《Journal of Forestry》：Rotation Age Results of Low Planting Density Effects in Loblolly Pine (Pinus taeda L.)
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摘要：造林密度是林务人员在建立火炬松（Pinus taeda L.）人工林时最重要的经营决策。传统上，造林密度常基于至少一次中期间伐作业提供中间现金流，同时加速保留木生长，以便在未来的间伐和主伐中更快提供实木产品的假设来选择。近年来，美国东南部纸浆材加工设施的
摘要：造林密度是林务人员在建立火炬松（Pinus taeda L.）人工林时最重要的经营决策。传统上，造林密度常基于至少一次中期间伐作业提供中间现金流，同时加速保留木生长，以便在未来的间伐和主伐中更快提供实木产品的假设来选择。近年来，美国东南部纸浆材加工设施的关闭导致种植者考虑低造林密度、无间伐的经营制度。研究人员在美国弗吉尼亚州的一项设计试验中，在轮伐期（30年）评估了三种较低造林密度（每公顷494、741和988株）对种植者关注的常见特征的影响。结果表明，最高造林密度在总鲜重、纸浆材和chip-n-saw（CNS）鲜重及断面积（BA）方面显著更高（p值<0.05），而较低密度则显著生产更多价值最高的产品——锯材鲜重（p值<0.05）。这些特征的效应量均较大（偏η2>0.70），从经营角度看具有实际意义。所有造林密度均产生可行的林分，几乎没有竞争引起的死亡率，应与更传统的造林密度一起，根据预期的当地市场条件和土地所有者的经营目标进行评估。
火炬松（Pinus taeda L.）锯材和纸浆材市场在弗吉尼亚州及美国东南部经济中发挥重要作用。数十年来，松树人工林经营依赖于间伐作业和销售较小树木作为纸浆材以获取中间收入。然而，过去二十年美国南方纸浆材市场持续衰退，主要原因是纸浆厂关闭和加工能力下降，这归因于传统纸制品需求下降、电子媒体普及、国际竞争加剧以及老旧纸浆和造纸设施运营和现代化改造成本高昂。这减少了依赖纸浆材销售抵消间伐成本的土地所有者收入，使中间采伐愈发难以证明其合理性。林分常处于过密状态，因林分自然稀疏而面临显著死亡风险。传统的每公顷1500至2500株造林密度正被林务人员重新考虑，转而采用较低初始密度，以降低更新成本和管理风险，同时无需中间间伐即可维持有竞争力的锯材产量。
研究人员利用美国弗吉尼亚州阿波马托克斯-白金汉州立森林（ABSF）上的三个试验块（Rinehart、Talbert和Abbitt），由弗吉尼亚州林业部（VDOF）于1990、1992和1993年建立。每个试验块为经过计划烧除的采伐迹地，采用来自VDOF苗圃的第一代开放授粉种子园混合实生裸根苗，手工种植三种低造林密度（每公顷494、741和988株）的3个重复。试验观测覆盖33年以上，通过自然样条插值将各重复的公顷值统一至30年轮伐期，评估总鲜重、纸浆材、chip-n-saw（CNS）、锯材、顶材（TW）鲜重、断面积（BA）和优势高（HD）等指标。结果表明，最高造林密度（988株/公顷）在总鲜重、纸浆材和CNS鲜重及BA上显著更高（p值<0.05），而较低密度（494和741株/公顷）显著生产更多价值最高的锯材鲜重（p值<0.05）。所有密度均产生可行林分，竞争性死亡率低。这些结果支持在纸浆材市场疲软条件下采用低密度无间伐经营。
关键技术方法：研究数据来自美国弗吉尼亚州ABSF的三个试验块，由弗吉尼亚州林业部于1990、1992、1993年建立，每处理3个重复。主要方法包括：自然样条插值将各重复的公顷值统一至30年林龄；以处理为固定效应、区组为随机效应的线性混合效应模型（lmerTest包）；Satterthwaite自由度近似的III型方差分析；偏η2效应量（effectsize包）；Kenward-Roger自由度与Tukey调整的估计边际均值对比（emmeans包）；使用Bullock和Burkhart（2003）模型预测单木总鲜重及至不同小头直径和树高的鲜重。
结果与讨论：试验33余年死亡率低，30年时存活株数（sTPH）在不同初始密度间差异极显著，效应量大，成对对比显示三种密度间均有显著差异；残余图显示轻微异方差，但效应量巨大，推断结论仍可靠。BA随初始密度增加而增大，处理间差异显著且效应量大，三种密度间两两对比均显著；二次平均胸径呈预期相反模式，低密度下更大，最终测量时各处理平均胸径均大于约29 cm。优势高（HD）在密度间视觉差异不大，但30年时差异显著，效应量95%置信区间为0.15–1 m，仅最低与最高密度间存在约1 m的显著差异；各地块地位指数（Lorey氏基准年龄25年平均高）约为20.4 m（Talbert）、21 m（Rinehart）和22.7 m（Abbitt）。总鲜重、锯材和CNS鲜重均显示大效应量且处理间差异显著，所有成对对比显著；纸浆材鲜重在494和741株/公顷间差异不显著，约5%、8%和18%的树木在最终测量时被永久降级为纸浆材（分别对应494、741、988株/公顷），顶材（TW）鲜重仅在988和741株/公顷间差异显著，效应相对较小；纸浆材先下降后上升，因部分树木生长进入CNS等级。
经营启示：在缺乏纸浆材市场时，推荐494和741株/公顷密度，因其产生较多CNS和锯材。988株/公顷密度更灵活，若市场条件允许中间现金流，可进行中期间伐；该密度仍产生大量高价值实木产品，无需高于988株/公顷传统密度常用的中间间伐，为种植者提供抵御市场波动的保险。考虑低密度种植时，早期存活率至关重要；本研究试验单元因高质量种植实践和早期植被控制而具备高早期存活率。若不良种植、高竞争或不利天气导致高死亡率，低密度更易导致造林失败。较高密度（>988株/公顷）若早期死亡高，可不补植仍获得可行林分。更宽间距还可降低南方松大小蠹等森林健康风险。
研究局限与结论：本研究虽按径级和干形质量划分锯材鲜重，但未检验木材质量；木材质量受造林密度和间伐制度等营林措施影响。先进遗传学和施肥等干预效果需进一步研究。处理间无缓冲带可能引入轻微边缘效应。研究地理范围有限，但效应量大，管理者可预期在火炬松常见栽培区有类似效果。因此，鼓励使用者结合不同遗传材料、预期市场情景和土地所有者目标，提供针对性管理建议。
