株營養(yǎng)面積為24～36m2造林密度的數(shù)量成熟在10年以上，可培育26cm以上大徑材。

楊樹；密度；單株營養(yǎng)面積；材積；數(shù)量成熟

楊樹(Populus)是我國中亞熱帶以北地區(qū)的重要造林樹種，尤其在平原地區(qū)，黑楊派無性系得到了更廣泛應(yīng)用，為生態(tài)環(huán)境建設(shè)和工業(yè)原料林基地建設(shè)發(fā)揮著重要作用。在林分群體中，林木個體的生長狀況除與本身遺傳品質(zhì)有關(guān)外，還與林齡及其所獲營養(yǎng)空間大小有關(guān)，通?？蓪a(chǎn)量視作時間和營養(yǎng)空間的因變量。以木材為原料的生產(chǎn)企業(yè)，根據(jù)產(chǎn)品性能對楊樹原料的徑階有著不同的要求[1]。因此，在楊樹營林生產(chǎn)中，首先要根據(jù)企業(yè)對木材原料的要求，設(shè)計不同的造林密度和采伐年限，以定向培育方式，滿足其材種要求，以求楊樹經(jīng)營利潤的最大化[2]。為此，我們在洞庭湖平原區(qū)進行了楊樹密度試驗，探討產(chǎn)量與密度的相關(guān)關(guān)系。

1 試驗地概況

試驗地位于湖南省沅江市東南湖垸內(nèi)，地處中亞熱帶北部，其氣候類型屬溫暖濕潤季風(fēng)氣候。年平均氣溫16.9℃，≥10℃的活動積溫5350.5℃，年降水量1319.7mm，無霜期276.9d, 年日照1756.8h。造林地為池杉采伐跡地，地勢較低，地下水位較高。土壤為沖積母質(zhì)形成的湖潮土，深達2m，重壤質(zhì)，pH值為7.97，有機質(zhì)含量為1.47%，全N 0.11%，全P(P2O5)0.22%,全K 1.97%，有效N 3.29mg·10-2g-1，速效P 1.36mg·10-2g-1，速效K 15.84mg·10-2g-1[3]。

2 研究方法

于1997年春采用黑楊派南抗楊樹無性系進行造林試驗，共設(shè)置8種密度：2m×8m、3m×3m、3m×5m、4m×4m、4m×6m、5m×5m、5m×7m、6m×6m，各重復(fù)3次。每年冬季休眠期做每木生長調(diào)查，樹高用測高器測量；但每種密度的邊行不作為調(diào)查對象，且調(diào)查株數(shù)在30株以上。造林后的前2年林下進行過油菜等冬季作物間種，此后未再進行撫育管理。

數(shù)據(jù)采用DPS系統(tǒng)處理；材積計算公式為：

V=π/4·fэ·D2·(H+3) (fэ=0.34)

3 結(jié)果與分析

3.1不同密度楊樹林分生長歷程比較

3.1.1 胸徑生長歷程 當楊樹人工林郁閉度增加到一定水平時，枝葉伸展受限，單株光合產(chǎn)物積累相對減少，生長趨勢減緩。因此，在一定生長階段內(nèi)，胸徑隨造林密度的增加而減少，與密度成反比(見表1)。

表1 不同密度與不同林齡楊樹林分胸徑生長歷程表(cm)株行距(m×m)不同林齡(年)的總生長量不同林齡(年)的連年生長量1234567891234567892×434069010171197133314801570163716571003503271801371470900670203×33136939531187132314701570168317530733802602331371471001130703×530068710531290149716971817191319770603873672372072001200960634×431370310701300149016631790191320100733903672301901731271230974×633069311001317161318031960211022230903634072172971901571501135×528763010171287157718071953213322330473433872702902301471801005×733374011801480181320132187233724570934074403003332001731501206×63177001080135716701967215023002430077383380277313297183150130

不同密度的楊樹人工林，其胸徑的年生長量都遵循造林后逐年增加、于某年達到最大值后即逐年下降的規(guī)律，但連年生長量峰值出現(xiàn)的年限和生長量顯著下降的林齡因造林密度不同而有所不同。在同等條件下，隨株行距增大，胸徑生長明顯減緩的年限會依次延后[4]。2m×4m、3m×3m、3m×5m、4m×4m等高密度林分胸徑連年生長量的峰值出現(xiàn)在造林后的第2年，而密度較小林分則出現(xiàn)在第3年。根據(jù)胸徑生長量方差分析結(jié)果，4年生以前不同密度楊樹林分的胸徑生長無顯著差異，表明不同密度楊樹林分的個體此時所獲營養(yǎng)空間均能基本滿足其生長需求。5年生以后，林木的個體生長則受密度的影響較大[5]。據(jù)方差分析結(jié)果，5年生時，5m×7m、6m×6m與3m×3m造林密度林分的胸徑生長有顯著差異；9年生時，5m×7m、6m×6m的小密度與2m×4m、3m×3m、3m×5m、4m×4m大密度林分的胸徑生長均有顯著差異，且隨密度增加，差距增大，表明其個體生長受營養(yǎng)空間不足影響程度有所增強(見表2)。

表2 不同密度與不同林齡楊樹林分的胸徑生長差異顯著性株行距(m×m)5年6年7年8年9年均值(cm)5%顯著水平均值(cm)5%顯著水平均值(cm)5%顯著水平均值(cm)5%顯著水平均值(cm)5%顯著水平5×71813a2013?a?2187?a?2337?a?2457?a6×61670ab1967?ab?2150?a?2300?a?2430?a5×51577abc1807?ab?1953?ab?2133?ab?2233?ab4×61613abc1803?abc?1960?ab?2110?ab?2223?ab4×41490abc1663?bcd?1790?bc?1913?bc?2010?bc3×51497abc1697?abcd?1817?bc?1913?bc?1977?bc3×31323c1470?d?1580?c?1673?c?1753?cd2×41333bc1480?cd?1570?c?1637?c?1657?d

3.1.2 樹高生長歷程 密度對樹高生長的影響較胸徑小，不同密度楊樹林分高生長曲線較為接近(見表3)。根據(jù)歷年的樹高生長方差分析結(jié)果(見表4)，不同密度楊樹林分高在7年生以前均無顯著差異。8年生以后，樹高連年生長量隨造林密度增加而減少的趨勢有所增強，如8年生時，不同密度林分的樹高有6組出現(xiàn)顯著差異；9年生時，6m×6m、5m×7m、4m×6m與2m×4m、3m×3m、3m×5m造林密度的林分共9組有顯著差異。高密度的楊樹林，8、9年生的樹高連年生長量已降至很低，高生長明顯減緩[6]。

表3 不同密度與不同林齡楊樹林分樹高生長歷程表(m)株行距(m×m)不同林齡(年)的總生長量不同林齡(年)的連年生長量1234567891234567892×440068710601280156716171753179018130802873732202870501370370233×33876979631300148715771767179018100673102673371870901900230203×53705939171260143016071780187019330502233233431701771730900634×438362310201307157016901877203321170632403972872631201871570834×63806109231253160317671923212022170602303133303501641561970975×53635378301217150016201823197321370431732933872831202031501645×73836179371277159717671933208322230632333203403201701661501406×6380583907124316001743191320932247060203323337357143170180153

表4 不同密度與不同林齡楊樹林分樹高生長差異顯著性株行距(m×m)7年8年9年均值(m)5%顯著水平均值(m)5%顯著水平均值(m)5%顯著水平6×61913a2093a?2247?a5×71933a2083ab?2223?a4×61923a2120a?2217?a4×41877a2033ab?2117?ab5×51823a1973abc?2137?ab3×51780a1870bc?1933?bc3×31767a1790c?1810?c2×41753a1790c?1813?c

3.1.3 材積生長歷程 材積是胸徑和樹高的綜合指標。圖1顯示，不同密度楊樹林分的單株材積隨造林密度的減小而增加。根據(jù)不同密度林分的單株材積曲線，可將8種造林密度歸納為4組，其單株營養(yǎng)面積從小到大依次分別為8～9m2、15～16m2、24～25m2、35～36m2。材積隨林齡增加而增加，但同等條件下單株材積又隨造林密度的降低(即單株營養(yǎng)面積增大)而增加，充分體現(xiàn)了材積生長與營養(yǎng)面積的緊密相關(guān)性。圖2顯示，1～5年生時，不同密度楊樹林分的材積連年生長量逐年上升，達到峰值，但密度較大的第1、2組絕對值顯著低于第3、4組。除密度較小的第4組外，其余各組的連年生長量自第8或第9年生開始即明顯下降。經(jīng)方差分析及多重比較，4年生以前不同密度楊樹林分單株材積沒有顯著差異，5年生以后，有顯著差異的不同密度組數(shù)隨林齡增加而增多。

3.2不同密度楊樹林分材積生長的數(shù)量成熟

經(jīng)典森林經(jīng)理學(xué)把材積的連年生長量曲線與平均生長量曲線相交確定為林分的數(shù)量成熟，其林齡即為主伐年齡。我們以單株材積的各生長指標作分析依據(jù)，4個密度組的材積連年生長量和平均生長量曲線見圖3。

表5 不同密度與不同林齡楊樹林分材積生長歷程表(m3/株)株行距(m×m)不同林齡(年)的材積生長量1234567892×40002200131003810060800887011210135101494015493×30001800130003100060800841010850136001588017453×50001600117003800071201061014790183202120023294×40001800125004070073101111014720186102281026064×60002000121004000073301330018030228402886033205×50001500089003200067901211016900216502761032445×70002100140004850095201674022360287503490040826×6000180011700380007660142202121027340338104016

圖1 不同密度楊樹林分材積生長曲線

圖2 不同密度楊樹林分材積連年生長量

圖3 不同密度楊樹林分材積連年生長量與平均生長量圖

圖3顯示，在該立地條件下，2m×4m造林配置的楊樹林分于7年生即達到數(shù)量成熟，主伐年限為7年，平均胸徑15.7cm；此后生長量下降極為明顯，不采伐更新已不能充分發(fā)揮土地生產(chǎn)潛力。3m×3m、3m×5m造林密度的數(shù)量成熟齡為8年，平均胸徑16.8～19.1cm；4m×4m 造林密度的數(shù)量成熟齡為9年，平均胸徑20.1cm。其余2組、4種密度配置的楊樹林分因受試驗條件限制，沒能監(jiān)測到數(shù)量成熟，但從曲線趨勢看，主伐年限大約為10～12年。根據(jù)以上試驗結(jié)果，可歸納為兩種定向培育類型：一是單株營養(yǎng)面積在8～16m2造林密度的，其主伐年限為7～9年，所得材種為20cm以下的中小徑紙漿材、纖維板材；二是單株營養(yǎng)面積在24～36m2造林密度的，其主伐年限在10年以上，所得材種為26cm以上大徑材。

4 結(jié)論與討論

(1) 楊樹的胸徑生長在一定林齡段內(nèi)與造林密度成反比。胸徑生長顯著受制于營養(yǎng)面積的現(xiàn)象與林齡有關(guān)：單株營養(yǎng)面積為9m2以下時，胸徑生長在5年生時即顯著下降；營養(yǎng)面積為16m2以下的為7年生時。

(2) 造林密度對樹高生長的影響較胸徑小。自第8年生始，不同密度楊樹林分樹高有顯著差異，且隨林齡增加，其差異有所增大。

(3)不同造林密度的林分，其材積連年生長量峰值多出現(xiàn)在4～5年生；但峰值的絕對值則隨造林密度的增加而降低，體現(xiàn)單株材積生長與其營養(yǎng)面積有緊密的相關(guān)性。

(4)單株營養(yǎng)面積為8～16m2造林密度的南抗楊樹無性系，其主伐年限7～9年，所得材種為20cm以下的中小徑紙漿材、纖維板材等；單株營養(yǎng)面積為24～36m2造林密度的，主伐年限在10年以上，可培育26cm以上大徑材。

[1] 徐緯英.楊樹[M].哈爾濱：黑龍江人民出版社，1988：13-18.

[2] 吳立勛,湯玉喜，程政紅,等.灘地楊樹生長規(guī)律與造林配套技術(shù)的研究[M]//湖南省林業(yè)廳.十年播綠·興林抑螺.長沙：湖南科學(xué)技術(shù)出版社，2002：77-88.

[3] 吳立勛，湯玉喜，徐世鳳，等.灘地楊樹立地指數(shù)表的編制[M]//湖南省林業(yè)廳.十年播綠·興林抑螺.長沙：湖南科學(xué)技術(shù)出版社，2002：89-94.

[4] 吳立勛，湯玉喜，程政紅，等.洞庭湖水位變化與灘地楊樹生長規(guī)律和生長預(yù)測的研究[M]//湖南省林業(yè)廳.十年播綠·興林抑螺.長沙：湖南科學(xué)技術(shù)出版社，2002：100-116.

[5] 吳立勛，湯玉喜，程政紅，等.灘地楊樹徑向細胞生長、木材質(zhì)量與淹水時間關(guān)系的研究[M]//湖南省林業(yè)廳.十年播綠·興林抑螺.長沙：湖南科學(xué)技術(shù)出版社，2002：117-122.

[6] 吳敏，吳立勛，湯玉喜，等.湘林-90等5個美洲黑楊新無性系速豐性能研究[J].湖南林業(yè)科技，2008，35(6):13-20.

(責任編輯：唐效蓉)

Effectsofdensityongrowthofpoplaranditsquantitativematurityresearch

WU Min1, WU Lixun1, TANG Yuxi1, XU Shifeng1,PENG Lunkai2, HUANG Fanquan2

(1.Hunan Forestry Academy, Changsha 410004, China; 2.Forestry Bureau of Yuanjiang City, Yuanjiang 413100, China)

The experiment on 8 different afforestation densities of southern type clones of aigeiros poplars with resistibility in Dongting Lake plain was conducted. The results showed that, the DBH growth of poplar older than 5 years old and the height growth of poplar older than 8 years old were significantly different from among different afforestation densities. The rule was that the growth of DBH and height decreased with increase of afforestation density, which indicated that the forest growth at this time was confined by the deficiency of individual nutrient area. According to the cross between annual growth curve of timber volume and average growth curve of timber volume, the management objectives of poplar stands with 8 different afforestation densities could be divided into two main types: one was to breed pulpwood, fiber board and so on with diameter less than 20cm, while the afforestation density met the individual nutrient area of 8～16m2and the quantitative maturity age was 7～9 years. And the other was to cultivate the huge wood with diameter more than 26cm, while the afforestation density met the individual nutrient area of 24～36m2and the quantitative maturity age was above 10 years.

poplar; density; individual nutrient area; timber volume; quantitative maturity age

2010-03-06

2010-03-29

S 792.11

A

1003-5710(2010)02-0036-04