不同間伐強(qiáng)度對(duì)黃山松人工林生長(zhǎng)的影響

邱 林 張建設(shè) 王曉云 申明海 周傳濤 徐玉杰 鄭天才 張琳琳

(1.河南省信陽(yáng)市林業(yè)科學(xué)研究所，河南 信陽(yáng) 464031；2.河南雞公山森林生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家定位觀測(cè)研究站，河南 信陽(yáng) 464031；3.河南省國(guó)有黃柏山林場(chǎng)，河南 信陽(yáng) 465332)

間伐是森林培育重要措施之一，科學(xué)合理的間伐可以調(diào)整林分密度，改善冠層營(yíng)養(yǎng)空間，減少林木間競(jìng)爭(zhēng)[1-2]，在促進(jìn)林木生長(zhǎng)、優(yōu)化林分結(jié)構(gòu)、提高林下植物多樣性以及充分發(fā)揮林地生產(chǎn)力、改變土壤理化性質(zhì)、增加森林生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性等方面發(fā)揮著重要作用[3-6]。因此，間伐對(duì)實(shí)現(xiàn)森林經(jīng)營(yíng)多功能管理具有重要的理論和實(shí)踐意義。

黃山松 (Pinustaiwanensis) 又名為臺(tái)灣松，為我國(guó)特有樹種，常綠喬木，喜光、耐干旱、耐瘠簿、抗風(fēng)，材質(zhì)良好，分布范圍廣，是重要的用材樹種。目前，國(guó)內(nèi)間伐相關(guān)的研究多集中在馬尾松 (Pinusmassoniana)[7-8]、杉木 (Cunninghamialanceolata)[9]、櫟類 (Quercusspp.)[10-11]等樹種，而間伐對(duì)黃山松影響的研究鮮有報(bào)道。國(guó)有商城黃柏山林場(chǎng)是全國(guó)20家森林經(jīng)營(yíng)樣板基地建設(shè)單位之一，區(qū)內(nèi)有大面積黃山松人工林，基于此，本研究以黃柏山樣板基地內(nèi)的黃山松人工林為研究對(duì)象，進(jìn)行不同強(qiáng)度間伐試驗(yàn)，以期為黃山松人工林的多功能經(jīng)營(yíng)提供參考。

1 研究區(qū)概況

黃柏山林場(chǎng)地處河南省南部大別山北麓，位于北緯31°23′～31°35′，東經(jīng)115°13′～115°20′，海拔400～900 m，坡度15°～35°，水流侵蝕作用強(qiáng)烈，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，地貌類型多樣，山體多呈 “V” 形峽谷，是淮河一級(jí)支流灌河的發(fā)源地。地處北亞熱帶向暖溫帶的過(guò)渡地帶，年平均氣溫14.8 ℃，年平均降雨量1 298.2 mm，主要土類為黃棕壤。

2 材料與方法

2.1 試驗(yàn)方法

在林齡為14 a的黃山松人工林內(nèi)，按照伐密留勻、兼顧株距以及留優(yōu)去劣的原則，對(duì)黃山松人工林進(jìn)行間伐。以黃山松人工林密度計(jì)，設(shè)置45%的強(qiáng)度間伐 (T45)，34%的中度間伐 (T34)，23%的弱度間伐 (T23) 3種間伐強(qiáng)度樣地，同時(shí)以未間伐樣地為對(duì)照 (CK)。每種處理采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)置20 m × 30 m固定樣地，3次重復(fù)，共計(jì)12塊樣地。間伐前樣地基本情況見表1。

2.2 樣地調(diào)查

間伐當(dāng)年以及伐后5年，每年定期對(duì)固定樣地內(nèi)黃山松進(jìn)行每木檢尺，測(cè)定胸徑、樹高、冠幅等因子。

表1 伐前樣地基本情況Table 1 Basic condition of sample plots before thinning

2.3 黃山松蓄積量和生物量計(jì)算方法

單株黃山松材積計(jì)算方法見式 (1)，單位面積蓄積量為單位面積單株黃山松材積累加。單株生物量采用吳澤民等[12]建立的模型，其形式見式 (2)，單位面積生物量為單位面積內(nèi)單株黃山松生物量累加。

V=0.000 062 341 803DBH1.855 149 7H0.956 824 92

(1)

W=0.156 479(DBH2H)1.080 051

(2)

式中：V為材積 (m3)，DBH為胸徑 (cm)，H為樹高 (m)，W為單株黃山松生物量 (kg)。

2.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2003和SPSS 19.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析，采用單因素方差分析法和Duncan多重比較法進(jìn)行分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同間伐強(qiáng)度對(duì)黃山松人工林胸徑生長(zhǎng)的影響

不同間伐強(qiáng)度對(duì)黃山松人工林胸徑生長(zhǎng)的影響見表2。由表2可知，間伐5年后，T45黃山松平均胸徑最大為14.18 cm，其次是T34、T23的平均胸徑，分別為13.50、13.18 cm，對(duì)照平均胸徑最小為12.10 cm。T45、T34、T23平均胸徑年均增長(zhǎng)率分別為5.89%、5.11%、4.65%，為對(duì)照的1.28、1.11、1.01倍。平均胸徑及其年均增長(zhǎng)率，均隨間伐強(qiáng)度增大而增加。由方差分析可知，伐后5年，T45、T34、T23的平均胸徑以及年均增長(zhǎng)率都顯著高于對(duì)照 (P< 0.05)，而不同間伐強(qiáng)度內(nèi)，T45平均胸徑以及年均增長(zhǎng)率又顯著高于T34、T23(P< 0.05)，T34、T23平均胸徑以及年均增長(zhǎng)率之間差異不顯著。這表明間伐對(duì)黃山松人工林胸徑的生長(zhǎng)具有顯著的促進(jìn)作用，并且隨間伐強(qiáng)度的增大，促進(jìn)作用越顯著。

表2 不同間伐強(qiáng)度下黃山松胸徑生長(zhǎng)量Table 2 The DBH growth of P.taiwanensis under different thinning intensities

注：同列不同小寫字母表示差異顯著 (P< 0.05)。

3.2 不同間伐強(qiáng)度對(duì)黃山松人工林樹高生長(zhǎng)的影響

不同間伐強(qiáng)度對(duì)林木平均高度影響比較復(fù)雜，研究結(jié)果也不盡相同[11,13-14]。不同間伐強(qiáng)度下黃山松樹高生長(zhǎng)量的影響見表3。

表3 不同間伐強(qiáng)度下黃山松樹高生長(zhǎng)量Table 3 The tree height growth of P.taiwanensis under different thinning intensities

注：同列不同小寫字母表示差異顯著 (P< 0.05)。

由表3可知，伐后5年，黃山松平均樹高由大到小依次為T45、T34、T23、CK，平均樹高年均增長(zhǎng)率隨間伐強(qiáng)度增加而增加，相對(duì)于對(duì)照，T45、T34、T23的平均樹高年均增長(zhǎng)率分別增加了0.88%、0.41%、0.28%。由方差分析可知，在T45、T34、T23以及對(duì)照處理下，伐后5年，平均樹高及其年均增長(zhǎng)率差異不顯著。由此表明，間伐在一定程度上雖能促進(jìn)黃山松人工林樹高生長(zhǎng)量的增加，但效果不明顯。

3.3 不同間伐強(qiáng)度對(duì)黃山松蓄積量的影響

3.3.1不同間伐強(qiáng)度對(duì)黃山松單株材積的影響

林木單株材積大小主要取決于胸徑、樹高。不同間伐強(qiáng)度對(duì)黃山松單株材積生長(zhǎng)量的影響見表4。

表4 不同間伐強(qiáng)度下黃山松單株材積生長(zhǎng)量Table 4 The individual volume growth of P.taiwanensis under different thinning intensities

注：同列不同小寫字母表示差異顯著 (P< 0.05)。

由表4可知，伐后5年，T45、T34、T23黃山松平均單株材積分別為0.057 0、0.050 7、0.048 1 m3，均高于對(duì)照的0.036 7 m3。平均單株材積年均增長(zhǎng)率與對(duì)照相比，均有所增加，增幅分別為2.33%、1.22%、1.13%。由方差分析可知，T45、T34伐后5年的平均單株材積顯著高于對(duì)照 (P< 0.05)，T23與對(duì)照差異不顯著。T34、T23的平均單株材積年均增長(zhǎng)率均顯著高于對(duì)照 (P< 0.05)，但顯著低于T45(P< 0.05)。由此表明間伐可以顯著促進(jìn)林木單株材積生長(zhǎng)，并隨間伐強(qiáng)度的增加，促進(jìn)效果愈明顯。

3.3.2不同間伐強(qiáng)度對(duì)黃山松單位面積蓄積的影響

黃山松人工林蓄積由單株材積和株數(shù)共同決定，不同間伐強(qiáng)度雖能增加黃山松單株材積，且隨著間伐強(qiáng)度的增加而增加，但間伐強(qiáng)度的增加，也減少了單位面積內(nèi)黃山松株數(shù)。不同間伐強(qiáng)度對(duì)黃山松人工林單位面積蓄積量的影響見表5。

表5 不同間伐強(qiáng)度下黃山松人工林單位面積蓄積Table 5 The dynamics of stand volume of P.taiwanensis under different thinning intensities

注：同列不同小寫字母表示差異顯著 (P< 0.05)。

由表5可知，間伐初期單位面積蓄積隨間伐強(qiáng)度增加而減小，T45、T34、T23蓄積分別是對(duì)照的78.18%、83.66%、89.82%。單位面積蓄積年均增長(zhǎng)率由大到小依次為T45、T34、T23、對(duì)照，隨間伐強(qiáng)度增加而增加。間伐5年后，T45、T34、T23單位面積蓄積分別是對(duì)照的85.47%、87.03%、90.70%，隨著伐后時(shí)間推移，不同處理間單位面積蓄積差異減小。由方差分析可知，伐后5年，對(duì)照蓄積顯著高于T45(P< 0.05)，與T34、T23差異不顯著，單位面積蓄積年均增長(zhǎng)率在不同間伐強(qiáng)度處理下均無(wú)顯著差異。由此說(shuō)明不同間伐強(qiáng)度對(duì)黃山松人工林蓄積增長(zhǎng)無(wú)顯著促進(jìn)作用。

3.4 不同間伐強(qiáng)度對(duì)黃山松人工林生物量的影響

不同間伐強(qiáng)度對(duì)黃山松人工林生物量影響見表6。

表6 不同間伐強(qiáng)度下黃山松人工林生物量變化Table 6 The biomass change of P.taiwanensis under different thinning intensities

注：同列不同小寫字母表示差異顯著 (P< 0.05)。

由表6可知，伐后當(dāng)年，T45、T34、T23的生物量分別為對(duì)照的88.02%、91.01%、97.19%，隨間伐強(qiáng)度增加，生物量呈減小趨勢(shì)。生物量年均增長(zhǎng)率由大到小依次為T45、T34、對(duì)照、T23，伐后5年，T45、T34、T23的生物量分別為對(duì)照的89.98%、91.01%、96.00%，隨伐后時(shí)間推移，T45生物量與對(duì)照差異減小。由方差分析可知，間伐5年后，對(duì)照生物量顯著高于T45、T34(P< 0.05)，但與T23差異不顯著，生物量年均增長(zhǎng)率在不同間伐強(qiáng)度處理下均無(wú)顯著差異。由此說(shuō)明不同間伐強(qiáng)度對(duì)黃山松人工林生物量增長(zhǎng)無(wú)顯著促進(jìn)作用。

4 結(jié)論與討論

間伐通過(guò)改變林分結(jié)構(gòu)，從而影響林木生長(zhǎng)。黃山松人工林間伐結(jié)果表明，間伐對(duì)黃山松胸徑的生長(zhǎng)有顯著的促進(jìn)作用，且隨間伐強(qiáng)度的增加，促進(jìn)作用愈顯著，這是因?yàn)殚g伐后，黃山松之間競(jìng)爭(zhēng)減小，且間伐強(qiáng)度越大，黃山松的生長(zhǎng)空間和營(yíng)養(yǎng)空間越大，越有利于主干生物量的積累，這與張水松等[15]、孫洪剛等[16]的研究結(jié)果一致。不同間伐強(qiáng)度處理對(duì)黃山松平均樹高及其年均增長(zhǎng)率會(huì)產(chǎn)生一定影響，但影響不大，相互之間差異不顯著，主要因?yàn)闃淠镜母呱L(zhǎng)取決于樹種的遺傳特性、林木立地條件等因素。間伐促進(jìn)了黃山松胸徑和樹高的生長(zhǎng)，因而也增加了單株材積，與對(duì)照相比，T45、T34、T23對(duì)黃山松單株材積生長(zhǎng)均有顯著促進(jìn)作用，且促進(jìn)作用隨間伐強(qiáng)度的增加而增加。綜合分析可發(fā)現(xiàn)，間伐處理，尤其是強(qiáng)度間伐，能顯著促進(jìn)黃山松生長(zhǎng)特別是胸徑的生長(zhǎng)，不僅可以縮短黃山松林工藝成熟期，而且有利于黃山松大徑材培育。

關(guān)于間伐能否提高林分的蓄積和生物量，一直存在較大爭(zhēng)議，有學(xué)者認(rèn)為需到主伐時(shí)才得到結(jié)論[17-18]。研究中，間伐減少了黃山松人工林蓄積和生物量，初期各處理明顯低于對(duì)照，但間伐能在一定程度上提高蓄積、生物量年均增長(zhǎng)率，且都表現(xiàn)為T45> T34> 對(duì)照，且伐后5年，T45、T34蓄積和生物量與對(duì)照差異進(jìn)一步減小，隨時(shí)間增長(zhǎng)，呈漸近于對(duì)照趨勢(shì)。由于林木生長(zhǎng)周期的原因，僅用伐后5年的數(shù)據(jù)說(shuō)明間伐對(duì)黃山松林收獲量的影響是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還需長(zhǎng)期、持續(xù)的調(diào)查和分析。

研究得出的結(jié)論只是基于伐后5年的調(diào)查數(shù)據(jù)，僅說(shuō)明了黃山松人工林胸徑、樹高、單株材積、蓄積以及生物量經(jīng)不同強(qiáng)度間伐后短期內(nèi)生長(zhǎng)變化情況。試驗(yàn)時(shí)間短，分析指標(biāo)少，而間伐對(duì)林分的影響是長(zhǎng)期、多方面、動(dòng)態(tài)的過(guò)程，應(yīng)基于林分現(xiàn)狀、培育目標(biāo)等因素，進(jìn)行長(zhǎng)期、多指標(biāo)系統(tǒng)觀測(cè)，從而對(duì)黃山松人工林不同強(qiáng)度間伐效果做出更科學(xué)合理的判定。