小隴山日本落葉松中齡純林形質(zhì)最優(yōu)郁閉度

郭贊，郭寶珊，田凌鴻

（甘肅省小隴山林業(yè)保護(hù)中心李子林場(chǎng)，甘肅 天水 741005）

形質(zhì)指林木干形品質(zhì)，強(qiáng)烈影響木材加工工藝、質(zhì)量、出材率，決定于林木生長(zhǎng)特性和環(huán)境條件[1]。間伐能夠改善林內(nèi)環(huán)境，促進(jìn)林木生長(zhǎng)[2]，并影響林木形質(zhì)[3]。評(píng)價(jià)間伐效果，確定間伐強(qiáng)度，傳統(tǒng)方法是利用材積生長(zhǎng)指標(biāo)。1987年小隴山林區(qū)引種日本落葉松Larix kaempferi，1992年開(kāi)始大面積推廣。該樹(shù)種成活率高、生長(zhǎng)迅速、材質(zhì)優(yōu)良，在小隴山林區(qū)被大面積栽培，成為當(dāng)?shù)刂匾乃偕S產(chǎn)用材林。目前，小隴山日本落葉松林進(jìn)入中齡期，郁閉度偏高，林分結(jié)構(gòu)不合理，林木生長(zhǎng)受限。本研究利用層次分析法綜合評(píng)價(jià)日本落葉松林中齡林形質(zhì)與間伐強(qiáng)度的關(guān)系，旨在確定最優(yōu)間伐強(qiáng)度，為小隴山林區(qū)日本落葉松人工林經(jīng)營(yíng)提供理論依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

李子林場(chǎng)隸屬于甘肅省小隴山林業(yè)實(shí)驗(yàn)局，105°42′～106°00′ E、34°07′～34°24′ N，海拔1 400～2 000 m，為典型的隴南山地。大陸性暖溫帶半濕潤(rùn)氣候，年均氣溫18.6 ℃，年有效積溫2 659.8 ℃，全年無(wú)霜期180 d；年均降水606.2 mm，降水集中在7－9月。小隴山林區(qū)最早為針闊混交的原始森林，由于氣候及人類(lèi)活動(dòng)因素變?yōu)榇紊?，喬木?shù)種主要有油松Pinus tabuliformis、銳齒櫟Quercus alienavar.acuteserrata、湖北海棠Malus hupehensis、白樺Betula platyphylla、四照花Dendrobenthamia japonicavar.chinensis、建始槭Acer henryi、千金榆Carpinus cordata等，灌木種類(lèi)豐富，主要有繡線(xiàn)菊Spiraea thunbergii、懸鈴木Platanus orientalis、胡枝子Lespedeza bicolor、丁香Syring apekinensis、衛(wèi)矛Euony musalatus、甘肅莢蒾Viburnum kansuense等，草本層主要有草芍藥Paeonia obovata、亞麻L(zhǎng)inum usitatissimum和夏枯草Prunella vulgaris等。

2 研究方法

試驗(yàn)林為1990年人工日本落葉松純林，初植密度3 300株/hm2。2015年進(jìn)行間伐處理，間伐前對(duì)林地內(nèi)的日本落葉松進(jìn)行分類(lèi)標(biāo)記：將樹(shù)干通直，胸徑大于12 cm確定為培育目標(biāo)樹(shù)；將銳齒櫟、湖北海棠、白樺等作為生態(tài)目標(biāo)樹(shù)培養(yǎng)；伐除病害木、干擾目標(biāo)樹(shù)生長(zhǎng)的干擾木及干形彎曲的林木。間伐強(qiáng)度分4個(gè)水平，每個(gè)水平3次重復(fù)，其中：對(duì)照，郁閉度0.9，無(wú)間伐；輕度，間伐后郁閉度0.8；中度，間伐后郁閉度0.7；重度，間伐后郁閉度0.6。試驗(yàn)后設(shè)置固定樣地，規(guī)格20 m×20 m，圍欄保護(hù)。2020年調(diào)查15項(xiàng)指標(biāo)[1-4]。樣地基本情況見(jiàn)表1。

表1 日本落葉松林樣地林分特征

2.1 形質(zhì)評(píng)價(jià)方法

形質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)在依照尤健健等[3]、于世川等[4]的指標(biāo)基礎(chǔ)上，增加林木健康因子[5]。

2.1.1 形質(zhì)評(píng)價(jià)體系

采取層次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP）[6]建立形質(zhì)指標(biāo)評(píng)價(jià)體系，將日本落葉松形質(zhì)評(píng)價(jià)體系分為3層：目標(biāo)層、約束層和指標(biāo)層。約束層包括生長(zhǎng)情況、干形情況和分枝情況，其中生長(zhǎng)指標(biāo)為平均樹(shù)高、平均胸徑、冠徑比，干形情況指標(biāo)為冠高比、根外部裸露受損情況、通直度、高徑比、分杈率、尖削度，分枝情況指標(biāo)為自然整枝能力、側(cè)枝數(shù)、最大側(cè)枝基徑、枝粗指數(shù)、偏冠率、樹(shù)冠枯梢比重。

采用單因素方差分析（One-way，ANOVA）和Duncan’s多重比較（α=0.05）分析，每個(gè)指標(biāo)劃分5個(gè)等級(jí)分別賦值100、80、60、40、20，見(jiàn)表2。

表2 指標(biāo)評(píng)分及區(qū)間劃分

2.1.2 構(gòu)建判斷矩陣

采用尤健健等人[3]的方法建判斷矩陣。邀請(qǐng)12名專(zhuān)家打分，兩兩對(duì)比同層元素間相對(duì)重要性給出判斷尺度，構(gòu)建判斷矩陣，計(jì)算矩陣最大特征根及其特征向量進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。一致性檢驗(yàn)不滿(mǎn)足要求時(shí)，調(diào)整判斷矩陣檢驗(yàn)，直到隨機(jī)一致性比率CR＜0.1，用于權(quán)重計(jì)算。權(quán)重賦值兼顧主導(dǎo)功能及輔助功能，采用加權(quán)平均法從大到小賦予權(quán)重[7-8]。

2.1.3 數(shù)據(jù)處理

采用尤健健等人公式[3]計(jì)算林木形質(zhì)綜合評(píng)分。采用Excel 2017軟件對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行初步整理和計(jì)算，SPSS 22.0軟件進(jìn)行單因素方差分析，用最小顯著法結(jié)合Duncan檢驗(yàn)比較參數(shù)間差異性(α=0.05)。

3 結(jié)果與分析

從表3可以得出，中度間伐后林木形質(zhì)綜合得分最高，此時(shí)干性情況、生長(zhǎng)情況、側(cè)枝情況等各項(xiàng)指標(biāo)的評(píng)分整體優(yōu)于其它間伐強(qiáng)度的指標(biāo)，主要是在生長(zhǎng)和干性情況兩個(gè)方面表現(xiàn)突出。中度間伐與輕度間伐相比，影響最大的屬于生長(zhǎng)和干性情況，但是對(duì)側(cè)枝情況的影響較小。中度間伐相較于重度間伐，生長(zhǎng)情況變化不明顯，但對(duì)林木干性情況的變化影響最大。中度間伐與對(duì)照相比，各項(xiàng)指標(biāo)綜合均優(yōu)于對(duì)應(yīng)的指標(biāo)，說(shuō)明間伐不僅可以促進(jìn)林木的生長(zhǎng)，同樣對(duì)于林木的形質(zhì)也極其重要。重度間伐中干形情況評(píng)價(jià)得分在3個(gè)樣地之間相差達(dá)15分，而其他處理差值只有2～3分，說(shuō)明重度間伐不僅嚴(yán)重降低開(kāi)形質(zhì)量，而且增大干形分化程度。在進(jìn)行森林撫育過(guò)程中，間伐強(qiáng)度是必須考慮的前提，強(qiáng)度過(guò)大雖然能促進(jìn)林木的快速生長(zhǎng)，但也嚴(yán)重影響了林木的形質(zhì)。因此，合理控制撫育的間伐強(qiáng)度，對(duì)提高林木的質(zhì)量具有非常重要的意義。

表3 林木形質(zhì)評(píng)分

4 結(jié)論與討論

小隴山日本落葉松30～40 a中齡林中度間伐，伐后密度1 000～1 200株/hm2、郁閉度0.7時(shí)，林木形質(zhì)最優(yōu)；重度間伐會(huì)降低干形質(zhì)量。

間伐措施可以疏開(kāi)日本落葉松的林冠，降低了林分郁閉度，增加了光照強(qiáng)度，隨間伐強(qiáng)度的增大，林木胸徑和樹(shù)高都不同程度地增加，但林木的自然整枝能力下降減弱。主要是由于林分密度增大，樹(shù)冠截留和林木蒸騰增加，林下蒸散增加，同時(shí)要考慮森林雪害與林分結(jié)構(gòu)的關(guān)系，因?yàn)楦邚奖仍酱?，抗雪?zāi)的能力越弱；再次還要考慮林分密度與植物生物量及固碳量的關(guān)系，維持較高植被生物量和固碳量，促進(jìn)林木的生長(zhǎng)。最后應(yīng)綜合考慮多種功能因素尋求合理的密度區(qū)間。