修枝對(duì)吳堡縣側(cè)柏人工林層次結(jié)構(gòu)的影響

張 彥

(陜西省天然林保護(hù)工程管理中心， 西安 710082)

1998年特大洪水之后，國(guó)家啟動(dòng)了天然林保護(hù)工程，工程區(qū)內(nèi)禁止一切采伐行為和人為干擾活動(dòng)[1]。通過多年的努力，天然林保護(hù)工程區(qū)的森林資源得到了有效恢復(fù)，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量持續(xù)好轉(zhuǎn)[2]，但這些保護(hù)措施卻造成了林分結(jié)構(gòu)不良，林地凋落物分解受阻等諸多問題[3]。為此，國(guó)家從2011年起在全國(guó)范圍內(nèi)啟動(dòng)了天然林保護(hù)工程中幼齡林撫育項(xiàng)目。修枝是中幼齡林撫育項(xiàng)目的主要撫育技術(shù)措施之一，其通過調(diào)節(jié)林木個(gè)體水分、養(yǎng)分的無(wú)效消耗，提高林分生長(zhǎng)量[4,5]，改良林木干型[6]和病害發(fā)生率[7]。已有的研究關(guān)于修枝對(duì)人工林層次結(jié)構(gòu)的影響尚不多見，開展本研究，旨在為進(jìn)一步改善天保工程技術(shù)措施提供參考。

1 研究區(qū)概況與研究方法

1.1 研究區(qū)自然概況

研究區(qū)位于陜西省榆林市吳堡縣岔上鎮(zhèn)川口村紅寨則山(N37°40′54″，E110°44′1″)。該地地處黃土丘陵溝壑區(qū)，屬中溫帶亞干旱氣候。年均降雨量為444.1 mm，年內(nèi)降水時(shí)空分布極不均勻，主要集中在7、8、9三個(gè)月，占全年總降水量的65%，且多雷陣雨，絕大部分降雨難以保留，利用率低。年平均氣溫11.3 ℃，無(wú)霜期170～190 d，海拔627～1 204 m，土壤主要為黃綿土。側(cè)柏人工林，分布于23°的陽(yáng)坡，其是經(jīng)魚鱗坑整地后，植苗營(yíng)造。林分密度2 000株·hm-2，2015年4月初，對(duì)林分進(jìn)行了調(diào)查，林齡25 a，林分平均高2.7 m，郁閉度0.5，側(cè)柏基部側(cè)枝叢生，分枝數(shù)5～8個(gè)，平均枝下高0.2 m。2015年4月中旬，采取修枝方式對(duì)林分進(jìn)行了撫育，修枝強(qiáng)度為樹高的1/3，同時(shí)設(shè)置對(duì)照(未撫育)樣地。

1.2 研究方法

2017年7月29-30日，在撫育和對(duì)照林分中分別設(shè)置20 m×20 m 的樣地5個(gè)和3個(gè)。在每個(gè)林分樣地中，按照對(duì)角線法設(shè)置2 m×2 m灌木、1 m×1 m 的草本和1 m×1 m的更新苗調(diào)查樣方各5個(gè)。對(duì)各樣地中喬木進(jìn)行每木檢尺，記錄樹高、胸徑；在灌木和草本樣方中測(cè)定、記錄植物種種類、數(shù)量、株高、蓋度；在更新苗調(diào)查樣方中調(diào)查苗木的數(shù)量并測(cè)定苗高、基徑；測(cè)定撫育和對(duì)照樣地中侵蝕溝長(zhǎng)度、寬度和深度，采用環(huán)刀法采集土壤樣品并稱量其鮮重。

將采集的土壤樣品在烘箱中于105 ℃下烘至恒重，計(jì)算其容重[8]。林地土壤侵蝕量(t·km-2)按侵蝕溝體積×土壤容重計(jì)算。

修枝與對(duì)照樣地間測(cè)定指標(biāo)的差異與制圖采用Origin 8.0 軟件完成，圖、表中相同的字母表示差異不顯著(p>0.05)，反之則差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 修枝對(duì)林木生長(zhǎng)的影響

由于試驗(yàn)區(qū)降水量少且集中，加之林地坡度較大，降水多以地表徑流形式流失，致使林地土壤較干燥、貧瘠，林木可利用的有效降水量較少，林木個(gè)體分化現(xiàn)象較嚴(yán)重。修枝減少了過密的側(cè)枝對(duì)林地土壤中有限水分與養(yǎng)分的無(wú)效消耗，促進(jìn)了保留木個(gè)體的生長(zhǎng)。經(jīng)修枝后的林分平均高為(3.3±0.8)m，比對(duì)照林分(2.8±0.6)m提高了17.9%，差異顯著(p<0.05)。修枝對(duì)林分胸徑生長(zhǎng)也有促進(jìn)作用，經(jīng)修枝后的林分平均胸徑為(3.9±1.2)cm，比對(duì)照林分(3.8±1.1)cm提高2.6%，差異不顯著(p>0.05)。

2.2 修枝對(duì)林分更新的影響

側(cè)柏為耐旱、喜光的陽(yáng)性樹種，修枝撫育清理了側(cè)柏基部叢生的枝條，有利于種子散落后接觸到土壤，獲取充足的光照，在水分適宜的條件下，促進(jìn)種子萌發(fā)成苗。修枝后的林分實(shí)生苗的密度和平均高度分別為(20 200±1 320)株·hm-2和(18.9±5.4) cm，比對(duì)照林分實(shí)生苗的密度(12 500±624)株·hm-2和平均高度(10.6±3.2) cm分別增加了61.6% 和78.3%，修枝與對(duì)照間差異顯著；但更新苗的基徑無(wú)明顯差異(表1)。

表1 林分更新狀況

注：圖表中不同小寫字母表示差異顯著(p<0.05)，下同。

2.3 修枝對(duì)林下灌木的影響

試驗(yàn)區(qū)屬溫帶亞干旱氣候，林地的灌木以喜光、耐旱種為主。修枝在一定程度上降低了林分郁閉度，有利于喜光、耐旱灌木的侵入。修枝后的林分灌木優(yōu)勢(shì)種有2種，而對(duì)照林分僅為1種，灌木種類數(shù)變化不明顯，但修枝林分中優(yōu)勢(shì)灌木的密度、高度和蓋度及灌木總層蓋度均高于對(duì)照林分(表2)。

2.4 修枝對(duì)林下草本的影響

林地內(nèi)的草本分布極不均勻，修枝后的林分林地草本種類數(shù)與對(duì)照相比并未增加，草本密度在對(duì)照林分林地中甚至高于修枝林分(表3)，但修枝措施減少了保留木與草本光、水、肥等因子的競(jìng)爭(zhēng)，促進(jìn)了草本生長(zhǎng)，提高了其蓋度(表3)。

2.5 修枝對(duì)林地土壤侵蝕量的影響

試驗(yàn)林地位于坡面，坡度較陡，林地土壤黃綿土具有疏松、多孔的特性，在雨季高強(qiáng)度暴雨作用下極易造成水土流失。修枝與對(duì)照林分中，林地均有水力侵蝕發(fā)生。但修枝措施有效提高了林下灌草的蓋度，增強(qiáng)了林地水土保持能力。修枝林分林地土壤侵蝕量為41.6 t·km-2，僅為對(duì)照林地土壤侵蝕量131.3 t·km-2的31.7 %。

表2 林下灌木生長(zhǎng)狀況

表3 林下草本生長(zhǎng)狀況

3 結(jié)論與展望

側(cè)柏人工林修枝有效地促進(jìn)了側(cè)柏個(gè)體高生長(zhǎng)，增強(qiáng)了林分的天然更新能力，有利于更新幼苗苗高生長(zhǎng)，增加了林下灌草的蓋度，降低了林地的土壤侵蝕量。

本研究對(duì)側(cè)柏人工林修枝的短期效應(yīng)進(jìn)行了研究，為作業(yè)方便，設(shè)計(jì)單位僅在撫育林分中設(shè)置了一個(gè)修枝強(qiáng)度，不利于闡明修枝強(qiáng)度對(duì)側(cè)柏人工林層次結(jié)構(gòu)的影響和優(yōu)化修枝強(qiáng)度，建議在今后中幼齡林撫育項(xiàng)目設(shè)計(jì)中開展多個(gè)修枝強(qiáng)度的比較。