透光撫育對“栽針保闊”紅松林中紅松生長過程的影響

韓陽瑞　牟長城　張曉亮等

摘要 [目的]通過研究長白山地區(qū)不同透光撫育強(qiáng)度下“栽針保闊”闊葉紅松林中紅松的生長情況，揭示透光撫育對“栽針保闊”紅松林中紅松生長過程的影響規(guī)律，旨在為闊葉紅松林的恢復(fù)、經(jīng)營提供有力的科學(xué)依據(jù)。[方法]研究5種透光撫育（未采伐對照、低度擇伐、中度擇伐、強(qiáng)度擇伐及上層皆伐）對紅松生長的影響。[結(jié)果]紅松在群落中的地位隨著透光撫育強(qiáng)度的增大逐步得到提升，同時(shí)透光撫育能夠顯著提高“栽針保闊”紅松林內(nèi)紅松優(yōu)勢木（63.4%～146.5%、64.6%～158.6%）、平均木（57.9%～271.1%、42.5%～261.7%）和被壓木（56.5%～182.6%、95.5%～245.5%）的樹高和胸徑，且呈現(xiàn)出隨透光撫育強(qiáng)度的增大而遞增的規(guī)律性。[結(jié)論]透光撫育能顯著提高紅松樹高和胸徑生長。

關(guān)鍵詞 透光撫育；栽針保闊；紅松；胸徑；樹高

中圖分類號 S791.247 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號 0517-6611（2014）08-02365-03

The Influence of Light Transmittance Felling on Pinus koraiensis Growth Process in the “Preserving Deciduous While Planting Coniferous” Korean pine

HAN Yangrui， MOU Changcheng et al

（Ecological Research Center of Northeast Forestry University， Harbin， Heilongjiang 150040）

Abstract [Objective] Based on the different light transmittance felling intensity under the Changbai Mountain area “preserving deciduous while planting coniferous” growth of Pinus koraiensis in broadleaved Korean pine forest， revealing of crownthinning on “effect of planted Pinus koraiensis growth of conifers and protect broadleaved tree” Korean pine forest of broadleaved Korean pine forest， aims to provide scientific basis for restore operation. [Method]The influence of five Light transmittance felling treatments on Pinus koraiensis was studied.[Result]The position of Korean pine in the community with increasing light thinning intensity gradually increased， at the same time， light transmittance felling can significantly improve the “preserving deciduous while planting coniferous pine forest” dominant （63.4%-146.5%， 64.6%-158.6%）， the average wood （57.9%-271.1%， 42.5%-261.7%） and pressed wood （56.5%-182.6%， 95.5%-245.5%） of tree Height and DBH， and increased with increasing light intensity of tending. [Conclusion]Light transmittance felling can significantly improve the Height and DBH of Pinus koraiensis.

Key words Light transmittance felling； Preserving deciduous while planting coniferous pine； Pinus koraiensis； Diameter at breast height； Tree height

闊葉紅松林是我國東北東部山區(qū)地帶性頂極群落，具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、生產(chǎn)力高、生態(tài)環(huán)境優(yōu)良、穩(wěn)定性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)[1]。受到社會(huì)歷史背景、人為等因素的干擾，原始闊葉紅松林曾受到了不可逆轉(zhuǎn)的破壞，幾乎完全消失。后期，雖通過封山育林的方式使次生林得到一定程度上的恢復(fù)，但是整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)、功能上明顯大不如前，出現(xiàn)了種類成分單純且比例不合理、病蟲害多、林分穩(wěn)定性差等問題[2-3]。20世紀(jì)80年代，李景文等[4-5]提出“栽針保闊”的森林培育方式的雛形；經(jīng)過20多年的可行性證明，陳大珂等[6-8]林業(yè)專家明確提出了“栽針保闊”這一概念，并指出它并非屬于對次生林改造的一種經(jīng)營措施，而是對當(dāng)?shù)卦t松闊葉林所形成的天然次生林實(shí)行全面綜合經(jīng)營的總途徑。

目前我國對于“栽針保闊”的研究仍然處在中期階段，其理論體系仍需要進(jìn)一步的補(bǔ)充和完善，對其實(shí)施原則、方法和效果分析等仍需通過廣泛的實(shí)踐應(yīng)用得到有效的驗(yàn)證。該研究通過對長白山不同透光撫育強(qiáng)度“栽針保闊”紅松林的紅松生長狀況的調(diào)查與對比分析，以期揭示透光撫育對“栽針保闊”紅松林群落紅松生長過程的影響規(guī)律，探討闊葉紅松林最適宜的透光撫育強(qiáng)度，旨在為闊葉紅松林的恢復(fù)、經(jīng)營提供有力的科學(xué)依據(jù)，同時(shí)作為對“栽針保闊”理論體系的進(jìn)一步完善和補(bǔ)充[9]。

1 研究地概況與研究方法

1.1 研究地概況

研究地設(shè)于吉林省長白山北坡白河林業(yè)局春雷林場，地理位置為127°53′～128°34′ E，42°01′～42°48′ N，平均海拔800 m，坡度一般5°～10°。氣候?qū)儆跍貛Т箨懶约撅L(fēng)氣候，春季較干旱多風(fēng)，夏季炎熱多雨，冬季干燥寒冷，年平均氣溫3.6 ℃，年平均降水量713 mm，且主要集中在6～8月，全年日照時(shí)數(shù)為 2 271～2 503 h，無霜期109～140 d[10] 。地帶性土壤為暗棕壤，地帶性植被為溫帶針闊混交林。目前研究區(qū)的森林喬木以蒙古櫟（Quercus mongolica）、家榆（Ulmus pumila）、紫椴（Tilia amurensi）等樹種為主，林下灌木和藤本植物有毛榛子（Corylus mandshurica）、刺五加（Radix Acanthopanacis）、衛(wèi)矛（Euonymus alatus）、懸鉤子（Rubus corchorifolius）、薔薇（Rosa multiflora）、山葡萄（Vitis amurensis）等；草本植物有木賊（Hippochaete hiemale）、猴腿蹄蓋蕨（Athyrium multidentatum）、山茄子（Anisodus acutangulus）、蚊子草（Filipendula palmata）、長白紅景天（Rhodiola angusta）等。試驗(yàn)區(qū)于1979年在次生林林下人工栽植紅松（Pinus koraiensis），栽植密度為2 000～2 500株/hm2，造林后的第1～5年間每年進(jìn)行穴狀割灌除草撫育1～2次，1996年（栽植紅松17年后）進(jìn)行了上層透光撫育試驗(yàn)。

1.2 研究方法

1.2.1 樣地設(shè)置。

1996年在吉林省白河林業(yè)局春雷林場設(shè)置了“栽針保闊”紅松林透光撫育試驗(yàn)樣地，采伐試驗(yàn)包括5種透光撫育處理：未采伐對照（C-保留郁閉度0.8）、低度擇伐（L-保留郁閉度0.6）、中度擇伐（M-保留郁閉度0.4）、強(qiáng)度擇伐（H-保留郁閉度0.2）及上層皆伐（CC-保留郁閉度0.0），每種透光撫育處理面積為0.5 hm2，周圍設(shè)有10 m寬的保留帶，試驗(yàn)地總面積4.2 hm2。采伐時(shí)將采伐剩余物保留在原地，目前樣地一直保存良好（未進(jìn)行二次采伐）。此次調(diào)查在5種透光撫育處理林分中各設(shè)置3個(gè)20 m×30 m的標(biāo)準(zhǔn)地（即3次重復(fù)），共設(shè)置15塊標(biāo)準(zhǔn)地，且各樣地立地條件相同（均處于同一海拔的東南坡中坡位）。分別于2012年5月（生長季開始期）和10月（生長季結(jié)束期）對各樣地內(nèi)喬木進(jìn)行每木調(diào)查（表1）。

1.2.2 樣品采集及處理。

用激光測距儀測定樹的高度，利用年輪分析儀處理外業(yè)鉆取得到的紅松樹芯，以得到紅松胸徑生長量相關(guān)數(shù)據(jù)。需先經(jīng)過短暫的常溫干燥和一系列預(yù)處理，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，將干燥的樣芯用乳膠粘在樣本板上。粘貼樣芯前，首先確認(rèn)輪印清晰的橫截面朝上，為避免在乳膠干燥過程中樣芯變形，用線繩將其按十字形式捆綁固定，待乳膠干后取下線繩；利用年輪分析儀讀數(shù)前，需要用粗目和細(xì)目的砂紙分別打磨樣芯，直至年輪變得更加清晰，以便于讀數(shù)并取得需要的數(shù)據(jù)。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理方法。

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析利用Spss軟件及Excel軟件，用方差分析和LSD檢驗(yàn)評價(jià)不同處理水平間的差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 透光撫育對紅松樹高生長過程的影響

由圖1可以看出，透光撫育對長白山“栽針保闊”紅松林內(nèi)紅松優(yōu)勢木樹高生長具有一定影響。保留林分郁閉度0.0（上層皆伐）、0.2（強(qiáng)度擇伐）、0.4（中度擇伐）、0.6（輕度擇伐）、0.8（對照）樣地中紅松優(yōu)勢木樹高的生長量分別為17.5、14.5、11.6、7.8、7.1 m，依次較對照樣地優(yōu)勢木樹高提高了146.5%、104.2%、63.4%、9.9%，呈現(xiàn)出隨透光撫育強(qiáng)度增強(qiáng)而增大的趨勢。經(jīng)進(jìn)一步方差分析得到，除保留林分郁閉度0.6以外，其他各透光撫育強(qiáng)度之間紅松優(yōu)勢木樹高生長量存在著極顯著差異性（P<0.01）。因此，可以得出通過透光撫育的作業(yè)方式能夠顯著提高長白山“栽針保闊”紅松林內(nèi)紅松優(yōu)勢木樹高的生長量，且中、強(qiáng)度透光撫育效果最佳。透光撫育后，保留林分郁閉度0.0、0.2、0.4、0.6、0.8樣地中紅松優(yōu)勢木年平均高生長量分別為0.63、0.59、0.42、0.28、0.25 m，較透光撫育前0.44、0.30、0.29、0.20、0.18 m，分別提高了43.2%、96.7%、44.8%、40.0%、38.9%。進(jìn)一步方差分析得到，透光撫育前保留郁閉度0.2和0.4、0.6和0.8之間差異不顯著，經(jīng)透光撫育后除保留郁閉度0.6外，其他各透光撫育強(qiáng)度之間紅松優(yōu)勢木年均樹高生長量均存在極顯著差異性（P<0.01）。因此，通過實(shí)施透光撫育，長白山“栽針保闊”紅松林內(nèi)紅松優(yōu)勢木樹高生長過程得到有效的促進(jìn)，且在保留林分郁閉度0.2時(shí)這種促進(jìn)作用尤為突出。

圖1 不同郁閉度紅松優(yōu)勢木樹高生長量

由圖2可以得到，透光撫育對長白山“栽針保闊”紅松林內(nèi)紅松平均木的樹高生長具有較大影響。保留林分郁閉度0.0、0.2、0.4、0.6、0.8樣地中紅松平均木的樹高生長量分別為14.1、9.6、7.2、6.0、3.8 m，依次較對照樣地平均木樹高提高了271.1%、152.6%、89.5%、57.9%，呈現(xiàn)出明顯的隨透光撫育強(qiáng)度增強(qiáng)而增大的趨勢。進(jìn)一步方差分析可知，除保留郁閉度0.4和0.6之間差異不顯著外，其他透光撫育強(qiáng)度間紅松平均木樹高生長量差異性顯著（P<0.05）。可以看出，通過透光撫育可以提高長白山“栽針保闊”紅松林內(nèi)紅松平均木的高生長量，其中以高強(qiáng)度透光撫育（郁閉度0.2）效果最佳。透光撫育后，保留林分郁閉度0.0、0.2、0.4、0.6、0.8樣地中紅松平均木樹高的年平均生長量分別為0.55、0.45、0.23、0.23、0.14 m，較透光撫育前0.31、0.14、0.21、0.13、0.09 m分別提高了77.4%、221.4%、9.5%、76.9%、55.6%。方差分析結(jié)果也可以表明，透光撫育前除皆伐外，其他各透光撫育強(qiáng)度之間紅松平均木樹高生長均無顯著差異性，而經(jīng)過透光撫育處理后，除保留林分郁閉度0.4（中度擇伐）與0.6（輕度擇伐）外，其他各透光撫育強(qiáng)度下的紅松平均木樹高生長存在顯著性差異。透光撫育促進(jìn)了長白山“栽針保闊”紅松林內(nèi)紅松平均木樹高生長過程。

圖2 不同郁閉度紅松平均木樹高生長量

通過圖3可以看出，透光撫育對長白山“栽針保闊”紅松林內(nèi)紅松被壓木樹高生長具有顯著影響。保留林分郁閉度0.0、0.2、0.4、0.6、0.8樣地中紅松被壓木樹高生長量分別為6.5、5.4、5.2、3.6、2.3 m，依次較對照樣地被壓木樹高生長量提高了182.6%、134.8%、126.1%、56.5%，呈現(xiàn)出隨透光撫育強(qiáng)度增大而增加的趨勢。進(jìn)一步方差分析可知，各保留林分郁閉度與對照均存在顯著差異性（P<0.05）。因此，透光撫育能顯著提高長白山“栽針保闊”紅松林內(nèi)紅松被壓木的高生長量，且中、高強(qiáng)度透光撫育強(qiáng)度效果最佳。

透光撫育后，保留林分郁閉度0.0、0.2、0.4、0.6、0.8樣地中紅松被壓木年平均高生長量分別為0.26、0.25、0.20、0.14、0.10 m，較透光撫育前0.14、0.08、0.12、0.08、0.05 m分別提高了85.7%、212.5%、66.7%、75.0%、100.0%。進(jìn)一步方差分析結(jié)果顯示，透光撫育前，各透光處理與保留郁閉度0.8（對照）間紅松被壓木樹高生長存在顯著差異，透光撫育后，除保留郁閉度0.6與0.8之間，其他各透光撫育強(qiáng)度間紅松被壓木樹高生長存在顯著性差異，且顯著性明顯提高，說明透光撫育對紅松被壓木的樹高生長過程仍有一定促進(jìn)作用。

圖3 不同郁閉度紅松被壓木樹高生長量

2.2 透光撫育對紅松胸徑生長過程的影響

如圖4所示，保留林分郁閉度0.0、0.2、0.4、0.6、0.8樣地中紅松優(yōu)勢木胸徑生長量分別為25.6、20.6、16.3、10.2、9.9 cm，依次較對照樣地提高了158.6%、108.1%、64.6%、3.0%，呈現(xiàn)出隨透光撫育強(qiáng)度增強(qiáng)而增大的趨勢。經(jīng)進(jìn)一步方差分析得到，除保留郁閉度0.6外，其他各透光撫育強(qiáng)度之間紅松優(yōu)勢木胸徑生長量差異極顯著（P<0.01）。因此，透光撫育能夠顯著提高長白山“栽針保闊”紅松林內(nèi)紅松優(yōu)勢木的胸徑生長量，且中、高強(qiáng)度透光撫育效果最佳。透光撫育后，保留林分郁閉度0.0、0.2、0.4、0.6、0.8樣地中紅松優(yōu)勢木平均胸徑生長量分別為0.94、0.92、0.66、0.36、0.32 cm，透光撫育前分別為0.75、0.46、0.44、0.37、0.36 cm，前3種處理后分別提高了25.3%、100%、50.0%，而保留郁閉度0.6和0.8樣地中紅松優(yōu)勢木平均胸徑生長量較透光前略有下降。經(jīng)進(jìn)一步方差分析可知，透光撫育前后，保留林分郁閉度0.6和0.8之間差異均不顯著，而中、強(qiáng)度透光撫育后，處理間的差異性顯著提升。因此，中、強(qiáng)度透光撫育較有利于紅松優(yōu)勢木胸徑生長過程。

如圖5所示，透光撫育對長白山“栽針保闊”紅松林內(nèi)紅松平均木胸徑生長具有一定影響。保留林分郁閉度0.0、0.2、0.4、0.6、0.8樣地中紅松平均木胸徑生長量分別為17.0、13.4、9.1、6.7、4.7 cm，依次較對照樣地提高了261.7%、185.1%、93.6%、42.5%，呈現(xiàn)出隨透光撫育強(qiáng)度增強(qiáng)而增大的趨勢。進(jìn)一步方差分析得到，紅松平均木胸徑生長量在各透光撫育處理之間存在極顯著差異（P<0.01）。因此，透光撫育能顯著提高紅松平均木胸徑生長量，且中、高強(qiáng)度透光撫育效果較佳。

透光撫育后，保留林分郁閉度0.0、0.2、0.4、0.6、0.8樣地中紅松平均木年平均胸徑生長量分別為0.60、0.60、0.34、0.20、0.20 cm，透光撫育前分別為0.54、0.32、0.30、0.27、0.20 cm，前3種處理后分別提高了11.1%、87.5%、13.3%，

而保留林分郁閉度0.8樣地中紅松平均木年平均胸徑生長