林业科学  2001, Vol. 37 Issue (专刊1): 126-130   PDF    
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何宗明, 杨玉盛, 郑志平.
He Zongming, Yang Yusheng, Zheng Zhiping.
杉观混交林中杉木和纯林杉木生长特点差异
DIFFERENCE IN GROWTH PROCESS OF CHINESE FIR BETWEEN CHINESE FIR-TSOONGIODENDRON ODORUM MIXED PLANTATION AND PURE CHINESE FIR PLANTATION
林业科学, 2001, 37(专刊1): 126-130.
Scientia Silvae Sinicae, 2001, 37(专刊1): 126-130.

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收稿日期：2001-01-08

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何宗明
杨玉盛
郑志平

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何宗明, 杨玉盛, 郑志平. 2001. 杉观混交林中杉木和纯林杉木生长特点差异. 林业科学, 37(专刊1): 126-130.
He Zongming, Yang Yusheng, Zheng Zhiping. 2001. DIFFERENCE IN GROWTH PROCESS OF CHINESE FIR BETWEEN CHINESE FIR-TSOONGIODENDRON ODORUM MIXED PLANTATION AND PURE CHINESE FIR PLANTATION. Scientia Silvae Sinicae, 37(专刊1): 126-130.  
杉观混交林中杉木和纯林杉木生长特点差异
何宗明1 , 杨玉盛2 , 郑志平3     
1. 福建农林大学杉木研究中心 南平 353001;
2. 福建农林大学林学院 南平 353001;
3. 福建省武夷山市林业委员会 武夷山 354300
收稿日期：2001-01-08
基金项目：福建省科委重大基础研究项目(2000-F-004)
*参加本项研究工作的还有郑燕明、陈祖松、蒋宗垲
摘要： 通过对杉木观光木混交林杉木与纯林杉木生长特性的比较分析, 结果表明:10a生前混交林杉木与纯林杉木树高生长比较接近。10a生后直至27a生混交林杉木树高生长始终大于纯林杉木。混交林中杉木在与观光木的竞争中始终处于优势地位, 因此它的胸径、材积生长始终比纯林杉木大。4~11a生时纯林杉木种内竞争比较激烈。
关键词： 杉木    观光木    混交林    纯林    生长过程    
DIFFERENCE IN GROWTH PROCESS OF CHINESE FIR BETWEEN CHINESE FIR-TSOONGIODENDRON ODORUM MIXED PLANTATION AND PURE CHINESE FIR PLANTATION
He Zongming1, Yang Yusheng2, Zheng Zhiping3     
1. Center for Chinese Fir Research of Fujian Agriculture and Forestry university Nanping 353001;
2. Forestry College of Fujian Agriculture and Forestry University Nanping 353001;
3. Forestry Committee of Wuyishan City, Fujian Proovince Wuyishan 354300
Abstract: The differences in growth process of Chinese fir between Chinese fir-Tsoongiodendron odorun mixed plantation and pure Chinese fir plantation were studied. The height increment of Chinese fir in the mixed plantation was similar to that in the pure Chinese fir plantation before age 10. The height increment of Chinese fir in the mixed plantation was always greater than that in the pure Chinese fir plantation from age 10 to age 27. As the Chinese fir in the mixed forest took the predominant status over the Tsoongiodendron odorun, its DBH and volume increment were always greater than those of Chinese fir in pure Chinese fir plantation. Competitions among Chinese fir trees in the pure Chinese fir plantation were intense from age 4 to age 11.
Key words: Chinese fir    Tsoongiodendron odorun    Mixed plantation    Pure plantation    Growth process    

营造杉木(Cunninghamia lanceolata)混交林是维持杉木人工林长期生产力、延缓地力衰退的一个重要途径。本文通过树干解析方法对27 a生杉木观光木混交林和杉木纯林林分杉木平均木生长过程差异的比较分析, 试图为杉木林可持续经营模式的选择提供有益的帮助。

1 试验地自然概况

试验地位于福建三明福建农林大学莘口教学林场小湖工区(北纬26°11′30″, 东经117°26′00″), 属中亚热带季风型气候, 年均气温19.1℃, 年均降水量1749 mm, 年均蒸发量1585.0 mm, 年均相对湿度为81%, 无霜期300 d左右。试验地土壤是由砂页岩发育的红壤, 理化性质见表 1。1973年春用实生苗造林, 初植密度均为3000株·hm-2, 混交林为隔行隔株混交(1行杉木、1行杉木与观光木隔株种植, 混交比例为3:1, 长方形配置), 造林面积为0.75 hm2, 杉木纯林造林面积为2.13 hm2。杉木纯林分别于11 a生、21 a生进行过间伐, 现保留密度为1100株·hm-2, 林分平均树高、平均胸径和蓄积量分别为19.3 m、23.6 cm和452.0 m3·hm-2, 郁闭度为0.80, 林下植被盖度95%;混交林于13 a生进行过间伐, 杉木和观光木现保留密度分别为907株·hm-2和450株·hm-2 (混交比例调整为2:1), 其中杉木平均树高、平均胸径和蓄积量分别为20.88 m、25.1 cm和435.6 m3·hm-2, 观光木平均树高、平均胸径和蓄积量分别为17.81 m、17.0 cm和83.0 m3·hm-2, 林分总蓄积量为518.5 m3·hm-2, 郁闭度为0.95, 林下植被盖度80%。

表 1 27 a生混交林与纯林的土壤理化性质 Tab.1 Soil physical and chemical properties in the mixed and pure plantations at 27 years old
2 研究方法

于1999—01分别在杉木观光木混交林和杉木纯林中各设置20 m×20 m标准地3块, 调查每块标准地杉木与观光木的每木胸径, 每个径阶选几株用铝合金测高杆测定树高, 作胸径—树高曲线, 利用平均胸径的树高曲线值作为林分平均树高估计值, 在杉木纯林每块标准地上选杉木平均木1株, 而杉观混交林每块标准地上分别选用比邻的杉木和观光木平均木各1株做树干解析(何智英, 1983; 1988;郎奎健等, 1989), 共做树干解析木9株。

3 结果与分析 3.1 树高生长分析

由图 1~3可见, 杉观混交林中杉木树高总生长量和平均生长量在10 a生前与纯林杉木比较接近, 10 a生后逐渐超过纯林杉木, 且随着年龄的增长, 其差值逐渐增大。至27 a生时, 混交林杉木树高总生长量比纯林大1.27 m, 超过纯林树高总生长量的6.48%。混交林杉木与纯林杉木树高连年生长量大于1.4 m的年龄阶段均在3.5~7.5 a生, 树高平均生长量均有一个明显的高峰, 分别出现在9 a和8 a, 峰值分别为1.22 m、1.25m。

图 1 杉观混交林中杉木与纯林杉木树高总生长量 Fig. 1 Total increment of tree height of Cunninghamia lanceolata in the mixed and pure plantations ———混交林中杉木 Chinese fir in the mixed plantation;……纯林杉木 Chinese fir in the pure plantation;---混交林中观光木 T. odorum in the mixed plantation(下同).Fig. 3～Fig. 10 the same to Fig. 1、2.
图 2 杉观混交林中杉木与纯林杉木树高连年生长量 Fig. 2 Current annual increment of tree height of Cunninghamia lanceolata in the mixed and pure plantations ———混交林中杉木 Chinese fir in the mixed plantation;……纯林杉木 Chinese fir in the pure plantation;---混交林中观光木 T. odorum in the mixed plantation(下同).Fig. 3～Fig. 10 the same to Fig. 1、2.
图 3 杉观混交林中杉木与纯林杉木树高平均生长量 Fig. 3 Mean increment of tree height of Chinese fir in the mixed and pure plantations ———混交林中杉木 Chinese fir in the mixed plantation;……纯林杉木 Chinese fir in the pure plantation;---混交林中观光木 T. odorum in the mixed plantation(下同).Fig. 3～Fig. 10 the same to Fig. 1、2.
图 4 杉观混交林中杉木与纯林杉木胸径总生长量 Fig. 4 Total increment of DBH of Chinese fir in the mixed and pure plantations ———混交林中杉木 Chinese fir in the mixed plantation;……纯林杉木 Chinese fir in the pure plantation;---混交林中观光木 T. odorum in the mixed plantation(下同).Fig. 3～Fig. 10 the same to Fig. 1、2.
图 5 杉观混交林中杉木与纯林杉木胸径连年生长量 Fig. 5 Current annual increment of DBH of Chinese fir in the mixed and pure plantations ———混交林中杉木 Chinese fir in the mixed plantation;……纯林杉木 Chinese fir in the pure plantation;---混交林中观光木 T. odorum in the mixed plantation(下同).Fig. 3～Fig. 10 the same to Fig. 1、2.
图 6 杉观混交林中杉木与纯林杉木胸径平均生长量 Fig. 6 Mean increment of DBH of Chinese fir in the mixed and pure plantations ———混交林中杉木 Chinese fir in the mixed plantation;……纯林杉木 Chinese fir in the pure plantation;---混交林中观光木 T. odorum in the mixed plantation(下同).Fig. 3～Fig. 10 the same to Fig. 1、2.
图 7 杉观混交林杉木与纯林杉木材积总生长量 Fig. 7 Total increment of tree volume of Chinese fir in the mixed and pure plantations ———混交林中杉木 Chinese fir in the mixed plantation;……纯林杉木 Chinese fir in the pure plantation;---混交林中观光木 T. odorum in the mixed plantation(下同).Fig. 3～Fig. 10 the same to Fig. 1、2.
图 8 杉观混交林中杉木与纯林杉木材积连年生长量 Fig. 8 Current annual increment of tree volume of Chinese fir in the mixed and pure plantations ———混交林中杉木 Chinese fir in the mixed plantation;……纯林杉木 Chinese fir in the pure plantation;---混交林中观光木 T. odorum in the mixed plantation(下同).Fig. 3～Fig. 10 the same to Fig. 1、2.
图 9 杉观混交林中杉木与纯林杉木材积平均生长量 Fig. 9 Mean increment of tree volume of Chinese fir in the mixed and pure plantations ———混交林中杉木 Chinese fir in the mixed plantation;……纯林杉木 Chinese fir in the pure plantation;---混交林中观光木 T. odorum in the mixed plantation(下同).Fig. 3～Fig. 10 the same to Fig. 1、2.
图 10 杉观混交林中杉木与纯林杉木树高/地径比值 Fig. 10 Tree height/basal diameter ratio of Chinese fir in the mixed and pure plantations ———混交林中杉木 Chinese fir in the mixed plantation;……纯林杉木 Chinese fir in the pure plantation;---混交林中观光木 T. odorum in the mixed plantation(下同).Fig. 3～Fig. 10 the same to Fig. 1、2.

混交林中杉木树高连年生长量在高峰期(2.5~7.5 a)小于纯林杉木(图 2), 与胸径连年生长量的规律相反(图 5), 其原因可能是:混交林中观光木早期生长较慢, 因而杉木纯林郁闭较混交林早, 纯林杉木间的竞争强度比混交林中的大, 较低的侧枝不能得到充足的光照, 相邻的林木上方侧枝互相交接, 下方侧枝则全部蔽荫, 光照只能从上方照到林木上, 这样就单方面促进了最上部的枝条向上生长的趋势(北京林学院, 1981), 这对树高生长有暂时的促进作用, 而对胸径生长有所抑制(图 5)。纯林杉木8.5~11.5 a生的树高连年生长量显著小于混交林杉木。17.5 a后, 混交林杉木树高连年生长量大多略微高于纯林杉木。

3.2 胸径(去皮)生长分析

从图 4~6可看出, 混交林杉木的胸径总生长量和平均生长量总是比纯林杉木的大, 分别于10 a生、7 a生时与纯林杉木的差值达最大值, 其数值分别为4.34 cm、0.52 cm。随后, 两者差值又逐渐减小, 至27 a生时, 总生长量差值缩小到2.48 cm, 平均生长量差值缩小到0.09 cm。混交林杉木与纯林杉木的胸径平均生长量最大值均在7 a生出现, 数值分别为1.99 cm、1.47 cm。

从图 5可见, 两者胸径连年生长量最高峰均出现在3.5 a生, 均在树高连年生长量最高峰之前, 高峰值混交林杉木为3.66 cm, 而纯林杉木为3.06 cm。混交林杉木的胸径连年生长量9.5 a生前大多比纯林杉木的大, 但10.5~20.5 a却比纯林杉木的小, 与两者在树高连年生长量上的差异有所不同。在混交林与纯林初植密度相同的情况下, 由于观光木早期生长较慢, 混交林中杉木幼年期受到的竞争压力较小, 可能是9.5 a生前混交林杉木的胸径连年生长量较大的主要原因:10.5 a生之后, 由于观光木开始迅速生长, 与杉木剧烈竞争生长空间, 再加上纯林杉木于11 a生进行过间伐, 而混交林13 a生才进行间伐, 可能是造成10.5~20.5 a混交林杉木的胸径连年生长量比纯林杉木的小的原因之一。21.5 a开始, 混交林杉木的胸径连年生长量大多略大于纯林杉木, 可能与这时混交林杉木在与观光木的竞争中处于优势地位有关。

3.3 材积(去皮)生长分析

由图 7~9可见, 混交林杉木的材积总生长量和平均生长量始终大于纯林杉木, 并且总生长量的差值随年龄的增加而增加, 至27 a生时, 差值达0.0864m3, 混交林杉木的材积总生长量超过纯林杉木24.97%;平均生长量的差值在1~11 a生时随年龄的增加而增加, 11 a生时为差值最大值0.00554 m3, 11 a生后, 两者平均生长量差值又逐渐缩小。混交林杉木、纯林杉木的材积平均生长量分别在18 a生、19 a生时达最大值, 此时为材积的数量成熟龄, 数值分别为0.01705 m3、0.01283 m3, 随后材积平均生长量略有降低, 但27 a生时材积平均生长量混交林杉木仍达0.01602m3, 而纯林杉木仍达0.01282 m3, 降幅极小。

由图 8可见, 混交林杉木的材积连年生长量始终大于纯林杉木, 两者均在10.5 a生时达到最高峰值, 峰值分别为0.02991 m3、0.02018 m3。在材积连年生长量达到最高峰的前1 a (9.5 a生时)两者材积连年生长量差值达最大, 为0.01178 m3, 随后两者的差值减小, 至27 a生时, 差值仅为0.00097 m3, 混交林杉木的材积连年生长量超过纯林杉木6.68%。

3.4 树高/地径(去皮)比值分析

树高/地径比值曲线可以间接反映林木在生长过程中的竞争和土壤肥力状况的变化。一般来说, 林木间竞争激烈时, 由于树冠尤其是树冠下部生长受抑制, 造成地径生长量降低, 而树高生长量相对增加, 从而提高树高/地径比值; 一定年龄时树高生长量的大小反映土壤肥力状况(地位指数), 当立地条件较好时, 杉木在近成熟龄时仍能保持较高的树高生长量, 其树高/地径比值也较大。

从图 10可以看出, 混交林杉木的树高/地径比值曲线变化较平稳, 呈稳定增加趋势; 而纯林杉木的曲线在整个生长过程中经历过较大起伏, 在3~14 a生间呈现凸出的线型。纯林杉木树高/地径比值在4~11 a生时大于混交林杉木, 说明此时杉木间竞争较为激烈, 杉木生物量在树冠和直径上的分配减少, 而在树高上的分配增加; 纯林杉木11~15 a生树高/地径比值急剧下降, 这可能与11 a生时进行的间伐有关。15 a开始, 纯林杉木的树高/地径比值曲线变化趋向平稳, 其数值均比混交林杉木的低, 这主要是由于此时期纯林杉木树高总生长量比混交林的小。

4 小结

一定年龄时的杉木树高生长量大小是反映林地土壤肥力状况的最直接指标。从以上分析可见, 混交林杉木与纯林杉木树高生长在10 a生前较接近, 说明混交林与纯林土壤肥力在10 a生前也是相近的。10 a生后直至27 a生混交林杉木树高生长始终大于纯林杉木, 可能与混交林中杉木与观光木的竞争中处于优势地位, 以及混交林对土壤肥力所起的改良作用有关。虽然10 a生后观光木生长量较大, 与杉木间的竞争也较激烈, 导致10.5~20.5 a混交林杉木的胸径连年生长量小于纯林杉木, 但观光木树高生长仍处在劣势地位, 基本不影响混交林杉木树高的快速生长。

混交林杉木的胸径、材积生长与纯林杉木相比优势始终较为明显, 可能是因为混交林林分生长初期观光木生长较慢, 混交林杉木占有较大的营养空间, 而在中龄林、近熟林阶段, 观光木生长仍处劣势, 并且土壤肥力得到改善; 而纯林杉木由于来自个体间竞争相对激烈, 导致胸径、材积生长缓慢。

树高/地径比值曲线的分析结果表明, 纯林杉木在4~11 a生种内竞争比较激烈, 此时期应适当进行抚育间伐。

参考文献(References)
北京林学院. 1981. 造林学. 北京: 中国林业出版社, 169-170.
何智英. 1983. 实生杉木树干解析的几个问题. 福建林学院科技, 增刊(1): 68-70.
何智英. 1988. 树干解析中不同方法推断树高误差的探讨. 林业科学, 24(2): 204-207.
郎奎健, 唐守正. 1989. IBM PC系列程序集. 北京: 中国林业出版社, 65-69.
杉观混交林中杉木和纯林杉木生长特点差异
何宗明 , 杨玉盛 , 郑志平