樟子松人工林密度調(diào)控中不同方式間伐對林木生長的影響

劉敏，盧志朋，安宇寧，楊樹軍，曹怡立，馬駿

(遼寧省沙地治理與利用研究所，遼寧 阜新 123000)

樟子松(var.)原產(chǎn)于內(nèi)蒙古紅花爾基，具有耐寒、耐旱、耐貧瘠和較速生等優(yōu)良特性，遼寧省沙地治理與利用研究所于1953年引種到章古臺地區(qū)，開創(chuàng)了樟子松治沙造林的先例，并建立起以樟子松為主，油松、赤松及當(dāng)?shù)剜l(xiāng)土樹種小葉楊、小青楊、色木槭為輔的第一代防風(fēng)固沙林，為我國的防沙治沙事業(yè)做出很大的貢獻(xiàn)。為了保證造林成活率和保存率，第一代防風(fēng)固沙林初植密度均很高，但隨著林齡的增長，種群密度變化影響了樟子松固沙林的生存狀況及林分穩(wěn)定性，成為生產(chǎn)中亟須解決的實際問題。密度調(diào)控是人工林經(jīng)營的主要手段，合理的密度管理是提高人工林生產(chǎn)力和發(fā)揮森林最大功能的重要途徑。當(dāng)前，密度調(diào)控技術(shù)已成為不同樹種造林后撫育間伐和森林經(jīng)營管理的重要依據(jù)和關(guān)鍵技術(shù)。因此，通過對樟子松生長狀況、經(jīng)營目標(biāo)及初始密度的綜合考慮，采用合理的間伐方式進行林分密度調(diào)控，通過提高直徑生長達(dá)到建筑材收益的最佳化。針對引種區(qū)培育樟子松速生建筑材林過程中存在的關(guān)鍵技術(shù)問題，從提高生產(chǎn)力的角度，以密度調(diào)控中不同方式間伐為切入口，找出合理的間伐方式，為樟子松人工林高效經(jīng)營提供依據(jù)。

1 試驗地概況

試驗地選在遼寧省沙地治理與利用研究所章古臺基地試驗林內(nèi)(42°43′—42°51′ N，121°53′—22°22′ E)，屬亞濕潤干旱區(qū)，年降水量480～520 mm，多年平均蒸發(fā)量1 700 mm，年均氣溫5.7 ℃，無霜期150～160 d。土壤為沙土，土壤含水率與有機質(zhì)含量均較低。該地區(qū)主要分布的喬木樹種有樟子松、云杉()等。常見草本植物有少花蒺藜草()、狗尾草()、披堿草()等。

2 試驗方法

試驗設(shè)置群團狀、機械疏伐、留優(yōu)去劣3種密度調(diào)控間伐處理方式。群團狀密度調(diào)控是建立3～5個團塊，團塊內(nèi)林木不做任何處理，伐除團塊外的林木，使團塊間有一定的空間。這種密度調(diào)控方式適用于林相不整齊，已經(jīng)有天窗的林地，使天窗處于團塊外。機械疏伐是在林地內(nèi)留1行伐1行，間伐后林地的株距不變，行距增加一倍。這種隔行伐行的機械疏伐適用于林相整齊，林木分布均勻的林地。留優(yōu)去劣是在林地內(nèi)進行選優(yōu)，確定一定的保留株數(shù)后，伐除劣等林木。這種留優(yōu)去劣的間伐方式適用于林相不整齊，林木優(yōu)劣相差較大的林地。

本試驗選取1993年造林的兩處林分為試驗地，造林初植密度為1.5 m×2 m。于2011年秋進行群團狀、隔行伐行的機械疏伐、留優(yōu)去劣、對照共4種處理的密度調(diào)控試驗。分別在八堆子試驗區(qū)和三家子試驗區(qū)設(shè)立2次重復(fù)(表1)。

表1 樣地基本情況

2.1 試驗標(biāo)準(zhǔn)地的建立

2.1.1 群團狀試驗地 選取帶有天窗、林相不整齊的一塊梯形林地，在林地內(nèi)躲開天窗建立5個方形地塊，分別標(biāo)記為團Ⅰ、團Ⅱ、團Ⅲ、團Ⅳ和團Ⅴ。團塊長寬約12 m，對團塊外的林木進行皆伐處理，處理后形成5個獨立的團狀林地，團塊與團塊間隔約6 m。處理后5個團塊總面積0.06 hm。

2.1.2 機械疏伐試驗地 選取林相較整齊的一塊林地，面積0.06 hm。在林地內(nèi)進行留1行伐1行的機械疏伐，形成株行距為1.5 m×4 m的林地。

2.1.3 留優(yōu)去劣試驗地 選取林相不太整齊，林木優(yōu)劣差異較大的一塊林地，面積0.06 hm。在林地內(nèi)按50%比例進行留優(yōu)去劣式間伐。

2.1.4 對照試驗地 選取具有當(dāng)?shù)卮硇缘囊粔K林地，面積0.03 hm，不做任何處理為對照CK。

2.2 調(diào)查方法

從2011年秋季開始，每年對各個試驗標(biāo)準(zhǔn)地進行調(diào)查，調(diào)查記錄樹高、胸徑、冠幅、生長狀況、枯死率。本文數(shù)據(jù)選取2017—2021年連續(xù)5年秋季調(diào)查數(shù)據(jù)，在試驗地內(nèi)設(shè)置10 m×10 m小樣地選取50株樣樹作為徑階分布樣本。

2.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel進行數(shù)據(jù)處理分析、作圖。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同方式間伐對樟子松胸徑生長的影響

從圖1可以看出，不同方式間伐樟子松胸徑生長變化趨勢基本相似，呈顯著逐年上升趨勢，并且留優(yōu)去劣>機械疏伐>群團狀>CK對照組，且留優(yōu)去劣、機械疏伐、群團狀間伐要遠(yuǎn)高于CK對照組，4組增長率2020-2021年為最大的變化年度。

圖1 樟子松胸徑變化

3.2 不同方式間伐對樟子松林分蓄積生長的影響

從圖2可以看出，樟子松蓄積量的增長變化趨勢基本相似，呈顯著逐年增長趨勢，其中留優(yōu)去劣>機械疏伐>群團狀>CK對照組，留優(yōu)去劣方式間伐的蓄積增長量要明顯高于其他三者，2019-2020年蓄積增長量變化最大，其他年度變化較為平緩。

圖2 樟子松蓄積增長量

從圖3可以看出，樟子松累計蓄積增長量均呈現(xiàn)為留優(yōu)去劣>機械疏伐>群團狀>CK對照組，其中留優(yōu)去劣要高于其他三組，機械疏伐、群團狀疏伐及CK對照累計蓄積增長量變化趨勢基本相同，累計蓄積增長量與年增長量變化一致。

圖3 樟子松累計蓄積增長量

3.3 不同間伐方式對樟子松徑階分布的影響

通過表2可以得出，在CK對照組徑階分布表中，兩個試驗區(qū)的徑階分布基本一致，主要是在小徑階、中徑階，小徑階>10～12 cm占比最大，中徑階>16～18 cm在所有樣樹中占比最小，大徑階沒有。隨著時間的變化林分的小、中徑階立木的徑級開始增長，同時會出現(xiàn)小、中徑階比例減少，中、大徑階比例呈上升趨勢。

表2 CK對照組徑階分布表 單位：株

在機械疏伐徑階分布表(表3)中，兩個試驗區(qū)機械疏伐徑階分布相似，主要分布在小徑階>10～12 cm、中徑階及大徑階>18～20 cm中，其中徑階占比最大為中徑階>12～14 cm，其次為中徑階>14～16 cm、小徑階>10～12 cm、中徑階>16～18 cm、大徑階>18～20 cm。在2017—2021年生長變化中，林木徑級生長規(guī)律的變化呈現(xiàn)由小到大的變化，且呈現(xiàn)徑階占比從集中在小、中徑階到中、大徑階的變化趨勢。

表3 機械疏伐徑階分布表 單位：株

通過表4可以得出，在留優(yōu)去劣徑階分布表中，兩個試驗區(qū)的徑階分布基本一致，主要是在小徑階、中徑階、大徑階中，其中，中徑階>12～14 cm占比最大，其次為中徑階>14～16 cm。隨著時間的變化，林分的小、中徑階立木的徑級開始增長，同時會出現(xiàn)小、中徑階比例減少，中、大徑階比例呈上升的趨勢，2021年留優(yōu)去劣徑階分布主要是在中徑階，占比為83%。

表4 留優(yōu)去劣徑階分布表 單位：株

在群團狀徑階分布表(表5)中，徑階分布主要分布在中徑階，中徑階占比最大的為>12～14 cm。在2017—2021年生長變化中，林木徑級生長規(guī)律的變化呈現(xiàn)由小到大的變化，且徑階占比從集中在小、中徑階到中、大徑階的變化趨勢。

表5 群團狀徑階分布表 單位：株

4 結(jié)論

在樟子松人工林的密度調(diào)控中不同方式間伐均會對林分的胸徑和蓄積生長產(chǎn)生促進作用。試驗結(jié)果表明：留優(yōu)去劣間伐方式對林分胸徑生長量的促進作用最為顯著，其次依次為機械疏伐、群團狀疏伐，即合理的間伐方式對林分胸徑生長的影響尤為明顯；留優(yōu)去劣對林分蓄積生長量的促進作用最為明顯，其次依次為機械疏伐、群團狀疏伐。所以，在今后的生產(chǎn)實踐中，可以因地制宜選擇留優(yōu)去劣、機械疏伐、群團狀疏伐作為樟子松人工林密度調(diào)控的間伐方式。撫育間伐的效應(yīng)是一個動態(tài)過程，因此需要對間伐后的林分進行定期調(diào)查和研究，根據(jù)林分在不同間伐方式條件下發(fā)生的變化來確定林分撫育間伐的適宜方式。通過撫育間伐后林木得到了有效的生長空間，林木獲得的光照、水分和養(yǎng)分均有不同程度增加，林分生長表現(xiàn)較好。因此，為了保證林分可以高效和穩(wěn)定生長，需要確定合理的間伐強度，以改善林分的生長空間和營養(yǎng)空間。