重慶地區(qū)馬尾松人工林不同間伐強度試驗

馬正銳，孟祥江，王 蕾，陳本文

(重慶市林業(yè)科學(xué)研究院，重慶 400036)

馬尾松(PinusmassonianaLamb.)是我國松屬樹種中分布最廣的一種，北自河南及山東南部，南至兩廣、湖南、臺灣，東自沿海，西至四川中部及貴州，遍布于華中、華南各地[1]。馬尾松是我國南部地區(qū)主要用材樹種，具有較高的經(jīng)濟價值。撫育間伐作為人工林經(jīng)營的主要措施，對馬尾松林的培育具有重要意義，通過合理間伐調(diào)整林分密度，加速林木生長，提高木材質(zhì)量，增加林分蓄積，同時改善林分組成，進而影響森林的生態(tài)功能。林木生長的各個階段都有一個“最適營養(yǎng)面積”(即單位面積的合理株數(shù))，營養(yǎng)面積過大或過小對整個林分生長都不利[2]。間伐強度大小，是撫育間伐的核心問題，直接影響到間伐的效果。有關(guān)馬尾松人工林不同間伐強度對林分生長、生產(chǎn)力、生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)的影響等方面已有諸多報道[1，3-6]，但鮮有重慶地區(qū)馬尾松人工林撫育間伐方面的研究。

為探明重慶地區(qū)不同間伐強度對馬尾松人工林胸徑、樹高及林分蓄積生長量的影響，在重慶市綦江區(qū)北部林場馬尾松人工中齡林設(shè)置樣地開展間伐試驗，以期為該地區(qū)馬尾松人工林的撫育間伐提供參考。

1 試驗區(qū)概況

綦江區(qū)位于重慶市南部，東經(jīng)106°23′—107°03′、北緯28°27′—29°11′之間，東鄰南川區(qū)，南接貴州省習(xí)水、桐梓兩縣，西連江津區(qū)，北靠巴南區(qū)，幅員面積2747.8 km2。屬亞熱帶濕潤氣候區(qū)，具有副熱帶東亞季風(fēng)特點，表現(xiàn)為冬暖、春早、夏熱、秋陰，云多日照少，雨量充沛，溫、光、水地域差異大。年均氣溫18.8 ℃，年均降水量1007 mm，年均無霜期344 d。

綦江區(qū)北部林場經(jīng)營國有林地總面積4227.35 hm2，活立木蓄積為423528 m3，森林覆蓋率89.92%。場區(qū)內(nèi)森林資源豐富，優(yōu)勢樹種有馬尾松2300.58 hm2，占有林地面積的61.01%；杉木占20.45%；硬闊樹種占8.18%。試驗區(qū)位于林場內(nèi)隆盛鎮(zhèn)可樂村芭蕉灣片區(qū)，試驗馬尾松林為人工純林(中齡林，18年生)，1996年造林，造林密度2300株·hm-2。2004年時(8年生)進行過1次間伐，伐后密度約為1650株·hm-2，此后至2014年都未進行撫育，林分郁閉度在0.75～0.9之間，林內(nèi)有少量枯死木。

2 研究方法

中齡馬尾松進入生長旺盛期，林冠高度郁閉，林木自然稀疏十分強烈，在此期間應(yīng)進行間伐。吳鵬等[7]的研究也表明西南地區(qū)馬尾松胸徑和樹高激烈分化時期在15～20年生左右，需進行撫育間伐。結(jié)合當(dāng)?shù)氐纳謸嵊媱?，?014年4月對馬尾松中齡林開展間伐試驗。

在試驗區(qū)選擇林分狀況差異不大的馬尾松純林，設(shè)置對照(不間伐)、弱度間伐、中度間伐、較強度間伐等4種間伐強度樣地，每種樣地選擇在同一坡向的林分設(shè)置3次重復(fù)，共12個樣地，每塊樣地面積為667 m2。林下植被種類較少，灌木層主要有柃木(EuryajaponicaThunb.)、檵木(Loropetalumchinense)、莢蓮(ViburnumdilatatumThunb)、野薔薇(Rosamultiflora)及樟(Cinnamomumcamphora)、櫟類(Fagaceae)等幼苗；草本層以蕨類(Pteridium)、芒(Miscanthus)為主。

按照克拉夫特林木分級法，將林木按生長優(yōu)劣分為優(yōu)勢木、亞優(yōu)勢木、中等木、被壓木和瀕死木5級；采用下層疏伐法，首先砍伐處于林冠下層生長落后的瀕死木等，然后根據(jù)間伐的強度依次選擇被壓木、中等木作為間伐木進行間伐[8-9]。各種間伐強度如下：①弱度間伐：間伐株數(shù)占總株數(shù)的15%，保留密度1410株·hm-2；②中度間伐：間伐株數(shù)占總株數(shù)的30%，保留密度1155株·hm-2；③較強度間伐：間伐株數(shù)占總株數(shù)的45%，保留密度900株·hm-2；④不間伐：保留原密度1650株·hm-2。樣地設(shè)置情況詳見表1。

表1 馬尾松林不同間伐強度樣地基本情況

2014年4月對每塊樣地進行伐前每木檢尺，選擇間伐木進行間伐，間伐3 a后(2017年4月)再次測定馬尾松林木的胸徑和樹高。單株材積按部頒二元材積表公式V=0.000062341803×D1.8551497×H0.95682492計算，式中：V為單株材積(m3)；D、H分別為單株胸徑(cm)和樹高(m)，并將間伐后各樣地每木調(diào)查所得的D、H、V等進行方差分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同間伐強度對林分平均胸徑生長的影響

間伐3 a后林分生長狀況詳見表2，林木平均胸徑、樹高、單株材積均為3次重復(fù)調(diào)查數(shù)據(jù)的加權(quán)平均值。不同間伐強度對馬尾松林分生長的影響，首先反映在胸徑上，撫育間伐能明顯提高馬尾松人工林平均胸徑的生長量。

表2 間伐3 a后的馬尾松林分生長狀況

間伐3 a后，弱度間伐、中度間伐、較強度間伐、不間伐(對照組)的林分平均胸徑分別比間伐前增加38.95%、58.51%、63.83%、31.52%(圖1)，由此可知，適當(dāng)增加間伐強度可以促進林分胸徑的生長。

圖1 不同間伐強度對林分平均胸徑生長的影響

方差分析結(jié)果表明，不同間伐強度對林分平均胸徑的生長影響具有極顯著的差異(P<0.01)。說明經(jīng)過撫育間伐，降低了林分密度，改善了保留木的生長發(fā)育空間，從而加速了林木胸徑的生長。

3.2 不同間伐強度對林分平均樹高生長的影響

間伐3 a后，弱度間伐、中度間伐、較強度間伐、不間伐(對照組)林分平均樹高分別為9.6 m、9.7 m、10 m、8.9 m(表2)，經(jīng)過撫育間伐后林分平均樹高有一定程度的增加，但組間差異不大，表明不同間伐強度對馬尾松林分平均樹高生長無明顯的影響。

3.3 不同間伐強度對林木平均材積的影響

立木的材積取決于胸徑、樹高、形數(shù)3個因子，密度對3因子均有一定的影響[4，10]。不同間伐強度(即不同伐后密度)對馬尾松單株材積和林分蓄積量變化情況見表3。

表3 不同強度間伐3 a后馬尾松林木單株材積和林分蓄積變化情況

由表3可知，間伐3 a后，弱度間伐、中度間伐、較強度間伐的林分平均單株材積分別為0.0664、0.0810、0.0900 m3，分別比對照組高27.69%、55.77%、73.08%。經(jīng)方差分析結(jié)果表明，不同間伐強度對馬尾松林分單株材積生長的影響差異極顯著(P<0.01)。單株材積生長量大小依次為較強度間伐>中度間伐>弱度間伐。因此在一定范圍內(nèi)，適當(dāng)加大間伐強度可以促進單株材積量的增加。

3.4 不同間伐強度對林分蓄積量的影響

間伐3 a后，弱度間伐、中度間伐的林分蓄積量分別為93.7、93.5 m3·hm-2，比對照組增加9.20%、8.97%；而較強度間伐的林分蓄積量最小，僅為82.0 m3·hm-2，比對照組減少4.42%。由此可見，一定強度范圍內(nèi)的間伐可增加林分蓄積量，超過一定的間伐強度會導(dǎo)致林分蓄積量的不增反減。

林分的蓄積量主要取決于單株材積與株數(shù)密度，而這2個因子此消彼長，達到平衡時遵守產(chǎn)量恒定規(guī)律[4]。撫育間伐對單位面積的蓄積量影響結(jié)果不確定，且胸徑的增長對蓄積影響要小于株數(shù)增加對蓄積的影響[11-12]。通過間伐不會提高林地最終生產(chǎn)力，但能提高木材質(zhì)量，所以在實際生產(chǎn)中要盡可能在不減產(chǎn)的情況下提高木材質(zhì)量。因此，撫育間伐強度應(yīng)適當(dāng)，使林木質(zhì)量和單位面積蓄積量達到最優(yōu)，以獲取最大的經(jīng)濟效益。

通過本次試驗可以看出，間伐強度15%與間伐強度30%的林分總收獲量比較接近，而以間伐強度30%的平均單株材積最大，其木材質(zhì)量相對較高。故項目區(qū)內(nèi)馬尾松人工林以30%強度間伐的林分整體質(zhì)量和收獲量最優(yōu)，是較合理的間伐強度，而伐后密度1155株·hm-2是較合理的保留密度。

4 結(jié)論與討論

本研究初步探索了重慶地區(qū)不同間伐強度對馬尾松人工林生長的影響，結(jié)果表明，間伐能顯著提高胸徑的生長，林分平均胸徑的生長量在一定范圍內(nèi)會隨間伐強度的增大而顯著提高；經(jīng)過撫育間伐，降低了林分密度，調(diào)節(jié)了林木之間的競爭程度，擴大了保留木生長發(fā)育所需的空間條件，從而加速了林木胸徑的生長。不同間伐強度對馬尾松林分樹高生長無明顯的影響，而張紀(jì)卯等[13]研究表明樹高生長主要取決于立地條件。間伐對馬尾松林分單株材積生長的影響顯著，適當(dāng)加大間伐強度可促進單株材積量的生長。

不同間伐強度對單位面積的蓄積量影響不同，一定強度范圍內(nèi)間伐可增加林分蓄積量，超過一定強度的間伐會導(dǎo)致林分的蓄積量不增反減，這與相關(guān)研究[1，14-15]結(jié)論比較一致。試驗區(qū)內(nèi)馬尾松人工林以間伐強度30%的林分整體質(zhì)量和收獲量最佳，是最優(yōu)的間伐強度，而伐后密度1155株·hm-2是較合理的保留密度。

森林培育過程中，要盡可能不減產(chǎn)的情況下提高木材質(zhì)量，而胸徑的增長對蓄積影響要小于株數(shù)增加對蓄積的影響，這要求撫育間伐強度應(yīng)適當(dāng)，使林木質(zhì)量和單位面積蓄積量達到最優(yōu)，獲取最大的經(jīng)濟效益。今后還需繼續(xù)開展相關(guān)的間伐試驗與密度優(yōu)化研究，才能確定不同立地、不同林齡最合理間伐強度、起始年限、間隔期等，以期為該地區(qū)馬尾松林的培育提供科學(xué)依據(jù)。

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