全 文 ：　　收稿日期: 1999-08-17
基金项目: “九五”国家攻关“杉木建筑材树种遗传改良与大中径材培育技术研究”专题的内容
作者简介: 惠刚盈( 1961-) ,男,陕西富平人,研究员,林学博士.
* 承蒙盛炜彤研究员审阅,深表感谢.
　　文章编号: 1001-1498( 2000) 02-0177-05
杉木中大径材成材机理的研究*
惠刚盈1 , 胡艳波1 , 罗云伍2 , 张校林2
( 1.中国林业科学研究院林业研究所,北京　100091;
2.中国林业科学研究院亚热带林业实验中心,江西分宜　336600)
摘要: 利用江西大岗山 17～25 年生杉木人工林的临时样地 ( 44块 )和固定样地( 52 块)材料, 研究
了立地、年龄和保留密度对杉木成材的影响。研究结果表明: 影响杉木中大径材成材的主要限制因
子是立地,其次是保留密度和培育年限。立地指数级大于或等于 16, 保留密度为 1 050～1 350 株·
hm- 2, 年龄为 20～22 a时, 适于培育中径材。大径材培育的经营密度则应更低, 培育年限应更长。
关键词: 杉木; 中大径材; 成材机理
中图分类号: S750　　　　文献标识码: A
　　随着人们对木材需求的不断增加,培育人工林日益受到重视[ 1]。定向培育高产、优质、稳定
的人工林已成为世界人工用材林发展的总趋势 [ 2] ,国际上对此进行了大量的有益实践, 提出了
多种培育模式 [ 3～4]。德国、新西兰等国的目标树培育技术为人工培育无节良材提供了范式。在
我国,目标材种中大径材人工培育方式正在探索之中, 有待深入研究。杉木( Cunninghamia
lanceolata ( Lamb. ) Hook. )是我国的重要用材树种, 近年来从丰产栽培、生理生态、良种选育
以及材性等方面进行了大量的探索。尤其是“八五”期间的优化栽培模式 [ 5]的研究,涉及内容更
为广泛深入, 这为进一步研究奠定了良好的基础。本研究试图阐明立地、保留密度与成材的关
系,为合理培育杉木中大径材提供理论依据。
1　研究地域概况
　　研究是在江西大岗山进行的。大岗山地处中亚热带北部罗霄山北端武功山余脉,海拔 130
～220 m ,属丘陵山地, 土壤为黄红壤。气候属中亚热带湿润型, 四季分明, 日照充足,雨量充
沛。年平均气温为 15. 8～17. 7℃, 1月平均气温- 5. 3 ℃,无霜期约 270 d。日照时数 1 656. 9
h。年均降水量为 1 591 mm ,降水集中在4～6月,占全年降水量的45%,年均蒸发量为1 503. 8
mm ,相对湿度为 80%。地带性植被是常绿阔叶林,由于人为活动频繁,现保留有一些次生阔叶
林和大面积的杉木人工林[ 6]。
2　研究材料
　　研究采用了两种数据,一种是临时样地调查数据(表 1) ,样地共有 44块, 年龄 17～25 a,
保留密度为 750～2 355株·hm- 2 ,立地指数12～20 m。另一种是固定样地试验数据(表2) ,该
林业科学研究　2000, 13( 2) : 177～181
For est R esear ch 　　 　　
表 1　杉木人工林临时样地的材种比例
样地
号
立地
指数
年龄/
a
现有密度/
(株·hm- 2)
小径材
比例
中径材
比例
大径材
比例
616 12 23 1 290 0. 753 0. 156 0
612 12 24 2 070 0. 718 0. 105 0
614 12 25 2 085 0. 68 0. 024 0
603 12 23 2 310 0. 705 0. 086 0
502 14 21 915 0. 164 0. 727 0. 091
615 14 23 1 245 0. 667 0. 213 0. 013
613 14 25 1 335 0. 688 0. 262 0
602 14 23 1 440 0. 616 0. 326 0. 012
611 14 25 1 635 0. 673 0. 296 0
617 14 24 1 680 0. 733 0. 178 0
524 14 17 1 845 0. 757 0. 149 0
532 14 17 2 130 0. 694 0. 176 0
610 14 25 2 235 0. 754 0. 127 0
528 14 17 2 355 0. 745 0. 032 0
501 16 21 750 0. 065 0. 522 0. 413
503 16 21 1 035 0. 240 0. 577 0. 183
409 16 19 1 125 0. 487 0. 434 0. 018
403 16 21 1 155 0. 362 0. 565 0. 029
601 16 23 1 185 0. 310 0. 620 0. 070
619 16 24 1 200 0. 528 0. 361 0. 083
618 16 25 1 245 0. 547 0. 427 0. 013
620 16 24 1 335 0. 462 0. 450 0. 050
样地
号
立地
指数
年龄/
a
现有密度/
(株·hm- 2)
小径材
比例
中径材
比例
大径材
比例
512 16 17 1 425 0. 632 0. 316 0. 018
405 16 21 1 500 0. 700 0. 267 0
406 16 21 1 515 0. 623 0. 304 0. 007
606 16 24 1 560 0. 532 0. 426 0. 043
516 16 17 1 560 0. 524 0. 444 0
520 16 17 1 605 0. 703 0. 250 0
504 16 17 1 770 0. 521 0. 254 0
609 16 25 1 860 0. 652 0. 286 0
508 17 17 1 455 0. 621 0. 328 0. 017
407 18 22 915 0. 291 0. 636 0. 055
402 18 21 1 050 0. 210 0. 724 0. 076
621 18 24 1 095 0. 197 0. 651 0. 152
410 18 19 1 140 0. 421 0. 535 0. 018
622 18 23 1 170 0. 286 0. 571 0. 143
408 18 21 1 230 0. 323 0. 554 0. 081
623 18 23 1 245 0. 267 0. 533 0. 133
608 18 25 1 245 0. 413 0. 507 0. 067
404 18 21 1 365 0. 533 0. 394 0. 015
605 18 23 1 485 0. 427 0. 506 0. 067
604 18 25 1 515 0. 385 0. 429 0. 077
401 20 21 900 0. 073 0. 527 0. 400
607 20 24 1 110 0. 313 0. 522 0. 149
表 2　杉木人工林 16 指数级固定样地的中径材比例
样地号 年龄/ a 保留密度/
(株·hm- 2) 中径材比例 样地号 年龄/ a
保留密度/
(株·hm- 2) 中径材比例
Ⅰ11 16 1 020 0. 234 Ⅲ1 16 1 560 0. 264
18 1 020 0. 426 18 1 560 0. 347
20 1 020 0. 532 20 1 560 0. 347
22 1 005 0. 591 22 1 530 0. 371
Ⅲ5 16 1 050 0. 438 Ⅰ8 16 1 560 0. 167
18 1 050 0. 500 18 1 560 0. 250
20 1 050 0. 563 20 1 560 0. 306
22 1 050 0. 681 22 1 560 0. 338
Ⅰ6 16 1 050 0. 229 Ⅲ7 16 1 590 0. 129
18 1 050 0. 271 18 1 590 0. 171
20 1 050 0. 396 20 1 590 0. 243
22 1 050 0. 542 22 1 560 0. 130
Ⅰ12 16 1 095 0. 188 Ⅲ12 16 2 175 0. 247
18 1 080 0. 250 18 2 145 0. 319
20 1 080 0. 417 20 2 130 0. 378
22 1 080 0. 521 22 1 950 0. 439
Ⅰ7 16 1 335 0. 333 Ⅰ5 16 2 175 0. 084
18 1 335 0. 519 18 2 160 0. 160
20 1 305 0. 492 20 2 160 0. 191
22 1 260 0. 509 22 2 160 0. 253
Ⅲ10 16 1 380 0. 300 Ⅰ2 16 2 250 0. 078
18 1 380 0. 450 18 2 250 0. 133
20 1 380 0. 517 20 2 250 0. 189
22 1 380 0. 583 22 2 145 0. 224
Ⅰ10 16 1 530 0. 306
18 1 530 0. 347
20 1 530 0. 361
22 1 515 0. 451
178 林 业 科 学 研 究　　　　　　　　　　　　　　第 13卷
试验地建于 1987年,当时为 12年生杉木人工林,设计了 3 种保留密度: 1 050、1 350、1 575、
2 000株·hm - 2(对照)的间伐试验。每 1～2 a 调查 1次,数据已积累到 1997年。文中采用 16
～22 a( 1991～1997年)、地位指数为 16的 13块样地调查材料进行分析。
表 1、2中的中径材比例遵从国家制定的杉木圆条大、中、小径材标准 [ 7] , 具体按径阶材种
株数比例[ 8] (表 3)换算得出。
表 3　杉木人工林径阶材种株数比例
径阶/ cm 10 12 14 16 18 20 22 24 26
材　种 小条木 小径材 小条木 小径材 小径材 小径材 小径材 中径材 中径材 中径材 中径材 大径材 大径材
百分比/ % 60 40 10 90 100 100 40 60 100 100 65 35 100
3　结果与分析
3. 1　立地条件与材种形成的关系
立地是制约生物产量的关键因子,这已为人所共知, 显然立地也是限制材种出材量的重要
因子。由表 1数据可知: 在 17～25 a 的年龄段,这些样地主要能生产小、中径材, 而大径材较
少。不同样地各材种比例由于立地、保留密度及年龄的不同而有所不同,但呈一定规律。表现
为:随着立地指数的增大,小径材的比例逐渐下降,中大径材的比例不断上升。12指数级的样
地,尽管年龄很大,无论密度高低中径材的比例都十分小,平均为 9. 2%; 14指数级样地的中径
材比例平均为 24. 9%;而 16指数级样地中径材的比例已达 40. 6%, 大径材亦频繁出现; 16指
数级以上样地的中径材比例达到 53. 0%。相比其它因素而言,中径材比例随立地指数变化而
变化的趋势最明显,可见,立地对材种的形成起决定性作用,立地指数过低时,无论密度如何,
在目的材种培育期限内也无法产生目的材种,只有当立地达到一定指数级时,目的材种才在培
育期限内出现。由以上分析可知, 12、14指数级不适于培养中径材,从 16指数级起的立地适于
培养中径材。这与“八五”期间的研究结果是一致的 [ 5]。
3. 2　保留密度、年龄与材种形成的关系
当立地不成为生产中径材的障碍时(即立地指数在 16以上) , 年龄和密度对目标材种的形
成将发挥重要作用。下面分析这两种因素中
哪一种对中径材材种的形成影响更大。
表 4列举了适于培养中径材的 3种立地
中能够反映密度和年龄关系的几块典型样地
的中径材比例。由低年龄低密度向高年龄高
密度过渡,原本随年龄增长应升高的中径材
比例, 却因保留密度增大而下降, 由此可知,
对于材种的形成, 相同立地条件下,保留密度
比林分年龄的影响更大,所以密度控制应是
培育中大径材的重要营林措施。
　　合理的保留密度有利于培育目的材种。
所谓合理是指林分的密度适中, 既有相对大
表 4　杉木人工林年龄、密度对材种形成的影响
样地
号
立地
指数 年龄/ a
保留密度/
(株·hm - 2)
中径材
比例
409 16 19 1 125 0. 434
619 16 24 1 200 0. 361
609 16 25 1 860 0. 286
410 18 19 1 140 0. 535
408 18 21 1 230 0. 554
622 18 23 1 170 0. 571
623 18 23 1 245 0. 533
605 18 23 1 485 0. 506
604 18 25 1 515 0. 429
401 20 21 900 0. 527
607 20 24 1 110 0. 522
179第 2 期　　　　　　　　　　惠刚盈等: 杉木中大径材成材机理的研究
的中径材比例又有合适的中径材株数。林分
过稀即使目的材种比例很大, 其株数也不会
很多,且造成出材量很低;材种比例过小时也
是如此。因此,得出合理的保留密度有重要意
义。
　　表 5中的数据是 16及其以上指数级的
样地中各种密度范围内的样地中径材比例的
均值。从中可见:保留密度在 1 050～1 350株
表 5　杉木人工林保留密度与材种的关系
现有密度/
(株·hm- 2) 中径材比例
中径材株数/
(株·hm- 2)
750～1 049 0. 572 429～601
1 050～1 199 0. 578 607～694
1 200～1 350 0. 472 566～637
1 351～1 500 0. 385 520～578
1 501～1 860 0. 332 498～618
·hm - 2范围内,中径材单位面积株数和比例都比较大。即该密度范围较适于培养中径材。
　　由于临时样地只测了 1 a的数据,无法研究同一样地材种比例随年龄增长发生的变化, 固
定样地数据则是对所有样地进行的连续观测,正好补充了临时样地的不足。
图 1　杉木人工林中径材比例与年龄
和保留密度的关系
图 1 显示了表 2中各设计保留密度条件下,
各年龄的中径材平均比例。由图1可见:同一种密
度下,中径材比例随年龄的增长而升高,并且在林
龄达到 20 a 以后,各密度级的中径材比例增幅趋
于平缓,增量有限。保留密度为1 050～1 350株·
hm
- 2的样地中径材比例明显高于对照样地。可
见, 16指数级的立地条件下, 保留密度为 1 050～
1 350株·hm - 2时,适于培育中径材, 且在林龄 20
～22 a 时可达到培育目标。这与该立地条件下中
径材合理培育年限是一致的 [ 5]。
4　结论与讨论
　　在材种形成过程中,立地是主要的限制因子。无论有何种保留密度, 只要立地指数过低,在
目的材种的培育期限内,就无法产生需要的材种。立地越好,培育中大径材的可能性越大,目的
材种出现的时间越早。在合适的立地条件下,保留密度是材种形成的重要影响因素,密度不能
太大,否则小径材将占绝对优势,中径材比例极小;密度亦不能太小,因过低的密度将导致单位
面积的材种出材量太低,从而造成地力浪费。本研究认为:立地指数级大于或等于 16, 保留密
度为1 050～1 350株·hm- 2 ,年龄为20～22 a时,适于培育杉木中径材。对于大径材培育经营
密度则应更低,如表 1样地501和401就是如此。本研究所调查的多数样地没有出现大径材或
虽已出现但其所占比例很少。其原因除立地指数过低或经营密度过大外,主要在于调查林分还
未达到培育大径材的年限, 需延长培育年限。
以上分析是针对同龄纯林经营方式而言。当然, 培育杉木中大径材的途径还有其它的栽培
方式,这有待进一步研究。
180 林 业 科 学 研 究　　　　　　　　　　　　　　第 13卷
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Study on the Mechanism of Producing High
Quality Wood of Chinese Fir
H UI Gang-y ing
1 , H U Yan-bo
1, LUO Yun-wu
2, ZH A N G X iao-lin
2
( 1. Th e Research In st itute of Fores tr y, CAF, Beijing　100091, Ch ina;
2. Th e Experimen t Cent re of Su bt ropical For est ry, CAF, Fenyi　336600, Jiangxi, Chin a)
Abstract: T he data f rom 44 temporary plo ts and 52 fix ed plo ts of 17～ 25 years o ld
Cunninghamia lanceolata plantations in Jiangx i Province were used to study the influence o f
site, age and reserv ed density on the w ood property of C. lanceolata. T he results show ed that
the dominant factor inf luencing the fo rmat ion of middle and lar ge dimension w ood is site,
fo llow ed by reserved density and cult ivat ion dur at ion. It is suitable to cult ivate m iddle
dimension wood when the site index is no less than 16, the reserved density is 1 050～1 350
trees per hectare, and the age of t ree is betw een 20～22 year s old. For cultiv at ing large
dimension w ood, the management density should be low er and the cult iv at ion durat ion should
be longer.
Key words: Cunninghamia lanceolata; middle and lar ge dimension timber; grow th
mechanism
181第 2 期　　　　　　　　　　惠刚盈等: 杉木中大径材成材机理的研究