不同密度胡桃楸天然次生林生長情況對比研究

劉忠玲 呂躍東 姚 穎 劉建明 溫愛亭 祁永會

(黑龍江省林業(yè)科學(xué)研究所，黑龍江 哈爾濱 150001)

胡桃楸(JuglansmandshuricaMaxim.)是國家二級保護(hù)樹種、珍稀瀕危樹種三級保護(hù)植物，是東北闊葉紅松林的主要伴生樹種，與水曲柳、黃菠蘿并稱三大硬闊，是珍貴的用材樹種。胡桃楸材質(zhì)堅硬致密，彈性好，易加工，是優(yōu)良的軍用細(xì)木工和家具用材，果皮和樹皮含有鞣質(zhì)，種子富含脂肪，可食用或工業(yè)用，樹皮及葉可藥用，具有消暑解毒抗癌等作用[1]。由于過量采伐和忽視后備資源的培育，胡桃楸天然林成、過熟林資源很少，但幼、中齡林資源豐富[2]。由于管理粗放，撫育不規(guī)范、培育技術(shù)水平低等原因，致使林木生長緩慢，林分結(jié)構(gòu)較差[3]。中齡林撫育經(jīng)營是加快森林培育的重要手段，可調(diào)整林分結(jié)構(gòu)、改善林木生長環(huán)境、提高林分質(zhì)量、促進(jìn)林木演替更新、提高土壤立地質(zhì)量和林地生產(chǎn)力。因此，在當(dāng)前胡桃楸天然林面積少、中幼齡林多、林分質(zhì)量差的情況下，開展胡桃楸天然林經(jīng)營研究是非常必要的。

1 研究區(qū)域概況

研究區(qū)位于山河屯林業(yè)局勝利林場384林班(坐標(biāo)0419684，4924655)，溫帶濕潤性季風(fēng)氣候，年最高溫度32℃，年最低溫度-40℃，年平均氣溫在2.8～3℃之間，全年日照時數(shù)為2350h，年積溫2350～2480℃，無霜期105～120d，初霜為九月中旬，終霜為五月中旬，年平均降水量800mm。地帶性土壤為暗棕壤，質(zhì)地大多為壤質(zhì)，土層厚度可達(dá)60～80cm。試驗所選的核桃楸天然次生林，為上世紀(jì)60年代皆伐(皆伐時保留珍貴樹種及母樹)后天然更新形成，平均林齡48a，為中齡林，處于速生期，1995年進(jìn)行過不同強(qiáng)度的撫育伐，形成了現(xiàn)在不同密度的林分。

2 研究方法

2.1 樣地設(shè)置與調(diào)查

2019年秋季，在全面踏查的基礎(chǔ)上，在1520株/hm2、1060 株/hm2、820株/hm2、260株/hm2的林內(nèi)各設(shè)置3塊樣地(20m×25m)，樣地間距大于10m，各樣地均位于北坡，下坡位，郁閉度0.90～0.95，林分基本概況見表1。對樣地內(nèi)胸徑>4 cm的所有喬木樹種每木檢尺，記錄種類，測量樹高、胸徑、冠幅。

表1 山河屯林業(yè)局胡桃楸天然林試驗樣地基本情況Tab.1 Basic Situation of the Test Plots of Juglans mandshurica Maxim. Natural Forest of Shanhetun Forestry Bureau

2.2 數(shù)據(jù)整理與計算

將樹高h(yuǎn)>3m的樹木，以2cm為徑階距，采用上限排外法，統(tǒng)計不同密度林分內(nèi)各徑階株數(shù)。按照GB/T26424-2010《森林資源規(guī)劃設(shè)計調(diào)查技術(shù)規(guī)程》中規(guī)定，徑階6～12cm為小徑組，14～24cm為中徑組，26～36cm為大徑組，>38cm為特大徑組。采用Excel(Microsoft，2007)和Spss(Spss公司，18.0)進(jìn)行描述統(tǒng)計、單因素方差分析(one-way ANOVA)和LSD多重比較，顯著性水平(P)設(shè)定為0.05，采用Excel制圖。

3 結(jié)果與分析

3.1 林分密度對胡桃楸天然林生長的影響

由表2可見，260株/hm2的林分喬木群落平均樹高、胸徑均顯著高于1520株/hm2、1060株/hm2、820株/hm2的林分。隨全林喬木保留株數(shù)減少，胡桃楸株數(shù)也逐漸減少，胡桃楸林木平均樹高隨密度降低而增加，差異不顯著(P>0.05)，平均胸徑隨密度降低而增加，最低密度為260株/hm2與最高密度1520株/hm2胡桃楸的胸徑差異顯著(P<0.05)，冠幅有增加趨勢，260株/hm2的林分中胡桃楸平均冠幅高于1520株/hm2林分45%，差異不顯著(P>0.05)。1060株/hm2、820株/hm2、260株/hm2的林分胡桃楸立木總材積均低于1520株/hm2的林分，主要是由于在撫育時伴隨著蓄積消耗。

結(jié)果表明，胡桃楸天然林撫育間伐14a后，在促進(jìn)林分的徑向生長方面影響顯著，樹木平均樹高有增加的趨勢，但不顯著(P<0.05)。這與以往研究結(jié)果相似[4，5]。同時隨著生長空間的增加，胡桃楸樹高、胸徑、冠幅均增加，其中260株/hm2的林分中胡桃楸平均胸徑顯著高于1520株/hm2林分61%(P<0.05)，說明1520株/hm2林分因密度較大，嚴(yán)重制約核桃楸徑向生長。

3.2 林分密度對胡桃楸天然林喬木群落和胡桃楸群落徑級結(jié)構(gòu)的影響

如圖1所示，除特大徑組(>38cm)260株/hm2的林分中喬木株數(shù)多于其他三個密度外，喬木群落其他徑級組株數(shù)均為隨密度降低而降低。1520株/hm2、1060株/hm2、820株/hm2、260株/hm2的林分中，小徑組(6～12cm)個體數(shù)量分別為300株、300株、260株、40株，260株/hm2的林分與其他林分的差異顯著(P<0.05)；中徑組(14～24cm)個體數(shù)量分別為900株、460株、280株、60株，1520株/hm2的林分與其他林分差異顯著(P<0.05)；大徑組(26～36cm)個體數(shù)量分別為320株、300株、260株、0株，260株/hm2的林分與其他林分差異顯著(P<0.05)；特大徑組(>38cm)個體數(shù)量分別為20、0、20、160株，各密度間差異顯著(P<0.05)。

表2 山河屯林業(yè)局胡桃楸天然林生長情況Tab.2 Growth Situation of Juglans mandshurica Maxim. Natural Forest of Shanhetun Forestry Bureau

1520株/hm2、1060株/hm2樣地喬木個體數(shù)量呈現(xiàn)左偏單峰曲線，中徑組個體數(shù)量最多，分別占約總數(shù)的58%，43%，且1060株/hm2樣地?zé)o超大徑組個體；820株/hm2樣地內(nèi)小、中、大徑組喬木數(shù)量相近，分別占總數(shù)的32%、34%、32%，超大徑組占2%；260株/hm2的林分缺乏大徑組個體，超大徑組占總數(shù)的62%。

圖1 不同密度胡桃楸天然林喬木群落徑級組分布圖Fig.1 Distribution of Diameter Groups of Arbor Community of Juglans mandshurica Maxim.Natural Forest with Different Densities

各樣地胡桃楸種群徑級結(jié)構(gòu)表現(xiàn)不同(圖2)，1520株/hm2樣地胡桃楸徑階個數(shù)15個，直徑有明顯的分化，個體數(shù)量呈現(xiàn)左偏單峰曲線，小徑組，中徑組、大徑組、特大徑組依次占9%、56%、33%、2%，中徑組個體數(shù)量最多，且多集中在林內(nèi)胡桃楸平均直徑左右。22cm、26cm徑階的胡桃楸林木個體最多，占胡桃楸總數(shù)的36%；1060株/hm2樣地胡桃楸徑階個數(shù)13個，小徑組，中徑組、大徑組依次占16%、38%、47%，缺少特大徑組，其中28cm、32cm徑階的胡桃楸林木個體數(shù)最多，合計占胡桃楸總數(shù)的28%；820株/hm2樣地胡桃楸徑階個數(shù)10個，小徑組，中徑組、大徑組依次為10%、20%、65%、5%，其中30cm、32cm徑階的胡桃楸林木個體最多，合計占胡桃楸總數(shù)的35%；260株/hm2樣地胡桃楸徑階個數(shù)8個，集中在中徑組、特大徑組兩個徑級組，分別占胡桃楸總數(shù)的27%和73%，且以38cm徑階居多?？梢园l(fā)現(xiàn)，胡桃楸個體數(shù)量最多的徑階均大于林分中胡桃楸平均胸徑的徑階，這可能是該徑階組的胡桃楸樹木均在同一年萌發(fā)，當(dāng)年幼苗萌發(fā)量大，保存率高，也可能是在該密度條件下，具有合適生長空間的胡桃楸生長潛力更大。

密度降低后，1060株/hm2和820株/hm2樣地，大徑級組胡桃楸占胡桃楸總數(shù)的比例顯著提高，且從整個林分看，大徑組、特大徑組均為胡桃楸，無其他伴生樹種。說明降低林分密度，改善了林分結(jié)構(gòu)，提高了林分質(zhì)量，胡桃楸徑級結(jié)構(gòu)有向大徑級結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化的趨勢，有助于縮短森林培育周期，更符合大徑材培育的目標(biāo)。但降低密度后，820株/hm2樣地的中、小徑組胡桃楸數(shù)量顯著低于1520株/hm2樣地，260株/hm2樣地沒有小徑級、大徑級胡桃楸，說明對胡桃楸天然更新產(chǎn)生了一定影響。同時1060株/hm2、820株/hm2林分樣地內(nèi)中徑組的伴生樹種數(shù)量均為200株/hm2左右，顯著低于1520株/hm2樣地，260株/hm2樣地僅在小徑組有40株/hm2的伴生樹種，說明由于實施了一些撫育措施，不僅導(dǎo)致胡桃楸天然林幼樹數(shù)量減少，伴生樹種數(shù)量也減少，隨著時間的延續(xù)，會對林分更新和演替產(chǎn)生一定的影響。因此，在森林撫育時，應(yīng)注意保護(hù)目的樹種和伴生樹種幼苗幼樹，以達(dá)到更為合理的林分結(jié)構(gòu)和可持續(xù)經(jīng)營。

圖2 不同密度胡桃楸天然林胡桃楸群落徑階分布圖Fig.2 Diameter Distribution Map of Juglans mandshurica Maxim. Natural Forest Community with Different Densities

3.3 林分密度對胡桃楸冠幅的影響

1)隨密度降低，胡桃楸平均冠幅有增加趨勢，差異不顯著(P>0.05)，1060株/hm2林分胡桃楸平均冠幅略高于820株/hm2林分胡桃楸，結(jié)合實地調(diào)研，與1060株/hm2林內(nèi)有2株冠幅大于11m的霸王樹有關(guān)。1520株/hm2林分中，胡桃楸平均冠幅4.29m，徑階26cm的胡桃楸株數(shù)最多(圖2)，平均冠幅5.9m(表3)；1060株/hm2林分中，胡桃楸平均冠幅5.35m，徑階32cm的胡桃楸株數(shù)最多，平均冠幅7.2m；820株/hm2林分中，胡桃楸平均冠幅5.35m，徑階32cm的胡桃楸株數(shù)最多，平均冠幅5.6m；260株/hm2林分中，胡桃楸平均冠幅6.36m，徑階38cm的胡桃楸株數(shù)最多，平均冠幅6.6m。

2)各林分中，胡桃楸個體數(shù)量最多的徑階平均冠幅均大于胡桃楸平均冠幅，與前文胡桃楸個體數(shù)量最多的徑階均大于林分中胡桃楸平均胸徑的徑階有相關(guān)性。以平均冠幅直徑(假設(shè)林木樹冠投影為圓形)估算每公頃胡桃楸保留株數(shù)，1060株/hm2、820株/hm2、260株/hm2樣地內(nèi)三個林分的胡桃楸理論密度約為404株/hm2、349株/hm2、247株/hm2，而現(xiàn)實林分中胡桃楸株數(shù)分別為640株/hm2、400株/hm2、220株/hm2，且胡桃楸占據(jù)主林層，可見目前820株/hm2、260株/hm2林分密度能夠為胡桃楸提供較大的冠幅生長空間。

3)1060株/hm2林分和820株/hm2林分，胡桃楸株數(shù)最多的徑階均是32cm，但冠幅相差1.6m。結(jié)合林地實際情況，1060株/hm2林分內(nèi)徑階32cm的胡桃楸有5株，均是其周圍至少3個方向沒有其他林木，并有一株冠幅達(dá)到11.6m的胡桃楸。820株/hm2林分內(nèi)全部林木分布更為均勻，沒有相鄰木擠在一起的情況，徑階32cm的胡桃楸有4株，其中2株林木只有周圍兩個方向內(nèi)沒有其他林木，可能影響了樹冠冠幅生長。

表3 山河屯林業(yè)局胡桃楸天然林不同徑階林木的平均冠幅(m)Tab.3 Average Crown Width of the Trees of Different Diameters in the Juglans mandshurica Maxim. Natural Forest in Shanhetun Forestry Bureau (m)

4 討論與結(jié)論

1)胡桃楸天然次生林采取不同強(qiáng)度的撫育間伐14a后，林分喬木群落表現(xiàn)為密度最低的260株/hm2的林分喬木群落平均樹高、胸徑均顯著高于其他林分(P<0.05)，1060株/hm2、820株/hm2的林分與1520株/hm2林分平均樹高、胸徑相近。隨著密度降低，胡桃楸樹高、胸徑、冠幅均增加，其中260株/hm2的林分中胡桃楸平均胸徑顯著高于1520株/hm2林分胡桃楸61%(P<0.05)，1520株/hm2林分因密度較大，嚴(yán)重制約胡桃楸徑向生長。

2)喬木群落小、中、大徑組株數(shù)均為隨林分密度降低而降低。260株/hm2的林分小徑組、大徑組與其他林分差異顯著(P<0.05)，1520株/hm2的林分中徑組與其他林分差異顯著(P<0.05)，各密度間特大徑組差異顯著(P<0.05)。胡桃楸徑階個數(shù)隨密度降低而減少，1060株/hm2和820株/hm2樣地，大徑組胡桃楸占胡桃楸總數(shù)的比例顯著高于1520株/hm2樣地，260株/hm2樣地內(nèi)雖無大徑組，但特大徑組占73%。

3)胡桃楸徑級結(jié)構(gòu)有向大徑級結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化的趨勢，雖然在相對較長的時間內(nèi)，胡桃楸立木材積低于不撫育的林分，但達(dá)到成熟林前，將與不撫育持平，并且大徑材居多，能創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)價值。260株/hm2樣地沒有小徑組胡桃楸，820株/hm2樣地的中、小徑組胡桃楸數(shù)量顯著低于1520株/hm2樣地，同時1060株/hm2、820株/hm2、260株/hm2樣地內(nèi)中徑組伴生樹種數(shù)量顯著低于1520株/hm2樣地，說明林內(nèi)天然更新不良，應(yīng)注意人工更新，培育后備樹。

4)綜上，從生長量分析，隨密度降低，林分喬木群落和胡桃楸群落高、徑生長均呈增加趨勢，且260株/hm2的林分喬木群落樹高、胸徑均顯著高于1520株/hm2胡桃楸群落的林分(P<0.05)。從胡桃楸徑級組分布看，1520株/hm2的林分中徑組占比例最大，1060株/hm2、820株/hm2林內(nèi)均為大徑組占比例最大，260株/hm2樣地內(nèi)胡桃楸特大徑組比例最大；從林分更新看，260株/hm2樣地內(nèi)沒有小徑組和大徑組胡桃楸，林分結(jié)構(gòu)不利于可持續(xù)經(jīng)營。從立木材積看，雖然撫育后的林分立木材積總量降低，但由于大徑材比例增加，經(jīng)濟(jì)效益反而會有所增加；從冠幅生長看，820株/hm2、260株/hm2的林分密度能夠為胡桃楸提供較大的冠幅生長空間。因此，820株/hm2為該立地條件下胡桃楸次生林經(jīng)營的較為適宜保留密度，但在以后的經(jīng)營過程中也應(yīng)注意開展人工促進(jìn)更新工作。