15年生毛红椿人工林生长对抚育间伐的响应

陈义堂

(福建省洋口国有林场，福建 南平 353000)

林木在生长过程中受到林分密度[1]、立地条件[2]等因素的影响，其中林分密度有着明显的可调控性。不少学者开展林分密度对林分生长的影响研究，如对米老排(Mytilarialaosensis)[3]、香樟(Cinnamomumcamohora)[4]进行研究，发现适当、适时的抚育间伐有利于促进胸径(DBH)、树高(H)的生长。其他学者[5]的研究也表明，合理的抚育间伐能够更好地调整树种组成、林分密度，提高林木的质量，能够充分平衡养分与水分利用，改善林地地力，充分发挥森林生态系统的生态、经济和社会价值。

毛红椿(Toonaciliata)为楝科(Meliaceae)香椿属(Toona)落叶高大乔木，国家林草局将其列入中国主要栽培珍贵树种参考名录(2017版)。毛红椿生长速度快，树干通直[6]，心材为红色，心边材比例高，与常规阔叶造林树种相比经济效益显著。毛红椿作为重要且珍贵的商品用材树种，有关毛红椿报道较多的是育苗、引种、良种选育、群落学等方面的研究[7-8]，在混交林营造也有少量报道[9]，但对毛红椿人工纯林进行间伐，了解其生长规律，为获得大径材的最佳间伐强度与间伐时间的研究尚未见过报道。为改善毛红椿人工林的生长状况，提高生态效益，亟需开展毛红椿人工用材林抚育间伐试验研究。因此，本研究以福建省洋口林场试验中心人工种植的15年生毛红椿林为研究对象，从胸径、树高、单株材积3个方面来探索不同抚育间伐强度对林分生长的影响，以期为毛红椿大径材的高效培育提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验地的概况

试验地设在福建省洋口林场，位于东经117°57′、北纬26°38′，地处武夷山脉北端向东南延伸的支脉—茫荡山中山山脉西坡余脉，富屯溪畔。地貌类型为低山丘陵，海拔147～283 m，坡度25°左右。气候温和湿润，年均气温19.4 ℃，绝对最低气温-6.5 ℃；年无霜期约300 d；年均降水量1800 mm左右，每年4—6月为雨季，年均蒸发量约1300 mm，年均相对湿度80%以上。土壤为红壤，土层深厚，多在80 cm以上，土壤较肥沃，腐殖质含量较高(2%～3.5%)，pH值5左右。样地坡度为20°，坡向为南，坡位为下坡。

1.2 抚育间伐措施

2017年4月6日，对15年生的毛红椿人工林进行间伐试验，遵循去小留大、去劣留优、去密留疏的原则，共设计T20(间伐强度20%，保留毛红椿1680株·hm-2)、T40(间伐强度40%，保留毛红椿1260株·hm-2)、CK(不间伐，毛红椿株数2100株·hm-2)3个处理，每个处理0.13 hm2，每一重复在同一坡面水平排列，重复9次。

1.3 样地设置和调查

2017年4月，在3种处理林分内选取具有代表性的地块，各设置3块半径3.26 m的样圆作为固定调查样地，3次重复，共27块样地。分别于2018年11月6日、2019年11月6日、2021年11月6日对固定样圆内各立木的胸径、树高进行调查。

1.4 数据分析与处理

根据每年的调查数据，计算树木平均胸径、树高、单株材积等因子，单株材积按以下公式[10]计算：V=0.00005276D1.882161H1.009317，式中：D为胸径(cm)；H为树高(m)。平均生长率按普雷斯勃公式[11]计算：PV=(Vt-Vt-n)/Vt-n×100%，式中：Vt为最后调查值；Vt-n为最早调查值。

2 结果与分析

2.1 抚育间伐对胸径径阶与树高分布的影响

间伐影响了毛红椿林分的直径与树高的分布(图1、图2)。对照林分，2017年胸径为12～22 cm的林木株数比例较大；2020年平均胸径10～28 cm的比例较大，且平均胸径大于32 cm的株数增多，都呈现趋于正态分布。间伐林分(T20)，在采伐之前(2017年)胸径为14 cm、26～28 cm的林木株数比例较大；伐后3.5 a(2020年)平均胸径18～30 cm的林木株数比例较大，呈现趋于左偏态分布，且胸径大于32 cm的株数明显增多。间伐林分(T40)，在采伐之前(2017年)平均胸径10～26 cm的林木株数比例较大，呈现趋于右偏态分布；伐后3.5 a(2020年)平均胸径在22～28 cm的林木株数比例较大，呈趋于左偏态分布，且林分中总体植株的平均胸径明显大于T20林分。

对照林分，2017年平均树高整体呈现右偏态；2020年平均树高整体呈现正态分布，平均树高18～24 m的比例较大。间伐林分(T20)，在采伐之前平均树高18～20 m的林木株数比例较大，整体呈现右偏态；伐后3.5 a平均树高26～28 m的林木株数比例较大，呈现趋于左偏态分布。间伐林分(T40)，在采伐之前平均树高16～20 m的林木株数比例较大，呈现趋于右偏态分布；伐后3.5 a平均树高在24～30 m的林木株数比例较大，呈明显的左偏态分布。

抚育间伐使得较小径阶与较矮的林木株数比例减少，而较大径阶与较高大的林木株数比例增大，说明适当的抚育间伐措施有利于大径级木材的生产，也有利于毛红椿树高的生长。

2.2 抚育间伐对胸径、树高生长的影响

由表1、表2可以看出，随着间伐强度的不断增大，林分平均胸径、树高的生长量也在不断增加。经过比较分析可以看出，与对照林分相比，间伐强度为20%、40%的林分，平均胸径生长量分别提高了4.6、6.8倍，平均树高生长量分别提高了1.2、1.6倍。以常用的普雷斯勒公式计算树木胸径、树高生长率，间伐后的年均生长量和年均生长率都大于对照，并且间伐强度越大，林分生长率也越大，随着间伐强度的增加，胸径生长率增加最多(由1.94%增加到11.32%)。

图1 不同抚育间伐强度对毛红椿人工林径阶分布的影响

图2 不同抚育间伐强度对毛红椿人工林树高分布的影响

表1 毛红椿人工林不同间伐强度下的胸径生长量

表2 毛红椿人工林不同间伐强度下的树高生长量

表3 毛红椿人工林不同间伐强度下的单株材积生长量

2.3 抚育间伐对单株材积生长的影响

由表3可知，经过间伐之后，单株材积发生了较大变化。与对照相比，间伐强度为20%、40%的林分单株材积平均生长量分别提高了1.8、3.6倍。以常用的普雷斯勒公式计算树木单株材积生长率，间伐后单株材积年均生长量和年均生长率均大于对照，并且间伐强度越大，林分生长率也越大，随着间伐强度的增加，单株材积的生长率由6.65%增加到14.09%。

3 结果与讨论

未经间伐抚育的人工纯林，进入成熟期时，由于密度大，林分生长空间小，地力消耗严重，林木生长所需的阳光、水分、养分等减少，使得林分中一些生长指标出现衰退现象。本研究对洋口林场15年生的毛红椿人工林分别进行不间伐、间伐强度20%、间伐强度40%的比较试验，结果表明：间伐显著增加了毛红椿人工林内大径材株数的比例，同时促进了林分平均胸径、平均树高和单株材积的生长，间伐强度40%的比间伐强度20%的效果更好。可能因伐后林分密度减小，林分中林木的生长空间得到一定程度的增加，光、温、水、气等竞争减弱，多种利于林分生长的情况共同出现，所以通常间伐后一段时间，生长量会有显著的提高。在一定的抚育间伐范围内，年均生长率一般会随着择伐强度的增加而增大。同时，在间伐过程中，一些劣质木会被伐除，林分间的密度降低，个体之间对于林地的水、肥等竞争得到缓解，同时光照条件的改善，也会增强树冠的活性与植株的光合作用，从而促进乔木层的快速生长[12]。

已有学者研究发现，间伐对胸径的生长促进效果最明显[13]；由于林分内的植株随着年龄的增长，在生长过程中冠幅、郁闭度的增大，生长空间常受到限制，导致胸径的生长受到影响[14]；也有学者[15]研究发现适当的抚育间伐能促进树高的生长；但由于物种间特性的不同，目前也有学者研究发现适当的抚育间伐对于树高促进作用不明显[14，16]。因此，抚育间伐对于林分树高生长的影响还没有一致的定论。

毛红椿是重要的用材树种，培育大径材的毛红椿植株能获得更多的经济效益。因此，应大力推广适度抚育间伐的经营管理模式，增大林分足够的生长空间，从而有效促进林木胸径、树高、单株材积的生长，有利于培育更优质、高产、高效的木材。