陜西省寧東林業(yè)局主要中幼林撫育效果初報(bào)

馬林峰，武朋輝

(1.陜西省寧東林業(yè)局；2.西安市林業(yè)技術(shù)推廣中心，陜西 西安 710061)

陜西省寧東林業(yè)局主要中幼林撫育效果初報(bào)

馬林峰1，武朋輝2

(1.陜西省寧東林業(yè)局；2.西安市林業(yè)技術(shù)推廣中心，陜西 西安 710061)

本研究在寧東林業(yè)局銳齒櫟、油松、華山松等三種主要林分類型中設(shè)立樣地，對撫育間伐后林內(nèi)環(huán)境因子、林分光合特性、林地土壤肥力以及林分生產(chǎn)力的變化進(jìn)行研究，以期為本地區(qū)森林撫育工作提供參考。研究結(jié)果表明，寧東林業(yè)局銳齒櫟、油松和華山松林撫育間伐后林內(nèi)環(huán)境得到了優(yōu)化，林地土壤肥力得到改善，林木光合效率提高，促進(jìn)了林地生產(chǎn)力的發(fā)揮。撫育間伐對森林生態(tài)系統(tǒng)的影響可能與多種因子有關(guān)，在今后的研究中應(yīng)注意間伐強(qiáng)度、立地因子以及林分類型等的綜合影響。

撫育間伐；林內(nèi)環(huán)境因子；光合特性；土壤肥力；林分生產(chǎn)力

森林撫育經(jīng)營是促進(jìn)森林植被生長，提高森林健康水平，降低病蟲害和森林火災(zāi)等發(fā)生水平，保證森林經(jīng)濟(jì)、生態(tài)以及炭匯等功能正常發(fā)揮的重要手段[1]。近年來眾多學(xué)者對不同森林類型撫育經(jīng)營效果開展了廣泛的研究[2]。已知的研究結(jié)果表明合理的森林撫育措施可以明顯改善林內(nèi)光照和溫濕度，促進(jìn)林地土壤肥力的釋放，提高保留木的生長量和固碳能力[3]。但不同區(qū)域、不同林分類型及不同的撫育作業(yè)措施對林地環(huán)境與質(zhì)量的作用效果應(yīng)有差別，試驗(yàn)和選擇適宜本地區(qū)不同林分的撫育措施就很有必要。

陜西省寧東林業(yè)局經(jīng)營面積11.2萬hm2，現(xiàn)有有林地10.2萬hm2，其中占林地總面積53.9%的中幼林(5.5萬hm2)長期沒有進(jìn)行撫育，林分密度偏大、樹種結(jié)構(gòu)單一、林木分化嚴(yán)重、林木競爭劇烈、質(zhì)量和健康狀況差、功能效益低下，阻礙了林地生產(chǎn)力的正常發(fā)揮。2010年以來該局先后進(jìn)行了多次撫育經(jīng)營作業(yè)，并按照要求設(shè)置了監(jiān)測樣地。本文通過對該局油松、華山松、銳齒櫟等主要林分類型監(jiān)測樣地的持續(xù)監(jiān)測，對林分撫育初期效果進(jìn)行了研究，以期為本地區(qū)森里撫育工作提供參考。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于陜西省寧東林業(yè)局，地理位置33°14′～33°50′N，108°16′～108°56′E。該區(qū)域位于秦嶺中斷南坡，海拔1 250～2 889 m，坡度一般為30～35°，為暖溫帶濕潤山地氣候，過渡性和垂直變化明顯，濕潤多雨，氣候溫和。年平均氣溫13.3℃，極端最高、最低氣溫分別為36.2～13.1℃，最冷月(1月份)、最熱月(7月份)平均氣溫分別為2.8℃和23.8℃；年均日照時(shí)數(shù)1 638.3 h，年均降水量1 130 mm，無霜期199 d。土壤主要為山地棕色森林土，土層平均厚度50 cm左右。現(xiàn)有森林是20世紀(jì)50—80年代經(jīng)過渡采伐后自然恢復(fù)起來的次生林，常見森林植物群落類型有油松(Pinustabulaeformis)林，銳齒櫟(Quercusalienavar.acuteserrata)林，闊葉混交林，松櫟混交林，華山松林，紅樺(Betulaalbosinensis)林等。主要成林樹種有銳齒櫟、油松、華山松(P.armandii)、紅樺等，主要伴生樹種有漆樹(Toxicodendronvernicifluum)，青榨槭 (Acerdavidii)，燈臺樹(Bothrocaryucontroversum)等。主要灌木為懸鉤子類，白檀(Symplocospaniculata)，菝葜(Smilaxchina)等，主要草本植物為白茅(Imperatacylindrica)、蛇梅(Duchesneaindica)、茜草(Rubiacordifolia)等。

2 研究方法

2.1 研究樣地的布設(shè)與調(diào)查

在寧東林業(yè)局面積占比較大的銳齒櫟、油松和華山松林3個(gè)典型林分類型中建立研究樣地。選擇每個(gè)林分類型集中分布的典型地段設(shè)立該林分類型的研究樣地5個(gè)，盡可能保證每個(gè)林分類型所有研究樣地樹種組成和生長狀況基本一致，每個(gè)研究樣地面積均為20 m×30 m。3個(gè)森林類型均設(shè)置1塊對照樣地(CK)，共設(shè)置15塊研究樣地(表1)。利用GPS確定每個(gè)樣地的位置，并記錄每個(gè)樣地的海拔、坡度、坡位、坡向等立地因子。調(diào)查林分郁閉度，進(jìn)行每木檢尺，分別記錄每個(gè)樣地內(nèi)每株喬木(胸徑gt;4 cm)的樹種，用常規(guī)方法測量樹高、胸徑和冠幅并對其進(jìn)行編號和標(biāo)記。于間伐作業(yè)3年后進(jìn)行復(fù)測。

表1 森林撫育試驗(yàn)樣地概況

注：表中“油”表示油松，“銳”表示銳齒櫟，“華”表示華山松，“梾”表示梾木(Swidamacrophylla)、“漆”表示漆樹，“槭”表示青榨槭，“木”表示木姜子(Litseapungens)，“榛”表示川榛(Corylusheterophyllavar.sutchuenensis)。

2.2 林內(nèi)環(huán)境監(jiān)測

2.3 林分光合特性監(jiān)測

采用標(biāo)準(zhǔn)木法進(jìn)行測定：根據(jù)樣地調(diào)查資料，在每塊樣地內(nèi)選擇能代表林木平均狀況的標(biāo)準(zhǔn)木1株作為試驗(yàn)用的樣株，并在樣株的林冠中部選取健康枝條標(biāo)記以便后續(xù)測量。使用Li-6400xt光合測定系統(tǒng)(LI-6400XT Portable Photosynthesis System,LI-COR,Lincoln,NE)進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)的測定。具體測定方法按照李明雨等的方法[4]。

2.4 林地土壤肥力測量

分別在各研究樣地中按照土壤自然發(fā)育層次，分3層采集土樣，每個(gè)樣地均勻采集五個(gè)點(diǎn)的土樣。每個(gè)樣地各層5個(gè)土樣充分混合后，在實(shí)驗(yàn)室測定土樣的養(yǎng)分元素含量，包括 N、P、K 等(TN、TP、TK、NO3--N、NH4+-N、AP、AK)。測定方法按照劉盼等人的方法[5]。3個(gè)土層養(yǎng)分含量之和作為林地土壤養(yǎng)分含量

2.5 林分生長量的測量

根據(jù)間伐前樣地調(diào)查數(shù)據(jù)，將林木按徑級分組(4 cm一個(gè)徑級)，林木胸徑生長量為兩次觀測值之差。根據(jù)每個(gè)樣地林木徑級分組以及各組林木個(gè)體數(shù)估算林分平均胸徑和平均高，林分平均胸徑生長量為兩次估算值之差。利用研究區(qū)域已有的生物量估算模型估算林分生產(chǎn)力的變化[6，7]。

3 結(jié)果與分析

3.1 撫育間伐對不同林分類型林內(nèi)環(huán)境的影響

相比于對照樣地，銳齒櫟、油松、華山松三種林分類型撫育間伐后林內(nèi)溫度，光照強(qiáng)度，大氣相對濕度和CO2濃度均有不同程度的改變(表2)。撫育間伐后銳齒櫟、油松、華山松三種林分類型林內(nèi)溫度分別提高了10.98%、16.78%、11.73%，林內(nèi)光照強(qiáng)度分別增加了12.2%、11.3%、10.8%，林內(nèi)大氣相對濕度分別降低了3.75%、8.85%和4.49%，林內(nèi)CO2濃度分別增加了2.06%、1.35%、4.43%。三種林分類型撫育間伐后林內(nèi)環(huán)境均得到了一定程度的改善。油松林林內(nèi)溫度和大氣相對濕度的變化最為明顯。

從學(xué)生的心理過程分析，運(yùn)用情感效應(yīng)，不單是為了激發(fā)學(xué)生的審美情趣，和對美術(shù)產(chǎn)生濃厚感情，同時(shí)通過觀察、感受、聯(lián)想，傳達(dá)情感，即促進(jìn)旺盛的創(chuàng)造情趣。

表2 撫育間伐對林內(nèi)環(huán)境的影響

3.2 撫育間伐對不同林分類型光合特性的影響

撫育間伐后三種林分類型光合能力均得到了一定程度的提升(表2)。銳齒櫟、油松和華山松林的凈光合速率(Pn)分別提高了2.44%、2.96%和2.00%，光飽和最大光合速率(Pmax)分別提高了26.15%、26.49%和19.64%，表明撫育間伐后三種林分的光合效率均得到了一定的提高，尤其是在達(dá)到光飽和點(diǎn)之后，光合速率顯著提高。撫育間伐后銳齒櫟、油松和華山松林的光補(bǔ)償點(diǎn)(LCP)分別比對照林分高出2.30%、2.35%和2.74%，光飽和點(diǎn)(LSP)分別比對照林分高出74.00%、22.90%和20.19%，這表明撫育間伐之后三種林分類型光能利用率均得到了明顯增強(qiáng)。

3.3 撫育間伐對不同林分類型林地土壤肥力的影響

撫育間伐對銳齒櫟、油松、華山松三種林分類型林地土壤肥力均產(chǎn)生了不同程度的影響。由表3可以看出，撫育間伐后三種林分類型林地土壤有機(jī)質(zhì)、總氮、總鉀含量均不同程度增加，油松林的土壤有機(jī)質(zhì)、總N、總P含量增加量在三種林分中均最為明顯，分別比對照高出126.62%、87.12%、84.62%,然而其總K含量的增加量則較小(7.40%)。三種林分類型撫育間伐后NO3--N、NH4+-N、速效P、速效K等速效肥的含量均不同程度增加。銳齒櫟、油松、華山松三種林分類型林地土壤NO3--N含量分別增加了63.76%、66.48%、14.34%；NH4+-N含量分別增加47.75%、22.56%、32.64%，速效P含量分別增加88.82%、33.45%、97.40%、速效K含量分別增加45.03%、64.05%、98.43%。值得注意的是，華山松撫育間伐后林地土壤總P含量降低了13.47%，三個(gè)林分類型之間其余土壤肥力指標(biāo)的變化差異也較大，這表明撫育間伐對不同林分類型林地土壤肥力的影響可能存在較大差異。

表3 撫育間伐對林分光合參數(shù)的影響

表3 撫育間伐對林地土壤肥力指標(biāo)的影響

3.4 撫育間伐對不同林分類型生產(chǎn)力的影響

撫育間伐對銳齒櫟、油松、華山松三種林分類型林分平均胸徑及其生長量，單位面積蓄積量和凈生產(chǎn)力的增加均有一定的促進(jìn)作用(表4)。撫育間伐后銳齒櫟、油松、華山松林林分平均胸徑相比于對照林分分別增加了4.51%、7.82%和2.10%，單位面積蓄積量分別提高了9.67%、15.85%和3.07%，林分平均胸徑的生長量分別提高了24.33%、26.55%和24.68%，凈生產(chǎn)力分別增加了1.67、1.00、0.67 t·hm-2·a-1、比對照林分分別提高了15.61%、20.00%、13.97%?？梢钥闯鰮嵊g伐對油松林生產(chǎn)力的提升最為明顯，其次為銳齒櫟林，對華山松林生產(chǎn)力的促進(jìn)作用最小。這與撫育間伐后光合能力在三種林分的變化規(guī)律一致。

表4 撫育間伐對林分生產(chǎn)力的影響

4 結(jié)論與討論

本研究結(jié)果表明銳齒櫟、油松、華山松三個(gè)不同林分類型撫育間伐后林內(nèi)光照條件均得到了不同程度的改善，與秦平書[7]、毛志宏等[8]的研究結(jié)果相同。撫育間伐后林分密度降低，使得林冠郁閉度下降，透過林冠層的直射光和經(jīng)林冠層反射光增加，林內(nèi)光照強(qiáng)度增加。光照強(qiáng)度的增加提高了林內(nèi)空氣溫度和林地土壤對太陽輻射的吸收，兩者共同作用使得撫育間伐后林內(nèi)溫度升高。本研究中三種林分撫育間伐后林內(nèi)溫度均不同程度升高，這與胡建偉等[9]的研究結(jié)果相同。吳統(tǒng)貴等[10]認(rèn)為大氣相對濕度受溫度的影響，其變化規(guī)律與氣溫完全相反。本研究中三種林分類型撫育間伐后林內(nèi)大氣相對濕度均不同程度降低，這可能是因?yàn)閾嵊g伐后林內(nèi)溫度升高，增加了林內(nèi)蒸發(fā)量，而光照條件的改善使得林木生長活動變強(qiáng)，對林地水分的蒸騰消耗增加，兩者共同作用降底了林內(nèi)大氣相對濕度。 林內(nèi)環(huán)境的改善有助于林下植被發(fā)育和林地更新，同時(shí)提高林地整體的生產(chǎn)力和固碳能力。

凈光合速率的高低反映了植物生長的快慢或產(chǎn)量的高低[11]，本研究中銳齒櫟、油松、華山松三種林分類型撫育間伐后林分凈光合速率均小幅增加。這可能是因?yàn)閾嵊g伐后，林分郁閉度下降，林內(nèi)光照條件得到改善，從而促進(jìn)了林木光合速率的提高，這與李勇等人[12]的研究結(jié)果一致。CO2是光合作用的主要原料，其濃度是光合速率的影響因子之一。然而，在本研究中撫育間伐后林內(nèi)CO2濃度并未隨著光合作用的增強(qiáng)而降低，反而有小幅增加。這可能是因?yàn)閾嵊g伐后林內(nèi)溫度升高，從而增強(qiáng)了土壤微生物的活動,增加了土壤中CO2的釋放量[9],同時(shí)林分密度的下降使得林內(nèi)空氣的流動性增加，使得被植物光合作用消耗的CO2迅速得到補(bǔ)充。

光補(bǔ)償點(diǎn)(LCP)的高低直接反映了植物對弱光的利用能力的大小，LCP越低說明植物對弱光的利用能力越強(qiáng)[13]，光補(bǔ)償點(diǎn)與光飽和點(diǎn)(LSP)之間的光能利用區(qū)間越寬說明植物對光能的利用效率越高。在本研究中，三種林分類型撫育間伐后LCP略微提高而LSP則大幅提高。這表明撫育間伐后林木可能通過提高呼吸作用來適應(yīng)環(huán)境的變化，而LCP和LSP之間光能利用范圍的增加則使得林木對光能的利用率提高，反映出林木對林內(nèi)光照增強(qiáng)的適應(yīng)。

本研究結(jié)果表明撫育間伐對銳齒櫟、油松、華山松三種林分類型林地各項(xiàng)肥力指標(biāo)均有一定的影響。主要表現(xiàn)在增加了土壤有機(jī)質(zhì)以及N、P、K等養(yǎng)分特別是速效養(yǎng)分的含量。張鼎華等[14]、唐效蓉等[15]的研究結(jié)果均表明合理的撫育間伐能改善土壤養(yǎng)分狀況。然而撫育間伐對林地土壤肥力的影響機(jī)制較為復(fù)雜，有的研究結(jié)果表明撫育間伐不總是提高林地土壤養(yǎng)分含量[16-17]，在本研究中華山松撫育間伐后林地土壤總P含量也出現(xiàn)一定程度的下降。這可能是因?yàn)椴煌膿嵊g伐強(qiáng)度對林地土壤肥力的影響存在差異。撫育間伐強(qiáng)度對秦嶺林區(qū)林地土壤肥力的影響值得進(jìn)一步研究。

撫育間伐通過調(diào)整林分密度，改善保留木的生長環(huán)境，從而促進(jìn)保留木的生長。以往的研究結(jié)果表明合理的撫育間伐能夠促進(jìn)林木的生長和林地生產(chǎn)力的提高[18-20]。本研究中撫育間伐后銳齒櫟、油松、華山松三種林分類型林分平均胸徑及其生長量，單位面積蓄積量和凈生產(chǎn)力均一定程度增加，這表明撫育間伐在一定程度上促進(jìn)了林地生產(chǎn)力的發(fā)揮。

綜上所述，寧東林業(yè)局銳齒櫟、油松和華山松林撫育間伐后林內(nèi)環(huán)境得到了優(yōu)化，林地土壤肥力得到改善，林木光合效率提高，促進(jìn)了林地生產(chǎn)力的發(fā)揮。撫育間伐對森林生態(tài)系統(tǒng)的影響可能與多種因子有關(guān)，在今后的研究中應(yīng)注意間伐強(qiáng)度、立地因子以及林分類型等的綜合影響。

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PreliminaryReportontheImpactsofThinningonYoungForestinNingdongForestryBureauofShaanxiProvince

MA Lin-feng1, WU Peng-hui2

(1.NingdongForestryBureauofShaanxi,Xi’an,Shaanxi710061; 2.Xi’anForestryExtensionCenter,Xi’an,Shaanxi710061)

Research plots in the three main forest types were established: Quercus aliena var.Acuteserrata, Pinus tabulaeformis and Pinus armandii in Ningdong Forestry Bureau of Shaanxi Province. Impact of thinning on forest environment, forest photosynthetic characteristics, soil fertility and stand productivity were studied. The results showed that after thinning in the three types of forest, ,forest environment were optimized, soil fertility were improved, forest photosynthetic were more efficiency, and forest productivity were promoted. The influence of thinning on forest ecosystem may be related to many factors and comprehensive consideration should be paid to thinning intensity, site factors and stand types.

Forest thinning; forest environment; photosynthetic characteristics; soil fertility; stand productivity

2017-03-10

馬林峰(1974-),男,大專,工程師,主要從事森林資源培育及管理等工作。

S753.7

A

1001-2117(2017)04-0033-06