仙米林區(qū)青海云杉林撫育效果調(diào)查與評價

劉占偉，馬明呈，付生艷，許煥

(1.青海省天峻縣林業(yè)局，青海 海西 817299；2. 青海大學(xué)，青海 西寧 810016)

仙米林區(qū)青海云杉林撫育效果調(diào)查與評價

劉占偉1，馬明呈2，付生艷2，許煥2

(1.青海省天峻縣林業(yè)局，青海 海西 817299；2. 青海大學(xué)，青海 西寧 810016)

確定適宜的撫育間伐強度以建立適宜的林分結(jié)構(gòu)，使森林的多種效益得到充分發(fā)揮，在門源縣仙米林區(qū)，對青海云杉中幼林進行撫育間伐，并設(shè)定9個固定樣地，于2016年對固定樣地進行復(fù)測，通過測定林下植被多樣性、林分生產(chǎn)力及林下更新3個方面的9個指標(biāo)，進行青海云杉林撫育效果的評價。結(jié)果表明：15%的撫育強度在優(yōu)化林分結(jié)構(gòu)、提高林分生產(chǎn)力方面效果最佳；25%的撫育強度在提高林下植被多樣性方面效果最明顯；5%的撫育強度效果不明顯。

仙米林區(qū)；青海云杉林；撫育間伐；調(diào)查；評價

森林撫育是人為干擾森林生態(tài)系統(tǒng)的經(jīng)營模式，其目的是調(diào)整樹種組成與林分密度，均衡土壤養(yǎng)分與水分循環(huán)，改良林木生長發(fā)育的生態(tài)條件，縮短森林培育周期提高木材質(zhì)量和工藝價值，發(fā)揮森林的多種效益，通過一定的撫育措施，伐去部分生長較弱、病蟲害較嚴(yán)重的林木，為保留的林木創(chuàng)造更好的生長環(huán)境條件，使森林充分發(fā)揮各種效益[1]。

青海云杉(PiceacrassifoliaKom.)為松科云杉屬植物[2]，分布于中國大陸的青海、甘肅、內(nèi)蒙古、寧夏等地，生長于海拔2 400～3 550 m的地區(qū)，一般生于山谷、陰坡林中、山坡、山坡云杉林中、河谷、陰坡、林中和陰山谷，是構(gòu)成我國寒溫帶針葉林的主要成分之一，具有較強的適應(yīng)性，耐寒耐旱，耐瘠?。煌瑫r也是青海森林植被的建群種，形成了特有的高海拔森林植被景觀[3，4]。撫育間伐，又稱撫育采伐，是在林分郁閉后直至主伐的期間內(nèi)，對未成熟的森林定期而重復(fù)的伐去部分林木，為保留的林木創(chuàng)造更好的生長環(huán)境條件，同時獲取一部分木材的一種森林培育技術(shù)措施[5]。是以采伐部分林木為手段，改善林內(nèi)光照條件，為保留木增加營養(yǎng)面積，同時進行人工選擇，以達到提高林木產(chǎn)量和質(zhì)量的目的。研究不同撫育方式、強度和頻率對森林生態(tài)系統(tǒng)的干擾，對重建、恢復(fù)森林生態(tài)系統(tǒng)固有功能及實現(xiàn)森林可持續(xù)經(jīng)營管理有重要意義。由于自天保工程實施以來，對天保工程區(qū)全面禁伐，仙米林區(qū)青海云杉中齡林缺乏必要的撫育措施，造成生長狀況不斷下降，生理機能不斷減弱，抗病害能力也不斷下降，有可能造成森林病蟲害的大面積爆發(fā)。通過合理的撫育措施，促進林木的正常生長，調(diào)整林分密度，改善林木生境，增加各種生理機能和抗病蟲害能力，使森林的各種效益得到更好的發(fā)揮。森林撫育效果是評價天然林保護的主要方面，對促進青海云杉天然林恢復(fù)具有重要意義[6]。

通過研究評價各小班在不同撫育強度下的森林撫育效果，確定適宜的撫育強度，為青海云杉林建立適宜的林分結(jié)構(gòu)，充分發(fā)揮森林的多種效益，為天然林的撫育和保護工作提供技術(shù)保障[7]。我國具有5 000×104hm2的中、幼齡林，現(xiàn)已形成了以中、幼齡林為主體的森林資源分布格局，其森林結(jié)構(gòu)和質(zhì)量問題十分突出。主要表現(xiàn)為純林多、密度大和生長不良。對此，我國各地針對區(qū)域樹種開展了卓有成效的研究，取得了良好的效果。通過森林撫育效果評價，促進了科研與林業(yè)生產(chǎn)的銜接，加快了科研成果的生產(chǎn)力轉(zhuǎn)化[8]。通過技術(shù)成果轉(zhuǎn)化，森林可持續(xù)經(jīng)營技術(shù)更為完善。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

門源仙米林場位于37°02′—37°50′ N，101°46′—102°39′ E，屬青海省海北藏族自治州門源回族自治縣東部峽谷地區(qū)，是青海省重要的水源涵養(yǎng)林區(qū)，北接甘肅省肅南縣西營河林場，東與甘肅省天祝縣毗鄰，南連本省互助縣，距西寧市108 km。高原亞寒帶氣候，冬季漫長而嚴(yán)寒，夏季短暫而溫暖，年降水量300～600 mm，以夏雨為主。相對濕度很高。試驗區(qū)平均海拔在2 700～3 000 m，地貌為中山，坡度較緩。主要林分類型有青海云杉純林、青海云杉和白樺的針闊混交林及白樺純林；林區(qū)土壤多為黑鈣土，林區(qū)內(nèi)植物種類繁多，達千余種，其中喬木樹種有4科5屬12種，主要有青海云杉、祁連圓柏、白樺、紫樺、山楊；灌木有10科18屬60多種，主要有杜鵑、金露梅、銀露梅、小檗、沙棘、高山柳；草本和蕨類植物有4科211屬900余種，野生動物主要有雪豹、棕熊、馬鹿等。

1.2 試驗設(shè)計

樣地位于林區(qū)抓日溝、恰久、下灣溝三個區(qū)域內(nèi)，青海云杉林原始狀態(tài)相差不大，于2011年選擇林分生長狀況可以代表區(qū)域內(nèi)平均水平的青海云杉中幼林進行撫育間伐，伐去部分競爭或生長不良的林木，并設(shè)置9個固定樣地，樣地分別設(shè)定為弱度撫育樣地(樣地編號為：A、B、C)，中度撫育樣地(樣地編號：D、E、F)，強度撫育樣地(樣地編號：G、H、R)，于2016年對這9個固定樣地進行復(fù)測，參與撫育強度的評價與決策。樣地面積20 m×20 m，在每個樣地的中心和四角共設(shè)置5個樣方進行測定。測量指標(biāo)有：(1)林下植被多樣性指標(biāo)：包括灌木蓋度、草本蓋度、灌木優(yōu)勢種多度及草本優(yōu)勢種多度；(2)生產(chǎn)力指標(biāo)：包括林木平均生長量、平均胸徑、平均樹高；(3)林下更新指標(biāo)：包括林下幼苗年生長量、幼苗成活率。撫育樣地的基本情況見表1。

表1 樣地概況

注：在撫育強度一列中，2表示撫育強度=5%，3表示撫育強度=15%，4表示撫育強度=25%。

1.3 調(diào)查方法

1.3.1 喬木層的調(diào)查 調(diào)查樣地林分類型、樹木種類。測量樣地內(nèi)青海云杉標(biāo)準(zhǔn)木坐標(biāo)、樹高、胸徑及郁閉度，根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)計算胸徑生長量[2]。

1.3.2 林下植被調(diào)查 灌木蓋度和草本蓋度的測定采用對角線法進行測定。在每個樣地的中心和四角共設(shè)置5個2 m×2 m的林下植物調(diào)查樣方，記載灌木種類、灌木蓋度、優(yōu)勢種、多度。在每個樣地的中心和四角共設(shè)置5個1 m×1 m的林下植物調(diào)查樣方，記載木本種類、木本蓋度、優(yōu)勢種、多度。

1.3.3 林下更新情況調(diào)查 在每個樣地的中心和四角共設(shè)置5個5 m×5 m的林下更新調(diào)查樣方。調(diào)查樣方內(nèi)青海云杉幼苗年生長量及成活率。

1.4 數(shù)據(jù)處理

用Excel 2003和SPSS 17.0軟件進行數(shù)據(jù)處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 撫育強度對青海云杉林的綜合影響

2.1.1 不同撫育強度對林下植被多樣性的影響 撫育間伐及不同撫育強度對青海云杉林林下植被多樣性的影響見表2和3。由表2可知，2011年各樣地在未經(jīng)任何撫育經(jīng)營的情況下，各樣地林下植被多樣性的各項指標(biāo)之間均無顯著差異。間伐5年后，于2017年進行各項指標(biāo)的復(fù)測，結(jié)果如表3。兩表相比可得， 2011年4強度撫育下的灌木蓋度為31%,經(jīng)4強度撫育下的間伐措施，灌木蓋度的最高值出現(xiàn)在該強度撫育下，其值為66%(2016年)。2011年4強度撫育下，樣地內(nèi)灌木優(yōu)勢種為銀露梅，其多度為34%，經(jīng)間伐5年后，G樣地內(nèi)優(yōu)勢種有銀露梅和金露梅，其相對多度達到71%,種間競爭激烈，嚴(yán)重影響林分的更新。2、3強度撫育下，樣地內(nèi)的優(yōu)勢種均為銀露梅，隨著撫育強度的加大，樣地內(nèi)優(yōu)勢種的多度均不斷增加。由此可知，4強度撫育在提高灌木多樣性方面效果顯著。

樣地未被撫育間伐前，各樣地草本蓋度值均變化于35%左右，而經(jīng)間伐5年后草本蓋度隨著撫育強度的增加而增大，變化于49%～72%，草本蓋度的最大值出現(xiàn)在撫育強度最高的樣地內(nèi)，其值為72%，4強度撫育的草本蓋度高出2強度撫育林分的23%。3、4強度撫育下，草本的優(yōu)勢種為天門冬，其多度高達69%-71%,2強度撫育下其優(yōu)勢種為禾草，其多度為48%，由此可得，3、4撫育強度在提高草本多樣性方面效果顯著，而2強度撫育對其影響效果不顯著。在間伐后5年內(nèi)，3個撫育強度均能顯著降低林分郁閉度，其變化于0.65～0.71之間，郁閉度和草本蓋度共同制約著林分更新，草本蓋度隨著郁閉度的減小而增大，林下幼苗更新競爭加大，制約了幼苗的更新。本研究中，4強度撫育下郁閉度最小，草本蓋度最大，嚴(yán)重制約了青海云杉天然更新，這與樣地實際調(diào)查情況一致。撫育間伐對林下植被多樣性的影響效果顯著，不同的撫育強度對林下植被多樣性的影響也不盡相同。

表2 2011年伐前樣地內(nèi)林下植被多樣性指標(biāo)現(xiàn)狀調(diào)查表

表3 2016年伐后樣地內(nèi)林下植被多樣性指標(biāo)現(xiàn)狀調(diào)查表

注：5%水平差異顯著。

2.1.2 不同撫育強度對林地生產(chǎn)力的影響 林地生產(chǎn)力是衡量森林生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的重要指標(biāo)，本研究中，從表5可以看出，撫育間伐能夠顯著提高青海云杉林的平均胸徑生長量，在3強度撫育下林木平均胸徑生長量最高(5.3±0.04)，其次為4強度撫育下的林木(4.2±0.05)，平均胸徑生長量最小的是2強度撫育下的林木。

表4 2011年伐前樣地內(nèi)林地生產(chǎn)力指標(biāo)現(xiàn)狀調(diào)查表

表5 2016年伐后樣地內(nèi)林地生產(chǎn)力指標(biāo)現(xiàn)狀調(diào)查表

注：5%水平差異顯著

經(jīng)表4、表5對比可知，各樣地在撫育間伐前后，林木的平均胸徑與平均樹高均無顯著差異，但在不同撫育強度下林分平均胸徑、平均樹高均較對照略有增加。由表5可知，3強度撫育下樹木的平均胸徑(19.11 cm)和平均樹高(17.12 cm)均略高于2、4強度撫育下的對照值。

2.1.3 不同撫育強度對林下幼樹更新的影響 青海云杉是以種子繁殖形式為主的有性更新，雖然是耐陰樹種，但幼苗更新和生長仍需要充足的(相對而言)光熱條件，撫育間伐就是通過改變林分內(nèi)的光熱條件來促進幼樹更新和林木生長的一種育林措施。不同撫育強度對青海云杉幼苗更新的影響見表6。從表6中可以得知，撫育強度的大小直接影響著林下幼苗的更新生長量及其成活率。3撫育強度下林下幼苗的更新效果最佳，年平均高生長量最大，其值為13.3 cm,分別高出2和4強度撫育下幼苗年平均高生長量5.2 cm和6.4 cm。在3撫育強度下林分結(jié)構(gòu)最優(yōu)，林下植被生長情況良好，幾乎沒有病蟲害，幼苗更新效果最佳，其成活率也最大，高達99%。4強度撫育下，林下草本、灌木蓋度過大，與幼苗間的競爭加大，制約著林下幼苗的更新，其成活率為97%，較2和3撫育強度均小，因此在該撫育強度下右面更新效果最差。2強度撫育下，對幼苗更新影響不顯著。

表6 撫育強度對仙米林區(qū)青海云杉林下幼苗更新的影響

注：5%水平差異顯著

2.2 青海云杉林撫育強度的綜合評價

結(jié)果表明，3強度撫育在促進林分平均胸徑生長量、林分生產(chǎn)力和林下幼苗更新的穩(wěn)步增長方面具有突出效果。在該撫育強度下，樣地內(nèi)青海云杉林的平均胸徑生長量最高，林下幼苗的年平均高生長量最大，成活率最大，更新效果最佳。4強度撫育能夠明顯提高林下植被的多樣性，平均胸徑生長量增加效果明顯，但使林分郁閉度明顯減小，使灌木、草本蓋度明顯增加，導(dǎo)致種間競爭激烈，嚴(yán)重影響林分的更新，不利于林下幼苗的更新，同時影響了林分的穩(wěn)定性。2強度撫育相對于3、4強度撫育來看，對林分結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)效果不太明顯，對影響平均胸徑生長量增加程度不明顯，對林木的平均樹高和平均胸徑影響效果較小，該強度撫育下，灌木蓋度及草本蓋度差異不顯著，林內(nèi)種間競爭依然激烈，所以綜合影響不大。不同的撫育強度對青海云杉林的影響是不同的，為了對不同撫育強度的適宜度進行全面評價，從建立適宜林分結(jié)構(gòu)、發(fā)揮林分生產(chǎn)力等生態(tài)效益出發(fā)，確定為以下3個目標(biāo)：(1)林下植被多樣性較高；(2)林地生產(chǎn)力最高。(3)林下更新效果最好。因此適宜撫育強度的對森林撫育十分重要。根據(jù)上述確定的目標(biāo)，選擇灌木蓋度、草本蓋度、灌木優(yōu)勢種多度、草本優(yōu)勢種多度、平均胸徑生長量、幼苗新梢生長量、幼苗成活率等共計7個指標(biāo)用于綜合評價與決策。

3 結(jié)論

3.1 15%的撫育強度在促進林分平均胸徑生長量、林分生產(chǎn)力和林下幼苗更新的穩(wěn)步增長方面具有突出效果。在該撫育強度下，樣地內(nèi)青海云杉林的平均胸徑生長量最高，林下幼苗的年平均高生長量最大，成活率最大，更新效果最佳。

3.2 25%的撫育強度能夠顯著提高林下植被的多樣性，平均胸徑生長量增加效果明顯，卻導(dǎo)致林分郁閉度減小，致使灌木、草本蓋度顯著增加，導(dǎo)致種間競爭激烈，嚴(yán)重影響林分的更新，不利于林下幼苗的更新，同時影響了林分的穩(wěn)定性。

3.3 5%的撫育強度相對于15%、25%強度撫育來看，對林分結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)效果不太明顯，對影響平均胸徑生長量增加程度不明顯，對林木的平均樹高和平均胸徑影響效果較小，該強度撫育下，灌木蓋度及草本蓋度差異不顯著，林內(nèi)種間競爭依然激烈，所以綜合影響不大。經(jīng)本研究得出結(jié)論，在撫育間伐的過程中，應(yīng)嚴(yán)格按照間伐要求來展開一系列間伐工作，根據(jù)中幼林的林木特征及當(dāng)?shù)貧夂颦h(huán)境等自然概況，確定適宜的撫育間伐強度，完成森林撫育經(jīng)營活動，使森林的多種效益得到發(fā)揮。

4 討論

為探討充分發(fā)揮仙米林區(qū)青海云杉林多種效益的發(fā)揮，本研究通過評價在不同強度撫育下青海云山林群落的生長情況，確定出適宜的撫育強度，為以后仙米林區(qū)青海云杉林撫育強度的確定樹立理論依據(jù)。本研究結(jié)果表明，撫育間伐能夠降低仙米林區(qū)青海云杉林郁閉度，使草本蓋度增大、促進林木平均胸徑生長量、提高灌木蓋度值，但是對平均樹高、平均胸徑影響不大，這與常偉等[11]對秦嶺主要天然次生林撫育經(jīng)營研究結(jié)論一致。

撫育間伐作為一種重要的森林培育手段，雖然可以調(diào)整林分結(jié)構(gòu)、改善林木生境、促進林木生長、提高林木質(zhì)量、維持森林生態(tài)平衡、發(fā)揮森林的多種效益，但如果控制不好撫育強度，反而會使林分的穩(wěn)定性降低、制約林下更新，在生態(tài)管理中造成負(fù)面影響。

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Investigation and Evaluation on Tending Effect ofPiceacrassifoliaPlantation in Xianmi Forest Region

Liu Zhanwei1,Ma Mingcheng2,Fu Shengyan2,Xu Huan2

(1. Forestry Bureau of Tianjun County,Qinghai Province,Haixi 817299, China; 2.Qinghai University ,Xining 810016,China)

In order to determine the appropriate intensity of tending thinning, appropriate stand structure was established, so that the benefits of the forest are given full play. In the county of Xianmi Forest Region, the youngPiceacrassifoliawas conducted tending thinning, and nine fixed plots were established. The re-test was carried out in 2016, mainly by measuring the diversity of understory vegetation.Through determining nine indicators of productivity and forest regeneration, tending effect ofPiceacrassifoliaplantation was evaluated. Result shows that 15% of the tending intensity have the optimal effect in optimizing stand structure and improving stand productivity. The effect of 25% tending intensity is the most obvious on improving diversity of understory vegetation. The effect of 5% tending intensity is not obvious.

Xianmi Forest Region;Piceacrassifolia;forest tending;survey;evaluation

1005-5215(2017)08-0007-04

2017-07-03

青海天然林保護科技支撐項目(TB201605302)

劉占偉(1988-)，男，青海人，助理工程師，從事天然林保護工作，Email：254733058@qq.com

馬明呈(1965-)，男，教授，碩士生導(dǎo)師，從事天然林修復(fù)研究，Email：2863150448@qq.com

S753.5

A

10.13601/j.issn.1005-5215.2017.07.003