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杉木人工林林分密度效应及材种结构规律研究

【摘要】: 林分密度调控是森林经营过程中需要解决的关键技术问题之一。论文利用江西大岗山28年未经人工干扰(5种初植密度)和27年经人工间伐处理(4种间伐强度)的杉木人工林长期定位测定时间序列数据,在按径阶分布统计各测树因子的基础上,系统研究了杉木人工林密度效应及其与材种结构的有关动态规律,得出如下重要结果: 1.林分自然稀疏强度随着林龄、初植密度和立地指数级的增大而增大,初植密度和立地指数级越大,林分发生自然稀疏的林龄越小。林龄28年时,14立地指数级的A_2(2 m×3 m)、B_2(2 m×1.5 m)、C_2(2 m×1 m)、D_2(1 m×1.5 m)、E_2(1 m×1 m)各密度小区,自然稀疏总强度分别为1.0%、5.5%、25.7%、37.0%、63.7%,尤以高密度的E_3(1 m×1 m)小区最大,为85.0%。16立地指数级的A1、A3、B1和B3小区,自然稀疏强度分别达到13.0%、7.0%、16.0%、46.0%。 2.立地指数级和林龄相同时,林分平均胸径、单株材积、冠幅随初植密度的增大而减小,林分断面积、总材积、蓄积、高径比、枝下高随初植密度的增大而增大。14立地指数级的A_2、B_2、C_2、E_2小区间林分优势高差异不显著,表明优势高的差异主要决定于立地指数,而非林分密度;林分平均高除B_2与C_2小区间差异不显著外,其它小区间差异达到显著性水平,表明在过稀或过密的林分中,密度对林分平均高有显著影响。杉木生长速度快,需要的养分多,在稀植的条件下,单位面积林木获得的营养面积大,促进了树高的生长,同时稀植林分的平均胸径较大,依其求出的林分平均高就大;在密植的条件下,单位面积林木获得的营养面积小,且被压木较多,林分平均高较低。林龄和初植密度相同时,立地指数级越大,所有测树因子的值越大。 3.间伐不能有效促进林分平均高、总材积和总断面积的生长,但间伐能有效促进林分活立木平均胸径、单株材积及单木断面积的生长,且随间伐强度增大而增大。林分活立木断面积除弱度间伐与对照间差异不显著外,其它间伐处理间差异达到显著性水平,且有随间伐强度的增加而降低的趋势;间伐处理的林分,虽然单木断面积比对照增长很多,但因间伐后保留木株数明显比对照少,间伐后短期内单木断面积的增长仍补偿不了因株数减少引起的总断面积的减少,但随着林龄的增长,密度小的林分以单木断面积的迅速增长来增加总断面积,密度大的林分以单位面积株数较多来增加总断面,最终各密度林分断面积将趋向一致。 4.林分径阶株数(%)和材积(%)的最大分布率所处的径阶,随着林龄的增大向高径阶方向进级。林龄相同时,低密度比高密度林分进级的径阶更高,进级的速度更快;初植密度相同时,立地指数级越高,进级的径阶越高,速度越快。不同间伐水平的径阶株数与材积最大分布率,随间伐强度的增加依次向高径阶方向进级,间伐强度越大,进级的幅度越大,速度越快;间伐强度相同时,立地指数级越高,进级的径阶越高,速度越快。 5.林分材种株数(%)和材积(%)的分布因材种不同而不同,中、大径材株数和材积的百分率,随着林龄的增加而递增,初植密度越小、立地指数级越高,递增的速度越快;林龄28年时,中、大径材株数与材积的百分率,16立地指数级的A密度(1667株·ha-1)小区最大,大径材分别为11.5%、14.2%,中径材分别为56.3%、74.8%。不同间伐水平中、大径材的株数(%)和材积(%),随着林龄的增加而递增;立地指数级越高,间伐强度越大,递增的速度越快。18立地指数级的A区组,中、大径材株数(%)与材积(%)显著大于16立地指数级的D区组与14立地指数级的B区组,且任何间伐小区都显著大于对照小区;林龄20年时,各间伐水平小区株数(%)分别为58.3%、34.9%、36.0%、22.4%,材积(%)分别为81.5%、60.6%、66.3%、50.0%。 6.林分的总出材量随着林龄的增加而增加;林龄相同时,随着初植密度的增加而增大;初植密度相同时,随着立地指数级的增大而增大。但活立木出材量占总出材量的比例,立地指数级相同时,随着林分密度的增加而递减;林分密度相同时,随着立地指数级的增加而递减;枯损木出材量占总出材量的比例,则随着林分密度和立地指数级的增加而递增;林龄28年时,14立地指数级的A_2、B_2、C_2、D_2、E_2各密度小区,林分活立木占总出材量的比例,分别为99.6%、98.3%、91.8%、88.7%、69.4%,林分枯损木占总出材量的比例,分别为0.4%、1.7%、8.2%、11.3%、30.6%。间伐林分的总出材量以对照与弱度间伐小区较大,强度间伐与中度间伐小区较小,但林分活立木出材率随着林龄的增加而增加,林龄相同时,间伐小区大于对照小区,表明间伐不能有效促进林分总出材量的增加,但可有效的促进活立木出材率的提高;林分活立木出材率,18立地指数级的A区组,林龄20年时,强度间伐弱度间伐中度间伐对照,分别为78.1%、76.7%、77.1%、76.3%;14立地指数级的B区组,林龄25年时,强度间伐中度间伐弱度间伐对照,分别为76.4%、75.2%、74.5%、74.0%。 7.林分活立木规格材(大、中、小径材)的出材率,随着林分密度的减少和立地指数级的增加而增加;林龄28年时,大径材出材率,16立地指数级的A、B密度小区较高,A_1A_3B_3B_1,分别为16.8%、13.2%、9.0%、5.5%,每公顷出材量分别为69.399m~3、57.694m~3、31.587m~3、27.069m~3;中径材出材率A_3A_1B_1B_3,分别为53.5%、47.3%、32.1%、31.9%,每公顷出材量分别为234.014m~3、195.555m~3、157.177m~3、111.941m~3;但小径材出材率相反,A_3A_1B_3B_1,分别为12.1%、14.8%、36.1%、38.3%,每公顷出材量分别为52.970m~3、61.137m~3、126.733m~3、187.427m~3;林龄28年时,16立地指数级A、B密度林分的大径材出材率与出材量都很小,达不到培育大径材的标准,但A密度林分中径材出材率与出材量占很大比重,适宜培育中径材。 8.不同间伐强度林分活立木规格材的出材率,随间伐强度和立地指数级的增大而增大;林龄27年时,大径材出材率,16立地指数级强度与中度间伐的D区组较大,各间伐处理中度间伐强度间伐对照弱度间伐,分别为19.0%、17.1%、2.2%、1.8%,每公顷出材量分别为56.376m~3、44.239m~3、6.832m~3、6.325m~3;中径材出材率,对照强度间伐中度间伐弱度间伐,分别为47.3%、42.3%、41.6%、24.2%,每公顷出材量分别为146.928m~3、123.783m~3、105.196m~3、85.408m~3;小径材出材率,中度间伐强度间伐对照弱度间伐,分别为17.8%、18.8%、25.9%、48.4%,每公顷出材量分别为52.837m~3、47.121m~3、80.561m~3、171.099m~3。

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