撫育間伐對黃龍山遼東櫟林木形質(zhì)的影響*

于世川 張文輝 尤健健 鄧 磊 黃財(cái)智 邢忠利 樊蓉蓉 何 婷(西北農(nóng)林科技大學(xué)陜西省林業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)室 楊凌 712100)

撫育間伐對黃龍山遼東櫟林木形質(zhì)的影響*

于世川 張文輝 尤健健 鄧 磊 黃財(cái)智 邢忠利 樊蓉蓉 何 婷
(西北農(nóng)林科技大學(xué)陜西省林業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)室 楊凌 712100)

【目的】 研究撫育間伐對黃龍山遼東櫟林木形質(zhì)的影響，為林木形質(zhì)評價(jià)體系、黃土高原遼東櫟撫育間伐提供理論依據(jù)?！痉椒ā?在黃土高原黃龍山林區(qū)遼東櫟林設(shè)置撫育間伐試驗(yàn)樣地，開展重度(保留郁閉度0.6)、中度(保留郁閉度0.7)和輕度(保留郁閉度0.8)間伐，同時(shí)設(shè)置對照樣地(郁閉度0.9)。為了保持郁閉度不變，每隔3年進(jìn)行1次撫育間伐。以生長情況(樹高平均生長量、胸徑年均生長量、冠徑比、健康狀況)、干形情況(高徑比、尖削度、通直度、分杈情況)和側(cè)枝情況(自然整枝能力、側(cè)枝數(shù)、枝粗指數(shù)、側(cè)枝平均基徑)作為遼東櫟林木形質(zhì)評價(jià)指標(biāo)，運(yùn)用層次分析法構(gòu)建遼東櫟林木形質(zhì)評價(jià)體系，對3種撫育間伐強(qiáng)度(重度、中度、輕度間伐)與對照下遼東櫟林木形質(zhì)進(jìn)行綜合評價(jià)?！窘Y(jié)果】 干形情況對遼東櫟林木形質(zhì)的影響最大，貢獻(xiàn)率占0.653； 生長情況對其影響次之，貢獻(xiàn)率占0.285； 側(cè)枝情況對其影響較小，貢獻(xiàn)率僅占0.062； 12個評價(jià)指標(biāo)在遼東櫟林木形質(zhì)評價(jià)中的權(quán)重大小依次為： 通直度(0.344 6)gt;分杈情況(0.227 1)gt;健康狀況(0.190 7)gt;胸徑年均生長量(0.051 3)gt;高徑比(0.046 3)gt;自然整枝能力(0.037 7)gt;尖削度(0.035 2)gt;樹高平均生長量(0.031 6)gt;側(cè)枝平均基徑(0.012 6)gt;冠徑比(0.011 4)gt;枝粗指數(shù)(0.008 9)gt;側(cè)枝數(shù)(0.003 0)； 綜合評價(jià)得分依次為： 中度間伐(92.892)gt;輕度間伐(83.314)gt;重度間伐(79.644)gt;對照(74.376)，林木形質(zhì)得分隨間伐強(qiáng)度增加先增加后減少，中度間伐得分最高，林木形質(zhì)最好?！窘Y(jié)論】 撫育間伐可改善遼東櫟林木形質(zhì)，評價(jià)指標(biāo)樹高平均生長量、健康狀況隨間伐強(qiáng)度增加而增加，高徑比隨間伐強(qiáng)度增加而減少； 與對照相比，中度、重度間伐對冠徑比、側(cè)枝數(shù)、側(cè)枝平均基徑影響顯著，間伐對通直度、分杈情況有顯著影響； 中度間伐(保留郁閉度0.7)對改善遼東櫟林木形質(zhì)的作用最大，輕度間伐(保留郁閉度0.8)次之，重度間伐(保留郁閉度0.6)最小，可為黃土高原遼東櫟撫育間伐技術(shù)提供依據(jù)。利用層次分析法構(gòu)建遼東櫟林木形質(zhì)評價(jià)體系，可為其他樹種形質(zhì)評價(jià)提供借鑒。

撫育間伐； 形質(zhì)評價(jià)； 層次分析法； 遼東櫟

撫育間伐是指在林分郁閉后直至主伐期間，對未成熟的森林定期而重復(fù)地伐去部分林木，為保留的林木創(chuàng)造更好的生長環(huán)境條件，同時(shí)獲取一部分木材的一種森林培育技術(shù)措施(沈國舫等， 2011)。通過撫育間伐，可清除劣質(zhì)林木，調(diào)整樹種組成，改善林分衛(wèi)生狀況，促進(jìn)林木生長，提高林木質(zhì)量，建立適宜的林分結(jié)構(gòu)，發(fā)揮森林多種效益(周建云等， 2012)。

國內(nèi)外的撫育間伐研究多集中在林木生長(Primiciaetal.， 2016； Kuehneetal.， 2015； Diaconuetal.， 2015； Newton， 2015； 周建云等， 2012； 韓文娟等， 2013； 龔固堂等， 2015)、材質(zhì)(Lowelletal.， 2012；tefaníketal.， 2014； 周崟等， 1980； 童雀菊等， 2005)、林分結(jié)構(gòu)(Sullivanetal.， 2016； Yücesanetal.， 2015； 周建云等， 2012)、林下植物多樣性(Hedo de Santiagoetal.， 2016； 馬履一等， 2007； Haughianetal.， 2016)、水源涵養(yǎng)(翟凱燕等， 2015； 賈忠奎等， 2012)、土壤性質(zhì)(成向榮等， 2010； 張建國等， 2012； 柳思勉等， 2015)、碳貯量與分配(方晰等， 2010； 明安剛等， 2013)等方面，而對林木形質(zhì)的研究罕見報(bào)道，僅見尤健健等(2015)對不同郁閉度下油松(Pinustabulaeformis)林木形質(zhì)進(jìn)行了研究。

層次分析法是將一個復(fù)雜問題看成一個系統(tǒng)，將定性問題定量化，通過分析復(fù)雜問題所包含的元素及其相互關(guān)系，進(jìn)而選擇解決問題的最佳措施(王乃江等， 2010； 彭舜磊等， 2011； 陳俊華等， 2012； 國政等， 2013)。層次分析法在林業(yè)上的應(yīng)用主要集中在樹種選擇(柳新紅等， 2006)、種源選擇(蔣艾平等， 2015)、自然度評價(jià)(彭舜磊等， 2011； 趙中華等， 2011)和生態(tài)系統(tǒng)效益評價(jià)(鄭景明， 2003)等方面。

遼東櫟(Quercuswutaishanica)為殼斗科(Fagaceae)櫟屬(Quercus)植物，是黃土高原地區(qū)主要建群種之一，形成了遼東櫟純林和以遼東櫟為優(yōu)勢種的落葉闊葉混交林，作為生態(tài)公益林，其對該區(qū)水源涵養(yǎng)、水土保持和防風(fēng)固沙發(fā)揮著重要生態(tài)功能(Xiaoetal.， 2004； 周建云等， 2012)。同時(shí)，遼東櫟也可為當(dāng)?shù)靥峁┠静?，是培養(yǎng)食用菌的主要原料，種子可以釀酒，葉子可以養(yǎng)蠶，具有重要經(jīng)濟(jì)價(jià)值(張志翔， 2008)。目前，遼東櫟經(jīng)營多集中在其生長發(fā)育、結(jié)構(gòu)組成、競爭關(guān)系等單方面研究，缺乏對其綜合評價(jià)的報(bào)道，培育高品質(zhì)、大徑級林木對遼東櫟林發(fā)揮生態(tài)效益與經(jīng)濟(jì)效益具有重要意義。鑒于此，本研究采用層次分析法對遼東櫟林木形質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行綜合評價(jià)，研究不同撫育間伐強(qiáng)度對遼東櫟林木形質(zhì)的影響，為林木形質(zhì)評價(jià)體系、黃土高原遼東櫟撫育間伐提供理論依據(jù)。

1 研究區(qū)概況與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)選擇在陜北黃土高原延安市黃龍山林業(yè)局蔡家川林場，地理位置109°38′49—110°12′47″E，35°28′46″—36°02′01″N，海拔 962.6～1 783.5 m，屬暖溫帶半濕潤與半干旱氣候的過渡地帶，年均氣溫8.6 ℃，最高氣溫36.7 ℃，最低氣溫-22.5 ℃，無霜期 126～186天，年均降水量611.8 mm。該林區(qū)屬暖溫帶落葉闊葉林，以遼東櫟、油松、白樺 (Betulaplatyphylla) 為建群種形成的純林或混交林呈鑲嵌性分布，并伴有茶條槭 (Acerginnala)、山楊 (Populusdavidiana)、漆(Toxicodendronvernicifluum)、鵝耳櫪(Carpinusturczaninowii)等樹種；灌木層主要有華北繡線菊 (Spiraeafritschiana)、胡枝子(Lespedezabicolor)、虎榛子(Ostryopsisdavidiana)、陜西莢蒾(Viburnumschensianum)、灰栒子(Cotoneasteracutifolius)、金銀忍冬(Loniceramaackii)、黃刺玫(Rosahugonis)等；草本層主要有大披針薹草(Carexlanceolata)、白茅(Imperatacylindrica)、披堿草(Elymusdahuricus)等(李榮等， 2011； 鄧?yán)诘龋?2011； 尤健健等， 2015)。

研究區(qū)遼東櫟為天然次生林，撫育前，林分表現(xiàn)為純林多、密度大、生長不良，劣質(zhì)木、病蟲木比例大； 林分基本郁閉，由于郁閉后競爭作用和自然稀疏，使林分基本維持郁閉度0.9左右。2004 年實(shí)施間伐作業(yè)，以近自然經(jīng)營理念為指導(dǎo)，對林地進(jìn)行目標(biāo)樹單株經(jīng)營，選擇培養(yǎng)目標(biāo)樹，采取間密留勻、留優(yōu)去劣間伐原則，使林木分布均勻，林分結(jié)構(gòu)更為合理，提升林分質(zhì)量。為了比較間伐強(qiáng)度對林木形質(zhì)的影響，本研究采取3種間伐強(qiáng)度，包括重度(保留郁閉度0.6)、中度(保留郁閉度0.7)、輕度(保留郁閉度0.8)撫育間伐，同時(shí)設(shè)置對照樣地(郁閉度0.9)。為了保持郁閉度不變，每隔3年進(jìn)行1次撫育間伐，共撫育間伐3次。本研究所用數(shù)據(jù)為2004年設(shè)置對照與間伐樣地的調(diào)查數(shù)據(jù)和2014年樣地監(jiān)測數(shù)據(jù)。

1.2 研究方法

1.2.1 樣地設(shè)置與調(diào)查 2004年對遼東櫟林進(jìn)行充分踏查發(fā)現(xiàn)，遼東櫟在陰坡長勢明顯好于陽坡，故在蔡家川林場143林班的陰坡、半陰坡，通過典型取樣，共設(shè)置20 m×20 m樣地12個(其中3個樣地為對照樣地)，每個間伐強(qiáng)度(保留郁閉度0.6、0.7、0.8)各設(shè)置3個樣地，并對設(shè)置不同間伐強(qiáng)度的樣地進(jìn)行作業(yè)，對照樣地不作業(yè)。樣地間伐前基本情況見表1。

對樣地遼東櫟進(jìn)行林木形質(zhì)指標(biāo)調(diào)查，包括樹高、胸徑、冠幅、樹干基徑、樹干中央直徑、通直度、枝下高、側(cè)枝數(shù)(基徑≥1.5 cm)、側(cè)枝基徑、分杈高度和有無病蟲害。

表1 遼東櫟調(diào)查樣地間伐前(2004年)基本特征Tab.1 Stand characteristics of the plots before thinning of the studied Q.wutaishanica forest in 2004

1.2.2 形質(zhì)指標(biāo) 形質(zhì)指標(biāo)(孟憲宇， 2006； 陳曉陽等， 2005； 尤健健等， 2015)包括：

1) 樹高平均生長量： 樹高年均生長量以新梢生長量代替。

2) 胸徑年均生長量： 胸徑年均生長量θ10=(DBH2014-DBH2004)/10，式中： DBH2014為2014年胸徑測量值，DBH2004為2004年胸徑測量值。

3) 冠徑比： 冠徑比為樹冠指標(biāo)，冠徑比=樹冠直徑/胸徑。

4) 健康狀況： 根據(jù)樹木有無病害、枯死程度，按健康、較健康、一般、不健康和非常不健康分5級，分別記為5、4、3、2和1分，分?jǐn)?shù)越高越健康。

5) 高徑比： 高徑比=樹高/胸徑。

6) 尖削度： 尖削度=(樹干基部直徑 -樹干中央直徑)/0.5樹高。

7) 通直度： 根據(jù)樹干彎曲數(shù)目確定。

8) 分杈情況： 分杈情況=分杈高度/樹高。

9) 自然整枝能力： 自然整枝能力=枝下高/樹高。

10) 側(cè)枝數(shù)： 調(diào)查基徑大于1.5 cm的側(cè)枝個數(shù)。

11) 枝粗指數(shù)： 反映樹冠主枝粗細(xì)，枝粗指數(shù)=最粗枝基徑/胸徑。

12) 側(cè)枝平均基徑： 各側(cè)枝基徑的均值。

1.2.3 形質(zhì)評價(jià)體系建立 基于形質(zhì)指標(biāo)與層次分析法的基本原理，將遼東櫟形質(zhì)評價(jià)體系分為有隸屬關(guān)系的3層遞階層次結(jié)構(gòu)(圖1)，分別為：

最高層： 表示解決問題的目的，即AHP所要達(dá)到的目標(biāo)——林木形質(zhì)最佳(劉豹等， 1984)。

中間層： 包括為實(shí)現(xiàn)目標(biāo)所涉及的中間環(huán)節(jié)，由若干個層次組成。本研究分為2個層次： 準(zhǔn)則層A為生長情況、干形情況和側(cè)枝情況； 準(zhǔn)則層B為樹高平均生長量、胸徑年均生長量、冠徑比、健康狀況、高徑比、尖削度、通直度、分杈情況、自然整枝能力、側(cè)枝數(shù)、枝粗指數(shù)和側(cè)枝平均基徑。

最低層： 表示為實(shí)現(xiàn)目標(biāo)可供選擇的各種措施、決策、方案等，又稱為措施層或方案層，即重度間伐、中度間伐、輕度間伐和對照(劉豹等， 1984)。

圖1 遼東櫟林木形質(zhì)評價(jià)體系Fig.1 System of tree form quality evaluation of Q. wutaishanicaA: 樹高平均生長量Height mean increment; B: 胸徑年均生長量DBH mean annual increment; C:冠徑比 Crown diameter ratio;D: 健康狀況Health condition; E: 高徑比Ratio of height to diameter; F:尖削度Tree tapering; G:通直度 Stem straightness; H:分杈情況 Bifurcation situation; I:自然整枝能力Natural ability of self thinning; J: 側(cè)枝數(shù)Lateral branch number; K: 枝粗指數(shù)Index of branch coarse;L:側(cè)枝平均基徑 Average base diameter of branches.

1.2.4 判斷矩陣構(gòu)建 請專家根據(jù)理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)對各元素進(jìn)行評價(jià)，將同一層次中兩兩元素間相對重要性給出一定尺度判斷, 按照兩元素A與B同等重要、A比B稍重要、A比B重要、A比B明顯重要和A比B極端重要，分別以 1、3、5、7、9作為標(biāo)度，以2、4、6、8表示相鄰判斷的中間值，用這些值的倒數(shù)表示2個元素的反比較，構(gòu)建判斷矩陣(Saaty， 1978； 王乃江等， 2010； 尤健健等， 2015),并求出矩陣最大特征根及其相應(yīng)的特征向量，進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，保證矩陣具有滿意的一致性。

1.2.5 林木形質(zhì)綜合評價(jià)

式中：Ai為第i種間伐強(qiáng)度的林木形質(zhì)綜合評價(jià)得分；Xij為第i種間伐強(qiáng)度第j個指標(biāo)所對應(yīng)得分；Wj為第j個指標(biāo)的權(quán)重(尤健健等， 2015)。

1.2.6 數(shù)據(jù)處理 采用Excel軟件對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行初步整理和計(jì)算，SPSS20.0軟件進(jìn)行單因素方差分析(one-way ANOVA)，用最小顯著法(LSD)結(jié)合Duncan檢驗(yàn)比較參數(shù)間差異性(α=0.05)，采用Origin 8.1軟件進(jìn)行圖表繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 建立判斷矩陣并進(jìn)行一致性檢驗(yàn)

林木形質(zhì)評價(jià)的判斷矩陣、貢獻(xiàn)率和CR見表2，生長情況、干形情況和側(cè)枝情況的判斷矩陣、貢獻(xiàn)率和CR見表3、表4和表5，各判斷矩陣隨機(jī)一致性比率CR分別為0.070 7、0.085 7、0.047 4和0.067 5，均小于0.1，說明各判斷矩陣具有滿意的一致性，可用于權(quán)重計(jì)算。

表2 林木形質(zhì)評價(jià)判斷矩陣Tab.2 Determining matrix of trees form quality evaluation

表3 生長情況指標(biāo)判斷矩陣Tab.3 Determining matrix of growth situation

表4 干形情況指標(biāo)判斷矩陣Tab.4 Determining matrix of stem form situation

表5 側(cè)枝情況指標(biāo)判斷矩陣Tab.5 Determining matrix of lateral branch situation

2.2 評價(jià)指標(biāo)權(quán)重

采用高斯迭代法求解各層次上評價(jià)指標(biāo)判斷矩陣的最大特征根及其對應(yīng)的特征向量，得到林木形質(zhì)評價(jià)指標(biāo)權(quán)重，見表6。由表2可看出，準(zhǔn)則層A各指標(biāo)權(quán)重為： 干形情況(0.653)gt;生長情況(0.285)gt;側(cè)枝情況(0.062)，說明干形情況對林木形質(zhì)影響最大，生長情況對林木形質(zhì)有一定影響，側(cè)枝情況對林木形質(zhì)影響較小。由表6可看出，準(zhǔn)則層B各指標(biāo)權(quán)重為： 通直度(0.344 6)gt;分杈情況(0.227 1)gt;健康狀況(0.190 7)gt;胸徑年均生長量(0.051 3)gt;高徑比(0.046 3)gt;自然整枝能力(0.037 7)gt;尖削度(0.035 2)gt;樹高平均生長量(0.031 6)gt;側(cè)枝平均基徑(0.012 6)gt;冠徑比(0.011 4)gt;枝粗指數(shù)(0.008 9)gt;側(cè)指數(shù)(0.003 0)，通直度、分杈情況和健康狀況對林木形質(zhì)影響較大，胸徑年均生長量、高徑比、自然整枝能力、尖削度、樹高平均生長量和側(cè)枝平均基徑對林木形質(zhì)影響一般，冠徑比、枝粗指數(shù)和側(cè)枝數(shù)對林木形質(zhì)影響較小。

表6 評價(jià)指標(biāo)權(quán)重Tab.6 Relative weight of evaluating indicators

2.3 評價(jià)指標(biāo)分級和林木形質(zhì)等級

表7是對形質(zhì)評價(jià)12個指標(biāo)進(jìn)行單因素方差分析的結(jié)果，可以看出，與對照相比，隨著間伐強(qiáng)度增加，胸徑年均生長量和尖削度增加，但尖削度增加不利于形質(zhì)質(zhì)量提高，且間伐強(qiáng)度對二者沒有顯著影響； 間伐強(qiáng)度對其他10個指標(biāo)均有顯著影響，樹高平均生長量、健康狀況和自然整枝能力隨間伐強(qiáng)度增加而增加，高徑比隨間伐強(qiáng)度增加而減少，但均有利于形質(zhì)質(zhì)量提高； 與對照相比，輕度間伐對冠徑比、側(cè)枝數(shù)和側(cè)枝平均基徑影響不顯著，但中度、重度間伐對其影響顯著，輕度、中度間伐對枝粗指數(shù)影響不顯著，重度間伐對其影響顯著； 與對照相比，間伐對通直度和分杈情況有顯著影響。

表7不同間伐強(qiáng)度與對照下遼東櫟形質(zhì)評價(jià)指標(biāo)的情況
Tab.7ThesituationofQ.wutaishanicaformqualityevaluationindexwithdifferentthinningintensityandcontrolplots

評價(jià)指標(biāo)Evaluationindex重度間伐Heavythinning中度間伐Mediumthinning輕度間伐Lightthinning對照Controlplots樹高平均生長量Heightmeanincrement46 5±3 347a45 3±2 156a36 7±1 423b24 8±1 748c胸徑年均生長量DBHmeanannualincrement0 214±0 00875a0 1954±0 01126a0 1733±0 00781a0 1776±0 0064a冠徑比Crowndiameterratio4 1±0 1928a4±0 2430ab3 6±0 1321b3 4±0 1098b健康狀況Healthcondition4 9756±0 323a4 7623±0 265a4 585±0 193a3 789±0 146b高徑比Ratioofheighttodiameter0 5654±0 02682a0 6364±0 02253ab0 7136±0 02487b0 8885±0 04979c尖削度Treetapering1 9027±0 17661a1 7116±0 14506a1 638±0 09711a1 58638±0 12896a通直度Stemstraightness3 56±0 33206a3 5667±0 28641a3 0385±0 26300a4 76±0 38419b分杈情況Bifurcationsituation0 62±0 0356a0 68±0 0390b0 72±0 0450b0 76±0 0380c自然整枝能力Naturalabilityofselfthinning5 76±0 6172a4 9286±0 3812a6 3333±0 2992a6 2791±0 4012b側(cè)枝數(shù)Lateralbranchnumber4 548±0 34781ab4 1679±0 39121a5 4923±0 40350b6 4±0 56654b枝粗指數(shù)Indexofbranchcoarse0 5034±0 04010a0 3773±0 03563b0 4±0 02552b0 3996±0 02461b側(cè)枝平均基徑Averagebasediameterofbranches0 459±0 02886a0 4207±0 03346a0 4051±0 03223ab0 282±0 01951b

結(jié)合單因素方差分析結(jié)果與12個指標(biāo)具體數(shù)值波動范圍，將各指標(biāo)劃分為5個區(qū)間，表示5個質(zhì)量等級，根據(jù)各形質(zhì)指標(biāo)表達(dá)的生物學(xué)意義，按百分制給質(zhì)量等級賦值，質(zhì)量等級依次用好、較好、中、較差和差表示，對應(yīng)得分依次為100、80、60、40和20(表8)。

依據(jù)表9對遼東櫟林木形質(zhì)綜合得分計(jì)算并劃分等級，≥90分，林木形質(zhì)好，記為Ⅰ級； 80～90分，林木形質(zhì)較好，記為Ⅱ級； 70～80分，林木形質(zhì)中等，記為Ⅲ級； 60～70分林木形質(zhì)較差，記為Ⅳ級； lt;60分，林木形質(zhì)差，記為Ⅴ級。中度間伐的遼東櫟林木形質(zhì)好，綜合得分達(dá)92.892，輕度間伐的遼東櫟林木形質(zhì)較好，重度間伐和對照的遼東櫟林木形質(zhì)中等。與對照相比，隨著間伐強(qiáng)度增加，遼東櫟林木形質(zhì)先增加后減少，中度間伐是其最佳間伐強(qiáng)度。

表8 林木形質(zhì)評價(jià)指標(biāo)等級及評分標(biāo)準(zhǔn)Tab.8 Criteria and indicator interval partition，quality class and scores for tree form quality evaluation

表9 林木形質(zhì)綜合得分及形質(zhì)等級Tab.9 Tree form synthesis value and quality grade

3 討論

干形情況對遼東櫟林木形質(zhì)影響最大，生長情況次之，側(cè)枝情況最小，說明干形對林木形質(zhì)起主要作用，這符合用材林的實(shí)際情況。在12個指標(biāo)中，通直度、分杈情況、健康情況對林木形質(zhì)的影響起主要作用，林木越通直、無分杈或分杈處越高，其干形質(zhì)量越好，形質(zhì)質(zhì)量越高； 林木無病蟲害、無枯死，其生長健康，形質(zhì)質(zhì)量好。

由于撫育間伐，去劣留優(yōu)，促進(jìn)了林下植被生長，提高了林木整體質(zhì)量，增加了林內(nèi)光照強(qiáng)度，使林木能充分進(jìn)行光合作用，但林木自然整枝能力變?nèi)酰ο赂呓档停?同時(shí)，林內(nèi)光照增強(qiáng)，導(dǎo)致林內(nèi)、林地溫度升高，林木生理生化反應(yīng)加快，生長發(fā)育加速，且林地溫度增加，利于林木從土壤中吸收水分并加快土壤有機(jī)質(zhì)分解，增加土壤肥力，利于林木生長(薛建輝， 2006； 韓文娟等， 2013； 龔固堂等， 2015)，因此與對照相比，撫育間伐森林的健康狀況、樹高平均生長量、胸徑年均生長量和尖削度增加。但間伐對胸徑年均生長量、尖削度增加影響不顯著，可能因?yàn)榱址质钱慅g林，各齡級林木的胸徑生長對間伐響應(yīng)不同，不同間伐強(qiáng)度之間差異不明顯，現(xiàn)有間伐量對胸徑生長影響還不夠大。間伐強(qiáng)度對其他10個指標(biāo)均有顯著影響，因?yàn)殡S間伐強(qiáng)度增加，林內(nèi)生境條件改善，適合林木生長，林木通直、分杈少，樹冠能充分進(jìn)行光合作用，新梢能快速生長； 輕度間伐林內(nèi)生境變化小，冠徑比、側(cè)枝數(shù)、側(cè)枝平均基徑、枝粗指數(shù)和對照相比變化不明顯，加大間伐強(qiáng)度，冠徑比、側(cè)枝數(shù)、側(cè)枝平均基徑會出現(xiàn)顯著變化，枝粗指數(shù)在重度間伐才表現(xiàn)出顯著變化。

中度間伐的遼東櫟林木形質(zhì)優(yōu)于輕度間伐、重度間伐和對照，是因?yàn)橹囟乳g伐林內(nèi)過于稀疏，有利于樹冠生長，但不利于自然整枝，樹干彎曲多，干形較差； 輕度間伐林內(nèi)光照弱，部分個體在競爭中出現(xiàn)枯死，不利于林木生長(尤健健等， 2015)； 而中度間伐為林內(nèi)提供了適宜的光照條件，遼東櫟能在優(yōu)越的生境中生長。因此中度間伐所保留的郁閉度為遼東櫟林木擁有高質(zhì)量形質(zhì)提供了較好生境，可以為黃土高原遼東櫟撫育間伐提供借鑒。

作為試驗(yàn)樣地，每3年撫育間伐1次，探索郁閉度對遼東櫟林木形質(zhì)的影響是必要的，但在集約經(jīng)營程度不高的條件下，考慮撫育間伐經(jīng)濟(jì)效益，要做到每3年1個撫育間伐期是不現(xiàn)實(shí)的。本研究試驗(yàn)得出間伐強(qiáng)度(保留郁閉度)對林木形質(zhì)的影響是存在的，因此，考慮黃土高原遼東櫟林經(jīng)營實(shí)際情況，以10年1個撫育間伐期在經(jīng)營成本上可能更為合理。

目前，對林木形質(zhì)指標(biāo)的設(shè)定沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，各指標(biāo)應(yīng)占權(quán)重也沒有統(tǒng)一規(guī)定，本研究選取的12個指標(biāo)是在陳曉陽等(2005)、尤健健等(2015)研究基礎(chǔ)上選取的比較直觀、適合林業(yè)工作者調(diào)查的指標(biāo)，能夠較全面反映遼東櫟林木生長、干形和側(cè)枝情況，進(jìn)而反映遼東櫟林木形質(zhì)情況。將樹高平均生長量、胸徑年均生長量代替樹高、胸徑劃為形質(zhì)指標(biāo)，將分杈高度占樹高比值作為分杈情況的賦分標(biāo)準(zhǔn)，能更合理地反映林木形質(zhì)，同時(shí)以層次分析法評價(jià)林木形質(zhì)可以將定性問題定量化、復(fù)雜問題簡單化，但層次分析法主觀性強(qiáng)，本研究在指標(biāo)的選擇與評價(jià)都經(jīng)過了多個專家論證，因此該方法對遼東櫟林木形質(zhì)的評價(jià)是科學(xué)的，可以為評價(jià)林木形質(zhì)提供進(jìn)一步的理論依據(jù)。但是本研究選取的12個指標(biāo)是林分調(diào)查獲取的宏觀數(shù)據(jù)，對木材化學(xué)性質(zhì)、物理性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)等方面還有待進(jìn)一步研究。

4 結(jié)論

撫育間伐可改善遼東櫟林木形質(zhì)質(zhì)量，其中形質(zhì)指標(biāo)樹高平均生長量、健康狀況隨間伐強(qiáng)度增加而增加，高徑比隨間伐強(qiáng)度增加而減少，但均有利于林木形質(zhì)質(zhì)量提高； 與對照相比，中度、重度間伐對冠徑比、側(cè)枝數(shù)、側(cè)枝平均基徑影響顯著，間伐對通直度、分杈情況有顯著影響； 中度間伐(保留郁閉度0.7)對改善遼東櫟林木形質(zhì)質(zhì)量的作用最大，輕度間伐(保留郁閉度0.8)次之，重度間伐(保留郁閉度0.6)最小，可為黃土高原遼東櫟撫育間伐技術(shù)提供依據(jù)。利用層次分析法構(gòu)建遼東櫟林木形質(zhì)評價(jià)體系可以為其他樹種形質(zhì)評價(jià)提供借鑒。

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(責(zé)任編輯 石紅青)

EffectofThinningonQuercuswutaishanicaTreesFormQualitybytheAnalyticHierarchyProcessinHuanglongMountains

Yu Shichuan Zhang Wenhui You Jianjian Deng Lei Huang Caizhi Xing Zhongli Fan Rongrong He Ting
(KeyComprehensiveLaboratoryofForestryinShaanxiProvince,NorthwestAamp;FUniversityYangling712100)

【Objective】 In this study,the effects of thinning onQuercuswutaishanicatrees form quality were investigated by the analytic hierarchy process in Huanglong Mountains in order to provide theoretical basis of trees form quality evaluation system and thinning onQ.wutaishanicaon Loess Plateau.【Method】 Experimental sample plots, which are the heavy thinning (keeping canopy density of 0.6), medium thinning (keeping canopy density of 0.7), light thinning(keeping canopy density of 0.8) and control plots (canopy density of 0.9) onQ.wutaishanicaforest in Huanglong Mountains of the Loess Plateau were set up. In order to keep invariant canopy density of different thinning intensities of the experimental sample plots, every three years proceed on a tending thinning. TheQ.wutaishanicaform quality evaluation system was constructed by using the analytic hierarchy process (AHP), with growth situation(height mean increment, DBH mean annual increment, crown diameter ratio, health condition), stem form situation (ratio of height to diameter, tree tapering, stem straightness, bifurcation situation), lateral branch situation (natural ability of self thinning, lateral branch number, index of branch coarse, average base diameter of branches) asQ.wutaishanicaform quality evaluation index, calculatedQ.wutaishanicatrees form quality scores of comprehensive evaluation with the heavy thinning (keeping canopy density of 0.6), medium thinning (keeping canopy density of 0.7), light thinning(keeping canopy density of 0.8) and control plots (canopy density of 0.9).【Result】 The stem form situation was the most significant influencing for the tree form quality with the relative contribution rate of 0.653, followed by growth situation, which influenced the tree form quality had the relative contribution rate of 0.285, the less influencing of lateral branch situation for the tree form quality with the relative contribution rate of 0.062. Weights with all the evaluation indexes ofQ.wutaishanicaform quality evaluation were in sequence of stem straightness (0.344 6) gt; bifurcation situation (0.227 1)gt; health condition (0.190 7) gt; DBH mean annual increment (0.051 3) gt;ratio of height to diameter (0.046 3) gt; natural ability of self thinning (0.037 7) gt; tree tapering (0.035 2) gt; height mean increment (0.031 6) gt; average base diameter of branches (0.012 6) gt; crown diameter ratio (0.011 4) gt; index of branch coarse (0.008 9) gt; lateral branch number (0.003 0); Comprehensive evaluation score was in sequence of medium thinning (92.892) gt; light thinning (83.314) gt; heavy thinning (79.644) gt; control plots (74.376), trees form quality score firstly increased and then decreased with the increase of thinning intensity so that medium thinning had the highest score and the form quality ofQ.wutaishanicawas the best.【Conclusion】Quercuswutaishanicatrees form quality were promoted by thinning, and the height mean increment and health condition of the form indexes increased with thinning intensity, and ratio of height to diameter decreased with increasing thinning intensity. Compared with the control, the medium thinning and heavy thinning had significant influence on the crown diameter ratio, lateral branch number and average base diameter of branches.The thinning had significant influence on the stem straightness and bifurcation situation. The best thinning intensity for form quality ofQ.wutaishanicawas medium thinning (keeping canopy density of 0.7), followed by the light thinning(keeping canopy density of 0.8), the heavy thinning (keeping canopy density of 0.6) being the last,which should be suitable for application inQ.wutaishanicaforest tending thinning. With AHP to establish the trees form quality evaluation system can provide the basis for other species form quality evaluation.

tending thinning； form quality evaluation； analytic hierarchy process；Quercuswutaishanica

10.11707/j.1001-7488.20171112

2016-01-29;

2016-10-24。

楊凌示范區(qū)科技推廣能力提升項(xiàng)目 “水保型櫟林目標(biāo)樹經(jīng)營技術(shù)示范”(2015-TS-29);國家林業(yè)局全國森林經(jīng)營基礎(chǔ)研究項(xiàng)目“全國森林經(jīng)營樣板基地典型經(jīng)營模式及成效監(jiān)測研究與示范”(1692016-03)。

*張文輝為通訊作者。

S753

A

1001-7488(2017)11-0104-10