不同密度杉木人工林冠层变化规律研究

摘 要：该文分析了11年生杉木人工林不同密度下树冠层变化规律。研究结果表明：不同密度的杉木人工林，自然整枝高度与胸径关系紧密，随着林分密度的增加，相同胸径林木的枝下高也增大；林冠层水平变化规律可利用冠径与胸径的相关性来分析，两者之间呈直线正相关关系。该研究结果为杉木人工林确定合理的造林密度，制定科学抚育间伐措施，培育优质大径材提供了理论依据和林业生产实践经验。

关键词：杉木；人工林；密度；树冠生长；变化规律

中图分类号 S79 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2017）02-03-0060-02

杉木（Cunninghamia lanceolata）是我国重要的用材树种，其生长快、材质好、用途广[1]，在我国南方林区广为栽培。据统计，全国杉木人工林面积已达1 000多万hm2，占全国人工造林面积的28.5%[2]，木材产量约占全国商品材的20%～25%[1]。有关杉木林的研究已有大量报道[3-10]，形成了系列配套的技术措施，也积累了丰富的经验；有关杉木林经营密度的研究也有较多报道[11-15]，但涉及经营密度与冠层生长相关变化规律的研究较少[16]。在杉木生长过程中，受到诸多因素的影响，经营密度确实存在“过密”、“过疏”、“过纯”的问题[17]，从而影响了优质大径材的培育。在优质大径材培育过程中，树冠生长是重要的有机组成部分，树冠生长不仅是林木生物量增长的组成部分，也是整个树体有机物质制造与供应的唯一源泉[18]。我区杉木人工林造林密度较大，在种植后树冠生长受到造林密度和间伐措施的影响，其生长基本上处在拥挤生长空间，受到了很大的制约。为此，本研究通过开展不同经营密度下树冠的生长规律对比试验，为确定合理的造林密度，制定科学抚育间伐措施，培育优质大径材提供理论依据和林业生产实践经验。

1 试验地概况

试验地位于福建省三明市梅列区（北纬26°7′～26°19′，东经117°24′～117°33′）陈大镇碧溪村陈坑16林班1大班17小班。属中亚热带大陆性兼海洋性季风气候，沙溪横贯全境，全年平均温度19.6℃，极端最低温度-5.5℃，最高温度为40℃，>10℃年积温为6 550℃，无霜期272～328d，实际霜日4～7d；平均降水量1 700～1 900mm，相对集中在春夏两季，秋季少雨；平均空气相对湿度79%，年日照时数1 840h，年辐射总量418.6～426.8kJ/cm2，冬短夏长，四季分明。属福建武夷山东伸支脉地带，东南方为戴云山脉，海拔200～500m，有利于岩石风化、土壤淋溶、富铝化作用，土壤类型为山地红壤。气候温暖湿润，土壤肥沃，有利于植物生长，为杉木中心产区。试验林位于海拔160～380m的丘陵地，造林密度3 086株/hm2，常规经营管理，1997年间伐1次。

试验地海拔220～370m，土壤为山地红壤，林地属较肥沃立地类型（II类地），东北坡，中下部，坡度18°～23°。试验林为2006年春营造杉木纯林，试验地前茬为松杂林，皆伐后于2005年秋冬进行炼山，块状整地，穴规格为60cm×60cm×40cm。苗木为一年生实生苗，造林密度分别为3 000hm2、3 600hm2和4 000hm2 3种。幼林郁闭前，每年进行2次除草抚育，主要植被有白茅、乌饭、杨桐、木、映山红、黄瑞木、芒萁骨、柃木、里白等。

2 试验方法

2015年秋冬，在造林密度为3 000株/hm2、3 600株/hm2和4 000株/hm2 3种林分中各建立3个标准地，标准地面积400m2（20m×20m）。在标准地内每木检尺，测定胸径、树高、冠幅（南北向及东西向）、冠长、枝下高。根据调查数据，制定个相关因子的相关表，用最小二乘法估算回归方程，求出相关系数或相关比，回归系数。以检验回归方程中各因子间的相关紧密程度。根据数理统计的要求用必要的检验，利用计算结果，结合调查测定结果进行统计分析。

3 结果与分析

3.1 林冠层的垂直变化规律 林冠层的垂直变化是有由自然整枝的速度决定的，因而可以用自然整枝高度与胸径、树高之间的相关关系来表示。

3.1.1 自然整枝高度与胸径的相关性 根据调查材料计算，不同密度的胸径与枝下高相关方程如表1所示。从表1可以看出，各方程中的相关系数R值均大于相应的查表值，表明个回归方程均达到极显著水平。将不同密度相同径级的胸径值代入表中的各方程中，可以得出不同密度下相同胸径大小的林木的枝下高理论值（表2）。从表2中可知，在相同密度下，随着胸径的增大，枝下高也增大，因为随着个体的增大，林木个体所占有的空g也越来越小，林冠越来越密，林冠下光照条件变弱，使得林木个体的下层枝条枯死，枝下高上升。从表2还可以看出，相同胸径的坎木在不同密度的林分有不同的枝下高，随着密度的增加，相同胸径林木的枝下高也增大。

3.1.2 自然整枝高度与树高的相关性 在相同林龄下，树高是反映林地生产力最灵敏的一个因子，各密度林分树高与枝下高的回归方程见表3。从表3可以看出，各方程的R值均较大，F值均大于相应的查表值，表明各回归方程均达到极显著水平。

3.2 林冠层的水平变化规律 水平变化主要是指冠幅的变化，主要利用冠径与胸径的相关性来分析。冠径与胸径呈直线正相关关系，各密度林分胸径与冠幅的回归方程见表4。从表4可以看出，各方程的R值均大于相应的查表值，说明各回归方程均达到极显著水平。

3.3 树冠削度和树冠长度的相关性 为了便于了解树冠纵横变化的同步规律，以树冠削度p=冠径/冠长和相对冠长q=冠长/树高为2个因子进行相关回归分析，不同密度的树冠削度与相对冠长回归方程结果见表5。由表5可知，各方程的R值均较大，F值均大于相应的查表值，表明各回归方程均达到极显著水平。由树冠削度与相对冠长回归方程可知，树冠削度随着相对冠长的增大而变小；同时，对于相同的相对冠长，树冠削度随着密度的增大而减小。