造林密度对黑木相思幼林生长及蓄积量的影响

彭玉华, 黄志玲, 郝海坤, 何琴飞, 曹艳云, 谭长强

(广西壮族自治区林业科学研究院/广西优良用材林资源培育重点实验室，广西 南宁 530002)

林分密度调控是人工林培育的重要技术措施，也是提高林木生长速度及质量的决定因子之一，直接影响林分生产力[1-3]。有关人工林林分密度的研究已成为众多学者关注的焦点。目前，部分学者对樟树(Cinnamonumcamphora)[4]、杉木(Cunninghamialanceolata)[5-7]、马尾松(Pinusmassoniana)[8-10]、杂交相思(Acacimangium×A.auriculiformis)[11-12]、米老排(Mytilarialaosensis)[13]和西南桦(Betulaalnoides)[14]等树种开展了林分密度的相关研究，结果表明，林分密度直接影响林地利用、林分生长、木材材性以及经济收益等。因此，深入研究人工林种植密度有利于提高出材率及木材品质，促进林业可持续发展。

黑木相思(Acaciamelanoxylon)是含羞草科金合欢属高大乔木，原产于澳大利亚和新西兰等地，具有速生、易加工、耐贫瘠、固氮能力强、改善土壤肥力[15-17]等特点，已成为南方大力发展的短轮伐期工业原料林树种。当前，对黑木相思的研究主要集中在育苗[15-16]、叶片性状[17]、生物量[18]、丰产栽培[19-20]、材性[21-24]等方面，而针对造林密度的研究较少。广西引种黑木相思的时间较短，有关其营林措施的研究还不够深入，尚未见密度控制的相关研究。因此，本研究探讨了造林密度对黑木相思幼林生长及蓄积量的影响，以期为黑木相思人工林的经营管理提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况及造林措施

试验地位于广西壮族自治区南宁市西乡塘区路西村委六覃村(108°56′E，22°56′N)，海拔约85 m。该区属南亚热带季风气候，气候温和，光照充足，年均气温21.7 ℃，≥10 ℃有效积温为7 200 ℃，年均降水量为1 347 mm，全年无霜期高达360 d。试验地土壤以黄红壤为主，土层深厚，坡度18°，坡向南。

采用黑木相思组培苗造林，苗高50～60 cm、地径4～6 mm，由中国林业科学院热带林业研究所提供。种植前全面清理杂草灌，挖坎，坎规格为50 cm×50 cm×40 cm。以500 g有机肥+125 g钙镁磷肥为基肥，施入坎底部并与泥土拌匀，再用松土将坎回填至高于地面5～10 cm。2016年5月，选择雨后坎湿透时种植，造林后按照常规抚育管理。

1.2 样地设置

选择立地条件基本一致的地块，采用随机区组设计，分别设置2 500株·hm-2(2.0 m×2.0 m)、1 667株·hm-2(2.0 m×3.0 m)、1 333株·hm-2(2.5 m×3.0 m)3个林分密度，3次重复，共计9个小区。每小区种植面积为0.2 hm2，共计1.8 hm2。

1.3 生长指标及测定

每小区中部位置均设置1个20 m×20 m的固定样地，选择样地第2、3、4行中部位置连续排列的10株黑木相思并挂牌，共计30株。造林后每年12月测量挂牌林木的树高和胸径(因2016年12月林木树高未达1.3 m以上，故测量地径)。其中，树高采用测高杆测定，精度到5 cm；地径、胸径采用电子游标卡尺测定，精度到0.01 mm。于2021年12月调查样地林木保存数量，推算单位面积保存株数，并计算保存率。保存率/%=(林木保存数量/林木种植数量)×100。

1.4 统计与分析

采用WPS软件对数据进行整理和作图，采用SPSS 19.0进行单因素方差分析、LSD多重比较及相关性分析。

林木材积参考立木材积公式[19]计算：V=0.010 633-0.000 042 8×D2+0.000 026 3×D2×H。式中，V为单株材积(m3)，D为胸径(cm)，H为树高(m)。因2016年测量地径，故未计算单株材积。林分蓄积量参考文献[8]的方法计算：V林=造林密度×保存率×V。式中，V林表示林分蓄积量(m3·hm-2)。

2 结果与分析

2.1 造林密度对黑木相思幼林生长的影响

造林密度对黑木相思幼林生长的影响见表1。整体上看，造林密度对黑木相思幼林树高、胸径、单株材积影响显著。随着造林密度增大，黑木相思树高生长呈先增大后减小的趋势。其中，1 667株·hm-2林分平均树高最大，且显著高于1 333株·hm-2林分。造林当年黑木相思地径随造林密度的增大而增大，造林后2～4 a，胸径随造林密度的增大呈先增大后减小趋势，但随着黑木相思的生长，其胸径则随造林密度的增大而减小。造林后6 a，1 333株·hm-2林分的平均胸径达到14.91 cm，比2 500株·hm-2林分提高了14.17%，且差异达显著水平。6年生黑木相思林单株材积随着造林密度增大而减小，其中1 333株·hm-2林分单株材积最大，达0.104 5 m3，比2 500株·hm-2林分提高了22.27%，且差异达显著水平。这是由于林分密度过大影响林木树高、胸径的生长，导致平均单株材积变小。

表1 不同造林密度下黑木相思幼林的生长指标比较1)

2.2 造林密度对黑木相思幼林径级结构的影响

造林后6 a，不同林分密度下黑木相思的径级结构分布见图1。由图1可知，黑木相思径级结构比较分散，径级分布曲线随着造林密度的增大逐渐向小径级偏移，其中13径级是不同造林密度之间分布百分比最接近的径级。本试验林平均胸径约14 cm，故以14径级来划分。各造林密度林分胸径≤14径级的林木占比均>50%，其中2 500株·hm-2林分占比最大，达85.11%；各林分胸径>14径级的林木占比均<50%，其中1 333株·hm-2林分最大，为46.30%。胸径≤14径级林木分布百分比则随着造林密度增大而增大，胸径>14径级林木分布百分比则随着造林密度增大而减少。综合来看，造林密度较大的林分小径级林木分布较多，造林密度较小的林分大径级林木分布较多。

图1 不同造林密度下6年生黑木相思幼林的径级结构分布

2.3 造林密度对黑木相思幼林保存率及林分蓄积量的影响

由图2可知，造林密度对6年生黑木相思幼林蓄积量影响显著，但对保存率影响不显著。黑木相思幼林蓄积量随着造林密度增大而增加，其中2 500株·hm-2林分蓄积量达211.287 m3·hm-2，分别比1 667、1 333 株·hm-2林分增加了41.381、72.836 m3·hm-2，且差异达显著水平。不同造林密度6年生黑木相思林保存率差异不大，其中2 500株·hm-2林分保存率达99.01%，这可能由于所试林分林龄仅6 a，林木间资源竞争仅影响生长速度，并未造成林木死亡。

图2 不同造林密度下6年生黑木相思幼林保存率及林分蓄积量比较

2.4 造林密度与生长指标的相关性分析

从表2可见，黑木相思幼林造林密度与胸径呈显著负相关，与单株材积、保存率呈负相关，与林分蓄积量、树高呈正相关；树高与胸径、单株材积和保存率呈负相关，与林分蓄积量呈正相关；胸径与单株材积、保存率呈正相关，与林分蓄积量呈负相关；单株材积与保存率呈正相关，与林分蓄积量呈负相关；保存率与林分蓄积量呈显著负相关。以上表明，造林密度与生长指标以及各指标之间均存在着相互协同或者拮抗作用。

表2 黑木相思造林密度与生长指标的相关性1)

3 讨论与小结

林分密度调控是营建人工林的重要技术环节，也是决定林木个体生长发育空间的主要因子，直接影响林分的质量、稳定性、健康状况以及生产力[25-27]。人工林树高生长不仅受树种影响，还与立地条件、环境、林龄以及造林密度等有关。密度对林分树高的影响比较复杂，杉木人工林树高随着造林密度增大呈逐渐上升[6]或明显下降的趋势[28]；造林密度对杂交相思[29]、小黑杨(Populus×xiaohei)[30]树高生长影响不大，且对西南桦(Betulaalnoides)[14]和马尾松优良家系[9]树高生长影响也不显著。本研究表明，黑木相思幼林树高随着造林密度增大呈先增大后减小的趋势，这可能与高密度林分对光照的竞争有关，黑木相思属于强阳性速生树种[20]，对光照的竞争会促进树木生长。黑木相思林分平均胸径、单株材积均随造林密度增大呈减小趋势。小径级林木多集中在高密度林分，大径级林木则集中在低密度林分，这可能由于林分密度过大使得资源竞争激烈，养分、水分、无机矿物质、阳光等供应不足，不利于树木个体生长，这与林木密度竞争效应的一般规律相符[7]。林分蓄积是林分生产力的集中表现，与造林密度、单株材积、保存率密切相关[4,14]。本研究表明，黑木相思林分蓄积量与林分密度呈正相关。高密度林分虽然小径级林木多、单株材积小，但林木数量多，其蓄积量相应增加；而低密度林分虽然大径级林木多但数量少，其蓄积量也较小。这与张明慧等[8]的研究结果相似。主要由于林分密度越高对林地资源的获取和利用越多，越有利于获得较高的林分蓄积量[31]。造林密度对保存率影响较小，这可能与试验林林龄较短，林木间的激烈竞争未引发林木的自然稀疏有关。

综上所述，若将黑木相思作为单板层积材、人造薄木的7年生以下短周期工业用材林[17]，宜选择2 500 株·hm-2的密度造林，以获得较高的林分蓄积量；若为培育适合胶合板或中高档家具的7年生以上用材林[17]，则选择1 333株·hm-2的密度造林，该密度下的立木成长为大径级的潜力比较大。实际造林中可根据经营目的，选择2 500株·hm-2的初始密度造林，之后再进行间伐抚育，以实现黑木相思的优化利用和经济效益最大化。