全 文 ：林 业科 学研 究 ,
矛, 。
林分结构 、立地条件和经营措施
对竹林生产力的影响 ‘
聂道平 徐德应 朱余生
摘要 ! 年对江 西分宜县江下林场的毛竹林定位实验结果表明 竹林应在饱和立竹
度条件下进行生产循环 影响产量的因子主要是 土壤厚度 、腐殖质层厚度 、土壤全 和紧实度 , 证
明采取松土施肥等抚育措施能显著增产 江下毛竹林 个立地等级的合理经营密度依次为
、 一 、 、 、 株 , 施用尿素 , 的增
产效应依立地条件和林分状况分别为 , 增值效益为 。
关键词 毛竹林 、 林分结构 、 饱和立竹度 、 立地条件 、 竹林生产力
毛竹 尸勺 勺 占 ! 林是我国南方最重要的人工林之一 ,
面积约有 万 , 产量和经济效益都比较低 。 因此 , 如何提高生产力和经济效益一直是科
研单位和生产部门努力的目标 , 并已取得一些成功的经验〔‘一 」。 为了把理论研究与林业生产结
合起来 , 从 年 , 在毛竹林定位研究中开展了这方面的实验和研究 。
实验 区 自然概况
研究地点位于毛竹中心产区的江西分宜县江下林场 “ ‘ , ‘ , 属武功山系支
脉 。 有关实验地 区的自然条件及林分状况见参考文献 。
研究方法
年设置实验样地 块 , 进行连续调查 。 调查项 目有立地条件 、立竹度 、年龄结构 、径
阶分布 、生物量等 , 以及新成竹的每竹调查 胸径 、 高 、枝下高等 和产笋数记录等 。 有关项 目的
经济分析以当地市场价格为准 。
结果分析
影响产量的林分结构因子
年龄结构 天然状态下的竹林年龄结构趋于均匀化 。 这种年龄结构并不理想 , 因为
竹子在 年生后以消耗为主 , 应予调整 。 调整的原则是 伐劣留优 , 伐老留壮 , 伐密留疏 , 具体过
程及方式如表 所示 。
径级结构 在低生产力 残破 状态下 , 竹林的径阶结构由于其非自然性而无一般性的
一 一 收稿 。
聂道平副研究员 , 徐德应 中国林业科学研究院森林生态环境研究所 北京 。。 朱余生 中国林业科学研究院亚
热带林业实验中心 。
本文为 年林业部重点课肠 “江西 大岗山杉木 、毛竹林生态系统结构与功能研究 ”部分内容 。
期 聂道平等 林分结构 、立地条件和经营措施对竹林生产力的影响
特 点 , 新成竹数较少 , 且个体小 , 林分生产 力
低 。 经过几年保护 停止采伐 , 林相变得整
齐 , 径阶分布大多趋于威布尔型曲线 。继续演
变 , 一小部分较好立地在立竹度较高但 又未
超过立地 负载 负的密度效应 时 , 林分趋于
正态分布 。 林分径阶分布变化情况详见表 。
表 林分年龄结构的调整过程
单位 株
表 径阶分布的变化
年 度 !
无规律分布
威布尔分布
正态分布
注 块样地资料 , 表中数值为达 到该分布型的样地
或林分数 。
从林分平均胸径的变化上看 , 培养高产
竹林的 目标应是直径增长率 为正 , 在此定义
直径增长率
饱和立竹度
年龄 一
度
天然结构 !
第一次调整
第二次 调整
第三次调整 ! ∀
理想结构
注 饱和立竹度定义见 括号内数字为采伐
数 , 其中 度 以 上为当年采伐 , 度为进 入 度时的 采伐
量 调 整中依据两项指标 成竹数及采伐数 , 在饱 和立竹
度下成竹数常偏大 , 要控制采伐数等于 成竹数 。 由于可归入
正常 生产过程 调整并不增 加投人 调整每两年 一次 。
完成 本表为到达饱和立竹度后开始调整 , 在竹林恢复中
调整效果更好 。
△ 一 万 一 , 八 一 写
公式中的 为两年间隔 , 即大年之间进行比较 。 在竹林恢复阶段△ 为正 , 且越来越大 , 接近
饱和立竹度时平缓下来 , 超过则出现负值 。 密度合理林分如年龄结构不合理 老龄竹过多也会
出现负值 。
立 竹度 立竹度增加标志着林分生产者个体的增多 , 林分新成竹数 逐渐参加 , 且新
成竹的平均胸径 也增加 , 而林分生产力 也增加 见表 。 当立竹度达到一定水
表 立地条件立竹度对林分生产力的影响
立地条件 竹 林 情 况 年 度 ! ∀
优 良立 地 洼地 、
坡 下部 土壤疏松
肥厚
中等立地
劣质立 地 山脊 、
坡地中上部 , 土壤
清薄养分 条件差
立 竹度 株 ,
新成竹数株 、
新竹 胸径 、
产笋量 、
新竹生物量 、
立竹度 株 ,
新成竹数株
新竹胸径 、
产笋量
新竹生物量 (kg /hn , 2 )
立竹度(株/lin, 2 )
新成竹数(株/lin、2 )
新竹胸径(。 n l )
产笋量(kg /l、n 、, )
新竹生物量(kg /hm Z)
840 (240 )
580
80.91
3 428
3 560(260)
1 420
10. 17
936
10 181
2 440(400 )
1 040
9.67
750
6 937
1 360(100 )
760
90. 82
296
5 183
4 740(120 )
1 440
11. 13
1 054
]1 707
2 980(40)
940
10.58
1 152
7 125
2 120 (80)
860
9.8 9
454
6 000 (120 )
1 380
10.64
2 056
10 543
4 020 (200)
1 080
10.66
1 484
8 273
2 900 (100)
860
9.42
934
5 925 5 521
1991
7 220
1 220
10.22
2 594
8 808
4 840
1 020
10.23
1 744
7 375
3 640
840
8.79
1 130
4 863
注 :¹ 括号内数字为当年减少的数 (包括砍伐 );º 1987 年以前的调查为两年 一次 , 小年均 归入 大年 , 表中 1989 、 1 9 91 等
均包括了前一年即 198 , 1 9 9 。年的产竹和产笋 量;» “一 ”为未调查 。
林 业 科 学 研 究 8卷
平时 , 继续增加将对林分生产力产生不利影响 , 定义这时的立竹度为与立地承载力相当的饱和
立竹度 。 饱和立竹度的测定依林分生产力 Y 的变化曲线而定 , 当 Y 不再增加渐趋平缓时 , 即为
饱和立竹度 。 Y 二M , D , Y 不再变化 , M 与 D 负相关 , 即此时新成竹继续增加 , 立竹度加大 , 新
成竹的平均直径 D 将下降 , 亦即△D 为负 。 有了饱和立竹度定义 , 则经营 目标可叙述为:林分
在饱和立竹度时生产力最高 ;不同立地有不同的饱和立竹度 , 应该 (l) 在饱和立竹度下进行生
产循环 , ( 2) 通过改善林地状况 , 提高立地饱和立竹度水平 。
经几年恢复 , 1 04 块祥地有 89 块达到了饱和立竹度水平 , 即林分生产力 Y 开始下降 , 有的
林分 3一 4 a 前就达到了 。 表 3 PIJ 出了三个不同立地质量水平样地的立竹度和生产力变化过
程 , 其饱和立竹度的差异各观地反映了立地质量的差异 。 亦即 , 立地条件决定林分立竹度水平 。
3
.
2 影响产量和立竹度水平的立地因子分析
3.2.1 立地分析 因子 的选择 立地分析采用逐步 回归方法 。 以饱和立竹度状态下的生产力作
因变量 。 生产力的计算为 :Y ~ 乏Y ‘ · M , , Y , ~ a 十bD (i 一 m …n 分别为新成竹的起测径阶和最大
径阶 ) , 根据实验数据建立新生竹生物量与胸径的一元回 归万 程 , 然后估算各径阶的生物量后
累加即可 。 自变量的因子选择 , 我们将所测得的因子全部列入供计算机筛选 。
3
.
2
.
2 立 地因子的数量化 实地调查并投入逐步 回归分析的自变量有海拔 (X l)、坡 向(X Z)、
坡度 (X 3)、坡位 (X ;)4 项立地因子 ;土壤厚度(X S) 、腐殖质层厚度 (X 6)、 土壤紧实度(X , ) 、 土壤
石砾含量 (X 。 ) 4 项土壤因子 ;土壤有机质含量(X , ) 、 土壤全 N (X , 。 ) 、 全 P (X I, ) 、 5 1 ( X , : ) 4 项土
壤养分因子共计 12 项 。 其中 9 项数值因子直接输 入计算机运算 , X Z ( 坡向 )、 X ; ( 坡位 )与土壤
紧实度 (X 7)则根据对竹林生长的影啊 , 进行数量化处理 。
表 4 几个定性因子的数值化标准
斌 值 1 2 3 4 5
坡 向 N 22030尸E ~
N 2 2
0
3 0 ‘W
N 2 2
0
3 0 ‘W ~ N 6 7
.
3 0 , E
N 2 2
0
3 0
‘
W ~ N 6 7
o
3 0
‘
W
N 6 7
0
3 0 , E ~ 5 6 7
.
3 0
,
E
N 6 7
.
3 0
,
E ~ 5 6 7
0
3 0
‘
W
N 6 7
0
3 0 , E ~ 5 2 2
0
3 0
,
E
N 6 7
0
3 0
,
W ~ 5 2 2
0
3 0
,
W
5 2 2
a
3 0
‘
E ~
5 2 2
.
3 0
,
W
坡 位
紧实度
顶脊部
极紧实
中上部
较紧实
中 部
中 等
中下部
较疏松
下部山洼处
疏 松
3 . 2 . 3 逐 步回 归计算及结果分析 回归计算表明 , F ( X ) 值(筛选水平)由低到高可以得到一
系列回归方程 。 在 F (X )~ 4 的极显著水平下 , 回归计算结果见表 5 。 在回 归计算过程中 , 海拔 、
坡位和 Si 含量首先被剔除 , 影响林分产量的主要因子有 4 个 :(l) 土壤厚度 , 作为第一相关因
子引入说明毛竹虽然在土 壤较薄时仍能成
林 , 但若想获得高 生产力 则必须土壤深厚 。
( 2) 土壤腐殖质层厚度与上一项相同 , 说明毛
竹的喜肥特点 。 ( 3) 土壤全 P , 这表明该地环
境磷素是高产的限制因素之一 。 ( 4) 土壤紧实
度的引入方程是竹林地下鞭根生长的反映 ,
土壤深厚疏松条件下 , 鞭根才能得到充分生
长 。
表 5 回 归 结 果
入 选 因 子 回归系数 偏相关系数
单相关
系数
X ; 土壤厚度
X ‘ 土壤腐殖质层厚度
X ;土壤紧实度
X 、、土壤全 P 含量
1.575 72
12.491 5 1
19. 193 14
105.542 2
67.372 14
0.472 3 0.677 0
0.433 5 0.546 1
0.233 5 0.381 9
0.278 1 0.423 3
复相关 一 0 . 73 4 0
期 聂道平等:林分结构 、立地条件和经营措施对竹林生产力的影响
3.3 确定竹林合理经营密度 (饱和立竹度)的方法与程序
(1) 选择各种立地条件林分建立半固定样地 。 每两年调查一次 。
( 2) 保护样地 , 提高立竹度 。
( 3) 在提高立竹度过程中调整其它林分结构 因子 , 主要是年龄结构 (减小老龄竹 比例)。
( 4 ) 测定林分中的一些数量关系 , 如不同年龄 、不同部位竹杆容重 , 各器官生物量 , 竹杆及
竹株生物量与年龄 、 胸径的数量关系等并建立一系列结构和产量方面的计算模型 。
(5 ) 计算各种立地类型的生物生产力 :Y 。 一 Y 。+ 矶.2+ 姚+ , ( i 一 1 、 2. 二 )
式中第一项为新竹生物量 , 后两项为成竹干物质积累量 。 有时为简便也以第一项代替 。
( 6) 确定饱和立竹度 :当 Y 总 基本稳定 , 而新竹 D 也基本不变时 (即新竹数 M 也不变 , 因 Y
不变 , M 继续增加将降低 D ) , 此时的立竹度就是饱和立竹度 , Y 值就是该立地的最大生产力 。
( 7) 以各种立地之饱和立竹度时的生物生产力作为因变量进行立地分析 , 找出主导因子可
进行立地分类及指导竹林的生产经营 。
根据上述分析 , 将江下林场竹林划分为如下立地类型 :厚腐肥沃型 (1) 、厚腐厚土型 (2 ) 、中
腐 中土型 (3 )、 中腐薄土型 (4) 、薄腐薄土型 (5 ) 。 各立地类型的基本特征及生产力状况列于表
6 。
表 6 江下林场主要立地类型的饱和立竹度及生产力 (单位 :/h m Z)
等级 立 地 特 征 饱和立竹度(株) 新 成竹数 (株) D (cn , ) 生产力 (kg ) 产笋量(kg)
土壤深 厚> 10 cn、 .腐 殖质层
厚> 20 。 n 、 , 土 壤疏松 , 石砾少
的洼地或坡脚地
950~ 5 5 50 1 200 ~ 1 500 10 480 ~ 11 850 2 040
土壤厚度 100 cn飞, 腐殖质层厚
17 ~ 2 cm , 土壤较疏松 , 石砾
较少的坡下部
350~ 4 800 1 050 ~ 1 200 980 ~ 9 120 1 500
土壤厚度 70~ 100 。 n 、 .腐殖质
层 厚 12 一 17 c nl , 土壤结 构疏
松 程度 及 石砾 含量 中等 的坡
上 、中 、下部
3 450~ 4 200 900~ 1 050 660 ~ 7 770 1 050
土壤厚度50一 80 cn i , 腐殖质层
厚7~ 12 cm , 土壤较紧实 , 石砾
含量较多 , 多位于坡中 、 上部
400~ 3 300 750~ 900 325~ 6 390 7 50
土壤厚度< 60 cn、 , 腐殖质层厚
< 7 cnl , 土壤紧实 , 通透 性差 ,
石砾含量 多.多位于坡中 、上部
及山脊
800~ 2 2 50 675~ 825 9. 650~ 5 685 4 50
注 ;¹ 生产力仅 包含新竹生物量.º 新竹数 、生产力 、 产笋量均包 含前 l a 小年的数 。
3
.
4 提高生产力的经营措施
3.4.1 封山育林 , 提 高立竹度 采取严格的封山育林措施 , 在短期内要减少经营者部分收益 ,
但当林分达饱和立竹度时 , 生产即在高水平上进行 , 很快就弥补了封山期的损失 。 两者的差异
如表 7 所示 。 残破的中等立地林分年总产值为 1 275 ~ 2 40 元/h m Z , 而封山 s a 后的同一竹林
年总产值达 4 635 ~ 5 880 元 /h m Z , 是原竹林的 2.45 ~ 3.60 倍 。 封山 s a 中的竹材收入损失 (封
山期的退笋收入高于原林分 , 故不计入损失项 )在封山结束后的 3 a 内即可完全得到补偿 (即
林 业 科 学 研 究 8卷
高产竹林 3 a 收入等于低产竹林 s a 的收入)。
表 7 封山育林前后经济收益的比较
林 况 封 山育林 以前的林分 处于饱和度的林分
立地 条件 优 中 劣 优 中 劣
立竹度(株/h m Z) 1 500~ 2 250 900一 1 50 0 6 0 0 ~ 9 0 0 4 9 5 0 ~ 5 5 5 0 3 4 50 ~ 4 2 0 0 1 8 0 0 ~ 2 2 5 0
新成竹数(株/hm Z) 525~ 750 300 ~ 525 150一300 1 200~ 1 500 900 ~ 1 050 675 ~ 1 275
平均胸径 (em ) 10 .2 9.5 8.7 10.9 10.4 9.9
单价(元/根 ) 4.8 3.6 3.6 5 .6 4.8 4.8
产竹产值(元/hm Z) 2 528一 3 600 1 080 一 1 890 540 ~ 1 080 7 320~ 8 400 4 320~ 5 040 3 240~ 3 960
产笋量 (kg /h n、2 ) 9 3 0 6 5 2 · 5 2 9 2 . 5 2 0 4 0 1 0 5 0 5 0
产笋产值(元/hm Z) 279一 744 195 ~ 522 87一 2 34 6 12 一 1 6 3 2 3 15 一840 135一3 6 0
年总产值(元/hm Z) 2 790一 4 3 4 4 1 2 75 ~ 2 4 1 2 6 27 ~ 1 3 1 4 7 3 3 2一 10 0 3 2 4 6 35 ~ 5 8 8 0 3 3 7 5 ~ 4 3 2 0
注 :产竹量即为新成竹 数;眉 围 L 与胸径 D 的换算公式为 :D 一 0. 73 1 04 + 。. 3 02 1 3 I.( 。一 0 .9” 6 );当地竹材价 :眉围 1.
2 尺 (胸径 12.7 9 。 n 、) : 6 . 8 0 元/根 .1.1 尺(11.79 enl):6.20 元/根 , 1 . 0 尺 (10.7 em ) :5.60 元 /根 , 9 寸(9.7 em ) :4.8 元/根 , 8
寸(8.7 Cm ):5.60 元/根 , 7 寸 (7.7 en , ) : 2 . 4 0 元/根 ;笋的单价变化较大 , 以当地市价计为 0.30~ 0.80 元/k g 。
3
.
4
.
2 施肥 施肥试验包括 4 种林况 (表 8) , 每种林况 3 个重复 , 另加一个空白对照 。 每个试
验小区 0.07 hm ’ , 施肥量为 2 5 kg /h m ’ 。 立地分析表明江下林场以施磷肥或氮磷混合肥较好 ,
实际施用尿素(实验设计时没有立地分析依据 , 故仅施氮肥)效果也很好 。增产效应及经济效益
如表 8(3 个重复的平均值)所示 。 施肥的增产增值效益是延续性的 。
表 8 施肥与未施肥林分的产量和产值的比较
处理 林分状 况 立竹度(株 /hn、2 )
新竹数
(株/hm Z)
新竹胸径
(enl)
新竹生
物量
(k g/hn12)
新竹
产值(元/lin12)
产笋量 笋产值 总产值 总增值
(kg/hm Z) (元/hm Z) (元 /hm Z) (% )
1n六石,n J乙亡JSb.…n乙,一亡Jn 己一了月马,208026一42068一4.…O八产门j呀Odn‘,口低质残破林优质残破林低质饱和林
优质饱和林
低质残破林
优质残破林
低质饱和林
优质饱和林
60
182
132
346
63
125
137
34 1
106
9.3
10.7
10.4
11.3
.…匀口Jg曰, l,一1匕」
2 2 0 . 5
4 7 7
.
4
5 0 3
.
2
8 7 9 . 8
1 0 8 . 3
2 9 5 . 2
3 3 6
.
0
7 1 2 . 2
1 2 6
. 0 0
3 4 7
.
2 0
3 2 6
.
4 0
5 9 3
.
6 0
6 8
. 4 0
1 9 6
.
8 0
2 3 0
.
4 0
4 9 2
.
8 0
4 6
1 6 3
1 3 9
3 7 0
2 9
1 1 7
6 2
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1 3 5 -
3 7 9
.
3 5 4
.
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.
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2 2 0
-
2 4 2
.
5 4 4 .
匕曰,妇LJO八jh户O
施肥
8.71
O邸10曰口O,1‘JJqOU
未施肥
4 结 论
(l) 在影响竹林产量的诸多因子中 , 饱和立竹度是最重要的因子之一 。 而饱和立竹度是 由
立地质量决定的 , 逐步回归计算结果表明影响饱和立竹度(生产力)的立地 因子主要是土壤厚
度 、腐殖质层厚度 、 土壤全 P 含量和紧实度 , 说明毛竹是喜肥的 , 采取松土 、施肥等抚育措施能
收到显著的增产效果 。
( 2) 立地条件不同 , 饱和立竹度水平也不同 , 饱和立竹度也就是林分的合理经营密度 。 经分
析并结合定位观测 数据 , 提 出江下毛竹林五个立地等级 的合理经营密度依 次为 :4 950 一
5 550 、 4 3 5 0 ~ 4 8 0 0 、 3 4 5 0 ~ 4 2 0 0 、 2 4 0 0 ~ 3 3 0 0 、 1 8 0 0 ~ 2 2 5 0 株/hm , 。
期 聂道平等:林分结构 、立地条件和经营措施对竹林生产力的影响 569
(3) 采取施肥措施能显著提高竹林生产力和经济效益 , 施用尿素 225 kg/h m , 的增产效应
依立地条件和林分状况分别为 20 % ~ 10 % , 增值效益为 2 写~ 81 % 。 此外 , 施肥还能提高小
年竹产量 , 缩短林分到达饱和立竹度的时间 , 提高立地饱和立竹度的水平 。
参 考 文 献
周芳纯.毛竹林丰产原因分析.竹类研究 , 1 9 82 , l ( 2 ) : 8 一31 .
南京林学院竹类研究室.竹林培育.北京 :农业出版社 , 1 9 8 0.
廖昌良.从毛竹林分各因子反应初探 毛竹丰产.竹子研究汇刊 , 1 9 86 . (2 ) : 59 一63 .
曹福亮 , 楼崇.毛竹林出笋与幼竹生长发育规律的研究.竹子研究汇刊 , 1 9 9 1 , l 0( 1 ) : 64 一70 .
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stem s/h m , r e s p e e t i v e l y . M a i n s i t e f a e t o r s a f f e e t i n g p r o d u e t i v i t y a r e 5 0 1 1 a n d h u m u s r h i e k n e s s ,
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ehang es o f the sire eon ditio ns , 5 0 i t s h o u l d b e u s e d i n s u i t a b l e a r e a s .
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C A F 玫iiing
100091) ;Zhu Y usheng (T he E xperim ental C enrre of S ubrropieal Forestry ).