濕地松初植密度優(yōu)勢(shì)木因子的初步研究

濕地松初植密度優(yōu)勢(shì)木因子的初步研究

濕地松生長(zhǎng)迅速，樹干直，材料好。主要用于松脂開采、造紙和建筑材料的培育。20世紀(jì)70年代中、后期,我國開始廣泛引種栽培濕地松,目前該樹種已成為南方集體林區(qū)短周期紙漿林、建筑用材林的主要栽培樹種之一。南方各省區(qū)根據(jù)各自立地、環(huán)境的特點(diǎn),對(duì)濕地松人工林栽培技術(shù)措施進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。這些栽培措施明顯促進(jìn)了濕地松林分的生長(zhǎng),縮短了其輪伐期。但有關(guān)苗木質(zhì)量、施肥、初植密度、間伐等栽培措施對(duì)濕地松人工林木材解剖特征、特理性質(zhì)、力學(xué)特性和木材化學(xué)成份含量的變化的影響系統(tǒng)報(bào)道較少。木材是林木生長(zhǎng)與環(huán)境的統(tǒng)一體,集約栽培促進(jìn)林木生長(zhǎng)的同時(shí),勢(shì)必引起木材結(jié)構(gòu)上的變化,導(dǎo)致木材性狀的改變,從而影響到木材的品質(zhì)與利用。20世紀(jì)80年代中期,有關(guān)人工林木材性質(zhì)與利用在國際上就引起了廣泛的關(guān)注。本文就初植密度對(duì)濕地松人工林木材性質(zhì)的影響效應(yīng)進(jìn)行系統(tǒng)地分析研究,為我國南方地區(qū)濕地松速生、豐產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效人工林的培育與利用提供科學(xué)理論依據(jù)。1試驗(yàn)材料和方法1.1生態(tài)習(xí)性及年際差異濕地松初植密度試驗(yàn)林位于江西奉新縣聯(lián)合紙廠試驗(yàn)林場(chǎng),地理位置為28°36′～28°45′N、114°5′～115°20′E。地形為低丘崗地,海拔90m左右,土壤為花崗巖發(fā)育的酸性紅壤土,肥力中等偏低,土層厚50～60cm。7月最高溫為39.9℃,1月最低溫為-15.4℃,年均溫17.2℃,年降雨量為1613mm,無霜期為258d。地帶性植被為中亞熱帶常綠闊葉林,是江西省濕地松適宜栽培地區(qū)之一。1.2試材及其密度1983年春營造試驗(yàn)林,初植密度為900、1350、1800、2700株/hm24個(gè)處理。隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì),3次重復(fù),小區(qū)面積為0.067hm2。每年底進(jìn)行樹高、地徑(胸徑)、冠幅和枝下高調(diào)查。1999年10月在調(diào)查林木生長(zhǎng)量基礎(chǔ)上,每小區(qū)伐取兩株標(biāo)準(zhǔn)木,共采伐30株試材。每株標(biāo)準(zhǔn)木從離地1.3m高處向上截取2.2m長(zhǎng)的圓木段,解鋸氣干后作為力學(xué)性質(zhì)試材。同時(shí)每株標(biāo)準(zhǔn)木在胸高1.3m處截取2.5～3.5cm厚圓盤3個(gè),用于木材解剖特征、特理性質(zhì)和化學(xué)成份含量的測(cè)定分析。由于林分內(nèi)個(gè)體間樹冠接觸之前不存在生長(zhǎng)空間的競(jìng)爭(zhēng),本文依據(jù)胸徑連年生長(zhǎng)量和平均生長(zhǎng)量曲線交叉結(jié)合點(diǎn)(6～8a),確定林分樹冠接觸的年份在造林后6～8a。因此確定髓心附近第7年輪后的木材為有效試材,劃線取樣、下鋸。年輪寬度、晚材率、木材密度、木材干縮性和力學(xué)性質(zhì)按GB1927～1943-1992有關(guān)方法進(jìn)行測(cè)試分析,木材解剖特征、微纖絲角、化學(xué)成份按文獻(xiàn)中方法測(cè)定。2結(jié)果與分析2.1密度對(duì)人工林胸徑、單株材積的影響表1中17年生濕地松4種初植密度林分間樹高、胸徑、材積、蓄積量和單位面積上1～2級(jí)優(yōu)勢(shì)木數(shù)量等因子存在著顯著的差異(F>F0.05=3.29),這從圖1不同初植密度林分年輪寬度徑向變異也反映出來。單株胸徑、材積和優(yōu)勢(shì)木數(shù)量均隨著林分初植密度的加大(密植)呈遞減的趨勢(shì);2700株/hm2初植密度的林分,胸徑、單株材積最小,僅為13.2cm、0.0687m3,較900株/hm2稀植林分小32.6%、89.5%。由于樹高生長(zhǎng)與立地條件有關(guān),其生長(zhǎng)量與初植密度不呈正比例的關(guān)系,2700株/hm2的林分平均樹高最小為9.5m,1800株/hm2的林分樹高值最大為11.0m。單位面積上蓄積量與林分初植密度呈拋物線曲線關(guān)系,即單位面積上蓄積量開始隨著林分初植密度的增大而增加,達(dá)到最大值后而出現(xiàn)遞減現(xiàn)象。900株/hm2的林分胸徑、單株材積最大,但由于單位面積上株數(shù)較少,單位面積蓄積量最小,僅為103.27m3;1800株/hm2的林分,胸徑、單株材積小于初植密度900、1350株/hm2的林分,但由于單位面積上株數(shù)較多,1800株/hm2的林分蓄積量最大,達(dá)159.61m3。初植密度900、1350和1800株/hm2的林分內(nèi)1～2級(jí)優(yōu)勢(shì)木(即大徑材)數(shù)量差異不大,分別為300、345、315株;2700株/hm2的林分1～2級(jí)優(yōu)勢(shì)木數(shù)量?jī)H為120株,反映出該林分小徑材數(shù)量占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。因此人工林培育應(yīng)根據(jù)培育目標(biāo)確定合理的初植密度。紙漿林在滿足材質(zhì)要求情況下,追求單位面積上最大的材積數(shù)量,可選擇1800株/hm2的初植密度。該林分5a胸徑連年生長(zhǎng)量開始下降,7～8a時(shí)胸徑連年生長(zhǎng)量與平均生長(zhǎng)量曲線相交,應(yīng)適時(shí)間伐,最遲不能低于10a。建筑結(jié)構(gòu)用材要求大徑級(jí)林木多,徑級(jí)大,不宜采用過大的初植密度,可采用1350、1800株/hm2的初植密度,培育大徑材,可在10～12a時(shí)間伐。2.2密度對(duì)木材化學(xué)期組成的影響其初植密度為7.表2、表3為濕地松不同初植密度林分木材解剖特征和木材化學(xué)成份含量的比較結(jié)果,林分初植密度與管胞形態(tài)特征間不呈直線比例關(guān)系。稀植(900株/hm2)、密植(2700株/hm2)的林分早材、晚材管胞長(zhǎng)度比較短,長(zhǎng)寬比值小,纖絲角較大;而初植密度適中,如1350、1800株/hm2的林分,早材、晚材管胞長(zhǎng)、長(zhǎng)寬比值大,纖絲角度小。壁腔比、腔徑比二個(gè)性狀值與林分密度間無明顯的變化規(guī)律可循。900、1350、1800和2700株/hm2的4個(gè)林分木材化學(xué)成份含量變化范圍較小。盡管分析發(fā)現(xiàn)稀植的林分(900株/hm2)纖維素含量、綜纖維素含量較3種密植的林分低,木素含量、多縮戊糖含量、苯醇抽出物含量較密植的林分稍高,反映出稀植的林分快速生長(zhǎng),其纖維含量、纖維素含量有減小的趨勢(shì),木素、多戊糖和苯醇提出物含量有稍微增大的趨勢(shì)。但從表3來看,各個(gè)性狀的方差分析F值<F0.05=3.25,差異不顯著,反映出林分初植密度對(duì)濕地松人工林木材化學(xué)成份含量沒有顯著的影響。2.3林分初植密度對(duì)木材干縮和木材生長(zhǎng)的影響建筑結(jié)構(gòu)用材要求木材順紋抗壓強(qiáng)度,抗彎強(qiáng)度高,抗彎彈性模量大,差異干縮小小,木材尺寸穩(wěn)定性好,人工林定向培育建筑結(jié)構(gòu)用材的性能一直是木材加工利用關(guān)心的話題。表4為17年生濕地松不同初植密度林分木材氣干縮5個(gè)性狀值弦向、徑向、體積干縮率3個(gè)性狀與林分初植密度正比,即:稀植的林分,其木材弦向、徑向、體積干縮率小;密植的林分,其木材弦向、徑向、體積干縮率大。而縱向干縮和差異干縮兩個(gè)性狀,則與初植密度大小成反比,即:稀植的林分,木材縱向干縮大,差異干縮大。理論上講,木材縱向干縮大,差異干縮大,其尺寸穩(wěn)定性差,木材干燥時(shí)易發(fā)生翹曲變形、開裂現(xiàn)象。這說明初植密度小的林分,林木個(gè)體生長(zhǎng)快,對(duì)木材干縮性、尺寸穩(wěn)定性有不利的影響,這與當(dāng)今人工林木材干燥利用上易發(fā)生翹曲變形、開裂的總體現(xiàn)象是一致的。但就不同初植密度的林分之間木材干縮性狀差異分析結(jié)果來看,初植密度對(duì)濕地松人工林生長(zhǎng)量有顯著的影響(見表1),但對(duì)建筑結(jié)構(gòu)用材的干縮性狀的影響沒有達(dá)到顯著的程度(F值<F0.05=3.25)。表5分析結(jié)果表明,不同初植密度林分間木材晚材率、木材密度、順紋抗壓和抗彎性能等5個(gè)性狀中,晚材率和基本密度二個(gè)性狀初植密度小的林分(1350、900株/hm2)的木材性狀值(36.9%、37.3%,0.463、0.455g/cm3)小于初植密度大的林分(1800、2700株/hm2)的木材性狀值(38.8%、38.2%,0.473、0.474g/cm3)。順紋抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度和抗彎彈性模量3個(gè)力學(xué)性狀與林分初植密度間的關(guān)系類似于晚材率和木材基本密度二個(gè)性狀,不同之處在于1800株/hm2林分3個(gè)力學(xué)性狀值最高。林分初植密度最大、最稀的兩個(gè)林分,其木材順紋抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度和抗彎彈性模量性狀值均較低。這種結(jié)果與表2中900、2700株/hm2兩個(gè)林分管胞長(zhǎng)度較短和微纖絲角較大有關(guān)。通常纖維長(zhǎng)、纖絲角度小,木材力學(xué)強(qiáng)度高。表2中初植密度1800株/hm2的林分管胞長(zhǎng)度最大,纖絲角度最小,故該林分力學(xué)性能最好。表5中不同初植密度林分間3個(gè)力學(xué)性狀差異不顯著,似乎說明4個(gè)初植密度均適宜于培育建筑結(jié)構(gòu)用材。但從林分內(nèi)個(gè)體之間力學(xué)性狀值變化范圍來看,1350、1800株/hm2的兩個(gè)林分最小值均高于其它兩個(gè)林分。這個(gè)極端最小值對(duì)確定結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)用材的安全系數(shù)是有重要指導(dǎo)意義,因此1350、1800株/hm2的兩個(gè)林分初植密度更適用于培育建筑結(jié)構(gòu)用材。3密度對(duì)木材解剖結(jié)構(gòu)的影響初植密度對(duì)濕地松人工林生長(zhǎng)量、單位面積上蓄積量和單位面積上中徑材、大徑材株數(shù)有顯著的影響。初植密度900、1350、1800和2700株/hm24種林分中,1800株/hm2林分單位蓄積量大,管胞長(zhǎng)、長(zhǎng)寬比大、纖絲角度小、纖維素與綜纖維素含量高,木素含量低,適于培育紙漿材。濕地松林分初植密