不同間伐強度對魯中南山區(qū)人工赤松林生長的影響研究

姜 磊，田成玉 ，朱士利，孫居文

（1.山東省平邑縣自然資源和規(guī)劃局，山東 臨沂 273300；2.山東省平邑縣應急管理局，山東 臨沂 273300；3.山東省臨沂市林業(yè)局,山東 臨沂 276000；4.山東農(nóng)業(yè)大學，山東 泰安 271001）

通過科學合理的實施森林撫育間伐措施，不僅能夠調(diào)整森林密度，改善林分生長條件,還能顯著提高林分質(zhì)量，增加林木生長量和活立木蓄積。人工赤松林是魯中南山區(qū)防護林典型林分，多數(shù)處于中齡林階段,密度較大林木間關系出現(xiàn)互抑互害競爭趨勢,需采取生態(tài)疏伐措施伐除密度過大、生長不良的林木，調(diào)整空間結(jié)構(gòu)，為目標樹或保留木留出適宜的營養(yǎng)空間。早在20世紀70年代,山東省日照市通過對赤松林進行撫育間伐試驗，不斷調(diào)整林分的密度，改善林分的生長條件，取得較好效果[1]。李杰通過對山東省藥鄉(xiāng)林場中幼林撫育管理研究得出，撫育間伐能夠有效調(diào)整密度,擴大保留木的營養(yǎng)空間,改善林內(nèi)小氣候條件,有利于提高林分的質(zhì)量和生產(chǎn)力[2]。山東其他地區(qū)對赤松林撫育間伐研究較少，多數(shù)依據(jù)相關撫育規(guī)程開展撫育管理，缺少具體技術(shù)指標。文章以魯中南山區(qū)人工赤松中齡林為研究對象，通過實施不同生態(tài)疏伐強度，對比研究各強度對林分相關因子的影響，提出人工赤松中齡林適宜的間伐強度，為魯中南乃至山東地區(qū)松類林分實施合理撫育間伐作業(yè)提供了科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地基本情況

魯中南山區(qū)是山東省重點防護林分布區(qū)域，氣候為暖溫帶季風氣候，氣溫適宜，四季分明，土壤以棕壤、褐土、潮土為主。森林植被類型多為人工植被和次生植被。試驗地設在蒙山區(qū)域，包括平邑縣國有海螺寺林場、天寶山林場和萬壽宮林場赤松林地，是魯中南山區(qū)典型林分代表區(qū)域,是重點水源涵養(yǎng)林、國家級重點生態(tài)公益林，試驗地立地條件接近，林分結(jié)構(gòu)比較單一，多為純林，混交林比例低，林木生長緩慢，中齡林比重較大。

1.2 試材與方法

為研究生態(tài)疏伐不同間伐強度對人工赤松中齡林生長的影響,在平邑縣國有海螺寺林場、萬壽宮林場、天寶山林場分別設立4個試驗小班，共12個試驗小班，以長期封育對照林及10%、20%、30%共3種間伐強度下的赤松林為試驗對象,間伐強度以株樹間伐強度為標準，間伐根據(jù)伐弱留強、伐小留大、伐劣留優(yōu)的原則標號，并按照森林撫育有關技術(shù)規(guī)程實施。每個小班內(nèi)設立樣地20×33.3m2，長期跟蹤檢測。通過測量林木胸徑和樹高,對比分析不同間伐強度下平均胸徑、樹高、蓄積量變化，分析收益變化,對撫育成效進行評價，對比篩選出各樣地最適宜的采伐強度。樣地基本情況見表1，不同強度間伐后密度情況見表2。

1.3 調(diào)查、測量、記錄

三處林場樣地編號1、2、3、4，分別對應間伐強度 0、10%、20%、30%，于 2011年 11月對對照樣地和間伐樣地進行每木調(diào)查測得基礎數(shù)據(jù)，2011年底實施撫育間伐并再次進行調(diào)查測量，后期每隔一年于11月進行每木調(diào)查測量，包括樹高、胸徑、郁閉度、冠幅等，觀測樹干、側(cè)枝、結(jié)實等情況。對測量的數(shù)據(jù)進行整理統(tǒng)計。

表1 試驗樣地基本情況

表2 人工間伐后林分密度

2 結(jié)果與分析

根據(jù)樣地調(diào)查數(shù)據(jù),匯總計算各樣地的平均樹高、平均胸徑、667m2蓄積量、公頃蓄積量，計算各項因子增加值、增長幅度。

平均樹高、平均胸徑計算方法：采用簡單的算術(shù)平均法計算，每木檢尺樹高和胸徑分別求和，除以總株樹分別求得平均樹高和平均胸徑。

蓄積量計算方法：樣地內(nèi)每木檢尺，按徑階分別統(tǒng)計株樹，根據(jù)一元立木材積表求得各徑階材積，合計即為樣地蓄積量（667m2蓄積量），樣地蓄積再乘以15求得公頃蓄積量。公式如下：

式中：

M1——為樣地蓄積量

n1，n2，······nn——為各徑階株數(shù)

v1，v2，······vn——為各徑階單株材積

M2——為公頃蓄積量

2.1 不同間伐強度下赤松林平均高生長

表3可以看出，12個樣地所測赤松平均高生長在間伐1-2年后有一個加速期，但后期生長凈值比較接近，3種強度方案高生長有的高于對照樣地，有的低于對照樣地，未顯示明確規(guī)律性，高生長受間伐強度影響不明顯。

2.2 不同間伐強度下赤松林平均胸徑生長

2018年所測平均胸徑對比2011年伐前和伐后平均胸徑均有較大幅度增長,由于間伐后平均胸徑計算值大幅增大,因間伐產(chǎn)生的直接平均胸徑差值不能作為間伐影響生長的作用結(jié)果，需拋去該部分差值，因此主要對比間伐后平均胸徑增長情況。

表3 不同間伐強度下赤松林平均樹高生長變化情況

表4可以看出，對照樣地未間伐7年平均胸徑增長值均小于1cm，間伐樣地7年平均胸徑凈增長值最小0.95cm，最大1.3cm；對照樣地未間伐平均胸徑平均每年增長0.12cm，10%、20%、30%間伐強度下平均胸徑平均每年增長分別為0.14cm、0.15cm、0.17cm，分別比對照樣地高出0.02cm、0.03cm、0.05cm；30%間伐強度下7年平均胸徑增長值最大，間伐強度越大，平均胸徑增長值越大,間伐強度對胸徑生長影響明顯，作用程度排序為30%＞20%＞10%＞0%。

表4可以看出，對照樣地未間伐7年平均胸徑增長幅度均小于同場間伐樣地，最小4.42%，最大5.96%，間伐樣地最小5.43%，最大8.97%；萬壽宮10%強度下大于20%及30%強度下平均胸徑增長幅度，海螺寺與天寶山均以30%強度下增長幅度最大，表現(xiàn)出間伐強度越大，對胸徑生長影響越明顯。

2.3 不同間伐強度下赤松林蓄積量生長

2018年所測667m2蓄積量對比2011年伐前和伐后667m2蓄積量均有較大幅度增長,由于間伐后蓄積量計算值大幅增大,由間伐產(chǎn)生的直接蓄積量差值不能作為間伐影響生長的作用結(jié)果，需拋去該部分差值，因此主要對比間伐后畝蓄積量增長情況。

表5可以看出，對照樣地未間伐7年667m2蓄積量增長值均小于同場間伐樣地，最大是天寶山林場未間伐樣地1.045 m3；間伐樣地7年667m2蓄積量凈增加值最小是萬壽宮林場10%間伐強度樣地為0.9968 m3，最大是天寶山林場30%強度樣地為1.2412m3；對照樣地未間伐667m2蓄積量平均每年增長0.1377m3，10%、20%、30%間伐強度下667m2蓄積量平均每年增長分別為 0.1496 m3、0.1675 m3、0.1719 m3，分別比對照樣地高出0.0119 m3、0.0298 m3、0.0341 m3；30%間伐強度下7年667m2蓄積量增加值最大，間伐強度越大，蓄積量增加值越大,不同間伐強度下對蓄積量生長影響明顯，作用程度排序為30%＞20%＞10%＞0%。

表4 不同間伐強度下赤松林平均胸徑生長情況變化情況

表5 不同間伐強度下赤松林公頃蓄積量生長變化情況

表5可以看出，對照樣地未間伐7年667m2蓄積量增長幅度均小于同場間伐樣地，最小9.6%，最大13.56%，間伐樣地最小12.44%，最大23.34%；萬壽宮10%強度下大于20%及30%強度下667m2蓄積量增長幅度，與30%強度下相差較小，海螺寺與天寶山20%強度下大于10%及30%強度下667m2蓄積量增長幅度，與30%強度下相差較小，表現(xiàn)出間伐強度越大，對蓄積量生長影響越明顯的特性。

3 結(jié)論與討論

林木生長受環(huán)境影響關系密切，樣地坡向、密度、坡度、土質(zhì)等因素均作用于林木，比較不同間伐強度對蓄積量生長影響是一個非常復雜的過程，不能僅僅依靠直觀數(shù)據(jù)來判斷。魯中南山區(qū)人工赤松林在不同生態(tài)疏伐撫育間伐強度下胸徑及蓄積量生長差異顯著，間伐強度越大，差異性越顯著。2016年間伐5年后高強度樣地與低強度樣地蓄積量差值逐步縮小，2018年間伐7年后部分高強度樣地蓄積量反超低強度樣地，因此低強度間伐間隔期較短，應間隔4～5年進行第2次間伐，而高強度樣地林間空窗尚未完全郁閉，林木長勢仍然較強，易延長間隔期進行第2次間伐。高強度間伐雖然蓄積量增加快，提前獲得木材經(jīng)濟收益，但施工難度大成本高，間隔年限長不宜掌握，生產(chǎn)中以20%中度間伐為宜，實際實施過程中要根據(jù)林分密度、營養(yǎng)面積情況確定適宜間伐強度，密度大、郁閉度大、側(cè)枝重疊度高、土質(zhì)好可以考慮采用高強度間伐。

不同生態(tài)疏伐間伐強度選定樣地時未考慮林分原有密度狀況，有的樣地密度小也設定了30%間伐強度，其作用發(fā)揮可能不如在密度較大的林分中更加明顯。比較伐后保留株樹、蓄積量保有量及增長幅度等，魯中南山區(qū)人工赤松中齡林適宜保留密度65～80株，生態(tài)疏伐強度（株樹）20%～30%,能夠有效改善林分結(jié)構(gòu),提升林木生長發(fā)育空間。

撫育間伐是科學培育和經(jīng)營森林的重要手段,是森林生態(tài)系統(tǒng)經(jīng)營的關鍵性措施[3]。本研究對魯中南山區(qū)人工赤松中齡林在不同撫育生態(tài)疏伐強度下林分生長進行試驗研究，探明了人工赤松中齡林不同撫育間伐強度下7年后樹高、胸徑、蓄積量變化規(guī)律,提出適宜的生態(tài)疏伐強度和保留密度，本研究結(jié)論可為魯中南及山東地區(qū)松類中齡林撫育間伐提供參考。