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不同经营模式对杉木人工林生长量和生物量的影响江廷均（福建省洋口国有林场，福建 南平 353221）摘要：以福建省洋口国有林场 30a 林龄杉木人工林择伐（Z）、择伐套种闽楠（ZT）和对照（CK）3 种不同经营模式为研究对象，测定其 10a 后林分生长量和生态系统生物量。结果表明：择伐能够提高杉木树高、胸径生长量，林下套种闽楠能够促进杉木林分生长，增加生态系统生物量。各处理杉木平均树高、平均胸径和平均单株立木材积均表现为 ZTZCK，其中 ZT 处理的杉木平均胸径和平均单株立木材积显著高于 CK（0.05）。不同经营模式的杉木林分各器官生物量均表现为干根叶枝，各器官总生物量表现为 CKZTZ。生态系统乔木层生物量、凋落物层生物量和总生物量均表现为 ZTCKZ；林下植被层生物量表现为 CKZZT。ZT 处理的 40a 林龄杉木与 11a 林龄闽楠异龄复层混交林的杉木平均胸径 27.76 cm、平均单株立木材积 0.6997 m3、林分总蓄积量 391.12 m3 hm-2、生态系统总生物量 125.40 t hm-2，分别比 CK 增加 16.15%、38.94%、7.87%、9.30%。关键词：杉木人工林；择伐；套种；闽楠；生长量；生物量中图分类号：S752.2文献标识码：A文章编号：文章编号：1003-4382（2023）03-0045-04JIANG Tingjun(Fujian yangkou state owned forest farm,Nanping 353221,Fujian,China)The stand growth and ecosystem biomass of three different management models including selective logging(Z),selective logging inter-cropping of(ZT),and control(CK),which used to 30 years oldartificial forest built in Fujian Yangkoustate owned Forest Farm,were measured.The results were as followes:The selective logging could improve the growth of Height and DBH of ar-tificial forest,and the intercroppingunder the forest can promote the growth and ecosystem biomass.The average of Height,DBH andVolume of artificial forest in each treatment showed ZTZCK,among which the average of DBH and Volume of artificial forest in ZT treatmentwere significantly higher than CK(rootleafbranch,and the total biomass of each organ is characterized by CKZTZ.The biomass of the tree layer,litter layer,and totalbiomass in the ecosystem are all shown as ZTCKZ.The biomass of the understory vegetation layer shows CKZZT.The average of DBHof ar-tificial forest in the 40 year oldforest treated with ZT and the 11 year oldmixed layer forest with different ages were27.76 cm,the average of Volume per tree was 0.6997 m3,the total stand volume was 391.12 m3 hm-2,and the total ecosystem biomass was125.40 t hm-2,which increased by 16.15%,38.94%,7.87%,and 9.30%respectively compared to CK.plantation;selective logging;interplanting;growth;biomassFUJIANLINYE福建林业科 学 研 究杉木（）是我国南方最主要造林树种和最重要商品用材1，在南方林业生产和生态建设中占有重要地位2。第九次全国森林资源清查，杉木人工林面积 9.87 106hm2、蓄积量 7.55 108m3，均居全国主要造林树种首位。但是，由于传统的杉木经营模式主要采用纯林连栽、短轮伐期、皆伐等方式，导致地力衰退和林分生产力3和固碳能力下降4。本世纪以来，我国杉木研究工作者应用近自然森林经营理念开展杉木人工林近自然经营实践5，将杉木纯林转化为杉阔异龄多层次结构混交林，充分利用自然空间资源，提升林分生物多样性、生产量及碳贮量6，7。本研究以福建省洋口国有林场 2012 年 30a 林龄杉木人工林择伐（Z）、择伐套种闽楠（）（ZT）和对照（CK）3 种不同经营模式为研究对象，对其经过 10a 经营林分生长量以及乔木层、林下植被层、凋落物层生物量差异进行测定分析，旨在为探索高质量培育杉木大径材、提升杉木人工林的生产量和碳贮量提供参考。收稿日期：2023-03-20修回日期：2023-04-25作者简介：江廷均（1975-），工程师，主要从事森林培育与经营。E-mail：13860026388 45FUJIANLINYE福建林业科 学 研 究1 试验地概况试验地设在福建省洋口国有林场南元工区 16 林班 1 大班 2 小班（117 53 00 E，26 49 00 N），地处“中国杉木之乡”的闽西北南平市顺昌县境内，属中亚热带海洋性兼大陆性季风气候区，夏长冬短，温暖湿润，年均温 18.5，1 月均温 7.8，7 月均温 28.1，极端高温 40.3，极端低温6.8；10 积温5839。年日照 1736 h。年降水量 1685 mm。早霜始于 12 月 21 日，晚霜终于 2 月 13 日，无霜期 310 d。适宜栽培经营杉木和闽楠等乡土树种，是福建省杉木中心产区立地级和我国闽楠中心栽培区。试验地海拔 200 395 m，短坡下部，坡向 NW，坡度 25，土壤为发育于花岗岩的山地红壤，土层厚度 105 cm、腐殖质层厚度20 cm，I 类立地。现有林下植被灌木主要有杜茎山（）、粗叶榕（）、枇杷叶紫珠（）等；草本主要有淡竹叶（）、金毛狗（）、乌毛蕨（）、福建观音座莲（）、暗色菝葜（）等。前茬为宜林荒山。1984 年春栽植杉木纯林 3600 株 hm-2。经过 1992 年、1997 年和 2002 年 3 次抚育间伐，保留密度为 840株 hm-2。2012 年 9 月，30a 林龄杉木择伐前保存密度为 735 株 hm-2。2 研究方法2.1 试验设计田间试验采用随机区组设计，按择伐（Z）、择伐套种闽楠（ZT）和对照（CK）3 种处理，4 次重复，共设置 12 块样地（规格为 20 m 30 m）。2012 年 10 月，Z 和 ZT 处理的 30a 林龄杉木择伐保留 540 株 hm-2（择伐株数强度为 26.5%、蓄积量强度为 15.4%）。同年 12 月，在 ZT 处理林下劈草耙带，按照 2.98 m3.50 m 株行距定点、挖 60 cm 40 cm 40 cm 明穴、施钙镁磷基肥 500 g 穴-1、回表土至高出地面 5 cm。2013 年 2 月套种闽楠（1a 苗龄无纺布容器苗高 25 cm），栽植密度为 960 株 hm-2；8-9 月在闽楠植株周围扩穴（80 cm 80 cm）、培土。2014-2015 年，每年 5-6 月在闽楠植株周围块状锄草（1 m 1 m）、施复合肥 250 g 株-1；9-10 月全面劈草。2016 年 12 月对闽楠幼树进行修枝。2.2 林分生长量和乔木层生物量测定林分生长量调查：2022 年 12 月每木调查样地内杉木和闽楠树高、胸径和冠幅指标。单株立木材积估算采用福建省主要树种二元立木材积表8公式计算：杉木=0.0000706091.8016710.997998；闽楠（阔叶树）=0.00006856341.9332210.867885。乔木层生物量调查测定：为了不破坏各处理各样地内杉木，40a 林龄杉木各器官生物量采用苏瑞兰9在三明市拟合的 40a 林龄杉木生物量模型（表 1）进行估算。ZT 处理闽楠生物量采用全部收获法在各重复样地中分别选取一株测定。2.3 林下植被层及凋落物层生物量测定按照“梅花五点法”10在每个样地内设置 5 个 1 m 1 m 小样方。在小样方内采用全部收获法分别收取地上和地下部分林下植被以及凋落物，称其鲜质量。从每个小样方中取其林下植被、凋落物各自混合均匀样品 500g 带回实验室。将样品在烘箱内 105 杀青 30 min，80烘干至质量恒定，计算其含水率和各样品干质量。数据处理和统计采用 Excel 2016 软件进行；单因素ANOVA 方差分析、Duncan 差异性检验采用 SPSS 27.0 软件进行。3 结果与分析3.1 不同经营模式对杉木人工林生长的影响表 2 可知，不同经营模式的杉木人工林平均树高、平均胸径和平均单株立木材积均表现为：ZTZCK，器官 拟合方程 决定系数 R2 叶 W=0.0015(D 2 H)0.964 0.961*枝 W=0.0045(D 2 H)0.802 0.902*干 W=0.4042(D 2 H)0.585 0.943*根 W=0.0155(D2 H)0.734 0.923*表 140a 林龄杉木单株各器官生物量模型注：*表示差异显著 0.01。46江廷均:不同经营模式对杉木人工林生长量和生物量的影响FUJIANLINYE福建林业Z 和 ZT 处理杉木平均胸径达到大径材标准（26 cm）。说明择伐能够提高杉木的树高、胸径生长量，有利于培育杉木大径材。各处理的杉木平均树高差异不显著（0.05）；ZT 处理的杉木平均胸径和平均单株立木材积显著高于 CK（0.05）。各处理平均冠幅表现为：CKZZT，但差异不显著（0.05）；林分蓄积量表现为：ZT CKZ，差异也不显著（0.05）。在 3 个处理中，ZT 处理的杉木生长表现最佳，平均树高、平均胸径、平均单株立木材积和林分蓄积量均高于 Z 和 CK。说明杉木人工林经过择伐后林下套种闽楠能够促进杉木保留木生长；增加林分蓄积量。现有40a 林龄杉木与 11a 林龄闽楠异龄复层混交林总蓄积量 391.12 m3 hm-2，比 CK 增加 7.87%。其中；杉木平均树高 25.02 m、平均胸径 27.76 cm、平均单株立木材积 0.6997 m3，分别比 CK 增加 6.11%、16.15%、38.94%；蓄积量 377.84 m3 hm-2，已经高于 CK。闽楠平均树高 6.28 m、平均胸径 7.45 cm、平均单株立木材积 0.0159 m3、蓄积量 13.28 m3 hm-2。表 2不同经营模式杉木人工林生长量3.2 不同经营模式对杉木人工林各器官生物量的影响不同经营模式杉木各器官生物量占比均表现为：干根叶枝。干、根、叶、枝生物量分别占总生物量的 70.54%73.32%、11.44%12.04%、7.85%11.01%、6.34%6.79%（表 3）。相对而言，Z 处理的树枝、树干、树根生物量占比最大，树叶生物量占比最小；ZT 处理的树叶生物量占比最大，树干生物量占比最小；CK 处理的树枝、树根生物量占比最小。由表 3 可知，不同经营模式杉木人工林的树干、树根以及总生物量均表现为：CKZTZ；树枝生物量表现为：CK=ZTZ；树叶生物量表现为 ZTCKZ。ZT 处理的杉木树叶生物量高于 CK，树枝生物量等于 CK。表 3 不同经营模式杉木人工林各器官生物量3.3 不同经营模式对杉木人工林生态系统生物量的影响经统计，ZT 处理的林下套种闽楠平均生物量为 17.88 t hm-2。表 4 列出了不同经营模式乔木层生物量、林下植被层生物量、凋落物层生物量以及生态系统总生物量。从表 4 可知，不同经营模式杉木人工林的乔木层生物量、凋落物层生物量和生态系统总生物量均表现为：ZTCKZ。其中，ZT 处理的总生物量显著高于 Z 处理（0.05），乔木层生物量及凋落物层生物量差异不显著（0.05）。林下植被层生物量表现为：CKZZT，差异不显著（0.05）。ZT 处理的生态系统总生物量已经高于 CK，说明择伐套种闽楠有利于提高杉木人工林的林分生产量和生态系统碳贮量。ZT 处理的生态系统总生物量 125.40 t hm-2，比CK 增加 9.30%。处理 叶 枝 干 根 总计 择伐（Z）值/（thm-2）7.071.19a 6.120.87a 66.026.97b 10.851.42a 90.0610.45a 占比/%7.85 6.79 73.32 12.04 100.00 择伐套种（ZT）值/（thm-2）10.952.38a 6.641.23a 70.119.35ab 11.701.95a 99.4014.91a 占比/%11.01 6.68 70.54 11.77 100.00 对照（CK）值/（thm-2）10.331.20a 6.640.64a 75.795.36a 11.981.06a 104.748.26a 占比/%9.86 6.34 72.36 11.44 100.00 处理 树种 林龄 保存密度 平均树高 平均胸径 平均冠幅 单株立木材积 林分蓄积量/a/（株hm-2）/m/cm/m/m3/m3 择伐（Z）杉木 40 540 24.261.95a 26.781.45ab 3.890.56a 0.63600.0357ab 343.4418.69a 择伐 套种 （ZT）杉木 40 540 25.021.69a 27.762.69a 3.760.36a 0.69970.0603a 377.8432.55a 闽楠 11 810 6.280.69 7.450.69 2.630.39 0.01590.0027 13.281.36 合计 40 1350/391.1233.91 对照（CK）杉木 40 720 23.581.71a 23.900.97b 3.900.65a 0.50360.0217b 362.5915.63a 47FUJIANLINYE福建林业科 学 研 究表 4不同经营模式杉木人工林生态系统生物量4 小结与讨论对人工林进行合理择伐，扩大保留木养分空间，能提高林分生产力，是实现可持续经营重要经营措施11。吴建强等12研究 26a 林龄杉木人工林间伐 3a 后单木平均胸径和单株平均材积分别是对照林分的 1.30 和 1.25倍。陈洪华等13研究 37a 林龄杉木经过择伐+补植红锥、择伐处理林分 4a 间杉木平均胸径年均生长量分别比对照增加 53.6%、28.6%；林分蓄积量年均生长量分别比对照增加 294.2%、252.9%。姜承财14研究 20a 林龄 4个不同密度杉木、火力楠混交林套种闽楠 12a 后杉木平均树高、平均胸径、平均单株立木材积分别比对照增加 10.52%23.80%、19.67%36.61%、51.26%112.92%。本研究结果表明，30a 林龄杉木人工纯林经过择伐（Z）和择伐套种闽楠（ZT），由于杉木林分密度降低，种内竞争减少，保留木能充分吸收地上和地下水、肥资源，且择伐保留大径材优势杉木，大径级林木占比提高，10a 后杉木平均树高、平均胸径、平均单株立木材积分别比对照（CK）增加 2.88%6.11%、12.05%16.15%、26.29%38.94%。择伐套种闽楠处理的杉木平均胸径显著高于对照。不同经营模式杉木人工林各器官生物量均表现为：干根叶枝，这与郭耆等15研究南亚热带 4 个树种人工林生物量及其分配格局结果一致。择伐套种闽楠处理的杉木树干生物量分配比率较低，其林分杉木吸收光照充足，侧枝发达，土壤养分情况良好，杉木通过叶、枝、根在乔木层生物量分配的增加，更好地吸收养分以供其生理活动。本研究杉木人工林生态系统的乔木层、凋落物层和总生物量均表现为：ZTCKZ，说明杉木人工林主伐择伐林下套种闽楠经过 10a 的生长发育所增加的生物量已经足以补充择伐处理所减少的生态系统生物量。王凯等16研究认为林分林下植被生物量达到 5 t hm-2以上就能改善林分立地情况。本研究择伐和择伐套种闽楠处理的林分林下植被生物量分别为 7.42 和 7.15 t hm-2，能够有效改善林分立地质量。有关林下植被是否会因为择伐后林内环境改变，促进其生长，从而增加丰富度与多样性有待于后续进一步研究。参考文献：1俞新妥杉木栽培学M福州：福建科学技术出版社，1997：1-72任衍敏，陈敏健，李惠通，等配方施肥对杉木近熟林大径材材种结构的影响J森林与环境学报，2021，41(1)：18-253夏丽丹，于姣妲，邓玲玲，等杉木人工林地力衰退研究进展J世界林业研究，2018，31(2)：37-424刘雨欣间伐保留密度对杉木中龄林碳储量的影响J福建林业科技，2023，50(1)：17-225林同龙杉木人工林近自然经营技术的应用效果研究J中南林业科技大学学报，2012，32(3)：11-166康希睿，李晓刚，张涵丹，等不同混交措施下杉木人工林群落稳定性特征J生态学杂志，2020，39(9)：2912-29207翁建宇林龄和立地条件对杉木林乔木层生物量分配的影响J福建林业科技，2022，49(1)：30-398福建省市场监督管理局DB35/T 1823-2019 福建省主要树种二元立木材积表S福州：福建省标准化研究院，20199苏瑞兰异速生长模型估算不同林龄杉木人工林生物量J福建林业科技，2017，44(2)：105-10810明安刚，张治军，谌红辉，等抚育间伐对马尾松人工林生物量与碳贮量的影响J林业科学，2013，49(10)：1-611张文祥杉木人工林数量化优势高模型的研究J福建林业科技，1999，26(3)：20-2312吴建强，王懿祥，杨一，等干扰树间伐对杉木人工林林分生长和林分结构的影响J应用生态学报，2015，26(2)：340-34813陈洪华，黄秀美，张国良，等长轮伐期杉木人工林近自然森林经营初探J林业勘察设计，2022(1)：25-2814姜承财杉木火力楠闽楠异龄复层林生长效果研究J绿色科技，2022，24(11)：48-5115郭耆，赵厚本，周光益，等南亚热带 4 个树种人工林生物量及其分配格局J林业科学研究，2022，35(1)：182-18916王凯，马履一，贾忠奎，等不同林龄油松人工林林下植物对不同间伐强度的短期响应J东北林业大学学报，2013，41(10)：1-9处理 树种 乔木层 林下植被层 凋落物层 总计/（thm-2）/（thm-2）/（thm-2）/（thm-2）择伐（Z）杉木 90.0610.45a 7.420.86a 0.820.10a 98.3011.41b 择伐套种（ZT）杉木 99.4014.91/闽楠 17.882.69/合计 117.2817.60a 7.151.07a 0.970.15a 125.4018.82a 对照（CK）杉木 104.748.26a 9.120.63a 0.870.07a 114.738.96ab 48