不同營林措施對黔中馬尾松天然次生純林生物量的影響

王科 戚玉嬌 譚偉

摘要：? 以黔中地區(qū)馬尾松天然次生純林為研究對象，實(shí)施幼齡林撫育、中齡林間伐及近熟林擇伐措施林分與對照林分生物量的對比結(jié)果表明：撫育林分的平均木、目標(biāo)樹和林分總生物量分別達(dá)到對照林分的1.83、1.59和1.15倍;間伐與擇伐林分目標(biāo)樹生物量的年增長量均顯著高于對照林分，間伐林分喬木層生物量的增長量與增長率均高于對照林分，撫育增加了平均單株生物量和喬木層總生物量，間伐與擇伐對林分目標(biāo)樹生物量和喬木層總生物量的增長均有促進(jìn)作用，對林下植被生物量的促進(jìn)作用不明顯。

關(guān)鍵詞：? 黔中地區(qū);? 馬尾松;? 天然次生純林;? 生物量;? 營林措施

馬尾松（Pinus massoniana）是黔中地區(qū)的主要鄉(xiāng)土樹種，具有速生、豐產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)等特點(diǎn)，但由于黔中地區(qū)存在石漠化現(xiàn)象，馬尾松天然次生林的生產(chǎn)力很難提高[ 1 - 2 ]。撫育、間伐與擇伐是森林經(jīng)營的主要方式，對森林的生長、結(jié)構(gòu)與功能有重要影響。生物量作為林分生產(chǎn)力的重要體現(xiàn)，是森林生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)與能量循環(huán)的基礎(chǔ)，在森林的結(jié)構(gòu)與功能中具有重要地位[ 3 - 5 ]。目前，關(guān)于不同營林措施對馬尾松生物量影響的研究較少，本文對黔中地區(qū)已開展幼齡林撫育、中齡林間伐和近熟林擇伐的馬尾松天然次生純林進(jìn)行樣地調(diào)查，通過對比經(jīng)營林分與對照林分的生物量，評價不同營林措施在黔中地區(qū)的實(shí)施效果，為今后建立適合該地區(qū)的森林可持續(xù)經(jīng)營技術(shù)體系提供理論參考。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于貴州省中部的息烽縣和開陽縣（106°27′～107°17′E，26°48′～27°22′N）海拔? ? ? ? 1 000～1 400 m，地形多樣，以山地為主。北亞熱帶和南溫帶季風(fēng)氣候，年平均氣溫為10.6～15.3 ℃，年降水量1 000 mm左右。植被以馬尾松、杉木（Cunninghamia lanceolata）為主，馬尾松天然林多經(jīng)過人為砍伐和破壞后自然恢復(fù)成次生林。

2 研究方法

2. 1 試驗(yàn)林營造

試驗(yàn)林為開陽縣和息烽縣的馬尾松天然次生純林，林分初始年郁閉度均達(dá)到0.8以上，對其林分設(shè)計了幼齡林撫育、中齡林間伐和近熟林擇伐三種經(jīng)營措施，并分別設(shè)計了相應(yīng)的對照林分。經(jīng)營林分與對照林分初始條件相似，經(jīng)營林分采取相應(yīng)經(jīng)營措施，對照林分不采取任何經(jīng)營措施。

2. 2 營林措施

2. 2. 1 撫育

實(shí)施時間為2010年，實(shí)施對象為9年生馬尾松幼齡林，初始年撫育林分林木株數(shù)密度約為3 000株/hm2。人工輔助調(diào)節(jié)林木水平分布、樹種組成，改善優(yōu)質(zhì)植株生長空間，實(shí)現(xiàn)林分混交。進(jìn)行撫育、間伐、修枝、補(bǔ)植等，伐除對培育目標(biāo)植株有競爭和干擾的喬木，對林下目標(biāo)樹附近高大的灌木和草本進(jìn)行清除。撫育措施不定期進(jìn)行。

2. 2. 2 間伐

實(shí)施時間為2013年，實(shí)施對象為18年生馬尾松中齡林，間伐前的株數(shù)密度為2 269株/hm2。為了目標(biāo)樹和林分內(nèi)其他林木更好生長，進(jìn)行單株間伐，伐除對培育目標(biāo)植株有干擾和林分密集部分長勢差的喬木。間伐實(shí)施1次，株數(shù)間伐強(qiáng)度為39.18%。

2. 2. 3 擇伐

實(shí)施時間為2013年，實(shí)施對象為22年生馬尾松近熟林。擇伐前的株數(shù)密度為1 443株/hm2。進(jìn)行單株擇伐，以目標(biāo)樹為核心采伐競爭木和干擾木，在無目標(biāo)樹的區(qū)域調(diào)節(jié)林分密度，擇伐霸王樹，增加林中空隙。擇伐實(shí)施一次，株數(shù)擇伐強(qiáng)度為37.64%。

2. 3 樣地調(diào)查

2. 3. 1 喬木層調(diào)查

2013年設(shè)置間伐林、擇伐林固定樣地各8個，包括4個經(jīng)營樣地和4個對照樣地，間伐樣地為半徑8.92 m的樣圓，對照樣地為半徑5.64 m的樣圓，每個樣圓周圍（含樣圓）設(shè)置約667 m2左右的保護(hù)區(qū)。2017年，在撫育林中設(shè)置6個20 m×20 m的臨時樣地（包括3個經(jīng)營樣地和3個對照樣地）。調(diào)查喬木層時，對5 cm以上的喬木進(jìn)行編號，標(biāo)注胸徑測量位置，標(biāo)記好目標(biāo)樹。根據(jù)林分的實(shí)際生長情況，按照《森林撫育規(guī)程GB/T 15781-? 2015》確定目標(biāo)樹，在對照樣地也做好目標(biāo)樹標(biāo)記。胸徑測量采用鋼圍尺測量，樹高低于7 m用塔尺測量，高于7 m采用激光樹木測高儀DZH-30測量。固定樣地調(diào)查從2013年開始，間隔期為1年，調(diào)查5次（4次復(fù)查）。臨時樣地在2017年調(diào)查1次。

2. 3. 2 林下層調(diào)查

2017年，在間伐林和擇伐林中分別設(shè)置4個20 m×20 m的臨時樣地（含對照樣地），記錄灌木層與草本層物種和株數(shù)，測量灌木的地徑、樹高及草本的覆蓋度。由于撫育措施會不定期對林下高大灌木和草本進(jìn)行清除，所以本研究只對間伐林和擇伐林的林下植被生長情況進(jìn)行分析。

2. 4 數(shù)據(jù)處理方法

2. 4. 1 生物量計算

采用模型法計算馬尾松生物量，根據(jù)黔中地區(qū)馬尾松標(biāo)準(zhǔn)木生物量的實(shí)測數(shù)據(jù)，建立馬尾松生物量的相對生長方程，具體如下。

2. 4. 2 林木優(yōu)勢度計算

計算樹木優(yōu)勢度并做分級，林木優(yōu)勢度=胸徑/樣地平均胸徑×樹高/樣地平均樹高。優(yōu)勢度≥1.3為優(yōu)勢木，1.3>優(yōu)勢度≥0.7為一般木、優(yōu)勢度<0.7為被壓木。

2. 4. 3 方差分析

用SPSS18.0軟件的單因素方差分析（one Way-ANOVA）和Duncan多重比較檢驗(yàn)林分不同經(jīng)營措施之間生物量的差異性。統(tǒng)計分析、作圖用Excel2007和SPSS18.0軟件完成。

3 結(jié)果與分析

3. 1 撫育對林分生物量的影響

由撫育對馬尾松天然次生純林生物量的影響（表1）可以看出，撫育對林分生物量的生長有促進(jìn)作用。撫育林分的喬木種類有4種，對照林分僅2種，在株數(shù)密度較小的情況下，撫育林分的平均單株生物量、目標(biāo)樹生物量和喬木總生物量均表現(xiàn)出優(yōu)勢。（1）撫育林分的平均單株生物量0.055±0.030 t/株，大于對照林分的0.030±0.012 t/株。單株目標(biāo)樹生物量為0.102±0.056 t/株，達(dá)到對照林分的1.59倍。（2）撫育林分的株數(shù)密度為2 125株/hm2，與對照林分相比降低了33.07%。撫育林分密度雖小，喬木層總生物量卻高于對照林分，撫育林分喬木生物量為97.10±6.47 t/hm2，比對照林分高出13.39 t/hm2。撫育林分中除馬尾松外，其他樹種的株數(shù)所占比例為9.95%，比對照高6.63個%?？梢?，撫育措施可以減小林分密度、增加物種數(shù)量、提高林木混交比例、增加平均單株生物量以及喬木層總生物量。

3. 2 間伐與擇伐對單木生物量的影響

由間伐與擇伐對馬尾松天然次生純林單木生物量的影響（表2）可以看出，各林木類型的年均生長量均表現(xiàn)出為經(jīng)營林分大于對照林分，各處理方式年均生長量表現(xiàn)為目標(biāo)樹>平均木>非目標(biāo)樹。間伐林的目標(biāo)樹、平均木、非目標(biāo)樹年均生長量依次為0.010 3±0.000 7 t/株、0.005 3±0.000 5 t/株、0.003 6±0.000 5 t/株，分別是對照林分的1.72、1.61和1.44倍。擇伐林的目標(biāo)樹、平均木、非目標(biāo)樹年均生長量依次為0.012 7±0.001 8 t/株、0.006 6±0.000 8 t/株、0.004 6±0.000 t/株，分別是對照林分的1.67、1.53和1.39倍。經(jīng)營林分非目標(biāo)樹的年均生長量均大于對照林分平均木。差異性檢驗(yàn)結(jié)果表明，目標(biāo)樹生物量的年增長量在經(jīng)營林分與對照林分中表現(xiàn)出顯著差異性，目標(biāo)樹與非目標(biāo)樹生物量的年增長量也有顯著差異性（P<0.05）?？梢姡g伐和擇伐對林分平均單木、目標(biāo)樹和非目標(biāo)樹生物量的增長均起到了促進(jìn)作用，尤其對目標(biāo)樹的促進(jìn)效果更好。

3. 3 間伐與擇伐對不同優(yōu)勢等級林木生物量增長的影響

由間伐與擇伐對不同優(yōu)勢等級林木生物量的影響（表3）可以看出，各優(yōu)勢等級林木生物量的年均增長量由大到小的排序依次是優(yōu)勢木、一般木、被壓木。在間伐林中，經(jīng)營林分的優(yōu)勢木年均生長量是對照林分的1.9倍，一般木是對照的1.61倍，被壓木生物量的生長沒有優(yōu)勢。在擇伐林中，經(jīng)營林分的優(yōu)勢木年均生長量是對照的1.29倍，一般木是對照的2.52倍，被壓木是對照的3.4倍。可見，間伐措施對優(yōu)勢木生物量增長的促進(jìn)效果最好，被壓木最差，擇伐對優(yōu)勢木和被壓木的促進(jìn)效果與間伐相反。

利用林木優(yōu)勢度與生物量的年均增長量做相關(guān)性分析，由馬尾松天然次生林林木優(yōu)勢度與林木生物量年增長量的相關(guān)性（表4）可以看出，在中齡林間伐與近熟林擇伐中，林木優(yōu)勢度與生物量的年均增長量在0.01水平上呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)性系數(shù)最高達(dá)0.849。這說明在同一林分中的林木胸徑越大，樹高就越高，林木生物量增長就越快。

3. 4 間伐與擇伐對喬木層總生物量的影響

由間伐與擇伐對馬尾松天然次生林喬木層總生物量的影響（表5）可以看出，間伐與擇伐均提高了喬木層生物量的年均增長率。在間伐林中，經(jīng)營林分喬木生物量的年均增長量為8.23 t/hm2，年均 增長率為11.36%，年均生長量和生長率均大于對照林分。生長量在第1年和第3年中表現(xiàn)出經(jīng)營林分小于對照林分，但生長率卻大于對照林分，其中，第4年經(jīng)營林分生長率達(dá)到了對照林分的2.79倍。經(jīng)營林分年生長率由大到小依次為第2年>第1年>第3年>第4年。在擇伐林中，經(jīng)營林分喬木生物量的年均增長量為6.01 t/hm2，年均生長率為5.50%，年均生長量小于對照林分，年均生長率則大于對照林分，生長量只在第3年中表現(xiàn)出優(yōu)勢，生長率則在第2、3、4年中均表現(xiàn)出優(yōu)勢。

3. 5 間伐與擇伐對林下植被生物量的影響

由間伐與擇伐對馬尾松天然次生林林下植被生物量的影響（表6）可以看出，間伐林分的林下灌木層生物量為0.99±0.41 t/hm2，草本層生物量為0.43±0.12 t/hm2，與對照林分相比無顯著差異（P>0.05）。擇伐林分的林下灌木層生物量為1.19±0.96 t/hm2，草本層生物量為0.36±0.14 t/hm2，與對照林分相比差異也不明顯（P>0.05）?？梢姡g伐與擇伐提高了灌木層的物種數(shù)，降低了草本層的物種數(shù)，同時增加了草本層的覆蓋度。

4 結(jié)論與討論

4. 1 馬尾松幼齡林撫育增加了單株生物量及喬木層總生物量。撫育林分的平均單株生物量為0.055 t/株，是對照林分的1.83倍;目標(biāo)樹單株生物量為0.102 t/株，是對照林分的1.59倍。林分喬木生物量為97.10? t/hm2，大于對照林的84.71 t/hm2。此外，撫育也減小了馬尾松林分密度，增加了物種數(shù)，提高了林木混交比例。合理的撫育措施能增強(qiáng)林分的通透性，改善林內(nèi)的光照和溫度等條件及林內(nèi)衛(wèi)生狀況，保證林木有一定的營養(yǎng)空間，從而加速其生長[ 6 ]。

4. 2 中齡林間伐與近熟林擇伐對林分平均木、目標(biāo)樹和非目標(biāo)樹生物量的增長有促進(jìn)作用。間伐、擇伐對目標(biāo)樹的促進(jìn)效果最好，間伐林與擇伐林目標(biāo)樹的年均生長量是分別是對照林分的1.72和1.67倍，這是由于間伐和擇伐能夠改善林內(nèi)光照和溫度條件，有效增加了低矮植光照強(qiáng)度和時間，利于調(diào)節(jié)林分群體結(jié)構(gòu)，增加了林木的生長空間。相關(guān)性分析結(jié)果表明，林木胸徑越大、樹高越高，生物量生長就越快，為大徑級目標(biāo)樹的選擇提供了參考。

4. 3 中齡林間伐提高了喬木層生物量的增長量和增長率，近熟林擇伐未提高喬木層生物量的增長量，但提高了增長率。間伐林分生物量的年均增長率為11.36%，比對照林分高了4.19個百分點(diǎn)，擇伐林分生長率為5.50%，比對照林分高了0.83個%。已有研究表明，間伐可以有效地促進(jìn)林分喬木層生物量的生長[ 7 - 9 ]。喬木層的生物量與單木的生物量和單木的數(shù)量有關(guān)，間伐與擇伐無疑會減少林木數(shù)量，可能會導(dǎo)致單木生物量的“得到量”不及間伐林木的“失去量”，所以經(jīng)營時應(yīng)考慮間伐強(qiáng)度。蔡磊等在對貴州主要人工林經(jīng)營技術(shù)的研究中，把間伐強(qiáng)度在35%以上定義為強(qiáng)度間伐[ 10 ]。本研究間伐和擇伐強(qiáng)度均大于35%，屬強(qiáng)度間伐，而中齡林因生長迅速而彌補(bǔ)了間伐林木產(chǎn)生的“失去量”。

4. 4 間伐對不同優(yōu)勢等級林木生物量生長的促進(jìn)效果表現(xiàn)為優(yōu)勢木最好，被壓木最差。擇伐對不同優(yōu)勢等級林木的促進(jìn)效果與間伐相反。導(dǎo)致該結(jié)果的原因可能是中齡林生長較為迅速，林木間的激烈競爭不利于被壓木的生長，而近熟林生長較為緩慢，林木激烈競爭期已過，優(yōu)勢木生長趨于穩(wěn)定，擇伐給較小林木提供光照，促進(jìn)了被壓木的生長。

4. 5 間伐與擇伐對于林下植被生物量的促進(jìn)效果不明顯，這與李少青、方海波、熊有強(qiáng)等的研究結(jié)果有差異[ 11 - 13 ]。導(dǎo)致差異的原因可能是間伐和擇伐階段對灌草植被的破壞使得林下植被的生長受到了影響，但具體原因有待進(jìn)一步研究。森林生長是一個長周期過程，還需要對林分進(jìn)行更為長期的跟蹤調(diào)查。

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