巨尾桉(Eucalyptus grandis×E. urophylla)是巨桉和尾叶桉的杂交种, 其适应性强、抗逆性强、病虫害少、易繁殖且生长速度快, 6~7 a就可以主伐, 并且其木材纤维质量好, 是造纸和人造纤维的主要材料。自20世纪90年代起, 广西、广东、海南、福建等省(区)相继用巨尾桉无性系苗进行生产性造林(洪长福等, 1994; 张金文, 1998; 陈健波等, 1999)。近年来, 随着桉树纤维工业需求的不断增长, 以巨尾桉为主的桉树无系性造林面积逐年扩大; 另外, 由于松材线虫、松突圆蚧等病虫害的侵入, 南方优良用材树种马尾松(Pinus massoniana)资源面临巨大威胁, 也导致桉树作为马尾松工业用材林的首选替代树种而得以扩大发展。目前对桉树人工林定向培育、计量施肥、经营管理技术等方面的要求也越来越高。

对巨尾桉人工林的间伐试验研究, 国内已有若干报道(陈健波等, 1999; 洪长福, 2001), 但报道仍缺乏不同间伐强度条件下, 对林分胸径、树高、立木单株材积、林分蓄积量和生物生长的系统深入的研究。本文针对巨尾桉大、中径材培育过程中密度的动态经营问题进行间伐试验研究, 从理论和实践上探讨不同间伐强度对巨尾桉林分生产力的影响。

1 材料与方法 1.1 试验地概况

福建省平和县天马国有林场南虾工区, 地处东经117°28′, 北纬24°20′, 属于南亚热带气候, 年均气温约20 ℃, 极端高温41.5 ℃, 极端低温0 ℃, 年均降水1 760 mm左右。造林地海拔200~250 m, 坡度约28°, 坡向东南, 土壤属红壤, 土层厚度为1 m, 腐殖质层厚度约10 cm, 肥力中等。前茬为马尾松人工林, 原林下植被以芒萁骨(Dicranopteris pedata)为主。

1.2 林分间伐前的状况

试验林是1997年初营造的巨尾桉无性系林分, 林地经炼山后, 采用块状整地, 规格60 cm×30 cm× 30 cm, 株行距2 m×3 m, 林分初植密度1 650株·hm^-2。1999年10月间伐, 伐前对林分的生长状况进行调查, 此时该林分生长状况良好且达到完全郁闭, 平均胸径11.7 cm, 平均树高14.1 m。

1.3 试验设计

在经营水平相同的情况下, 根据不同的坡位(上、中、下坡), 采用随机区组设计的方法布设11块标准地, 每块标准地为0.067 hm², 设置1/2、1/3、1/4(分别间伐掉总株数的1/2、1/3、1/4)共3个间伐强度和对照(不间伐)4个处理, 重复3次(其中对照在上、下坡各设置1块标准地, 重复2次)。

1.4 试验数据的获取

分别在1999年9月(间伐前)、2000年10月(间伐后1 a)、2001年10月(间伐后2 a)和2002年8月(间伐后3 a)对各标准地的林分生长状况进行每木调查, 调查因子有胸径、树高、冠幅及枝下高等。2002年8月选取各标准地的平均木, 伐倒作树干解析, 用区分段求积法计算单株材积(带皮); 用区分段求积法和称重法测定样木鲜重, 取样105 ℃烘干至恒重, 换算成生物量(去皮)。

2 结果及分析 2.1 不同间伐强度对胸径生长的影响

密度与林分生长有密切的关系, 密度越大, 林分的平均胸径越小, 林分径生长量也越低, 因此研究不同间伐强度对径生长的影响是短周期工业用材林经营管理中最重要的问题。不同间伐强度条件下巨尾桉林分的胸径生长见表 1。由表 1可以看出:随着间伐强度的加大(即密度减小), 巨尾桉胸径生长明显增大, 间伐3 a后的巨尾桉林分, 间伐强度为1/2、1/3、1/4的林分平均胸径分别比对照林分大3.1、2.5、1.1 cm。

对表 1不同间伐强度的巨尾桉林分每年的平均胸径进行方差分析。结果表明:间伐后的第1、2 a, 不同间伐强度对巨尾桉林分胸径生长量的影响不显著, F值分别为1.41、3.42, 均远远小于F_0.05(3, 8)=4.07;但在间伐后的第3 a, 不同间伐强度的胸径生长量表现出极显著差异, F=7.89＞F_0.01(3, 8)= 7.59, 对其进行Q检验, 结果见表 2。间伐强度为1/2和1/3的林分胸径生长量与对照有显著的差异, 但1/4间伐与对照林分之间及不同间伐强度的林分之间胸径生长量的差异不显著。另外, 由表 1可知, 1/2、1/3和1/4间伐强度林分比对照林分的平均胸径增长率分别高出27.3 %、23.4 %和17.2 %。利用双因素方差分析检验不同间伐强度、不同坡位对巨尾桉林分平均胸径的影响, 见表 3。F₁=6.42＞F_0.05=4.76, 表明间伐强度对胸径生长量影响显著; F₂=0.13, 表明坡位对胸径生长量影响不显著。由此可知, 标准地选取的不同坡位不会对实验结果造成误差。

利用不同间伐强度林分平均木树干解析数据, 计算各标准地不同间伐强度巨尾桉的胸径连年生长量(表 4)。由表 4可见:巨尾桉林分幼年生长速度很快, 至第3 a, 林分完全郁闭, 胸径生长速度开始下降; 从间伐林分与对照林分第4、5 a胸径生长量对比看, 经间伐的林分在间伐后第1 a胸径生长量大幅升高, 出现第二次胸径生长高峰, 但对照林分的生长量却仍缓慢下降。由此可知, 在一定生长期内, 间伐强度对径生长有很大影响, 即在一定密度范围内, 低密度可促进林木径生长。

2.2 不同间伐强度对树高生长的影响

不同间伐强度下巨尾桉林分的树高生长见表 5。由表 5可见, 随间伐强度的增大, 树高生长量也增大, 这主要是由于在间伐时, 巨尾桉3 a生林分己完全郁闭, 林分内林木间对营养空间的竞争大, 一定程度压抑了林木个体的生长, 此时减小密度, 改善林木个体的营养空间, 促进林木的高生长。对表 5的数据进行方差分析, F=3.33＜F_0.05(3, 8)=4.07, 可知, 间伐强度对林分平均树高的影响不显著。

利用不同间伐强度林分平均木树干解析数据, 可计算各标准地巨尾桉的树高连年生长量, 见表 6。由表 6可见, 间伐前后巨尾桉树高连年生长量与不同间伐强度无明显相关。无论是间伐林分还是对照林分, 其树高生长在造林当年, 生长速度比较快, 到第2、3 a, 树高生长量达到最大, 随着年龄的增大, 树高连年生长量明显下降。与对照相比, 间伐后林分的树高连年生长量下降趋势更缓和, 但不管间伐强度如何, 林分树高连年生长量始终持下降趋势。由此可知, 巨尾桉林分树高生长量在一定时期内与林分的生长发育特性相关, 与不同间伐强度关系不显著。

2.3 不同间伐强度对立木单株材积的影响

林分的密度对林木单株材积有很大影响, 尤其当林分郁闭后, 密度对立木单株材积的影响更大。根据树干解析资料, 计算出间伐前和不同间伐强度各标准地平均木的立木单株材积见表 7。对不同间伐强度条件下的立木单株材积进行方差分析, F=8.03＞F_0.01(3, 8)=7.59, 表明间伐强度对立木单株材积的影响极显著。对其Q检验的结果见表 8, 说明间伐强度为1/2的林分立木单株材积与对照相比差异极显著, 随间伐强度减小, 差异越来越小。由此可见, 间伐能明显提高立木单株的材积。

从表 7不同间伐强度与对照林分的立木单株材积增长率对比看, 间伐强度为1/2、1/3、1/4的林分立木单株材积比对照分别高122.0 %、109.2 %和81.7 %, 而且不同间伐强度的林分单株材积增长率也有明显差异。

2.4 不同间伐强度对林分蓄积量的影响

根据初植密度、间伐强度和立木单株材积, 计算出不同间伐强度下各标准地的林分蓄积量见表 9、10。从表 9、10可见, 间伐后3 a各标准地的活立木蓄积量均比对照林分小, 其中间伐强度为1/3的大于间伐强度为1/4和1/2的, 但是从不同间伐强度林分间的年均蓄积增长量看, 间伐强度为1/3的林分蓄积增长量最大; 从间伐后第3 a各标准地每公顷活立木蓄积量的比较看, 间伐强度为1/2、1/4、1/3的林分分别比对照低53.95、24.22、2.97 m³。

对不同间伐强度的各标准地活立木林分蓄积量进行方差分析, F=2.74＜F_0.05(3, 8)=4.07, 由此可见, 不同间伐强度对活立木蓄积量没有显著影响。合理的间伐有利于活立木单株材积的生长, 但间伐强度过大将会导致活立木总蓄积量的下降。从不同间伐强度各标准地总蓄积(含间伐材)与对照的比较来看, 不同间伐强度的林分每公顷总蓄积均比对照林分的高, 间伐强度为1/2、1/3、1/4的林分分别比对照高9.75、38.17和3.58 m³。对不同间伐强度林分的总蓄积量进行方差分析, F=1.05＜F_0.05(3, 8)= 4.07, 表明不同处理间的总蓄积量亦无显著性差异。

综上所述, 不同间伐强度无论对活立木蓄积量还是含间伐材的林分总蓄积量都没有显著影响, 但相对而言, 间伐强度为1/3的标准地不管从活立木蓄积量还是总蓄积量来看, 都比其它处理的大, 由此可见在巨尾桉林分经营过程中, 间伐时保留木密度以1 100株·hm^-2左右为宜。

3.5 不同间伐强度对林分生物量的影响

根据各标准地的调查结果和树干解析资料, 计算出间伐前和不同间伐强度各标准地的林分生物量见表 11。由表 11可见, 林分生物量随间伐强度的不同而变化, 间伐前及间伐后的第1、2 a对照林分的生物量都比经过间伐的林分大, 但间伐后第3 a间伐强度为1/3的林分生物量达到最大。

不同间伐强度与对照林分的活立木生物量、总生物量(含间伐木)比较结果见表 12。由表 12可见, 间伐3 a后, 对于活立木生物量而言, 间伐强度为1/3的林分比对照大1 464.57 kg·hm^-2, 间伐强度为1/2、1/4的林分都比对照小20 956.15、9 183.66 kg·hm^-2; 对于总生物量, 间伐强度为1/2、1 3、1/4的林分都比对照大, 其中间伐强度为1/3的林分总生物量仍是最大, 比对照大17 658.43 kg·hm^-2。

对不同间伐强度条件下各标准地的活立木生物量及总生物量进行方差分析, F值分别为2.23和1.08, 均小于F_0.05(3, 8)=4.07, 表明间伐强度不会对林分的生物量带来显著差异。但相对而言, 间伐强度为1/3的标准地不管从活立木生物量还是总生物量来看, 都比其它处理的大, 因此从生物量最大角度看, 在巨尾桉林分经营过程中, 间伐时保留木密度仍以1 100株·hm^-2左右为佳。

3 结论与讨论

在巨尾桉大、中径材培育过程中, 对初植密度为1 650株·hm^-2的3 a生巨尾桉林分进行不同间伐强度试验, 通过间伐前后3 a林分的树高、胸径、材积和生物量等生长情况的连续定位调查, 分析间伐强度对生长量各因子的影响。方差分析表明不同间伐强度对间伐后3 a巨尾桉林分的胸径和立木单株材积生长的影响达到极显著, 间伐强度对林分树高、蓄积量及生物量也有一定的影响, 但不显著。

从间伐后3 a不同间伐强度各标准地的生长收获量看, 间伐强度为1/3的巨尾桉林分最高, 其活立木蓄积量、总蓄积量、活立木生物量及总生物量分别达到255.60 m³·hm^-2、297.09 m³·hm^-2、112 482.92 kg·hm^-2、128 676.78 kg·hm^-2, 均优于其它不同处理和对照。

研究结果表明, 虽然间伐强度对林分树高、蓄积量及生物量生长的影响不显著, 但从林分各生长因子的变化规律来看, 对于以培育大、中径材为经营目标, 初植密度为1 650株·hm^-2的3 a生巨尾桉林分, 间伐强度为1/3时, 林分各因子的生长都表现出最好的水平, 由此认为对巨尾桉林分, 间伐后保留密度为1 100株·hm^-2左右, 能使林分的生产力(包括间伐木材积)达到最大。