遼東地區(qū)不同間伐強度對水曲柳林分生態(tài)效益的影響

管 健

（遼寧生態(tài)工程職業(yè)學院，遼寧沈陽 110101）

水曲柳（Fraxinus mandshurica Rupr.）是木犀科梣屬的落葉大喬木，是東北地區(qū)天然次生林中優(yōu)良的混交組分，是紅松闊葉林的主要建群樹種之一。水曲柳樹形圓闊、高大挺拔，適應(yīng)性強，具有耐嚴寒、抗干旱、抗煙塵的特性，自身抵御病蟲害的能力也較強，可與許多針闊葉樹種組成混交林，形成復(fù)合結(jié)構(gòu)的森林生態(tài)系統(tǒng)，對提高整個林分的涵養(yǎng)水源、保持水土等生態(tài)效能有顯著地促進作用。在遼寧東部地區(qū)，水曲柳的栽植應(yīng)用比較廣泛，為了探明不同撫育間伐強度對水曲柳單株材積生長的影響效果，更好地發(fā)揮生態(tài)保護的功能，特開展此項研究，以期為制定森林經(jīng)營措施提供參考依據(jù)。

1 研究區(qū)域和試驗地概況

以遼寧生態(tài)工程職業(yè)學院實驗林場的落葉松水曲柳混交林分為研究對象。林場位于撫順市清原縣，地處長白山脈龍崗支脈，海拔300～800m，屬暖溫帶大陸性季風氣候，年平均氣溫4.2℃，極端最高氣溫為35.8℃，極端最低氣溫為-41.5℃，年平均降水量860mm，屬長白植物區(qū)系，兼有華北植物侵入。20世紀90年代初在林況條件不良的落葉松林分，栽植水曲柳作為林分改造的措施，當時栽植的密度是10000株/hm2（1m×1m），現(xiàn)已成林郁閉。以此林分為研究對象，采取3種強度的撫育措施，并設(shè)置25m×20m的研究樣地。研究樣地1是按照2m×3m的強度間伐，保留株數(shù)是1667株/hm2；研究樣地2是按照3m×3m的強度間伐，保留株數(shù)是1111株/hm2；研究樣地3按照3m×4m的強度間伐，保留株數(shù)是833株/hm2；研究樣地4是對照樣地，不采取任何森林經(jīng)營措施。

2 研究方法

2.1 以生長量和木材物理力學性能為指標開展經(jīng)濟價值的測定

對各研究樣地林分進行每木檢尺，測定樹高、冠幅面積、樹干通直度及樹干分枝高度，并用生長錐鉆取年生長量。在每個研究樣地內(nèi)確定標準木的胸徑和樹高，選取標準木做伐倒木解析，按照《木材物理力學試驗方法》的規(guī)定和方法對木材含水率、密度、硬度、抗彎彈性模量和順紋抗壓強度干縮率進行檢測。

2.2 以林下枯落物分解率和土壤理化性質(zhì)為指標開展生態(tài)價值的測定

在研究樣地內(nèi)布設(shè)3個1m×1m的小樣方，收集林分下枯枝落葉并稱重，推算研究樣地內(nèi)枯枝落葉的蓄積量，春季在標準地內(nèi)設(shè)立凋落物收集器，收集枯枝落葉，計算年凋落量，并做理化分析。在研究樣地內(nèi)隨機選取3個位置，按照0～10cm和10～20cm 2個層次用容重環(huán)取土樣帶回室內(nèi)做物理性質(zhì)分析，并用布袋取土做化學性質(zhì)分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同間伐強度對水曲柳經(jīng)濟價值的影響

3.1.1 在單株材積生長量方面。通過對研究樣地調(diào)查可知，3種強度的間伐對水曲柳徑向生長性狀是有影響的，隨著林齡的增加，年輪寬度呈現(xiàn)下降并趨于平衡的變化趨勢。研究樣地3的年輪寬度大于其余2塊研究樣地，高于對照樣地。研究樣地2的林分生長量寬度顯示，在初期10～14年期間生長量與研究樣地1差異不明顯，后期有所增加，在接近20年時呈現(xiàn)出與研究樣地1的生長量差距逐漸減小的趨勢。在影響樹冠和通直度方面，不同強度的間伐對單株胸徑和材積的影響顯著，隨著強度的加大而增加；對樹冠3m以上的影響顯著，對樹高、通直度和林木分枝的高度影響不顯著。

3.1.2 在木材物理力學性能方面。在木材的材質(zhì)方面，通過方差分析和多重比較可知，在氣干密度方面，研究樣地1的數(shù)值是0.55g/cm3最顯著，高于均值，其余都小于均值；木材硬度方面，也是研究樣地1結(jié)果最顯著，進而得出間伐強度越小，水曲柳木材材質(zhì)越高。

3.2 不同間伐強度對水曲柳生態(tài)價值的影響

3.2.1 在林內(nèi)枯落物分解率方面。如表1所示，各研究樣地林下的凋落物干物質(zhì)殘留率差異較明顯，在960天內(nèi)呈現(xiàn)出凋落物分解的速率和間伐強度成反比。對照樣地、研究樣地1、研究樣地2和研究樣地3的分解速率分別為71.92%，55.81%，62.61%，65.38%。各研究樣地每年第二季度和第三季度的分解速率最快，第四季度和第一季度的分解速率最慢。分析其原因，可能是由于濕度的因素導(dǎo)致，溫濕度最大的時間段，能促進林內(nèi)生物的活動量，加快微生物分解凋落物的速度；反之，冬季和春季氣候寒冷，森林環(huán)境因子的限制作用導(dǎo)致只有少數(shù)微生物存活，進而導(dǎo)致凋落物分解緩慢。

表1 林下凋落物干物質(zhì)殘留率的變化

3.2.2 不同間伐強度林分土壤的物理性質(zhì)。如表2所示，在土壤容重方面，研究樣地1和研究樣地2均低于對照樣地，研究樣地2較低，而研究樣地3高于對照樣地，由此可見，間伐強度越大容重越大。在最大持水量、毛管空隙度和總孔隙度方面，研究樣地1和研究樣地2高于對照樣地，研究樣地3低于對照樣地，最大持水量和總孔隙度是研究樣地2最高，毛管空隙度為研究樣地1最高。土壤10～20cm的各物理指標都差異不明顯。土壤0～10cm的土壤容重都比10～20cm的容重低，最大持水量、毛管空隙度、總孔隙度土壤0～10cm都比10～20cm高，綜合比較研究樣地2的中度間伐強度效果最明顯。

表2 不同間伐強度林分土壤的物理性質(zhì)

3.2.3 不同間伐強度林分土壤的化學性質(zhì)。如表3所示，在全氮含量方面，0～10cm和10～20cm土層，3個類型的研究樣地全氮含量都高于對照樣地，其中研究樣地1全氮含量最高，由此可見弱度間伐明顯；在全磷含量方面，0～10cm和10～20cm土層，3個類型的研究樣地全磷含量都低于對照樣地，0～10cm土層研究樣地3最低，10～20cm土層研究樣地2最低；在全鉀含量方面，0～10cm土層，3個類型的研究樣地都高于對照樣地，以研究樣地2最明顯；10～20cm土層，呈現(xiàn)多樣趨勢，在研究樣地1高于對照樣地，研究樣地2和研究樣地3都低于對照樣地；在速效氮含量方面，0～10cm土層研究樣地3低于對照樣地，研究樣地1和研究樣地2都高于對照樣地，10～20cm土層3個樣地的含量都高于對照樣地，研究樣地2最明顯；在速效磷含量方面，0～10cm和10～20cm土層，3個樣地的含量都高于對照樣地，其中0～10cm研究樣地2最明顯，10～20cm研究樣地3最明顯；在速效鉀含量方面，0～10cm和10～20cm土層，只有研究樣地3含量小于對照樣地，其中研究樣地2最明顯；在有機質(zhì)含量方面，0～10cm土層，只有研究樣地1高于對照樣地，10～20cm土層，有機質(zhì)含量3個研究樣地都大于對照樣地，但差異不明顯。由此可見，不同強度的間伐能改變林下植物多樣性，導(dǎo)致微生物數(shù)量和種類的增加，進而提高土壤肥力，促進目的樹種進一步生長發(fā)育。

表3 不同間伐強度林分土壤的化學性質(zhì) 單位：g/kg