林東升

(連城邱家山國有林場，福建 龍巖 366200)

禿杉(Taiwaniaflousiana)屬杉科臺灣杉屬高大常綠喬木，為第三紀古熱帶植物區(qū)系的孑遺植物，是我國特有的世界珍稀瀕危樹種，天然分布于我國湖北省西南部、貴州省東南部及云南省西部等地[1]。禿杉生長迅速、速生期長、病蟲害少、材質優(yōu)良、出材率高，具有很高的經濟價值，是優(yōu)良速生用材樹種[2]和杉木采伐跡地的優(yōu)良更新替代樹種[1-5]。同時禿杉樹體挺拔、樹葉繁茂、樹形優(yōu)美，是優(yōu)良的園林綠化樹種[1-4]。我國南方各地自20世紀70年代末以來相繼開展了該樹種的引種試驗及相關研究[1-10]，表明禿杉具有廣泛的生態(tài)適應性和引種潛力[6]，能適應我國南方中、低山區(qū)[6-7]及丘陵山地[2]的氣候和土壤條件，具有較高的生物量水平[1]。對于禿杉人工林直徑結構研究除了云南騰沖[8-9]外，福建及其他引種區(qū)極少看見報道。本文以福建省連城邱家山國有林場19 a林齡未撫育間伐的禿杉人工林為對象，研究不同密度梯度下的林分直徑結構規(guī)律與差異性，為禿杉速生豐產培育提供科學依據和技術支持。

1 試驗地概況

試驗地位于福建省連城邱家山國有林場大洋地管護站，面積9.5 hm2，地理位置東經116°54′，北緯25°42′。連城縣屬中亞熱帶海洋性季風氣候，年平均氣溫19 ℃，年平均降雨量1 734.4 mm，年平均日照時數1 760.7 h，相對濕度78%，無霜期291 d。試驗地前茬為天然松闊混交林采伐跡地；中山地貌，海拔660～720 m；長坡中下部，坡向北，坡度31°；山地紅壤；主要植被為五節(jié)芒(Miscanthusfloridulus)、棕竹(Rhapisexcelsa)等；立地條件類型綜合評定為Ⅱ類地。2001年秋冬季劈草、煉山、清雜、堆燒，挖明穴回表土，穴規(guī)格60 cm×40 cm×30 cm。2002年春季造林。造林后1～2 a每年撫育2次，第三年撫育3次。造林后至試驗開展前，林分未進行撫育間伐。

2 研究方法

2.1 試驗設計

試驗采用隨機區(qū)組設計，設3種密度，各重復3次?？紤]到此前已經有禿杉高密度造林試驗[4]，本次造林密度設計時采用低密度，造林密度分別為1 736株/hm2、1 479株/hm2、1 275株/hm2，即種植株行距分別為2.4 m×2.4 m、2.6 m×2.6 m、2.8 m×2.8 m。單個小區(qū)順山縱坡成長條塊狀，9個小區(qū)沿著水平方向隨機排列。2011年，由于園林綠化需要，在1 736株/hm2，1 479株/ hm2兩種密度林分中各隨機選擇一個重復，均勻保留株數975株/ hm2，挖出部分幼樹，從而形成4個密度梯度、組內重復次數不等的禿杉低密度造林試驗林分。

2.2 林分調查

2020年8月在福建省連城邱家山國有林場的造林密度試驗林中開展林分調查，設置標準地9塊，每塊20 m×20 m。在標準地內進行每木檢尺，測定胸徑(D，cm)、樹高(H，m)等測樹因子，記錄標準地基本地形因子。單株材積(V，m3)采用禿杉二元立木材積數學模型V=0.000 087D1.785H0.931計算[5]。

2.3 研究方法

林分外業(yè)調查數據按高密度、中高密度、中低密度、低密度等四個密度梯度進行整理。高密度林分：設計密度1 736株/hm2，實際密度1 725株/hm2；中高密度林分：設計密度1 479株/hm2，實際密度1 508株/hm2；中低密度林分：設計密度1 275株/hm2，實際密度1 250株/hm2；低密度林分：設計密度975株/hm2，實際密度945株/hm2。胸徑以2 cm距離劃分徑階，分別統計各密度各徑階分布株數，計算各徑階分布的頻數數據以及平方平均胸徑(D)、算術平均胸徑(d)、胸徑標準差(S)、變動系數(C)、偏度系數(Sk)、峰度系數(KU)，繪出株數徑所分布圖、株數累計頻率隨徑階變化曲線圖，從而初步認識連城邱家山國有林場不同密度梯度下禿杉人工林的直徑分布規(guī)律與差異性。

進行不同密度禿杉林分主要生長性狀的差異性分析，按組內重復次數不等的單因素方差分析方法，對各個生長性狀進行方差分析，以檢驗不同密度對禿杉林分生長影響的顯著性。

3 結果與分析

3.1 不同密度禿杉人工林的直徑結構分析

3.1.1 不同密度禿杉林分直徑結構特征值的變化

禿杉林分胸徑最大值(DMax)、最小值(DMin)、平方平均直徑、算術平均直徑均呈現隨密度增大而減小的規(guī)律(表1)。這個結果符合生物學規(guī)律，也符合現實林分情況，體現了林分密度效應規(guī)律。

胸徑標準差也呈現隨林分密度增大而減小的規(guī)律，但不同密度林分之間的胸徑變動系數在0.173 2～0.197 0，相差不大。一方面，禿杉人工林隨著林分密度增大，其胸徑的離散程度反而減小。不同密度禿杉林分的胸徑極差值也驗證了這個規(guī)律。低密度林分、中低密度林分、中高密度林分、高密度林分的胸徑極差值分別為23.6 cm、20.4 cm、19.4 cm、17.7 cm。另一方面，胸徑變動系數相差不大，說明林分密度對胸徑離散程度的影響與胸徑生長的密度效應基本同步。這是因為變動系數的大小不僅受胸徑離散程度的影響，而且還受平均胸徑大小的影響。

偏度系數是數據分布偏斜方向和程度的指標，是衡量數據分布對稱程度的數字特征。偏度系數都是負值，隨著密度增大大致呈現以0.1的級距等差遞減的規(guī)律，說明直徑分布數據整體向左偏，偏移程度隨密度增大而越來越嚴重(表1)。這意味著本次試驗中立地質量等級為Ⅱ類地的19 a林齡禿杉人工林，無論是低密度、中低密度、中高密度、高密度林分都是偏密的，隨密度增加偏密程度越來越嚴重，各個密度禿杉林分都急需撫育間伐，以保證林木有合理的營養(yǎng)空間，促進禿杉林分生長。

峰度系數是描述數據分布形態(tài)陡緩程度的指標。隨著密度增大，峰度系數大致以0.2的級距呈現等差遞增的規(guī)律且都大于0，表示該禿杉林分的直徑分布曲線與正態(tài)分布相比較更為陡峭，為尖頂峰，密度越大陡峭程度越大(表1)。

表1 不同密度禿杉林分直徑結構特征值

3.1.2 不同密度梯度下禿杉人工林徑階株數分布規(guī)律

不同密度禿杉人工林各個徑階株數分布隨徑階的變化呈現先增后降的規(guī)律(圖1)；不同密度禿杉人工林累計頻率隨徑階的變化均呈現“S”曲線規(guī)律(圖2)。不同密度各徑階株數分布有差異。低密度林分直徑分布范圍為12～36 cm徑階，跨13個徑階，峰點(株數分布最多的徑階)在24 cm徑階，峰值(株數分布最多的徑階所占比重)為19.7%；中低密度林分直徑分布在10～32 cm徑階，徑階跨度12個，峰點在22 cm徑階，峰值為22.7%；中高密度林分直徑分布范圍8～28 cm徑階，徑階跨度11個，峰點在20 cm徑階，峰值為27.3%；高密度林分直徑分布范圍8～26 cm徑階，徑階跨度10個,峰點在16 cm徑階，峰值為30.4%。由此看出，隨著禿杉林分密度增大，小徑階比例增多，大徑階比例減少，徑階跨度減少，峰點前移，峰值增大。這個結果與王樹梅等[11]對山東嶗山林場赤松林的研究結果相同。

3.2 不同密度禿杉人工林生長差異分析

3.2.1 不同密度禿杉人工林胸徑生長差異性分析

禿杉人工林胸徑生長量在不同密度梯度下有很大的差異。林分平均胸徑與林分密度呈現明顯負相關，即平均胸徑隨林分密度增大而減小，胸徑的增大幅度與密度的減小幅度基本同步。低密度林分、中低密度林分、中高密度林分胸徑平均值分別為25.09 cm、21.51 cm、18.79 cm，分別比高密度林分的16.56 cm大51.5%、29.9%、13.5%。方差分析結果顯示，F=55.755 9，遠大于臨界值F0.01(3,5)=12.1，剩余均方為0.489 9，表明密度對禿杉人工林平均胸徑的影響達極顯著水平，說明禿杉人工林胸徑生長對林分密度反應非常敏感。

3.2.2 不同密度梯度下禿杉人工林樹高生長的差異性分析

不同密度禿杉人工林樹高生長量差異較大。林分平均樹高與林分密度呈現明顯負相關，即平均樹高隨林分密度增大而降低。低密度林分、中低密度林分、中高密度林分樹高平均值分別為14.80 m、14.52 m、12.10 m，分別比高密度林分的11.46 m大29.1%、26.7%、5.6%。密度對樹高生長的影響與胸徑相比，其影響程度遠遠小于胸徑，而且其規(guī)律性也較差。方差分析結果表明，F=8.151 2，高于臨界值，剩余均方為0.779 7，表明密度對禿杉人工林平均樹高的影響達顯著水平。

密度對樹高的影響較為復雜，不同樹種、不同地點、不同立地、不同經營措施的試驗結果以及不同年齡的調查結果不盡相同[13]。一般來說，在一定范圍內不同密度引起林分平均樹高的差異不會太明顯[13]。本次試驗結果為密度對19 a林齡禿杉人工林平均樹高影響顯著，這個結果與一般性規(guī)律不同，也與謝文雷[4]對11 a 林齡禿杉試驗林調查研究結果不同，但與李金亮等[10]對高黎貢山禿杉林的研究結果相同。這可能與低密度造林且沒有撫育間伐有關。從1 275株/hm2到1 736株/hm2的造林密度，相比常規(guī)杉類造林而言都是低密度造林，這種林分郁閉較遲，幼林階段對陽光的競爭不激烈，但林分郁閉后，沒有撫育間伐導致隨著林齡的增長林分郁閉時間拉長，林分長時間處于激烈競爭狀態(tài)，生長空間不足造成生長受阻，導致較密的林分不能達到應有的高度[13]。

3.2.3 不同密度梯度下禿杉人工林單株材積的差異性分析

單株材積與胸徑、樹高呈函數關系。由于禿杉人工林平均胸徑、平均樹高都隨林分密度增大而降低，因此禿杉平均單株材積也隨林分密度增大而減小，且減幅更大，差距更懸殊。單株材積平均值在低密度林分為0.336 6 m3；中低密度林分為0.251 2 m3；中高密度林分為0.166 6 m3，分別比高密度林分的0.126 4 m3大166.3%、83.1%、51.1%。方差分析結果顯示，F=29.666 7，遠大于臨界值，剩余均方僅為0.000 6，表明密度對禿杉人工林平均單株材積的影響達極顯著水平。

3.2.4 不同密度梯度下禿杉人工林單位面積蓄積量的差異性分析

單位面積蓄積量是林分平均單株材積與林分密度的乘積，這兩個因子互為消長。從本次調查結果看，單位面積蓄積量隨密度增大而減少。單位面積蓄積量在低密度林分為318.11 m3/hm2；中低密度林分為314.04 m3/hm2；中高密度林分為251.23 m3/hm2，分別比高密度林分的218.04 m3/hm2大45.7%、44.0%、15.2%。方差分析結果F=7.426 5，高于臨界值，剩余均方1.160 1，表明密度對禿杉人工林單位面積蓄積量的影響達顯著水平。

4 小結與討論

不同造林密度且未撫育間伐的19 a林齡禿杉林分，偏度系數都是負值，說明幾種不同密度的林分全部偏密；隨著密度增大，偏度系數大致以0.1的級距呈現規(guī)律性的等差遞減，偏密程度越來越嚴重。不同密度林分的直徑分布曲線都為尖頂峰，且隨著密度增大，峰度系數大致以0.2的級距呈現規(guī)律性的等差遞增，陡峭程度越來越嚴重。禿杉人工林徑階株數分布規(guī)律表現為隨著林分密度增大，小徑階株數占比增多，大徑階占比減少，徑階跨度減小，峰點前移，峰值增大。

造林密度對禿杉人工林生長有很大影響，對平均胸徑、平均單株材積的影響極顯著；對平均樹高、單位面積蓄積量的影響顯著。本試驗中，以945株/hm2的林分上述各項指標最好，并隨密度增大依次遞減，說明對單位面積蓄積量起主導作用的是單株材積因子，即在立地條件較好的林地上開展稀植造林是可行的。

謝文雷[4]對造林密度1 667～10 000株/hm2的6個密度梯度的11 a林齡禿杉林進行調查分析和撫育間伐試驗，認為稀植有利于促進胸徑、冠幅、樹高生長，但為了充分利用林地及提高單位面產量，初植密度以1 667～2 500株/hm2為宜，首次撫育間伐時間以6 a為佳。

李金亮等[10]對高黎貢山禿杉人工林進行林分密度與生長關系的研究，結果顯示，林分密度與平均胸徑、平均樹高都有0.01水平的負相關；密度大于1 500株/hm2以后，胸徑的變化幅度相對較小，要達到大徑材培育，密度應控制在1 000株/hm2以內。

綜合上述研究結果，做到既充分利用林地及其空間又提高林分蓄積量，適當的稀植造林是可行的，尤其在交通不便、小徑材銷路不暢的邊遠山區(qū)。稀植造林也要做好林分密度管理工作。根據謝文雷[4]、李金亮[10]、陳建新[7]等人的研究結果，結合本次禿杉稀植造林實踐，在較好立地上禿杉的造林初植密度以1 500～1 800株/hm2為宜，8～10 a林齡時開展首次撫育間伐，伐后密度控制在1 050～1 250株/hm2左右；12～15 a林齡左右進行第二次撫育間伐，大徑材培育的保留密度應控制在750～900株/hm2左右。