撫育間伐對(duì)華北落葉松人工林林分結(jié)構(gòu)的影響

陳 哲，魏浩亮，周慶營(yíng)，王海東，丁萬(wàn)林，李艷茹，賈曉靜，徐 滿(mǎn)，王 超，陳 瑜，谷建才

（1. 河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)院，河北 保定 071000；2. 河北省木蘭圍場(chǎng)國(guó)有林場(chǎng)，河北 承德 068450；3. 新疆能源研究院有限公司，新疆 烏魯木齊 830000）

大量學(xué)者研究了不同森林經(jīng)營(yíng)措施對(duì)林分結(jié)構(gòu)的影響，其中以撫育間伐最多。撫育間伐是森林經(jīng)營(yíng)過(guò)程中至關(guān)重要的一種，是一種科學(xué)的森林經(jīng)營(yíng)措施。合理的撫育間伐可以改善林分結(jié)構(gòu)，改變林內(nèi)光照、溫度和水分，使保留木獲得更多的資源與生存空間，緩解種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)壓力，促進(jìn)林木的生長(zhǎng)結(jié)構(gòu)和改善林分的直徑結(jié)構(gòu)。關(guān)于撫育間伐對(duì)林分生長(zhǎng)的研究有很多。趙衍征等[1]研究了不同撫育間伐強(qiáng)度的天然落葉松次生林的水平結(jié)構(gòu)，結(jié)果得出中度間伐強(qiáng)度（35.5%）下，單株平均蓄積量、樹(shù)高年均生長(zhǎng)量以及胸徑年均生長(zhǎng)量均大于弱度和強(qiáng)度撫育間伐。李杰茹等[2]對(duì)不同間伐強(qiáng)度銳齒櫟天然林的生長(zhǎng)進(jìn)行了研究，結(jié)果顯示，撫育間伐促進(jìn)了銳齒櫟林胸高斷面積和蓄積量的生長(zhǎng)，且以間伐強(qiáng)度5%的促進(jìn)效果最佳。賈忠奎等[3]按照3 種不同間伐強(qiáng)度研究了華北落葉松人工林的生長(zhǎng)狀況，結(jié)果得出38.6%間伐強(qiáng)度的林分生產(chǎn)力最高。張培等[4]研究了油松人工林撫育間伐對(duì)林木生長(zhǎng)的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)撫育間伐能明顯促進(jìn)林分的胸徑和單株材積的增長(zhǎng)，林分處于生長(zhǎng)旺盛期時(shí)對(duì)樹(shù)高的促進(jìn)效果最明顯。撫育間伐可以通過(guò)有選擇性地伐除長(zhǎng)勢(shì)不良的林木，進(jìn)而對(duì)林分的直徑結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整。鄭鳴鳴等[5]研究了不同撫育間伐強(qiáng)度下的杉木中齡林的直徑結(jié)構(gòu)變化，結(jié)果得出間伐能使林木向大徑階方向發(fā)展，并且隨著間伐強(qiáng)度的增大，大徑階林木株數(shù)增多。馬雙驕等[6]研究了撫育間伐對(duì)水曲柳天然林直徑結(jié)構(gòu)的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)間伐后的小徑階林木數(shù)量減小，中徑階林木數(shù)量明顯增加，而且間伐與對(duì)照的直徑結(jié)構(gòu)分布均符合近正態(tài)分布。朱子卉等[7]以落葉松云冷杉混交林為研究對(duì)象，利用Weibull 分布曲線研究了不同擇伐強(qiáng)度的混交林徑階結(jié)構(gòu)的變化，結(jié)果表明未擇伐樣地與中度擇伐樣地Weibull 分布曲線呈右偏，表明了中小徑階林木居多，輕度和強(qiáng)度擇伐樣地Weibull 分布曲線呈左偏，表明了大徑階林木居多。

華北落葉松Larix principis-rupprechtii是華北地區(qū)主要的造林樹(shù)種，華北落葉松干形圓滿(mǎn)通直，是很好的用材樹(shù)種，而且華北落葉松適應(yīng)能力強(qiáng)，其耐干旱、耐嚴(yán)寒的能力很強(qiáng)，并且具有水土保持和防風(fēng)固沙的能力。但由于沒(méi)有進(jìn)行合理的經(jīng)營(yíng)，導(dǎo)致林分質(zhì)量下降，林分穩(wěn)定性差，生態(tài)效益沒(méi)有得到充分的發(fā)揮。因此合理的經(jīng)營(yíng)對(duì)提高華北落葉松林分生產(chǎn)力、生態(tài)效益等具有重要意義。本研究以華北落葉松人工林為研究對(duì)象，采用不同強(qiáng)度的間伐處理，分別在伐后1 a、伐后3 a、伐后5 a、伐后7 a 對(duì)林分生長(zhǎng)和徑級(jí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行定期觀測(cè)，探究撫育間伐對(duì)林分生長(zhǎng)和徑級(jí)結(jié)構(gòu)的影響，以期為華北落葉松人工林的經(jīng)營(yíng)管理提供理論依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于河北省木蘭圍場(chǎng)國(guó)有林場(chǎng)轄區(qū)的五道溝分場(chǎng)，地理坐標(biāo)為41°52′～42°01′N(xiāo)、116°49′～116°59′E，地處圍場(chǎng)縣西北部，地勢(shì)西北高東南低，海拔為1 000 ～1 880 m，屬于大陸性季風(fēng)型山地氣候。冬季酷寒干燥，夏季涼爽無(wú)暑熱，春秋兩季多風(fēng)沙，晝夜溫差大。年均氣溫為4℃，年均降水量為380 ～560 mm，土壤多為壤土、褐土、風(fēng)沙土等。主要喬木樹(shù)種為華北落葉松、油松Pinus tabuliformis、白樺Betula platyphylla、柞樹(shù)Quercus mongolica、云杉Picea asperata、五角楓Acer elegantulum等。林區(qū)內(nèi)有高等維管植物600 多種，林下植物有并頭黃芩Scutellaria scordifolia、斑葉堇菜Viola variegata、唐松草Thalictrum aquilegiifolium、林地老鸛草Geranium wilfordii、鵝觀草Roegneria kamoji等。

2 研究方法

2.1 樣地設(shè)置與調(diào)查

2013 年選擇林分生長(zhǎng)狀況、地形、海拔、坡位、坡向、坡度、土壤類(lèi)型等立地條件相對(duì)一致，林分密度相差不多，林齡為36 a 的華北落葉松人工林為研究對(duì)象，按對(duì)照（CK）、22%間伐、38%間伐對(duì)林分進(jìn)行撫育間伐處理，按照伐密留疏、留優(yōu)去劣的原則，伐除被壓木、瀕死木、枯立木以及干形不良的干擾木。設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)地大小為30 m×30 m，每個(gè)處理3 次重復(fù)，共設(shè)置9 塊樣地，記錄各標(biāo)準(zhǔn)地的地形、海拔、坡位、坡度、坡向等立地因子，分別于伐后1 a、伐后3 a、伐后5 a、伐后7 a 對(duì)各標(biāo)準(zhǔn)地進(jìn)行胸徑、樹(shù)高等指標(biāo)的測(cè)定。具體調(diào)查方法為對(duì)樣地內(nèi)的林木在胸徑位置進(jìn)行標(biāo)號(hào)，對(duì)胸徑≥5 cm 的林木進(jìn)行每木檢尺，測(cè)定林分的胸徑、樹(shù)高、冠幅等林分因子，使用胸徑尺對(duì)樣地內(nèi)林木胸徑進(jìn)行調(diào)查與記錄，使用測(cè)高儀對(duì)樣地內(nèi)林木樹(shù)高進(jìn)行調(diào)查與記錄，樣地基本信息如表1 所示。

表1 樣地基本情況Table 1 Basic situation of the sample plots

2.2 數(shù)據(jù)分析方法

采用河北省一元材積表進(jìn)行林分單株材積、蓄積量的測(cè)定。胸高斷面積計(jì)算公式為：

式中：yt為調(diào)查指標(biāo)末期值；yt-n為調(diào)查指標(biāo)初期值；n為調(diào)查間隔年數(shù)。

林分生物量計(jì)算公式[8]為：

將林木胸徑按照2 cm 一徑階進(jìn)行整化，利用Forstat 軟件計(jì)算林分的直徑分布特征，包括直徑分布的偏度系數(shù)和峭度系數(shù)，并采用正態(tài)分布、Weibull 分布、對(duì)數(shù)正態(tài)分布、Logistic 分布、伽瑪分布共5 種概率密度函數(shù)進(jìn)行直徑結(jié)構(gòu)的擬合，選擇出對(duì)各處理樣地直徑結(jié)構(gòu)擬合效果最好的分布函數(shù)。

2.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2016 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，SPSS 23.0 軟件進(jìn)行單因素方差分析，F(xiàn)orstat 數(shù)據(jù)分析軟件進(jìn)行直徑分布特征的分析以及直徑結(jié)構(gòu)的擬合。

3 結(jié)果與分析

3.1 撫育間伐對(duì)林分生長(zhǎng)的影響

3.1.1 撫育間伐對(duì)胸徑生長(zhǎng)的影響

不同間伐強(qiáng)度下胸徑生長(zhǎng)隨著時(shí)間的變化情況如表2 所示。不同間伐強(qiáng)度林分生長(zhǎng)情況有差異，各樣地平均胸徑隨著時(shí)間變化都呈現(xiàn)不同程度的增長(zhǎng)。各撫育間伐樣地胸徑年均生長(zhǎng)量由大到小依次為38%間伐（0.523 cm）＞22%間伐（0.432 cm） ＞CK（0.343 cm），22% 間 伐 和38%間伐分別比對(duì)照樣地高了0.089、0.180 cm。對(duì)照和38%間伐樣地年均生長(zhǎng)量呈顯著差異（P＜0.05），對(duì)照和22%間伐間無(wú)顯著差異（P＞0.05），22%間伐和38%間伐間也無(wú)顯著差異（P＞0.05），隨著間伐強(qiáng)度的增加，胸徑年均生長(zhǎng)量呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)。不同撫育間伐處理胸徑年均生長(zhǎng)率由大到小依次為38%間伐（3.082%）＞22%間伐（2.664%）＞CK（2.342%）。隨著撫育間伐強(qiáng)度的增加，胸徑年均生長(zhǎng)率呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)。由此可知，撫育間伐能促進(jìn)林木胸徑的生長(zhǎng)。撫育間伐減小了林分密度，使林木生長(zhǎng)空間得到釋放，緩解競(jìng)爭(zhēng)壓力，改善了林內(nèi)光照條件，促進(jìn)了林木生長(zhǎng)發(fā)育。

表2 不同撫育間伐強(qiáng)度下胸徑的生長(zhǎng)狀況?Table 2 Growth status of diameter at breast height of different tending and thinning forests

3.1.2 撫育間伐對(duì)樹(shù)高生長(zhǎng)的影響

不同撫育間伐處理下樹(shù)高生長(zhǎng)變化情況如表3 所示。由表3 可知，年均生長(zhǎng)量由大到小分別為38%間伐（0.295 m）＞22%間伐（0.285 m）＞CK（0.260 m），其中22%間伐樹(shù)高年均生長(zhǎng)量高于對(duì)照0.025 m，38%間伐高于對(duì)照0.035 m，隨著間伐強(qiáng)度的增加，樹(shù)高年均生長(zhǎng)量呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)。不同撫育間伐處理下樹(shù)高年均生長(zhǎng)率由大到小為38%間伐（1.936%）＞22%間伐（1.917%）＞CK（1.869%），樹(shù)高年均生長(zhǎng)率呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)，但方差分析表明，各處理樣地年均生長(zhǎng)量均無(wú)顯著性差異（P＞0.05），所以撫育間伐對(duì)林分樹(shù)高生長(zhǎng)變化無(wú)明顯影響。

表3 不同撫育間伐強(qiáng)度下樹(shù)高的生長(zhǎng)狀況Table 3 Growth status of tree height with different tending and thinning intensities

3.1.3 撫育間伐對(duì)單株材積生長(zhǎng)的影響

不同撫育間伐處理下的單株材積生長(zhǎng)變化如表4 所示。由表4 可知，年均生長(zhǎng)量由大到小分別是38%間伐（0.011 7 m3）＞22%間伐（0.008 0 m3）＞CK（0.006 2 m3），22%間伐高于對(duì)照0.001 8 m3，38%間伐高于對(duì)照0.005 5 m3，隨著間伐強(qiáng)度的增加，單株材積年均生長(zhǎng)量呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)。年均生長(zhǎng)率也呈現(xiàn)相同的變化趨勢(shì)，不同撫育間伐處理年均生長(zhǎng)率由大到小分別是38%間伐（7.937%）＞22%間伐（6.250%）＞CK（5.581%）。隨著撫育間伐強(qiáng)度的增加，單株材積年均生長(zhǎng)率呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)。由此可見(jiàn)，撫育間伐有利于單株材積的生長(zhǎng)，且隨著撫育間伐強(qiáng)度的增加，促進(jìn)效果也增加。

表4 不同撫育間伐強(qiáng)度下單株材積的生長(zhǎng)狀況Table 4 The volume growth of individual plants with different tending and thinning intensities

3.1.4 撫育間伐對(duì)蓄積生長(zhǎng)的影響

撫育間伐后，林分的蓄積量減小，減少的原因是蓄積量受林分密度和單株材積的影響[11]，而在間伐前期，撫育間伐強(qiáng)度過(guò)大，導(dǎo)致林分密度減小很多，雖然單株材積增加了，但林分密度過(guò)小，導(dǎo)致間伐樣地蓄積量不如對(duì)照。不同撫育間伐強(qiáng)度蓄積量變化情況如表5 所示。22%間伐、38%間伐蓄積年均生長(zhǎng)量分別為對(duì)照的83.7%、75.0%，年均生長(zhǎng)率大小表現(xiàn)為CK（4.223%）＞38%間伐（4.170%）＞22%間伐（4.014%），間伐后蓄積年均生長(zhǎng)量和年均生長(zhǎng)率呈現(xiàn)減少的趨勢(shì)。

表5 不同撫育間伐強(qiáng)度下蓄積的生長(zhǎng)狀況Table 5 The accumulation and growth status of forests with different tending and thinning intensities

從時(shí)間變化來(lái)看，從伐后1 a 到伐后3 a，對(duì)照樣地的蓄積量增長(zhǎng)了11.9%，伐后3 a 到伐后5 a增長(zhǎng)了7.6%，伐后5 a 到伐后7 a，增長(zhǎng)了7.2%；從伐后1 a 到伐后3 a，22%間伐的蓄積量增長(zhǎng)了5.7%，伐后3 a 到伐后5 a 增長(zhǎng)了9.2%，伐后5 a到伐后7 a 增長(zhǎng)了10.4%；從伐后1 a 到伐后3 a，38%間伐的蓄積量增長(zhǎng)了6.3%，伐后3 a 到伐后5 a 增 長(zhǎng) 了9.2%，伐 后5 a 到 伐 后7 a 增 長(zhǎng) 了10.8%，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，間伐樣地蓄積量增長(zhǎng)速度逐漸加強(qiáng)，而對(duì)照樣地呈現(xiàn)逐漸減小的趨勢(shì)，說(shuō)明間伐短期不能看出撫育間伐的作用，撫育間伐對(duì)蓄積量的影響是隨著時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸顯現(xiàn)的，所以撫育間伐效果還需要進(jìn)行長(zhǎng)期的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。

3.1.5 撫育間伐對(duì)胸高斷面積生長(zhǎng)的影響

胸高斷面積受林木株數(shù)和胸徑的影響。由表6 可知，間伐樣地胸高斷面積小于對(duì)照樣地，年均生長(zhǎng)量、年均生長(zhǎng)率從大到小依次為CK ＞22%間伐＞38%間伐，隨著撫育間伐強(qiáng)度的增加，胸高斷面積年均生長(zhǎng)量和年均生長(zhǎng)率指標(biāo)呈現(xiàn)減小的趨勢(shì)。

表6 不同撫育間伐強(qiáng)度下胸高斷面積的生長(zhǎng)狀況Table 6 Growth status of the sectional area of forests with different tending and thinning intensities

從時(shí)間動(dòng)態(tài)方面來(lái)看，從伐后1 a 到伐后3 a，對(duì)照樣地的胸高斷面積增加了9.0%，伐后3 a 到伐后5 a 增加了5.6%，伐后5 a 到伐后7 a 增加了4.8%；從伐后1 a 到伐后3 a，22%間伐的胸高斷面積增加了3.2%，伐后3 a 到伐后5 a 增加了7.1%，伐后5 a 到伐后7 a 增加了7.9%；從伐后1 a 到伐后3 a，38%間伐的胸高斷面積增加了2.3%，伐后3 a 到伐后5 a 增加了4.4%，伐后5 a 到伐后7 a 增加了8.0%。由此可以看出，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，對(duì)照的胸高斷面積增長(zhǎng)率逐漸減小，22%間伐、38%間伐的胸高斷面積增長(zhǎng)率逐漸增加。

3.1.6 撫育間伐對(duì)林分生物量和碳儲(chǔ)量的影響

隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，各處理樣地林分生物量和碳儲(chǔ)量（表7、8）呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)，林分生物量和碳儲(chǔ)量年均增長(zhǎng)量由大到小依次為CK ＞22%間伐＞38%間伐，年均增長(zhǎng)率由大到小依次為CK ＞38%間伐＞22%間伐。間伐后林分生物量和碳儲(chǔ)量年均增長(zhǎng)量和年均增長(zhǎng)率呈現(xiàn)減少的趨勢(shì)。

表7 不同撫育間伐強(qiáng)度下林分生物量的生長(zhǎng)狀況Table 7 The biomass growth status of forests with different tending and thinning intensities

從時(shí)間變化來(lái)看，從伐后1 a 到伐后3 a，對(duì)照樣地的林分生物量和碳儲(chǔ)量都增加了11.9%，伐后3 a 到伐后5 a 增加了7.6%，伐后5 a 到伐后7 a增加了7.2%；從伐后1 a 到伐后3 a，22%間伐增加了5.6%，伐后3 a 到伐后5 a 增加了9.2%，伐后5 a 到伐后7 a 增加了10.4%；從伐后1 a 到伐后3 a，38%間伐分別增加了6.2%，伐后3 a 到伐后5 a 增加了9.2%，伐后5 a 到伐后7 a 增加了10.8%。由此可見(jiàn)，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，對(duì)照林分生物量和碳儲(chǔ)量的增長(zhǎng)率一直在減少；而22%間伐和38%間伐林分的生物量和碳儲(chǔ)量的增長(zhǎng)率卻呈現(xiàn)一直增加的趨勢(shì)，說(shuō)明撫育間伐對(duì)林分生物量和碳儲(chǔ)量的生長(zhǎng)有促進(jìn)作用，而且隨著時(shí)間的增加促進(jìn)作用更明顯。

表8 不同撫育間伐強(qiáng)度林分碳儲(chǔ)量的生長(zhǎng)狀況Table 8 Growth status of carbon storage of forests with different tending and thinning intensities

3.2 撫育間伐對(duì)徑級(jí)結(jié)構(gòu)的影響

3.2.1 撫育間伐對(duì)直徑分布特征的影響

按照2 cm 一個(gè)徑階對(duì)各處理樣地的直徑結(jié)構(gòu)進(jìn)行劃分，徑階范圍6 ～12 cm 屬于小徑階，14 ～24 cm 為中徑階，26 ～36 cm 屬于大徑階。直徑分布特征如圖1 所示。由圖1 可知，對(duì)照徑階范圍主要集中在6 ～22 cm，且隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，逐漸向中徑階方向偏移，中大徑階比例逐漸增大，小徑階比例逐漸減小；22%間伐徑階范圍主要集中在10 ～22 cm，直徑分布以中徑階比例最大，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，大徑階林木逐漸顯現(xiàn)；38%間伐徑階范圍集中在12 ～22 cm，中徑階比例最大，且隨著時(shí)間的推移，小徑階比例越來(lái)越少，大徑階比例逐漸增加。對(duì)照林分主要集中在中小徑階，22%間伐和38%間伐林分主要集中在中徑階，小徑階比例小，說(shuō)明撫育間伐促進(jìn)了林木直徑向更高徑階方向移動(dòng)。由圖2 所示，伐后7 a 胸徑≥26 cm 徑階林木比例為38%間伐（3.13%）＞22%間伐（2.26%）＞CK（2.23%），胸徑≤14 cm 徑階林木比例為CK（41.34%）＞22% 間 伐（21.80%）＞38% 間 伐（14.58%），隨著間伐強(qiáng)度的加大，林木向更大徑階方向偏移的程度增加，大徑階比例更大。

圖1 不同撫育間伐樣地不同生長(zhǎng)階段徑階的分布Fig. 1 The distribution of diameters in different growth stages of different tending and thinning plots

圖2 伐后7 a 林分徑階分布Fig. 2 The distribution of forest stand diameter classes 7 years after thinning

由表9 可知，對(duì)照從伐后1 a 到伐后7 a 直徑分布的偏度和峭度都為負(fù)值，說(shuō)明其直徑分布為左偏，中小徑階林木占比大，且分布比較分散。22%間伐從伐后1 a 到伐后7 a 直徑分布的偏度都為正值，說(shuō)明其徑階分布為右偏，伐后1 a 直徑分布的峭度為負(fù)值，說(shuō)明其直徑分布較分散；伐后3 a 到7 a 直徑分布的峭度均為正值，說(shuō)明其直徑分布呈尖峰狀態(tài)，分布集中。38%間伐從伐后1 a到伐后7 a 直徑分布的偏度均為正值，說(shuō)明其徑階分布為右偏，峭度均為負(fù)值，說(shuō)明徑階分布相對(duì)來(lái)說(shuō)較分散。

表9 不同撫育間伐樣地不同生長(zhǎng)階段的直徑分布特征Table 9 Diameter distribution characteristics at different growth stages of different tending and thinning plots

3.2.2 直徑分布的擬合與KS 檢驗(yàn)

通過(guò)利用Forstat 軟件，采用正態(tài)分布、Weibull 分布、對(duì)數(shù)正態(tài)分布、Logistic 分布、伽瑪分布5 種概率密度函數(shù)對(duì)直徑結(jié)構(gòu)進(jìn)行擬合并進(jìn)行KS 檢驗(yàn)，對(duì)擬合結(jié)果進(jìn)行分析。對(duì)照樣地直徑分布（表10）在各間伐年份均只符合正態(tài)分布。22%間伐（表11）在伐后1 a 直徑分布均符合5 種函數(shù)，且擬合效果由大到小依次為L(zhǎng)ogistic 分布＞正態(tài)分布＞伽瑪分布＞對(duì)數(shù)正態(tài)分布＞W(wǎng)eibull 分布；伐后3 a 直徑分布只符合對(duì)數(shù)正態(tài)分布和伽瑪分布，擬合效果為伽瑪分布＞對(duì)數(shù)正態(tài)分布；伐后5 a 直徑分布均符合這5 種函數(shù)，擬合效果為對(duì)數(shù)正態(tài)分布＞伽瑪分布＞W(wǎng)eibull 分布＞Logistic 分布＞正態(tài)分布；伐后7 a 也只符合對(duì)數(shù)正態(tài)分布和伽瑪分布，擬合效果為對(duì)數(shù)正態(tài)分布＞伽瑪分布。38%間伐（表12）在伐后1 a 直徑分布符合正態(tài)分布、Weibull 分布、對(duì)數(shù)正態(tài)分布、Logistic 分布4 種分布函數(shù)，且擬合效果為正態(tài)分布＞W(wǎng)eibull 分布＞Logistic 分布＞對(duì)數(shù)正態(tài)分布；伐后3 a 直徑分布和伐后1 a 的直徑分布擬合效果一致；伐后5 a 直徑分布均符合這5 種函數(shù)，擬合效果為Weibull 分布＞正態(tài)分布＞對(duì)數(shù)正態(tài)分布＞伽瑪分布＞Logistic 分布；伐后7 a 直徑分布符合正態(tài)分布、Weibull 分布、對(duì)數(shù)正態(tài)分布、Logistic 分布4 種分布函數(shù)，且擬合效果為正態(tài)分布＞W(wǎng)eibull 分布＞對(duì)數(shù)正態(tài)分布＞Logistic 分布。

表10 對(duì)照樣地不同生長(zhǎng)階段的直徑分布KS 檢驗(yàn)Table 10 KS test of diameter distribution at different growth stages of the control plot

表11 22%間伐樣地不同生長(zhǎng)階段的直徑分布KS 檢驗(yàn)Table 11 KS test of diameter distribution at different growth stages of the 22% thinning plot

表12 38%間伐樣地不同生長(zhǎng)階段的直徑分布KS 檢驗(yàn)Table 12 KS test of diameter distribution at different growth stages of the 38% thinning plot

通過(guò)時(shí)間的動(dòng)態(tài)研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)照直徑分布以正態(tài)分布擬合最佳；22%間伐直徑分布采用對(duì)數(shù)正態(tài)分布擬合最好，其次是伽瑪分布；38%間伐直徑分布更符合正態(tài)分布，其次是Weibull 分布。

4 結(jié)論與討論

4.1 討 論

撫育間伐使林木株數(shù)減小，林分密度降低，進(jìn)而使林分生長(zhǎng)空間得到改善，林木資源利用程度增加，光照和水分利用更加充足，林木之間的競(jìng)爭(zhēng)得到緩解[2]，因而促進(jìn)林分胸徑[12]、單株材積[13]等林分因子的生長(zhǎng)。撫育間伐強(qiáng)度的不同，也會(huì)導(dǎo)致林分生長(zhǎng)狀況的差異。撫育間伐能促進(jìn)林分胸徑和單株材積的生長(zhǎng)，撫育間伐后林分的胸徑和單株材積年均生長(zhǎng)量和年均生長(zhǎng)率都呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)，而且隨著間伐強(qiáng)度的增大，促進(jìn)效果越明顯，這與張培等[4]的研究結(jié)果一致。

不同撫育間伐樣地的樹(shù)高生長(zhǎng)量變化不明顯，各處理樣地樹(shù)高年均生長(zhǎng)量差異不顯著（P＞0.05），撫育間伐后樹(shù)高年均生長(zhǎng)量、年均生長(zhǎng)率雖略有增大，但變化不明顯，說(shuō)明撫育間伐對(duì)林分樹(shù)高的影響不大，林分樹(shù)高生長(zhǎng)取決于林分的遺傳特性、立地條件及其相互作用[14]。

從伐后1 a 到伐后7 a 間伐樣地的蓄積量均低于對(duì)照，撫育間伐強(qiáng)度越大，林分蓄積量越小，這與包也等[15]的研究結(jié)果一致，原因是林分蓄積量受到林分密度和單株材積的影響，林木株數(shù)的減少過(guò)多導(dǎo)致林分蓄積量在短期內(nèi)無(wú)法得到彌補(bǔ)[16]。關(guān)于撫育間伐對(duì)林分蓄積量的影響結(jié)論不一，張丹丹[17]研究了撫育間伐對(duì)杉木人工林在不同年份下的蓄積量變化，結(jié)果得出間伐有利于提高林分蓄積量。有研究表明，撫育間伐對(duì)林分蓄積量的影響是一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程，應(yīng)該等到主伐時(shí)才能確定。本文中撫育間伐后林分的蓄積年均生長(zhǎng)量和年均生長(zhǎng)率均呈現(xiàn)減少的趨勢(shì)，這是因?yàn)閾嵊g伐前期由于間伐強(qiáng)度的增加，導(dǎo)致林分密度迅速降低，即使單株材積在撫育間伐后有提高，但是依然彌補(bǔ)不了林分密度降低導(dǎo)致的蓄積量的減少。但是隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，這種林分密度導(dǎo)致的削弱作用有減小的趨勢(shì)，間伐樣地蓄積增長(zhǎng)率逐漸增大，而對(duì)照樣地蓄積增長(zhǎng)率逐漸減小，說(shuō)明撫育間伐對(duì)蓄積量的影響是一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，對(duì)蓄積量的影響逐漸顯現(xiàn)，促進(jìn)效果也會(huì)越明顯[18]。

對(duì)照樣地的林分胸高斷面積以及年均生長(zhǎng)量、年均生長(zhǎng)率最大，原因可能是胸高斷面積受到林分密度和胸徑的影響，撫育間伐導(dǎo)致林分密度減小過(guò)大，林分密度導(dǎo)致的胸高斷面積的減小不足以彌補(bǔ)胸徑的增加導(dǎo)致的胸高斷面積的增大，因而間伐樣地的胸高斷面積減小，而且短期內(nèi)胸高斷面積增長(zhǎng)速度慢。但隨著時(shí)間的變化，對(duì)照樣地的胸高斷面積增長(zhǎng)率逐漸減小，而間伐樣地增長(zhǎng)率逐漸增大，而且隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，38%間伐增長(zhǎng)率變化逐漸大于22%間伐，所以撫育間伐短期內(nèi)可能看不出明顯的促進(jìn)效果，需要經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的時(shí)間變化才能看出成效。

森林固碳能力的大小與碳儲(chǔ)量有很大的關(guān)系，而碳儲(chǔ)量的變化主要通過(guò)生物量來(lái)體現(xiàn)[19]。有研究表明，撫育間伐會(huì)降低林分喬木層碳儲(chǔ)量[20]，間伐強(qiáng)度與碳儲(chǔ)量呈負(fù)相關(guān)，撫育間伐后，林木株數(shù)減少，當(dāng)撫育間伐影響的單株生產(chǎn)力的提高不足以彌補(bǔ)林木株數(shù)的減少，就會(huì)使林分的生物量和碳儲(chǔ)量減少。也有研究表明撫育間伐會(huì)提高喬木層碳儲(chǔ)量，明安剛等[21]研究了不同間伐強(qiáng)度的馬尾松生物量和碳貯量的差異，研究發(fā)現(xiàn)各間伐強(qiáng)度的喬木層林分碳貯量都大于未間伐林分，說(shuō)明撫育間伐能提高喬木層林分的碳貯量與生物量?？梢?jiàn)關(guān)于撫育間伐對(duì)碳儲(chǔ)量和生物量的影響存在差異。本研究中對(duì)照林分生物量和碳儲(chǔ)量均高于間伐樣地，這與黃雪蔓等[22]、殷博等[23]的研究結(jié)果一致，隨著撫育間伐強(qiáng)度的增大，林分密度減小，導(dǎo)致喬木層生物量和碳儲(chǔ)量減少。各樣地林分生物量和碳儲(chǔ)量呈現(xiàn)相同的變化規(guī)律，年均增長(zhǎng)量由大到小依次為CK ＞22%間伐＞38%間伐，這是因?yàn)殚g伐后生物量和碳儲(chǔ)量不僅減少了，而且短期內(nèi)增長(zhǎng)速度較慢。但是隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，對(duì)照樣地林分生物量和碳儲(chǔ)量增長(zhǎng)率一直在減小；22%間伐和38%間伐林分生物量和碳儲(chǔ)量增長(zhǎng)率呈現(xiàn)一直增大的趨勢(shì)，這可能是因?yàn)殡m然撫育間伐短期由于林木株數(shù)減少過(guò)大導(dǎo)致林分喬木層生物量和碳儲(chǔ)量減少過(guò)大，但撫育間伐后，林內(nèi)生態(tài)環(huán)境得到改善，林木生長(zhǎng)速度加快，林木的快速生長(zhǎng)一定程度上彌補(bǔ)了林木株數(shù)減少導(dǎo)致的林分生物量和碳儲(chǔ)量的減少，因而隨著時(shí)間的變化，增長(zhǎng)率也逐漸增大。所以撫育間伐對(duì)碳儲(chǔ)量和生物量的影響也需要長(zhǎng)期的觀測(cè)。

間伐后林分密度的降低為保留木提供了較好的生存空間與資源，為林分蓄積量、胸高斷面積、生物量和碳儲(chǔ)量的生長(zhǎng)提供了更好的條件。本研究觀測(cè)的是伐后1 a 到伐后7 a 的林分蓄積量、胸高斷面積、生物量和碳儲(chǔ)量的變化，相對(duì)來(lái)說(shuō)觀測(cè)年限還是很少，林分蓄積量等可能受到樹(shù)種、林齡、間伐強(qiáng)度、立地條件以及伐后恢復(fù)期、間伐期長(zhǎng)短等的影響，所以還需要進(jìn)行更長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)觀察、測(cè)量各間伐樣地蓄積量等林分因子的變化情況。

撫育間伐能改善林分結(jié)構(gòu)，而直徑結(jié)構(gòu)是林分結(jié)構(gòu)中極其重要的一部分，合理的直徑結(jié)構(gòu)能夠促進(jìn)森林生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定。本研究通過(guò)對(duì)各處理樣地直徑分布特征的分析，以及對(duì)直徑分布進(jìn)行5 種函數(shù)的擬合，結(jié)果得出撫育間伐有利于林分胸徑向更大徑階方向偏移，這與吳俊多等[24]的研究結(jié)果一致，其研究得出疏伐使直徑分布向大徑階方向移動(dòng)，撫育間伐有利于培育大徑材林木[25]，而且間伐強(qiáng)度的增大能促進(jìn)林分向更高徑階移動(dòng)。運(yùn)用函數(shù)對(duì)各處理樣地直徑分布進(jìn)行擬合并KS 檢驗(yàn)，對(duì)照樣地均符合正態(tài)分布，這表明對(duì)照樣地的直徑分布趨于對(duì)稱(chēng)分布；22%間伐以對(duì)數(shù)正態(tài)分布擬合效果最好，其次是伽瑪分布；38%間伐以正態(tài)分布擬合效果最好，其次是Weibull 分布，這可能是因?yàn)檠芯繉?duì)象為人工同齡純林，所以直徑分布為中間徑階株數(shù)多，兩端徑階株數(shù)少，徑級(jí)結(jié)構(gòu)符合趨于對(duì)稱(chēng)的正態(tài)分布。

本研究只分析了各處理樣地伐后1 a 到伐后7 a 林分結(jié)構(gòu)的變化，僅能說(shuō)明短期內(nèi)不同撫育間伐強(qiáng)度對(duì)華北落葉松人工林林分結(jié)構(gòu)的影響，但撫育間伐對(duì)林分結(jié)構(gòu)的影響是一個(gè)長(zhǎng)期的變化的過(guò)程，要全面準(zhǔn)確掌握撫育間伐對(duì)林分結(jié)構(gòu)的影響，還需要進(jìn)行更為長(zhǎng)期的定期動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。

4.2 結(jié) 論

撫育間伐促進(jìn)了林分生長(zhǎng)。撫育間伐后胸徑、單株材積年均生長(zhǎng)量隨著撫育間伐強(qiáng)度的增大而增大，以38%間伐促進(jìn)效果最顯著；撫育間伐對(duì)樹(shù)高生長(zhǎng)無(wú)明顯影響；撫育間伐降低了林分蓄積量、胸高斷面積以及林分生物量和碳儲(chǔ)量，但隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，對(duì)照樣地林分蓄積量和胸高斷面積以及林分生物量和碳儲(chǔ)量的增長(zhǎng)率逐漸減小，間伐樣地的增長(zhǎng)率逐漸增大，說(shuō)明撫育間伐對(duì)林分蓄積量、胸高斷面積以及林分生物量和碳儲(chǔ)量有促進(jìn)作用。

撫育間伐改善了林分徑級(jí)結(jié)構(gòu)。撫育間伐促進(jìn)了林分直徑分布向右偏移，而且隨著撫育間伐強(qiáng)度的增大，向右偏移的程度也越大。對(duì)林分徑級(jí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行函數(shù)擬合以及KS 檢驗(yàn)，結(jié)果表明，對(duì)照直徑分布以正態(tài)分布擬合最佳；22%間伐直徑分布采用對(duì)數(shù)正態(tài)分布擬合最好，其次是伽瑪分布；38%間伐直徑分布更符合正態(tài)分布，其次是Weibull 分布。

為提高華北落葉松人工林林分生產(chǎn)力，綜合分析撫育間伐對(duì)各林分因子的影響程度，采用38%間伐，可提高林分生長(zhǎng)，改善林分徑級(jí)結(jié)構(gòu)，為華北落葉松人工林未來(lái)的直徑分布規(guī)律預(yù)測(cè)提供理論依據(jù)。