造林密度是人工林培育中一个十分重要的技术环节，对各生长时期林分的保留密度有决定性的影响，因而也显著地影响到林分的生长发育、林地的生产力水平、定向培育的目的材种和经营者的经济效益。马尾松(Pinus massoniana Lamb.)是我国南方主要的建筑和纤维、纸浆用材树种之一。在马尾松人工林培育技术研究中，造林密度是其中的主要内容，进行造林密度试验则是确定合理造林密度的主要途径。但由于马尾松人工林培育技术研究立项和起步较晚，“七五”以来各地营造的造林密度试验林大多林龄较小。过去发表的林龄较大的马尾松造林密度试验研究报告，对不同密度的作用规律进行了初步研究，但由于未进行逐年的定期测定，因而缺乏研究林分生长进程的连续资料(周政贤，1984)。80年代初期，我们在过去试验的基础上，再次进行了马尾松造林密度试验，现林龄已达15年，达到中等立地上纤维、纸浆材的最低主伐年龄(徐有明，1997；温佐吾，1989)。本文在连续15年逐年测定资料的基础上，分析不同造林密度对马尾松林分生长，木材的生长轮宽度、晚材率、基本密度、纤维形态和化学组成等造纸特性，以及经济效益的影响，为确定不同目的材种的适宜造林密度提供依据。

1 试验地区自然条件

试验地点位于贵州省龙里林场哨上工区，属马尾松分布的中带西区。气候为中亚热带温和湿润类型，年平均气温14.8℃，极端高温34.2℃，极端低温-9.2℃，≥10℃年积温4467.1℃，无霜期283 d，年降水量1089.3 mm，年平均相对湿度79%。试验地海拔高度1150 m，地貌为低中山台地，坡向东南，坡度为5°~10°。母岩为石英砂岩，土壤为薄腐殖质层轻壤质厚层山地黄壤。马尾松立地指数16左右，立地质量中等。试验地前作为马尾松人工林，林下灌木、草本主要为茅栗、小果南烛、云南白珠、胡枝子、蕨、五节芒、铁芒箕等。

2 试验设计及调查研究方法 2.1 试验设计及整地造林

试验采用随机区组设计，设置5个处理，3次重复，试验小区面积为400 m² (20 m×20 m)。设计的5个处理为3 m×3 m (1111株/hm²)、2 m×2 m (2500株/hm²)、1.5 m×1.5 m (4444株/hm²)、1 m×1 m (10000株/hm²)、0.7 m×0.7 m (20408株/hm²)，分别用A、B、C、D、E表示。林龄15年时各处理的保存密度分别为每hm²954、1968、3443、6118、8468株。

造林施工采用全面整地，拉线定点，逐点挖穴定植的方法。栽植穴的规格为40 cm×40 cm×25 cm。试验采用龙里县当地一般种源，造林苗木为自育1年生1、2级苗，苗木平均高24.1 cm，平均地径0.25 cm。造林时间为1983年2月，经成活率调查后，对死亡的苗木，于翌年春用同龄苗进行补植。造林后每年松土锄草两次，连续进行3年。

2.2 调查研究方法

从造林当年开始即在每年2~3月对各试验小区进行逐年调查测定，15年来从未间断。测定和记载的主要项目有每木检尺、各小区30株以上林木的树高、胸径、枝下高、冠幅，以及5株优势木的树高。测定数据的计算、整理均按林分常规调查的要求进行。各年测定结果均进行方差分析和Q检验。

木材特性测定样品取自密度试验林15年生林分，每个试验小区选取1株平均木作为样木。其中木材构造、基本密度和纤维形态的测定样品取自样木的胸高处，每株样本截取3个2~3 cm厚的圆盘；木材化学组成测定样品的取样方法按中华人民共和国国家标准GB/T 2677.1-93《造纸原料分析用试样的采取》进行，每株样木分别在其梢、腰、底部各截取3个2~3 cm厚的圆盘。年轮宽度和晚材率的测定，取其南、北两个方向的平均值。基本密度按专题组要求的澳大利亚标准AS 1301.1S-79规定的方法测定。木材纤维形态的测定项目包括纤维的长度、直径、壁厚、长宽比、壁腔比等，样品经离析及制成切片后，采用显微投影仪进行测定。木材化学组成的测定项目包括综纤维素、木质素、戊聚糖、1%NaOH抽出物、苯醇抽出物等指标，测定方法分别按中华人民共和国国家标准GB/T 2677.10-1995、GB/T 2677.8-94、GB/T 2677.9-94、GB/T 2677.5-93和GB/T 2677.7-81中规定的方法进行。

经济效益分析中的现金流出(即各营林工序的费用支出)，按调查收集的贵州省平均的技术经济指标计算。鉴于试验林并未采伐利用，故现金流入按各密度林分15年时不同规格出材量的林价进行计算。林价则按市场倒算法进行计算。

3 试验结果 3.1 造林密度对林分生长的影响 3.1.1 对树高生长的影响

造林密度对林分树高生长的影响，不同的研究者在各自的试验条件下得到的结论有所不同(孙时轩，1992)。本项试验5个不同密度林分的树高生长过程曲线见图 1。

从图 1可知，在幼林阶段，不同密度处理间的树高生长差异不大。进入中龄林后，林分平均高有随密度增大而增大的趋势，但方差分析的结果表明其差异并未达到显著水平。这说明造林密度对马尾松林分的树高生长无明显影响。林分优势高的试验结果与平均高的结果相似。

3.1.2 对胸径生长的影响

林分的胸径生长历来是造林密度试验观测和研究的主要指标之一。国内外许多树种密度试验的结果表明，林分胸径受密度的影响最大(孙时轩，1992)，本项试验的结果也再次证明了这一结论。不同密度林分平均胸径生长过程见图 2。

从图 2可以看出，从第5年开始，各年龄林分的平均胸径就随密度的增加而递减。方差分析的结果表明，到8年生以后，不同处理间的差异即达到极显著水平。如以A处理15年时的胸径为100%，其余各处理则分别为99.1%、78.6%、72.6%及64.1%。Q检验的结果表明，在5个密度处理中，A、B处理与C、D、E处理间的差异达到显著水平，故可据此将其分别划分为较大径级和较小径级两种类型。

3.1.3 对林木高径比的影响

林木的高径比反映树干圆满度的好坏，直接影响到木材的出材率和经济价值。现将试验林不同密度各年龄林木高径比的变化过程表示于图 3。

从图 3可知，林木的高径比受密度的影响十分明显，且均随密度的增加而明显增加。不同处理间林木高径比的差异在6年生时达到显著水平，从第7年起更达到极显著水平。林木的高径比随年龄的增长也呈现出有规律性的变化，均是先随林龄的增长逐渐减小，然后又随林龄的增长逐渐增大。所不同的是，A、B、C 3个密度的高径比在8年生时最低，D、E两个密度则是在6年生时最低。从第8年开始，密度最大的E处理的高径比，就一直是密度最小的A处理的1.7~1.9倍。在大多数年份，A密度林木的高径比大体上保持在70左右，B密度稳定在80左右，而C、D、E 3个密度林木的高径比则大多在100以上。

3.1.4 对材积生长的影响

密度是构成林分产量的数量基础，其对林分产量的影响，主要表现为对材积生长的影响。而材积生长包括两个方面，即林木的单株材积和单位面积蓄积量。图 4为不同密度林分平均单株材积生长过程。

从图 4可以看出，7年生以前，由于不同密度间林分平均胸径的差异还不显著，加上受平均树高差异不显著的影响，单株材积随密度变化的规律还不十分明显，各处理间的差异也不显著。从第8年开始，各年龄的平均单株材积均随密度的增加而下降，其差异达到显著或极显著水平。在15年时，较低密度B处理的平均单株材积已比最高密度E处理高1倍以上。

林分单位面积蓄积量受单株材积大小和密度高低两个因子的制约，而且这两个因子间具有相当大的互补作用。图 5为不同密度林分蓄积量生长过程。从图中可知，各年龄林分的蓄积量均随密度的增加而增加。随着林龄的增长，各处理蓄积量间的差异越来越大。从第8年开始，其差异均达到极显著水平。如以15年时E处理的蓄积量为100%，D、C、B、A处理的百分比分别为92.2、55.9、50.0和23.0，可大致划分为E、D处理的高蓄积量，C、B处理的中蓄积量和A处理的低蓄积量3种类型。其中密度最高的E处理的平均单株材积为密度最低的A处理的51%，但蓄积量却是后者的4.3倍。

3.2 造林密度对出材率和出材量的影响

出材率和出材量的大小直接关系到马尾松造林的经济效益。为此，根据原贵州农学院造林生态研究室编制的马尾松材种出材量表，计算了试验林15年生林分各处理造纸用小径原木、短小原木和薪材的出材率和出材量，结果见表 1。表中造纸用小径原木的规格为长2~6 m，检尺径6~12 cm；短小原木规格为长 < 2 m，检尺径6~12 cm (华网坤等，1997)。薪材检尺径为6 cm以下。

由表 1可知，小径原木出材率随密度的增大明显降低，出材量则是在初植密度10000株/hm²范围内随密度的增大而增加。短小原木和薪材的出材率及出材量均随密度的增大而增加。总出材率在各处理间的差异不显著，总出材量则是随密度的增大而显著增加，但在初植密度超过10000株/hm²后，其增长的趋势大幅度减缓。经方差分析，除总出材率外，其余材种的出材率和出材量指标，各处理间的差异均达到极显著水平。根据各处理总出材量的大小，可将5个处理大致划分为E、D处理的高出材量，C、B处理的中出材量和A处理的低出材量3种类型。

3.3 造林密度对木材造纸特性的影响

木材的生长轮宽度、晚材率、基本密度等构造特性，纤维形态，以及综纤维素、木质素、戊聚糖、1%NaOH抽出物、苯醇抽出物等化学组成特性，对木材的制浆、造纸有着不同程度的影响。本文即讨论造林密度对15年生马尾松林分木材上述造纸特性的影响。

3.3.1 对木材构造特性的影响

本文讨论的木材构造特性，主要指木材的生长轮宽度、晚材率及基本密度。不同造林密度马尾松林分木材的构造特性见表 2。

从表 2的方差分析结果可知，造林的不同密度对马尾松木材的生长轮宽度有显著影响，对晚材率有极显著影响，对木材的基本密度则无明显影响。其中生长轮宽度随造林密度的增加而减小，极具规律性。晚材率和木材基本密度则大体上随密度的增高而增加。据研究，晚材率较低、基本密度为0.4~0.6 g/cm³的木材有利于生产木浆(成俊卿，1985)。据此可以认为，C、D两个造林密度可用于培育纸浆、纤维及刨花板用材，B密度则可用于培育建筑材。

3.3.2 对木材纤维形态的影响

对试验林木材的纤维形态，测定了管胞长度、管胞的弦向直径、直径、弦腔直径、径腔直径、弦壁厚度、径壁厚度、长宽比、壁腔比等指标，测定结果见表 3。

从表 3的方差分析结果可知，马尾松木材纤维形态的各项指标，不同密度处理间的差异均未达到显著水平，这说明造林密度对马尾松木材的纤维形态无明显影响。据研究，木材的纤维(管胞)长度和壁腔比是衡量造纸用材优劣的重要指标，而纤维的长宽比对纸张质量的影响并不明显。纤维长度达0.3 mm以上，壁腔比等于或小于1的木材均可用于造纸，在此基础上纤维越长，壁腔比越小，所造纸张的质量越好(成俊卿，1985)。表 3的测定结果表明，不同密度马尾松木材的纤维形态指标，均可达到优质造纸用材的要求，但从测定结果的相对比较中可以看出，C密度木材的壁腔比最小，用于造纸更为适宜。

3.3.3 对木材化学组成的影响

试验林木材的化学组成，重点测定了综纤维素、木质素、戊聚糖、1%NaOH抽出物、苯醇抽出物等指标，测定结果见表 4。表 4的方差分析和测定结果表明，木材化学组成的几个主要指标综纤维素、木质素、戊聚糖、1%NaOH抽出物、苯醇抽出物等的含量，不同密度处理间的差异均未达到显著水平。而且，它们在不同密度处理间的变化，也未表现出明显的规律性。这说明马尾松林分的不同密度对木材的化学组成无明显影响。从表 4的测定结果还可看出，林龄15年时，各个密度林分木材的综纤维素含量均达到71%以上的较高水平，而木质素、戊聚糖、1%NaOH抽出物、苯醇抽出物等组分的含量则均保持在正常或较低的水平(徐有明等，1997；成俊卿，1985；鲍甫成等，1998；北京造纸研究所，1979)，这对保证制浆的得率和纸浆的质量是十分有利的，也说明不同密度的马尾松林分在林龄15年时，其木材化学组成的几个主要指标均已达到制浆造纸的基本要求。

3.4 造林密度对经济效益的影响

确定不同目的的材种的适宜造林密度，除考察林分的蓄积量和出材量外，还应分析不同密度林分的经济效益。本文对马尾松造林密度试验15年生林分的经济效益评价，目的是进行不同密度处理之间的相对比较，故仅以表 1中各处理不同规格木材的出材量为基础进行计算。

3.4.1 现金流出计算

密度试验林各营林工序的费用支出(即现金流出)，按调查收集的贵州省平均的技术经济指标计算，包括造林前的规划设计，第1年的迹地清理、整地和挖穴、植苗、苗木、补植，连续3年的幼林抚育，护林、营林设施建设和管理等费用。各密度处理的现金流出见表 5。

3.4.2 现金流入计算

试验林的现金流入按各密度林分15年时不同规格造纸用小径原木的林价进行计算，不同规格小径原木的林价则按市场倒算法进行计算。计算时，以马尾松小径材、短小材的销售价格225元/m³和200元/m³为基础，减去木材生产、销售成本和按成本利润率20%计算的利润，以及上交的税费，故其林价分别为93.23元/m³和72.26元/m³。薪材林价按销售价格50元/m³减去生产成本计算，为16.57元/m³。各密度林分现金流入的计算结果见表 5。

3.4.3 经济效益评价

经济效益评价采用净现值(NPV)、内部收益率(IRR)、益本比(B/C) 3个指标，计算时所用的贴现率为12%。各密度处理经济效益评价指标计算结果见表 6。

表 6的经济效益评价结果表明，在林龄15年时，B、C、D 3个处理经济效益较好，其中D处理的IRR已超过12%。

3.5 造林密度的初步确定

马尾松不同目的材种的适宜造林密度，可在分析造林密度对林分生长、现存密度、材种出材量、木材造纸特性及经济效益影响的基础上确定。在试验林的5个密度处理中，A、E两个处理前者密度太小，后者密度过大，经济效益低，生产上无实用价值。综合分析B、C、D 3个处理对林木径级、高径比、晚材率、蓄积量和出材量、木材基本密度、纤维壁腔比、木材化学组成等方面的影响，再考虑林龄15年时的现存密度，可以初步认为，在中等质量立地上，培育大中径级建筑材可采用2000~2500株/hm²的初植密度，培育中小径级纸浆材可采用3500~4444株/hm²的初植密度，培育较小径级的纤维、刨花板原料材，则可采用6000株/hm²左右的初植密度。上述初步确定的造林密度是针对本试验项目所采用的当地一般马尾松种源而言，如果采用生长迅速的优良种源，造林密度还应适当减小。

4 初步结论

(1) 马尾松造林密度试验15年的观察结果表明，在所设计的密度范围内，不同密度对林分平均高及优势高的生长无明显影响。各年龄林分平均胸径随密度的增加而递减，到8年生以后，不同处理间的差异达到极显著水平。林木的高径比随密度的增加而明显增加，到6年生以后，不同处理间的差异即达到显著和极显著水平，且不同密度林木的高径比均是先随林龄的增长逐渐减小，然后又随林龄的增长逐渐增大，其中B密度的80左右的高径比较为合理。从第8年开始，各年龄平均单株材积均随密度的增加而下降，各处理间的差异达到显著或极显著水平。各年龄林分的蓄积量均随密度的增加而增加，随着林龄的增长，各处理间的差异越来越大，从第8年开始，其差异均达到极显著水平。

(2) 各密度林分小径材的出材率随密度的增大明显降低，出材量则是在初植密度10000株/hm²范围内随密度的增大而增加。短小材和薪材的出材率及出材量均随密度的增大而增加。总出材率在各处理间的变化不大，总出材量则是随密度的增大而显著增加。除总出材率外，其余材种的出材率和出材量指标，各处理间的差异均达到极显著水平。

(3) 木材生长轮宽度随造林密度的增加而减小，晚材率大体上随密度的增高而增加，不同处理间前者的差异显著，后者的差异极显著；木材基本密度随造林密度变化的规律性则不明显，且不同处理间的差异不显著。造林密度对马尾松木材的纤维形态无明显影响，各密度处理均可达到优质造纸用材的要求，其中C密度木材的壁腔比最小，用于造纸更为适宜。不同造林密度对马尾松木材的化学组成无明显影响，林龄15年时其木材化学组成的几个主要指标均已达到制浆造纸的基本要求。

(4) 经济效益评价的结果表明，A处理密度太小，经济效益最低；E处理密度过大，经济效益也明显偏低，两者在生产上均无实际意义。B、C、D 3个处理经济效益较好，其中D处理的IRR已超过12%。

(5) 在综合分析造林密度对林分生长、材种出材量、木材造纸特性及经济效益影响的情况下可初步确定，在黔中地区中等立地采用本地一般种源造林的情况下，培育建筑材可采用2000~2500株/hm²的初植密度，培育纸浆材可采用3500~4444株/hm²的初植密度，培育纤维、刨花板原料材可采用6000株/hm²左右的初植密度。如采用生长迅速的优良种源，造林密度还应适当减小。