撫育間伐對林木生長及生態(tài)環(huán)境的影響

王杰 楊中寧

摘 要 撫育間伐是森林經(jīng)營的重要措施，不但可以降低林分密度，改善林分結(jié)構(gòu)和林分內(nèi)環(huán)境因子，增加植被多樣性和微生物群落，還可以加快凋落物分解速度，增強(qiáng)土壤理化性質(zhì)穩(wěn)定性及肥力，促進(jìn)森林林木生長，進(jìn)一步改善生態(tài)環(huán)境，保障生態(tài)系統(tǒng)的健康和穩(wěn)定。簡單介紹了撫育間伐研究現(xiàn)狀及方向，并對撫育間伐對林木生長及生態(tài)環(huán)境的影響展開論述。

關(guān)鍵詞 撫育間伐;林木生長;生態(tài)環(huán)境

中圖分類號：S753 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：C DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2022.10.020

隨著社會的發(fā)展和國家建設(shè)的加快，木材作為可再生資源，其需求量逐年增加。受環(huán)境保護(hù)壓力和生態(tài)林建設(shè)的制約，大力發(fā)展人工林已成為緩解木材壓力、恢復(fù)森林生長、改善生態(tài)環(huán)境和促進(jìn)林農(nóng)增收的有效途徑。當(dāng)前我國人工林以用材林為主，人工林經(jīng)營存在生產(chǎn)力不足、地力衰退、生物多樣性銳減等諸多問題，同時(shí)人工林質(zhì)量有待提升。撫育間伐作為森林培育的重要手段，是培育大徑材林和混交林的基礎(chǔ)，是實(shí)現(xiàn)森林經(jīng)營綜合效益提升的重要措施。撫育間伐通過調(diào)整林木間的關(guān)系，改善林分結(jié)構(gòu)和林內(nèi)光照及溫濕條件，進(jìn)一步增加生物多樣性及群落數(shù)量，同時(shí)在穩(wěn)定土壤理化性質(zhì)及增加土壤肥力上發(fā)揮巨大作用。通過探討林分關(guān)鍵因子變化情況及相互間的聯(lián)系，闡述撫育間伐對林木生長及生態(tài)環(huán)境的影響。

1 研究現(xiàn)狀及方向

人們對撫育間伐的重視程度越來越高，針對撫育間伐的研究廣泛而深入，在撫育間伐實(shí)施上也更加注重林分的生長效應(yīng)。國外研究主要是針對森林長期經(jīng)營提出了規(guī)劃綱要和行動措施，旨在通過合理的森林撫育改善林分結(jié)構(gòu)，提高森林質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)森林可持續(xù)經(jīng)營的目的。我國各地針對當(dāng)?shù)貙?shí)際樹種展開了撫育間伐研究，也取得了一些實(shí)質(zhì)性進(jìn)展，其中北方地區(qū)主要對落葉松、山楊、樺樹等樹種進(jìn)行了大量研究，南方地區(qū)則對馬尾松、杉木、桉樹等樹種進(jìn)行了相關(guān)撫育間伐研究。國內(nèi)外學(xué)者對撫育間伐的研究，主要集中在間伐對林木生長、林分結(jié)構(gòu)、林分更新、林下生物多樣性和森林土壤等方面的影響和調(diào)控。

森林系統(tǒng)是一個多要素相互聯(lián)系、相互影響的整體，間伐對林分的影響是全方面的。撫育間伐主要研究方向是通過設(shè)置不同間伐強(qiáng)度，對間伐后林木生長表現(xiàn)和林分結(jié)構(gòu)變化進(jìn)行研究，分析間伐后林分小氣候、林下植物多樣性、土壤理化性質(zhì)、土壤微生物及林分凋落物分解的變化規(guī)律及其之間的關(guān)系，利用主成分分析確定林木結(jié)構(gòu)調(diào)控和凋落物分解的最佳間伐強(qiáng)度，為人工林高效經(jīng)營和改善土壤肥力提供理論依據(jù)。

2 對林木生長的影響

撫育間伐可以降低林分密度，增加保留木的生長空間和透光率，改善林分小氣候和營養(yǎng)空間，增強(qiáng)空氣流動，保證林木養(yǎng)分的集中供應(yīng)，從而促進(jìn)林木生長。

撫育間伐去除徑級較小的活立木，增加林內(nèi)空間通透性，減少種內(nèi)競爭的個體，對保留木的徑級結(jié)構(gòu)分布影響顯著。研究結(jié)果表明，隨著間伐強(qiáng)度和林齡的增加，徑級峰值向大徑級偏移，徑級分布范圍明顯向大徑級偏向。由不同間伐強(qiáng)度林分徑級分布范圍看，經(jīng)過間伐的林分，伐后4～21年，徑級分布峰值比對照區(qū)提高1～2徑級[1]。伐除干擾樹可以為目標(biāo)樹提供有利的生長空間，進(jìn)而在一定程度上促進(jìn)目標(biāo)樹的生長。對干擾樹間伐的林分，林木總體分布格局趨于隨機(jī)分布，符合林木分布格局隨生長變化的一般性規(guī)律，有利于目標(biāo)樹的持續(xù)快速生長和較大徑級林木的生產(chǎn)[2]。由于林木處于連續(xù)生長的動態(tài)狀況，不同樹種及立地條件存在一定的差異性，因此撫育間伐后需要對林木生長進(jìn)行長期監(jiān)測。

不同的間伐強(qiáng)度對林木生長的影響主要體現(xiàn)在平均胸徑上，由于間伐林分為中齡林及以上林，林木生長已到達(dá)峰值，間伐后可給保留木提供橫向生長空間，樹枝橫向生長、樹葉增多，從而增加林木的胸徑及單株材積。低強(qiáng)度的間伐只采伐弱勢木，即枯死木和分化木，對保留木蓄積量的增長并不明顯;中高強(qiáng)度的間伐則以促進(jìn)目標(biāo)樹生長為目的，為目標(biāo)樹的生長創(chuàng)造了有利的空間優(yōu)勢，故間伐強(qiáng)度越大，單株材積的增長越明顯。

3 對生態(tài)環(huán)境的影響

3.1 林分環(huán)境因子

林分環(huán)境因子主要包含光照、溫度、水分等。撫育間伐后光照強(qiáng)度的變化取決于時(shí)間和空間因素的相互影響。在時(shí)間上，間伐后的林分結(jié)構(gòu)在短期內(nèi)發(fā)生改變，郁閉度迅速降低，透光度明顯增大，相對光照強(qiáng)度明顯提高;在空間上，林木生長量增加，林分逐漸郁閉，加上林下植被的生長，光照強(qiáng)度相對減弱，故隨著撫育間伐間隔期的延長，對相對光照強(qiáng)度的影響會逐漸減小[3]。撫育間伐后光照的增強(qiáng)致使林分溫度上升，溫度的上升有利于提高林地微生物的活性，微生物活性的增強(qiáng)加速林地掉落物的分解，同時(shí)微生物自身繁殖相應(yīng)加快。在一定的降水量下，林分內(nèi)的濕度由降水后林分的蒸騰作用和樹冠的截流量決定，經(jīng)過撫育間伐，林分的密度下降，樹枝、葉片相應(yīng)減少，樹冠的截流量在短期內(nèi)處于下降狀態(tài)，林分內(nèi)的濕度降低;加上林分氣溫的升高、蒸騰作用的增加使林分內(nèi)的濕度隨之降低。綜合光照強(qiáng)度、蒸騰量及樹冠的截流量等多方面的影響，加上間伐后林內(nèi)降雨量的增加，撫育間伐可以為林分創(chuàng)造適宜的光熱及水分

條件。

3.2 生物多樣性

生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定取決于林分生物多樣性，進(jìn)行撫育間伐屬于人為干擾林分的生態(tài)系統(tǒng)，此時(shí)林下灌木、草本的種類和數(shù)量發(fā)生相應(yīng)的變化，為測定其變化程度，可以通過測定相關(guān)指數(shù)來進(jìn)行研究;林下物種的均勻度、豐富度及變化程度可以通過測定物種多樣性指數(shù)來反映。研究表明，間伐后林內(nèi)植物種數(shù)、屬數(shù)和科數(shù)增多，喬木、灌木和草本種數(shù)增加;間伐林內(nèi)植物物種豐富度指數(shù)和Shannon-Wiener指數(shù)顯著提高，Pielou指數(shù)和Simpson指數(shù)變化不明顯[4]。間伐林分使得豐富度指數(shù)、多樣性指數(shù)均會隨著強(qiáng)度的增加而提高，但林下陰生植物會隨著光照的增加而減少。

森林生物多樣性隨著間伐后時(shí)間的長短也會不斷發(fā)生變化，一般間伐初期生物多樣性顯著提高，隨后林木不斷生長，郁閉度增大，導(dǎo)致生物多樣性逐步降低。對于相同強(qiáng)度間伐的林分，Simpson多樣性指數(shù)和Shannon-Wiener多樣性指數(shù)在間伐后第2年最高，第1年次之，第6年最低[5]。林下植被在間伐后得到一定的營養(yǎng)生長空間，不同物種間也存在競爭關(guān)系，此時(shí)速生植物在其中表現(xiàn)突出，處于優(yōu)勢地位。B2E9D44B-AB13-4643-A27E-86DAAA868E52

不同的間伐強(qiáng)度對林分物種多樣性也存在不同的影響，其主要影響植被的結(jié)構(gòu)。高強(qiáng)度的間伐影響最大，速生植物在此時(shí)占據(jù)主導(dǎo)地位，林分植被分化最明顯;低強(qiáng)度的間伐擾動太少，少數(shù)較優(yōu)勢的植物仍然占據(jù)主導(dǎo)地位，林分植被結(jié)構(gòu)分化不明顯，其他植被生長受抑制;中等強(qiáng)度的間伐則是出現(xiàn)均衡的條件，此時(shí)林分群落的多樣性最高，且植被結(jié)構(gòu)垂直分化，更易于形成復(fù)層林分。

3.3 土壤性質(zhì)及肥力

土壤是林木生長所必需的物質(zhì)基礎(chǔ)及營養(yǎng)來源，是森林蓄積量提升的基本保障。目前，關(guān)于間伐撫育對土壤理化性質(zhì)的影響，國內(nèi)外學(xué)者做了大量的研究，需要從不同的立地條件和間伐強(qiáng)度研究間伐撫育對土壤理化性質(zhì)及微生物分解力的影響，同時(shí)要根據(jù)林分類型及樹種結(jié)構(gòu)等多方面進(jìn)行研究，才能得出影響土壤理化性質(zhì)的關(guān)鍵因素。

土壤物理性質(zhì)的研究主要從土壤的含水量、持水量、土壤容重及土壤空隙度等方面進(jìn)行;化學(xué)性質(zhì)的研究主要從土壤中的氮磷鉀含量隨間伐強(qiáng)度變化方面進(jìn)行。在土壤物理性質(zhì)上，土壤供水性和持水性是反映土壤含水量和持水量的重要指標(biāo)。研究表明，間伐能增加林地供水性和持水性，其效果隨撫育強(qiáng)度的增加而增加[6]。供水性和持水性的增加，促使酶活性增加和植物根系生長，酶活性的增加加速有機(jī)物的分解、加劇林下根系腐爛，林地內(nèi)土壤容重及土壤空隙度也隨之增加。間伐對土壤化學(xué)性質(zhì)沒有直接的影響，且對pH值的影響不大。影響土壤化學(xué)性質(zhì)最大的因素是煉山，但對于采取撫育間伐的林分來說，化學(xué)性質(zhì)的改變主要來源于凋落物的分解，氮磷鉀的含量隨凋落物分解速度的增加而增加，而凋落物分解速度因不同強(qiáng)度的間伐而有所不同。

土壤的營養(yǎng)除了與林地本身的立地條件有關(guān)外，還與林分內(nèi)枯落物分解的有機(jī)質(zhì)含量有關(guān)。撫育間伐后林分郁閉度降低，光照隨之增強(qiáng)，林分內(nèi)枯落物的分解加劇，土壤中有機(jī)質(zhì)含量增加，促使土壤結(jié)構(gòu)改善、營養(yǎng)成分增加。間伐強(qiáng)度越大，光照強(qiáng)度越大，微生物活躍度越強(qiáng)，枯落物分解越快速，土壤中營養(yǎng)元素含量越高，土壤肥力提升越快。相比較而言，樹種結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，土壤理化性質(zhì)及土壤肥力越好，如復(fù)層林土壤理化性質(zhì)及土壤肥力比純林好。

3.4 凋落物分解及土壤微生物

凋落物在森林生態(tài)系統(tǒng)中占具重要地位，是生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分生物循環(huán)的基礎(chǔ)[7]。生態(tài)系統(tǒng)中養(yǎng)分循環(huán)需要凋落物的分解，其循環(huán)快慢取決于凋落物的分解速度。凋落物的分解與凋落物性質(zhì)、林分環(huán)境因子及分解者存在一定的關(guān)系。凋落物分解后所產(chǎn)生的氮、磷及礦質(zhì)元素成為可被植物吸收的養(yǎng)分。凋落物的分解速度與分解者的種群和數(shù)量關(guān)系密切，分解者主要是細(xì)菌、放線菌、真菌群落，它們協(xié)同參與凋落物分解過程，分解者數(shù)量越多，分解速度越快。

間伐主要通過改變林分密度和結(jié)構(gòu)影響凋落物的分解，從而改變林分水熱及光照條件，為分解者創(chuàng)造有利條件。間伐后，凋落物的組成和數(shù)量及對凋落物分解起主導(dǎo)作用的微生物種類和數(shù)量也會發(fā)生變化，從而間接影響凋落物的分解[8]。

撫育間伐后林分密度降低，林木株樹減少，使得短期內(nèi)森林凋落物減少，間伐強(qiáng)度越大凋落物總量越小。林地表層腐殖質(zhì)具有保持土壤溫度及濕度作用，調(diào)落物總量的減少，使林下溫度和濕度均下降，進(jìn)而導(dǎo)致微生物的分解速度下降。凋落物的分解主要是由土壤微生物進(jìn)行，分解速度主要與凋落物養(yǎng)分含量密切相關(guān)，主要養(yǎng)分除C、N、P元素外，木質(zhì)素、纖維素也是影響分解速度的關(guān)鍵。撫育間伐后森林植被群落發(fā)生變化，土壤微生物更加活躍，分解力也更強(qiáng)，從而加快了凋落物的分解速度。

4 結(jié)語

撫育間伐后林分密度的改變，使林分結(jié)構(gòu)和林分內(nèi)環(huán)境因子全部發(fā)生改變，進(jìn)而對林木生長、物種多樣性、土壤理化性質(zhì)及微生物群落造成影響，凋落物的組分和數(shù)量也相應(yīng)發(fā)生變化，從而影響林木的生長及生態(tài)環(huán)境。通過篩選出適宜的間伐強(qiáng)度，并針對影響林木生長和生態(tài)環(huán)境的林分因子制定高效的培育模式，對大徑材培育、復(fù)層林經(jīng)營具有現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義，從而實(shí)現(xiàn)森林經(jīng)營綜合效益的提升。

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（責(zé)任編輯：張春雨）B2E9D44B-AB13-4643-A27E-86DAAA868E52