現(xiàn)有杉木林等高線更新性砍伐及營(yíng)建效果研究

林振霞

摘 要：通過(guò)對(duì)現(xiàn)有杉木林采取等高線循序漸進(jìn)砍伐套種細(xì)柄阿丁楓的經(jīng)營(yíng)技術(shù)措施，探討了不同更新方式對(duì)更新樹種細(xì)柄阿丁楓、保留樹種杉木的生長(zhǎng)效應(yīng)，同時(shí)分析了不同更新方式形成的復(fù)合林分的土壤養(yǎng)分和物種多樣性。結(jié)果表明，在現(xiàn)有杉木林中采取等高線循序漸進(jìn)砍伐，套種細(xì)柄阿丁楓，培養(yǎng)更新層是有效、可行的途徑，既可達(dá)到逐步更新的目的，又可以提高林分的抗逆性和穩(wěn)定性，從而起到防止或減少水土流失的作用，值得在林業(yè)生產(chǎn)中進(jìn)一步推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：更新造林；杉木；細(xì)柄阿丁楓；經(jīng)營(yíng)效果

中圖分類號(hào) S79 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731（2015）10-116-04

中國(guó)是世界上人工造林面積最大的國(guó)家，據(jù)聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織（FAO）統(tǒng)計(jì)，2000年全球人工林面積為18 673.3萬(wàn)hm2，其中中國(guó)人工林面積為4 508.3萬(wàn)hm2，占世界人工林總面積的24.1%，居各國(guó)之首。1990-2000年世界人工林面積每年以445.8hm2的速度在增加，特別是亞洲國(guó)家的人工林增長(zhǎng)的速度最快，對(duì)減緩森林面積的減少起到了很大的作用[1]。但長(zhǎng)期以來(lái)，由于造林多采取大面積皆伐方式，造成了嚴(yán)重的水土流失。據(jù)俞新妥等研究：人工大面積皆伐后，采取煉山造林引起嚴(yán)重水土流失，第一年徑流量和泥沙量分別為2 743.29m3/hm2和24.81t/hm2，但隨著時(shí)間推移，林地覆蓋狀況變化，水土流失逐漸減少，至第3年年徑流量及沖涮量分別降至1 757.38m3/hm2和1.871t/hm2，有林地覆蓋下的水土流失明顯下降[2]。如何科學(xué)地經(jīng)營(yíng)人工林，持續(xù)地發(fā)揮人工林的多種效益是目前迫切需要解決的問(wèn)題。為了防止或減少大面積皆伐引起的水土流失的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，同時(shí)能夠順利進(jìn)行更新，有學(xué)者提出了有林覆蓋下更新造林方式[3]，引起了廣泛的重視。為此，筆者在福建省沙縣官莊國(guó)有林場(chǎng)現(xiàn)有杉木林中開展了水平等高線間伐及更新寬度的試驗(yàn)研究，以期探索一條有林覆蓋下更新及有效防止或一定程度上減少水土流失的造林方式，為現(xiàn)有林更新提供有價(jià)值的理論依據(jù)和可借鑒的林業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)林建立在福建省沙縣官莊國(guó)有林場(chǎng)白溪工區(qū)14林班27大班6小班。位于福建省沙縣（26°6′～26°46′N，117°32′～118°6′E）境內(nèi)。沙縣屬中熱帶大陸性兼海洋性季風(fēng)氣侯區(qū)，年平均氣溫19.2℃左右，年平均降水量1 780mm，空氣相對(duì)濕度81%左右，霜日16～23d，霜期79～84d。林地屬較肥沃立地類型。試驗(yàn)地海拔160～380m的丘陵地，試驗(yàn)林為1989年春營(yíng)造杉木純林，造林密度3 086株/hm2，常規(guī)經(jīng)營(yíng)管理，1997年間伐1次。

2 試驗(yàn)方法

2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 2005年在18年生杉木（Cunninghamia lanceolata）林中按照試驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行更新性間伐，間伐后在砍伐帶內(nèi)進(jìn)行林地清理，在中間種植更新樹種細(xì)柄阿丁楓（Altingia gracilipes Hemsl）。試驗(yàn)共設(shè)4個(gè)水平，即：（1）按照等高線間伐1行（帶寬約3.6m）保留1行，在間伐行中間挖穴（穴規(guī)格50cm×40cm×40cm，下同）按照2m株距，栽植細(xì)柄阿丁楓（1年生實(shí)生苗，苗木來(lái)源于福建省尤溪國(guó)有林場(chǎng)，下同）（代號(hào)K1L1）；（2）按照等高線間伐2行保留1行（帶寬約5.4m），在間伐株行中間挖穴，按照2m株距，栽植細(xì)柄阿丁楓（代號(hào)K2L1）；（3）按照等高線間伐3行保留1行（帶寬約7.2m），在間伐株行中間挖穴，按照2m株距，栽植細(xì)柄阿丁楓（代號(hào)K3L1）；（4）不間伐、不更新（ck）。采取隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)，3次重復(fù)，每小區(qū)面積400m2（20m×20m）。

2.4 土壤養(yǎng)分狀況分析方法 在各標(biāo)準(zhǔn)地按“S”形布點(diǎn)分別取0～20cm、20～40cm土層采集土樣，各處理土樣帶回室內(nèi)按不同層次混合后供分析測(cè)定，每個(gè)樣品重復(fù)5次。土壤有機(jī)質(zhì)用硫酸重鉻酸鉀法；全氮用蒸餾法；水解性氮用擴(kuò)散法；全磷用鉬銻抗比色法；速效磷用鹽酸——氟化銨消化法；速效鉀用四苯硼鈉比濁法[6]。

3 結(jié)果與分析

3.1 更新樹種生長(zhǎng)狀況分析 從表2可以看出：更新樹種細(xì)柄阿丁楓在不同處理中生長(zhǎng)存在差異，細(xì)柄阿丁楓造林保存率從大到小依次為：K1L1>K2L1>K3L1，平均胸徑生長(zhǎng)量從大到小依次為：K2L1>K1L1>K3L1，平均樹高生長(zhǎng)量從大到小依次為：K1L1>K2L1>K3L1。表明不同更新帶寬度對(duì)細(xì)柄阿丁楓生長(zhǎng)狀況有影響，但無(wú)論是造林保存率，還是平均胸徑、平均樹高，并不隨著更新帶寬度的增加或減少呈規(guī)律性變化，而是有一個(gè)適宜的區(qū)間，這與更新樹種的生物學(xué)特性及生態(tài)環(huán)境的變化有關(guān)。從表2中可知：細(xì)柄阿丁楓10年生平均胸徑K2L1比K1L1、K3L1分別增加13.6%和18.0%，平均樹高K2L1比K1L1降低1.80%，比K3L1增加4.0%。K2L1現(xiàn)有林分中細(xì)柄阿丁楓保存株數(shù)156株/hm2左右，平均胸徑7.87cm，年平均生長(zhǎng)量0.79cm/a，平均樹高7.07m，年平均生長(zhǎng)量0.71m/a，立木材積28.877 2m3/hm2，林分生長(zhǎng)狀況良好，處于林分亞林層，與上層杉木林形成層次明顯，板塊分明的鑲嵌體，已經(jīng)發(fā)育成為更新性演替層。表明基于更新層培育采取K2L1處理更新經(jīng)營(yíng)模式較適宜。即18年生杉木林砍伐2行，保留1行杉木，更新帶寬度5.4m，比較適宜細(xì)柄阿丁楓的生長(zhǎng)發(fā)育，這種更新的經(jīng)營(yíng)措施是可行的。等高線帶狀砍伐，可以利用已有的杉木帶攔截、滯留降雨，避免較大的徑流產(chǎn)生，防治或減少水土流失，同時(shí)能夠有限度的釋放空間，為更新樹種正常的生長(zhǎng)發(fā)育提供所需要的光照、水分和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。

本試驗(yàn)選擇18年生杉木林作為更新林分，林分平均胸徑13.6cm，平均樹高13.1m，冠幅3.3～3.8m，郁閉度0.9m左右，砍伐一帶，帶寬僅3.6m左右，此時(shí)杉木平均冠幅3.3～3.8m，顯然釋放空間有限，雖然K1L1處理栽植細(xì)柄阿丁楓造林成活率較高，但營(yíng)養(yǎng)空間有限，不利于細(xì)柄阿丁楓正常生長(zhǎng)發(fā)育；K3L1處理砍伐3帶，更新寬度7.2m，釋放空間較大，更新寬度增加，容易產(chǎn)生徑流距離，造成水土流失，而且細(xì)柄阿丁楓幼齡時(shí)較耐陰，在光照較強(qiáng)時(shí)，早期造林成活率較低，高徑生長(zhǎng)受制約，失去競(jìng)爭(zhēng)基礎(chǔ)，隨著保留下來(lái)的杉木冠幅延伸、擴(kuò)展，以至細(xì)柄阿丁楓將長(zhǎng)期處于被壓狀態(tài)。

3.2 保存杉木生長(zhǎng)效應(yīng)分析 18年生杉木林正處于桿材快速生長(zhǎng)階段[7]，需要一定營(yíng)養(yǎng)空間?，F(xiàn)有杉木林經(jīng)過(guò)一次間伐，但保存密度仍然較大，林分郁閉度0.90左右，林分已經(jīng)再次郁閉。不間伐ck處理，因?yàn)樽匀幌∈璧脑蜉^原來(lái)立木株數(shù)有所減少，但其現(xiàn)存與K1L1、K2L1 和K3L1比分別增加84.5%、177.9%和259.7%。密度是林分培育中一個(gè)重要因子，直接影響林分對(duì)光能利用率及對(duì)土壤營(yíng)養(yǎng)與水肥的吸收狀況，從而影響林分生產(chǎn)力[8]。從表3中可知：不同處理試驗(yàn)后10a，杉木（28年生時(shí)）平均胸徑增加值都隨著經(jīng)營(yíng)密度的降低而增大，從大到小依次為：K3L1>K2L1>K1L1>ck；平均樹高增加值也存在同樣規(guī)律，但表現(xiàn)并不明顯。高徑生長(zhǎng)和株數(shù)對(duì)林木材積生長(zhǎng)影響較大；林分蓄積量ck比K1L1、K2L1和K3L1分別增加66.9%、106.2%和146.3%，顯然這是由于ck處理保存杉木株數(shù)較多的緣故。在經(jīng)濟(jì)建設(shè)和人民生活中不同木材規(guī)格都有需求，但大徑材無(wú)論質(zhì)量和數(shù)量到目前為止，乃至今后相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)都比較匱乏，培育優(yōu)質(zhì)大徑材是林業(yè)生產(chǎn)中迫切需要且經(jīng)濟(jì)效益較高的經(jīng)營(yíng)目標(biāo)。

從表4、5中不同處理單株材積方差分析和多重比較中可以看出，不同處理間單株材積生長(zhǎng)達(dá)到極顯著差異水平[F=12.84>F0.01（3，6）=9.78]，經(jīng)多重比較，K3L1與對(duì)照（ck處理）比均達(dá)到極顯著差異水平，K3L1與K1L1，K2L1、K1L1與對(duì)照比均達(dá)到顯著差異水平，其他處理間均未達(dá)到顯著差異水平。K3L1與K2L1、K1L1和ck比單株材積分別增加8.52%、13.80%和46.7%，表明K3L1有利于培育大徑材。

3.3 土壤養(yǎng)分狀況分析 現(xiàn)有杉木林采用不同處理砍伐后栽植細(xì)柄阿丁楓，林分生長(zhǎng)環(huán)境發(fā)生了深刻變化，對(duì)土壤肥力產(chǎn)生了影響。土壤養(yǎng)分狀況是評(píng)價(jià)土壤肥力的主要指標(biāo)，表6是不同處理土壤養(yǎng)分狀況的測(cè)定結(jié)果。從表6中可知，不同處理土壤養(yǎng)分狀況存在差異。各處理中有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷含量從高到低均為K2L1>K3L1>K1L1>ck，K2L1有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷含量比ck處理分別增加31.0%、45.5%和23.3%；水解性氮、速效磷、速效鉀含量從高到低排序有所不同，表現(xiàn)為：K2L1>K3L1>K1L1>ck，K2L1水解性氮、速效磷、速效鉀含量比ck分別增加28.3%、8.9%和7.9%。表明不同處理土壤養(yǎng)分狀況存在差異，砍伐后栽植細(xì)柄阿丁楓對(duì)土壤養(yǎng)分狀況產(chǎn)生了影響，土壤養(yǎng)分含量不僅沒有降低，而且有一定程度地提高。這表明，等高線更新性砍伐套種細(xì)柄阿丁楓降低了因?yàn)榻苑ヒ鹚亮魇У娘L(fēng)險(xiǎn)，更為可貴的是調(diào)整了林分結(jié)構(gòu)，有利于培育杉木大徑材，林分的穩(wěn)定性和抗逆性得到了提高。閩西北林區(qū)由于地勢(shì)陡峭、雨量大，容易水土流失，導(dǎo)致土壤養(yǎng)分大量淋失，造成地力下降，不利于林地的可持續(xù)經(jīng)營(yíng)，

3.4 林分林下物種多樣性分析 物種多樣性是生物多樣性的主要組成層次，采用不同的砍伐方式更新細(xì)柄阿丁楓對(duì)物種多樣性有影響，不同處理的物種多樣性調(diào)查與計(jì)算結(jié)果見表7。從表7可以看出：不同處理各層次的種數(shù)和個(gè)體數(shù)都不同，差異明顯。K1L1、K2L1、K3L1處理與ck處理比，物種數(shù)分別為7種、28種、和12種，總個(gè)體數(shù)分別增加46.8%、140.2%和187.6%。K2L1增加物種數(shù)最多、K3L1個(gè)體數(shù)增加最多。在不同處理中均出現(xiàn)的物種有6種，而在砍伐栽植細(xì)柄阿丁楓3種處理種均出現(xiàn)的物種共有4種，K3L1與K2L1處理種出現(xiàn)的共有種有8種，而K3L1與K1L1處理中出現(xiàn)的共有種只有4種，表明不同處理物種組成和相似程度變化較大。考慮到林分相對(duì)穩(wěn)定和逐步更新的原則，K2L1處理更為適宜。K2L1林下物種豐富度S指數(shù)分別為49，SP指數(shù)分別為3.865 3，與ck處理比，物種豐富度（S）和多樣性Simpson指數(shù)（SP）均有增加，表達(dá)均勻性指標(biāo)的Jsp高于ck處理。表明現(xiàn)有杉木林砍伐后栽植細(xì)柄阿丁楓顯著提高了林分的物種豐富度和多樣性指數(shù)，均勻度也有提高，形成了空間的異質(zhì)性，有利于保護(hù)林分的穩(wěn)定性和抗逆性。

4 結(jié)論與討論

（1）水土流失是當(dāng)前普遍存在的生態(tài)問(wèn)題，林業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中不當(dāng)?shù)慕?jīng)營(yíng)措施（如大面積皆伐、煉山造林）是引起林地水土流失的主要原因之一。在現(xiàn)有杉木林中采取等高線循序漸進(jìn)砍伐，套種細(xì)柄阿丁楓，培養(yǎng)更新層是有效的途徑。

（2）不同的更新方式對(duì)更新樹種細(xì)柄阿丁楓生長(zhǎng)有影響。試驗(yàn)結(jié)果表明：細(xì)柄阿丁楓造林保存率從大到小依次為：K1L1>K2L1>K3L1，平均胸徑生長(zhǎng)量從大到小依次為：K2L1>K1L1>K3L1，平均樹高生長(zhǎng)量從大到小依次為：K1L1>K2L1>K3L1。采取K2L1處理更新經(jīng)營(yíng)模式較適宜。K2L1現(xiàn)有林分中細(xì)柄阿丁楓保存株數(shù)156株/hm2左右，平均胸徑7.87cm，年平均生長(zhǎng)量0.79cm/a，平均樹高7.07m，立木材積28.877 2m3/hm2，林分生長(zhǎng)狀況良好，處于林分亞林層，與上層杉木林形成層次明顯，板塊分明的鑲嵌體，已經(jīng)發(fā)育成為更新性演替層。

（3）不同的更新方式對(duì)保存杉木的生長(zhǎng)有促進(jìn)作用，有利于培育杉木大徑材。試驗(yàn)結(jié)果表明：杉木（28年生時(shí)）平均胸徑增加值都隨著經(jīng)營(yíng)密度的降低而增大，從大到小依次為：K3L1>K2L1>K1L1>ck；平均樹高增加值也存在同樣規(guī)律，但表現(xiàn)并不明顯。經(jīng)方差分析和多重比較，K3L1與對(duì)照（ck處理）比達(dá)到極顯著差異水平，K3L1與K1L1，K2L1、K1L1與對(duì)照比均達(dá)到顯著差異水平，其他處理間均未達(dá)到顯著差異水平。K3L1與K2L1、K1L1和ck比單株材積分別增加8.52%、13.80%和46.7%；K3L1有利于培育大徑材。

（4）不同的更新方式形成的復(fù)合林分的土壤養(yǎng)分和物種多樣性存在差異。各處理中有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷含量從高到低均為K2L1>K3L1>K1L1>ck，K2L1有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷含量比ck處理分別增加31.0%、45.5%和23.3%；水解性氮、速效磷、速效鉀含量從高到低排序有所不同，表現(xiàn)為：K2L1>K3L1>K1L1>ck，K2L1水解性氮、速效磷、速效鉀含量比ck分別增加28.3%、8.9%和7.9%。不同處理各層次的種數(shù)和個(gè)體數(shù)都不同，差異明顯。K1L1、K2L1、K3L1處理與ck處理比，物種數(shù)、總個(gè)體數(shù)都有不同程度提高。K2L1林下物種豐富度S指數(shù)49，SP指數(shù)3.8653，與ck處理比，物種豐富度（S）和多樣性Simpson指數(shù)的均勻性指數(shù)Jsp均高于ck處理，顯著提高了林分的物種豐富度和多樣性指數(shù)，均勻度也有所提高，形成了空間的異質(zhì)性，有利于保護(hù)林分的穩(wěn)定性和抗逆性。

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（責(zé)編：張宏民）