全 文 ：　　收稿日期 : 2001211210
基金项目 : “九五”攻关项目 (962011202202203)
作者简介 : 郑海水 (1941 —)男 ,福建永泰人 ,研究员.3 本试验由热带林业实验中心负责初期试验铺设和观测等工作 ,特此致谢 !
　　文章编号 : 100121498 (2003) 01200081206
西南桦造林密度与林木生长的关系 3
郑海水1 , 黎　明2 , 汪炳根2 , 冯益谦2
(11 中国林业科学研究院热带林业研究所 ,广东 广州　510520 ;
21 中国林业科学研究院热带林业实验中心 ,广西 凭祥　532600)
摘要 : 西南桦不同密度 6 a 的试验结果显示 :西南桦属速生树种 ,人工林初期生长很快 ,树高生长 (1
　5 年生)达 1122 　1190 m ,胸径生长 (3 　6 年生)达 1112 　2191 cm。密度对树高生长有影响但不显
著 ,而与胸径生长呈显著负相关。最大和最小密度林分间平均胸径相差 2188 cm ,3 m ×3 m 林分比
115 m ×2 m林分林木生长量高 3213 % ,比 2 m ×2 m林分高 2814 % ,比 2 m ×3 m 林分高 1116 % ;单株
材积生长与密度亦呈负相关关系 ,其关系式可用 V = ax - b来表示。而林分蓄积则与密度呈正相关关
系 ,即密度大林分蓄积量高 ,反之则小。随林龄增长 ,不同密度林分间蓄积差异逐渐缩小。要培育中
大径材的西南桦人工林 ,造林密度不宜大 ,可考虑采用 2 m ×3 m及 3 m ×3 m的株行距。
关键词 : 西南桦 ; 造林密度 ; 人工幼林生长
中图分类号 : S72516 　　　　　文献标识码 :A
人工林生产力的提高有赖于人工林具有合理的林分结构。林分密度是合理结构的数量基
础 ,而各时期的林分密度本身又取决于造林时的初植密度 ,并由它经过自然稀疏或人工间伐 ,
有规律地演变而成的。造林密度对各生长时期的林分密度有决定性的影响 ,从而也显著影响
林分结构及生产力。此外 ,造林密度对林木的干形、材质、林分的稳定性及其防护效能、观赏性
等也都有着不同程度的影响[1 ] 。另一方面造林密度的大小直接影响造林时劳力、资金和种苗
的投入量 ,是一重要的成本因素。因此 ,在考虑造林密度时必须统筹兼顾其生物效应和经济效
益[1 ] 。由于不同树种间生长特性存在较大差异 ,特别是冠型、冠体差异大 ,适宜的密度有很大
差异 ,必需对不同造林树种开展密度试验 ,以期获得良好的生态、经济和社会效益。
西南桦 ( Betula alnoides Hamilt)是推出的热带造林树种 ,它既是优质用材树种又是生态公
益林建设优良树种 ,它的开发利用对当前的林种、树种和材种结构调整 ,对高档用材的开发利
用都有很大意义和作用[2 　4 ] 。为探索合理经营密度 ,于 1991 年在广西凭祥市中国林业科学研
究院热带林业实验中心开展西南桦造林密度试验 ,经 6 a 观测 ,现将试验初步结构总结如下。
1 　试验地概况
试验地位于热带林业实验中心下属的青山实验林场 ,即广西龙州县大青山东坡 (21°57′47″
　22°19′27″N ,106°39′50″　106°59′30″E) 。当地属北热带季风气候区 ,年均气温 2015 　2115
℃,最冷月平均气温 1213 　1311 ℃,年降水量 1 379 mm ,年蒸发量 1 300 　1 500 mm ,蒸发量超
林业科学研究　2003 ,16 (1) :81 　86
Forest Research
过降水量 ,而且干、湿季明显 ,10 —4 月为旱季 ,雨少 ,降水量占全年的 1/ 4 ;5 —9 月为雨季 ,降水
量占全年的 3/ 4。土壤为火山岩发育的山地红壤 ,沙壤质 ,较疏松且肥沃 ,土层厚度为 60 　80
cm ,表土层 10 cm 以上 ,pH值 512。林地上多处基岩裸露 ,土壤石砾含量较大。试验地为杉木
( Cunninghamia lanceolata (Lamb. ) Hook. ) 2 代林采伐迹地 ,植被有杉木萌条 ,鸭脚木 ( Schefflera
octophylla (Lour1) Harms) 、山乌桕 ( Sapium discolor Champ1 ex Benth1) 、苦竹 ( Pleioblastus amarus
Keng1 f1) 等 ,灌木草本有淡竹叶 ( Lophatherum gracile Brongn1) 、乌毛蕨 ( Blechnum orientala
Linn1) 、五节芒 ( Miscanthu floridulus (Labill1) Warb1)等。
2 　研究方法
211 　试验设计
试验设 115 m ×2 m、2 m ×2 m、2 m ×3 m 和 3 m ×3 m 等 4 个处理 ,随机区组设计 ,3 次重
复 ,每小区 20 m ×30 m ,试验总面积 0172 hm2。
212 　试验措施
21211 　整地造林 　试验地先烧炼 ,清杂后穴垦 (规格 50 cm ×50 cm ×30 cm) ,挖穴后先回表土
再回打碎心土 ,于 1991 年 3 月初用 1 年生裸根苗定植。
21212 　抚育管理 　造林当年 8 月抚育除草松土 1 次 ,以后每年抚育除草 2 次 ,松土 1 次 ,连续
2 a。第 3 年开始郁闭成林。
21213 　生长观测 　试验林每年 11 —12 月观测 1 次胸径和树高生长 ,第 4 年后开始测冠幅、枝
下高和材积等生长因子。
3 　结果与分析
311 　密度与高生长间的关系
不同密度西南桦幼林的高生长在造林后逐年加速 ,3 年生时达生长高峰 (连年生长量 1. 91
　2. 33 m) ,4 a 后其连年生长量开始下降 (见表 1) 。在造林初期低密度林分高生长比高密度
林分小 ,随林龄增长不同密度林分高生长渐趋一致 ,但到 5 年生时 ,低密度林分的高生长开始
超过高密度林分。在已观测的 6 a 期间 ,不同密度林分间高生长差异均不显著 (以 6 年生为
例 , F = 01756 0 < F0105 = 41066 2) ,这与其他许多同类的研究结果相符[5 　7 ] 。
表 1 　不同密度林分的树高生长
林龄
/ a
株行距 / (m ×m)
115 ×2
H/ m
连年生
长量/ m
平均生
长量/ m
2 ×2
H/ m
连年生
长量/ m
平均生
长量/ m
2 ×3
H/ m
连年生
长量/ m
平均生
长量/ m
3 ×3
H/ m
连年生
长量/ m
平均生
长量/ m
1 1182 1182 1182 1161 1161 1161 1161 1161 1161 1146 1146 1146
2 3161 1179 1181 3149 1188 1175 3133 1172 1167 3136 1190 1168
3 5152 1191 1184 5127 1178 1176 5157 2124 1186 5169 2133 1190
4 7100 1148 1175 6157 1130 1164 7102 1145 1176 6186 1117 1172
5 8122 1122 1164 8130 1173 1165 8125 1123 1165 8156 1170 1171
6 9133 1111 1156 9170 1128 1162 9136 1111 1156 9156 1100 1159
312 　密度与胸径生长的关系
不同密度西南桦幼林胸径生长过程与其高生长相似 ,也是 3 年生时达到生长高峰 (连年生
28　 林 　业 　科 　学 　研 　究 第 16 卷
长量 2131 　2191 cm) ,4 年生后生长量开始逐渐下降 ,密度越大下降也愈快 (见表 2) 。这种变
化趋势与桉树 ( Eucalyptus spp . ) 、相思 ( Acacia spp . ) 等其他速生树种类似[8 ,9 ] 。试验表明 ,在 2
年生以前 ,4 个处理间平均胸径差异较小 ,随着林龄增长差异逐渐增加 ,6 年生时差异达显著水
平 ( F = 71419 0 > F0105 = 41066 2) ;胸径连年、平均生长量与密度随林龄增长的变化规律也是
如此。115 m ×2 m 和 2 m ×2 m 两个密度林分的连年生长量在 6 年生时显著下降 ,年均胸径生
长量下降至 110 cm 以下 ;而 2 m ×3 m 和 3 m ×3 m 两个处理的林分还能正常生长且生长较快 ,
年均生长量仍在 112 cm 以上。
表 2 　不同林龄胸径生长比较
林龄
/ a
株行距 / (m ×m)
115 ×210
D1. 3/
cm
连年生
长量/ cm
平均生
长量/ cm
2 ×2
D1. 3/
cm
连年生
长量/ cm
平均生
长量/ cm
2 ×3
D1. 3/
cm
连年生
长量/ cm
平均生
长量/ cm
3 ×3
D1. 3/
cm
连年生
长量/ cm
平均生
长量/ cm
2
3
4
5
6
3139
5170
7106
8118
8178 2131113611120160 11701190117711641146 31215136617981129105 2115114311330193 11611179117011621151 313451997169911210141 2165117011431129 11672100119211821174 　　3144　　6135　　8155　　10138　　11162 　　2191　　2120　　1183　　1124 　1172　2112　2113　2108　1194
　　注 :1 年生时仅少数林木高生长超过 113 m ,故未调查胸径生长。
表 3 　密度与胸径间的相关关系
林龄/ a 　胸径与密度关系 R
1 D = 11737 8 x - 01034 5 01274 0
2 D = 21369 8 x - 01222 6 01132 8
3 D = 161935 1 x - 01250 6 01794 6
4 D = 161935 1 x - 01252 6 01794 6
5 D = 331039 5 x - 01415 9 01957 0
6 D = 1391746 5 x - 01654 4 01788 8对幼林胸径与密度进行了非线性回归分析 ,结果发现 3 年生以后林分密度与平均胸径间呈幂函数关系 ,而且相关显著 ,可以用 D = ax - b关系式来表示 (表 3) 。5 年生时相关系数最大 ,6 年生时相关系数减少 ,但仍呈显著相关 ,可能因林分出现自然稀疏 ,高密度林分 25 %左右的林木自然枯损 ,缓和了林木间竞争关系的缘故。从表 4 可以看出 ,6 年生
时 ,115 m ×2 m 和 2 m ×2 m 两个处理的林木枯损率分别高达 2418 %和 2617 % ;而 2 m ×3 m 和
3 m ×3 m 处理的林木枯损率分别仅为 16 %和 13 %。
表 4 　林分初植密度、保存率和保存株数
林龄/
a
株行距/ (m×m)
115 ×2. 0
初植密度/
(株·hm - 2)
保存率/
%
保存株数/
(株·hm - 2)
2 ×2
初植密度/
(株·hm - 2)
保存率/
%
保存株数/
(株·hm - 2)
2 ×3
初植密度/
(株·hm - 2)
保存率/
%
保存株数/
(株·hm - 2)
3 ×3
初植密度/
(株·hm - 2)
保存率/
%
保存株数/
(株·hm - 2)
4 3 333 8015 2 683 2 500 7817 1 968 1 667 8916 1 494 1 111 9112 1 013
5 7718 2 594 7512 1 880 8714 1 457 8917 　997
6 7512 2 506 7313 1 833 8412 1 404 8713 　970
不同密度间林木生长发育的差异主要是由于其营养生长空间的差异造成 (表 5) ,密度大 ,
林木间相互挤压抑制了树冠生长 ,造成树冠枯损和窄小 ,林木营养面积小 ,林木生长不良。反
之 ,密度小时树冠大且长 ,冠体积大 ,林木的营养面积大 ,制造的营养物质多 ,因而林木生长快。
可见要使幼林速生快长 ,必需为其生长创造良好的生长空间 ,密度控制和调整非常重要。对于
高密度林分如 115 m ×2 m 和 2 m ×2 m 两个处理 ,5 年生以后林木的营养空间已不能满足其生
长需要 ,必需适当调整林分密度 ,才能促进林木生长发育 ,达到速生丰产的效果[1 , 5 ] 。
38第 1 期 郑海水等 :西南桦造林密度与林木生长的关系
表 5 　不同密度林分树冠生长比较
项目
株行距/ (m ×m)
115 ×2. 0
5 a 6 a
2 ×2
5 a 6 a
2 ×3
5 a 6 a
3 ×3
5 a 6 a
冠幅/ m 2185 3141 3106 3152 3123 3177 3196 4153
枝下高/ m 3169 4161 3156 4150 2160 3167 2161 3154
树冠高/ m 4153 4178 4190 5120 4182 5148 5195 6102
冠体积/ m3 38153 58121 48105 67147 52166 81156 97171 129131
313 　密度与径阶分布
由于密度与径生长成反比关系 ,密度越大林木径阶越小 ,反之则径阶越大。因此 ,必需根
据经营目的和方向来确定经营密度。目前西南桦是作为单板和高档家具等优质用材而培育
的 ,需要中径级以上木材 ,最好是大径材 ,才能发挥这个树种的优势和作用。表 6 看出 ,密度大
的林分 ,林木径阶小 ,小径木所占比例大 ,反之则大径木多。表中以 9 cm 为分界线 ,密度大的
林分如 115 m ×2. 0 m 和 2 m ×2 m 林分 ,9 cm 以上林木分别仅占 4819 %和 5111 % ;而密度小的
林分如 2 m ×3 m 和 3 m ×3 m ,9 cm 以上林木分别占 8112 %和 9114 % ,说明密度小对林木径生
长有利。因此 ,西南桦作为大径材培育时初植密度宜小。
表 6 　6 年生时不同密度西南桦林分的径阶分布 %
株行距/
(m ×m)
D/ cm
5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 ≥9
115 ×210 2122 7178 16167 24144 21111 14145 7178 4144 1111 — — — 48189
2 ×2 7195 4154 17105 19132 21159 13164 9110 5168 1113 — — — 51114
2 ×3 0199 3196 5194 8191 23176 18182 15184 12187 5194 1198 0199 — 81119
3 ×3 1192 3185 2188 12150 15138 20119 14143 15138 9163 2188 0196 91135
　　表 7 　密度与单株材积间的相关关系
林龄/ a 密度与单株材积相关关系式 R
4 V = 01342 1 x - 01397 3 01745 3
5 V = 11158 1 x - 01487 6 01910 6
6 V = 21364 7 x - 01536 3 01992 6314 　密度与材积生长的关系单株材积与林分密度间呈负相关 ,高密度林分单株材积小 ,而低密度林分单株材积大。它们之间呈现幂函数关系 ,可以用关系式 V = a x - b来表示(表 7) 。随着林龄增长 ,单株材积与林分密度间的
这种关系越来越显著 ,其相关系数从 4 年生时的
01745 3 逐渐增大至 6 年生时的 01992 6。这是因为随着林龄增长 ,林木对营养空间的需求越来
越大 ,林木间的竞争也越来越激烈 ,所以林分密度效应越来越明显。6 年生时 115 m ×2 m 处理
比 2 m ×2 m、2 m ×3 m 和 3 m ×3 m 三个处理的单株材积分别低 11118 %、40112 %和 78163 %。
林分蓄积是林分生产力的集中表现 ,它与林分初植密度以及保存率密切相关。对不同密
度林分观测结果 (表 8) 表明 :林分蓄积与密度呈正相关关系 ,密度越大蓄积量越高。高密度
林分虽然林木径级小 ,单株材积也小 ,但林木株数多 ,因而其蓄积量高 ;而低密度林分的林木径
级虽大但株数少 ,因而其蓄积量少。这与其他许多同类研究相似[5 　7 ] 。随林龄增长 ,林分逐渐
出现自然稀疏 ,高密度林分自然稀疏快且强 ,低密度林分则相反。自然稀疏后 ,不同密度间单
株材积差异逐渐减小 ,由初始的 3 m ×3 m∶2 m ×3 m∶2 m ×2 m∶115 m ×2 m = 1∶1150∶2125∶
3100 变为 1∶1145∶1189∶2158 (见表 4) 。2 m ×2 m 和 115 m ×2 m 两个处理林分后期因自然稀
疏导致密度下降 ,从而促进了后期林木的生长。6 年生时 115 m ×2 m 处理比 2 m ×2 m、2 m ×3
48　 林 　业 　科 　学 　研 　究 第 16 卷
m 和 3 m ×3 m 3 个处理的林分材积分别高 18168 %、21150 %和 30185 %。
表 8 　不同密度林分材积(蓄积)生长差异
林龄/
a
株行距/ (m ×m)
115 ×2
单株材积/
m3
林分材积/
(m3·hm - 2)
2 ×2
单株材积/
m3
林分材积/
(m3·hm - 2)
2 ×3
单株材积/
m3
林分材积/
(m3·hm - 2)
3 ×2
单株材积/
m3
林分材积/
(m3·hm - 2)
4 01015 24 401896 7 01013 12 251826 2 01179 8 261861 0 01021 92 221201 5
5 01023 88 611933 0 01023 64 441442 7 01029 6 431187 3 01039 84 391720 6
6 01031 21 781213 3 01034 70 631601 8 01043 7 611399 1 01055 75 541087 2
4 　结　论
(1) 林分密度对高生长影响不显著 ,而与胸径生长相关显著 ,呈幂函数关系 ,即 D = ax - b ,
密度越大胸径越小。树高和胸径生长在 3 年生时均达生长高峰 ,4 年生以后连年生长量逐年
下降。5 年生以后 ,2 m ×3 m 和 3 m ×3 m 两个处理的林分年均胸径生长量仍在 112 cm 以上 ,
而 115 m ×2 m 和 2 m ×2 m 两个高密度林分生长明显放缓 ,必需适当调整林分密度 ,才能促进
林木生长发育 ,达到速生丰产的效果。
(2) 林分密度对材积生长影响显著。它与林分蓄积呈正相关 ,而与单株材积呈负相关 ,为
幂函数关系 ,即 V = ax - b。5 年生到 6 年生时材积生长尚未达到高峰期 ,何时达生长高峰尚待
进一步研究。
(3) 西南桦适合培育中、大径材 ,无论从林木生长还是从成本效益角度分析 ,其初植密度
都不宜过大。立地条件好或造林措施高时以 3 m ×3 m 为宜 ,而立地条件差或造林措施低时用
2 m ×3 m 株行距造林比较好。
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58第 1 期 郑海水等 :西南桦造林密度与林木生长的关系
Effect of Initial Planting Spacing on the Growth of Betula alnoides
ZHENG Hai2shui1 , LI Ming2 , WANG Bing2gen2 , FENG Yi2qian2
(1. Research Institute of Tropical Forestry ,CAF , Guangzhou 　510520 , Guangdong ,China ;
2. Experimental Centre of Tropical Forestry ,CAF ,Pingxiang 　532600 , Guangxi ,China)
Abstract : A spacing trial for Betula alnoides was established in Daqingshan , Guangxi . The results
showed that spacing has no considerable impact on height growth while remarkably negative impact on di2
ameter growth. The difference of mean DBH between 3 m ×3 m and 1. 5 m ×2. 0 m is 2. 88 cm. The
growth increment of tree with spacing 3 m ×3 m is 32. 3 % higher than that with the spacing 1. 5 m ×
210 m , 28. 4 % of 2 m ×2 m , and 11. 6 % of 2 m ×3 m. The volume increment of single tree was nega2
tively correlated to the planting spacing which followed the formula of V = ax - b . The stock volume was
positively correlated to planting spacing. The stock volume of these four planting spacing tend to be of
less difference with time going.
Key words : Betula alnoides ; planting spacing ; growth increment
68　 林 　业 　科 　学 　研 　究 第 16 卷