蒙古櫟天然次生林撫育間伐對(duì)蓄積生長(zhǎng)率的影響

丁麗華

(凌源市林業(yè)和草原局，遼寧 朝陽(yáng) 122500)

1 蒙古櫟林

根據(jù)林木特征，可分出多種群落，具體包括單一蒙古櫟以及混合林，后者包括樺樹、槭樹和紅松3類。在群落巖體中，蒙古櫟原本的優(yōu)勢(shì)逐漸喪失，喬木及草本類的品種不斷增多，其相對(duì)密度不斷減小。而林內(nèi)的環(huán)境從干燥慢慢變成較濕潤(rùn)的狀態(tài)，蒙古櫟的幼苗及幼樹實(shí)際占比不斷降低，耐蔭物的比重提高。蒙古櫟林形成原因是火災(zāi)及亂砍濫伐，使得次生林的特點(diǎn)愈發(fā)突出。在不受外力影響且火災(zāi)破壞降低的生長(zhǎng)狀態(tài)中，發(fā)展演替期間，逐步被耐蔭品種替代，其分布聚集性隨之下降，隨機(jī)分布的狀態(tài)愈發(fā)明顯。蒙古櫟林是由地帶性的植物受到破壞后，逐漸演化出天然次生林，在我國(guó)部分地區(qū)有分布，總面積在1 348 hm2左右。此類群落的多元化特征主要體現(xiàn)在各演替時(shí)期，蒙古櫟原本的生存優(yōu)勢(shì)被弱化，喬木及草本植物持續(xù)增加，使得蒙古櫟的生存密度持續(xù)減少。整個(gè)林區(qū)的客觀條件也從干燥逐步演化成中性，直到如今的含水量偏高的狀態(tài)。幼年時(shí)期的蒙古櫟總數(shù)占比減少，其他耐蔭植被相對(duì)提高[1]。

2 撫育間伐對(duì)蒙古櫟天然次生林的影響

對(duì)于撫育間伐對(duì)于蒙古櫟天然次生林的影響分析，需要借助實(shí)驗(yàn)對(duì)照的方式進(jìn)行驗(yàn)證。選擇各方面大致相同的次生林，并劃分成多個(gè)樣地，其中，1/4作為對(duì)照樣地，其余分別采用不同強(qiáng)度的撫育間伐管理，以此判斷影響關(guān)系。

2.1 林分生長(zhǎng)

通過數(shù)年的實(shí)驗(yàn)研究，樣地在林分?jǐn)嗝娣e與蓄積方面，沒有過大的差距。對(duì)于林分?jǐn)嗝娣e的生長(zhǎng)情況來(lái)看，經(jīng)過撫育間伐的3塊樣地，實(shí)際表現(xiàn)會(huì)略優(yōu)于對(duì)照樣地，并且輕度與中度間伐能達(dá)到對(duì)照樣地的2.5倍左右，但3種強(qiáng)度的區(qū)別并不明顯。在林分蓄積的生長(zhǎng)表現(xiàn)上，撫育間伐樣地的表現(xiàn)同樣較好，此類管理下的樣地之間沒有特別的不同。另外，在林分枯損進(jìn)界上，枯損蓄積根據(jù)強(qiáng)度差異從大至小的順序?yàn)椋喝醵取?duì)照、輕度、中度，不包括中度在內(nèi)，其他3個(gè)樣地的差異不明顯。經(jīng)過撫育間伐的地塊，枯損總株數(shù)明顯超過對(duì)照地塊，同時(shí)，枯損木的胸徑均值會(huì)小于對(duì)照樣地。反觀進(jìn)界株數(shù)，撫育間伐樣地超過對(duì)照地塊，并且弱度與輕度明顯大于中度，但二者之間的差異不明顯。總之，撫育間伐屬于一種營(yíng)林方法。次生林中的目標(biāo)樹通過間伐后，林分?jǐn)嗝娣e與蓄積沒有明顯變化，而枯損木的胸徑均值明顯縮小，進(jìn)界的數(shù)量大幅度增加。并且林分?jǐn)嗝娣e與蓄積的生長(zhǎng)率的反應(yīng)也比較明顯。但間伐強(qiáng)度的變化，對(duì)林分生長(zhǎng)沒有太多的影響，普遍認(rèn)為，間伐強(qiáng)度處在20%～30%，對(duì)于林分生長(zhǎng)與優(yōu)化結(jié)構(gòu)方面，有相對(duì)更好的表現(xiàn)[2]。

2.2 單株生長(zhǎng)

在單株胸徑方面，撫育間伐樣地的單株胸徑生長(zhǎng)效果超過對(duì)照組，同時(shí)在間伐強(qiáng)度提高中，差距更加明顯。各徑級(jí)的單株胸徑發(fā)育狀態(tài)來(lái)講，撫育間伐能有效推動(dòng)各樹齡段單株胸徑的發(fā)育，但不包括大徑木。在幼樹與小樹階段，單株胸徑的發(fā)育和間伐強(qiáng)度呈同向變動(dòng)，同時(shí)中度間伐會(huì)明顯優(yōu)于其他2個(gè)強(qiáng)度，而輕度與弱度之間的表現(xiàn)差異不明顯。對(duì)于中齡樹來(lái)說，其在輕度的撫育間伐中，胸徑發(fā)育有明顯的變化，其他2個(gè)級(jí)別的強(qiáng)度并沒有突出差異。而各種間伐強(qiáng)度對(duì)大徑木的胸徑變化，都沒有特殊的作用。在單株材積方面，通過撫育間伐的地塊，單株材積的生長(zhǎng)情況會(huì)優(yōu)于對(duì)照地塊，同樣是在隨著間伐強(qiáng)度提高而增大?？偟膩?lái)看，中度間伐的效果更加明顯。而各徑級(jí)的單株材積變化和胸徑發(fā)育大致相同，撫育間伐對(duì)不包括大徑木在內(nèi)的其他蒙古櫟，都有明顯的影響?？偟膩?lái)說，目標(biāo)樹也就是蒙古櫟，核心為單株的重點(diǎn)經(jīng)營(yíng)。不管撫育間伐的強(qiáng)度如何，目標(biāo)樹單株胸徑與材積的生長(zhǎng)表現(xiàn)都得到明顯優(yōu)化，間伐強(qiáng)度大約在20%時(shí)，對(duì)蒙古櫟有明顯的推動(dòng)作用。而且不同樹齡的單株胸徑發(fā)育，除大徑木以外，其他目標(biāo)樹均受到間伐較大的影響。出現(xiàn)此種情況的原因可能是林木所在的林層差異，大徑木通常是處于主林層中的優(yōu)勢(shì)或亞優(yōu)勢(shì)地位，其發(fā)育范圍在撫育間伐前后沒有特別的變化，但其他樹齡的單株，大部分是中庸木及被壓木，通過間伐處理后，會(huì)接受到更多日照以及其他資源，光合作用得以優(yōu)化，加強(qiáng)其生命力，所以，單株生產(chǎn)的能力提升幅度更大。特別是在中下林層中的蒙古櫟，在撫育間伐強(qiáng)度提高中，可以擁有更加廣闊的發(fā)育空間。其中，在20%左右的間伐強(qiáng)度下，幼樹及小樹的發(fā)育變化相對(duì)突出。

2.3 蒙古櫟單株生長(zhǎng)

在次生林中，目標(biāo)樹蒙古櫟在單株胸徑與材積上的生長(zhǎng)幅度，明顯超過對(duì)照樣地，同時(shí)不同間伐強(qiáng)度的表現(xiàn)區(qū)別不大。反觀非目標(biāo)樹，不同強(qiáng)度下，其單株胸徑與材積和對(duì)照樣地沒有明顯變化。根據(jù)相關(guān)研究結(jié)果顯示，蒙古櫟目標(biāo)樹在胸徑與蓄積生長(zhǎng)方面的響應(yīng)狀態(tài)并不大，此種現(xiàn)象應(yīng)當(dāng)是林分形式及樹齡等有聯(lián)系。在比較目標(biāo)樹和非目標(biāo)樹中，前者的胸徑生長(zhǎng)率優(yōu)于后者，能達(dá)到1.3倍左右，而且材積的生長(zhǎng)量也能達(dá)到后者的2倍以上，這種現(xiàn)象應(yīng)當(dāng)和樹高發(fā)育的變化有聯(lián)系。此外，在自由生長(zhǎng)空間方面，單株的撫育間伐中，關(guān)鍵是借助控制相鄰樹木冠層之間的競(jìng)爭(zhēng)、擴(kuò)大生長(zhǎng)空間，實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)目標(biāo)樹的生產(chǎn)力，所以，對(duì)于目標(biāo)樹發(fā)育狀態(tài)的評(píng)估重點(diǎn)應(yīng)當(dāng)是生長(zhǎng)空間。此種情況的外在體現(xiàn)是單株對(duì)間伐強(qiáng)度的變化沒有明顯區(qū)別[3]。

3 從蓄積生長(zhǎng)率角度分析蒙古櫟天然次生林的撫育間伐

3.1 研究分析過程

首先，研究信息是根據(jù)吉林省的森林資源調(diào)查資料顯示，分析的具體樣本是以省區(qū)為抽樣范圍，采取系統(tǒng)化的抽樣方式。每個(gè)樣本的抽取間隔是6 km×8 km，樣本點(diǎn)對(duì)應(yīng)0.06 hm2的實(shí)地面積。

其次，樣本篩選。因?yàn)榉治龅膶?duì)象為次生林，所以，數(shù)據(jù)處理的第一步應(yīng)當(dāng)是確定天然林部分，蒙古櫟作為優(yōu)勢(shì)品種。由于樹林的區(qū)分難度較大，因此利用樹齡分組替代應(yīng)調(diào)查的樹齡，以降低試驗(yàn)難度?；谡莆盏臉颖緮?shù)據(jù)可分出5個(gè)樹齡組：幼苗時(shí)期不超過40 a、中年樹的大致樹齡跨度在40～60 a、臨近成熟的蒙古櫟年齡處于60～80 a以內(nèi)、成熟林的樹齡跨度是80～120 a、過熟的林木為120 a以上。因?yàn)榇舜畏治鰧?duì)象通常在未成熟階段，所以分析對(duì)象只有前3個(gè)階段。分析數(shù)據(jù)共有5組，通過兩兩對(duì)比，最后可以得到4個(gè)結(jié)果。在篩選樣本期間，應(yīng)先判斷是否有間伐情況，具體需根據(jù)實(shí)際強(qiáng)度確定。計(jì)算公式為

式中：Ia表示間伐強(qiáng)度；VC為分析時(shí)間段之后數(shù)據(jù)記錄時(shí)間伐本期樹木的蓄積；VA是去除本期間伐的其余林木在本期的蓄積量[4]。此處計(jì)算需設(shè)定在分析期間內(nèi)，所有設(shè)定的蓄積均在對(duì)應(yīng)時(shí)間段內(nèi)實(shí)現(xiàn)。

為合理延長(zhǎng)分析的時(shí)間跨度，將樣本定為從1994年起，出現(xiàn)間伐情況，之后的20 a間都未發(fā)生間伐，重點(diǎn)放在林木的生長(zhǎng)規(guī)律方面。在樣本數(shù)不多的區(qū)域，可以合理降低篩選的標(biāo)準(zhǔn)。為保障樣本量，添加間伐處理后10～15 a沒有進(jìn)行過間伐處理的樣本。其余沒有被間伐處理的樣本區(qū)域，需保障跨度在20 a。

最后，實(shí)施數(shù)據(jù)處理。完成上一步驟后，應(yīng)劃分出間伐強(qiáng)度的等級(jí)，此過程中，需考慮到間伐強(qiáng)度嚴(yán)重時(shí)，可以歸納到皆伐的范疇，所以本次分析需將此類樣本分出，強(qiáng)度不超過50%的區(qū)域可作為樣本，分析其生長(zhǎng)狀態(tài)。強(qiáng)度等級(jí)具體為：一級(jí)強(qiáng)度是0～10%、二級(jí)是10%～20%、三級(jí)為20%～30%、四級(jí)是30%～40%、五級(jí)為40%～50%。根據(jù)差異化的時(shí)間跨度，計(jì)算蓄積生長(zhǎng)率，可使用的運(yùn)算公式為

式中：n表示觀察的時(shí)間跨度；Pn則代表在n年期間樣本的蓄積生長(zhǎng)率；ya、ya-n對(duì)應(yīng)a、a-n年分析樣本的實(shí)際蓄積情況，ya數(shù)值中包括在n年期間全部間伐及枯死總量[5，6]。

從蓄積生長(zhǎng)率的角度，探究次生林各組撫育間伐情況，綜合樹齡和時(shí)間跨度生成分布曲線，進(jìn)行整體趨勢(shì)的探討。計(jì)算出各樣本組的間伐等級(jí)與沒有間伐樣本的平均生長(zhǎng)率，繼而得出時(shí)間上的波動(dòng)情況。最終使用生長(zhǎng)率與各組間伐強(qiáng)度，計(jì)算多重方差，以及各種間伐模式下，林木生長(zhǎng)率產(chǎn)生的影響，由此深度分析生長(zhǎng)率在間伐響應(yīng)方面的受影響程度[7]。

3.2 研究結(jié)果綜述

3.2.1 趨勢(shì)分析

根據(jù)觀測(cè)結(jié)果各樣本點(diǎn)的實(shí)際分布情況可以得出，不同樹齡間隔的變化趨勢(shì)大體上相同，且在間伐強(qiáng)度提高的同時(shí)，各生長(zhǎng)率之間的差值逐步減少，大幅提高后，又逐步降低，形成類似于拋物線的變化狀態(tài)。強(qiáng)度處于20%～35%，產(chǎn)生峰值，而后峰度逐步減小。在中齡組中，所有分析區(qū)間的生長(zhǎng)率均是低速提升，高速下降。在間伐的5 a及10 a峰值對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度級(jí)別是15%～35%，而在15 a和20 a時(shí)，峰值上調(diào)到20%～40%。在此之后，峰度無(wú)明顯波動(dòng)。另外，近熟林在不同的觀測(cè)區(qū)間內(nèi)，變化趨勢(shì)有差異，間伐處理后的5 a及10 a，生長(zhǎng)率呈現(xiàn)由高速提升至快速降低，最后趨于平緩，對(duì)應(yīng)的間伐強(qiáng)度是15%～25%；而在15 a和20 a中，整體變化趨勢(shì)是由高速上升發(fā)展成緩慢下調(diào)，相應(yīng)的間伐強(qiáng)度范圍擴(kuò)大至15%～35%，峰度逐步減小[8，9]。

將經(jīng)過間伐處理的區(qū)域和未間伐的林木生長(zhǎng)狀態(tài)進(jìn)行比照，由此確定強(qiáng)度和生長(zhǎng)率的關(guān)系。在幼齡階段，所有間伐強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的生長(zhǎng)率持續(xù)降低，三級(jí)和四級(jí)階段的變化較為明顯。間伐后的5 a及10 a，三級(jí)和四級(jí)間伐強(qiáng)度下，生長(zhǎng)率均超過其余間伐強(qiáng)度，且實(shí)際差值不大。在強(qiáng)度為一級(jí)以及二級(jí)時(shí)，生長(zhǎng)率略高，差值同樣較小。間伐強(qiáng)度達(dá)到五級(jí)時(shí)，5 a時(shí)的生長(zhǎng)率小于沒有間伐的樣本，但在進(jìn)入10 a后，均高于后者，二者差值極小。中齡階段，前3個(gè)強(qiáng)度等級(jí)下，生長(zhǎng)率處于高速下調(diào)狀態(tài)，進(jìn)入15 a后，逐漸穩(wěn)定。在四級(jí)強(qiáng)度下，始終是平緩下降的狀態(tài)，等級(jí)達(dá)到五級(jí)后，逐步上升[10]。間伐強(qiáng)度在二、三、四等級(jí)時(shí)，生長(zhǎng)率超過未間伐處理的區(qū)域，三級(jí)峰值出現(xiàn)在10 a，四級(jí)峰值則在10 a之后。一級(jí)間伐強(qiáng)度在觀測(cè)的5 a時(shí)間內(nèi)，都超過未間伐，差值偏小。五級(jí)間伐強(qiáng)度下，前期均處于未間伐之下，在后期反超，直到20 a時(shí)，已經(jīng)能和一級(jí)達(dá)到“平手”。近熟階段，一級(jí)強(qiáng)度平均生長(zhǎng)率，逐步降低，直到15 a開始處于平緩狀態(tài)。二級(jí)和三級(jí)的變化趨勢(shì)相同，先大幅度降低，到15 a逐漸平緩。四級(jí)和五級(jí)正好相反，前者為下降，后者是上升，二者均呈現(xiàn)出緩慢變化狀態(tài)。在間伐后的5～20 a，二級(jí)與三級(jí)超過未間伐，且后者相對(duì)更高，而后兩者的差距逐步拉大。一級(jí)強(qiáng)度始終和未間伐樣本之間屬于持平狀態(tài)。四級(jí)強(qiáng)度下，生長(zhǎng)率在前期在未間伐之下，后期超過，從總體趨勢(shì)來(lái)看，生長(zhǎng)率變化不明顯。五級(jí)強(qiáng)度下，變化的時(shí)間節(jié)點(diǎn)是5 a，在此之前小于未間伐，而后實(shí)現(xiàn)趕超，20 a時(shí)和二級(jí)強(qiáng)度相當(dāng)[11]。

3.2.2 定量研究

幼齡階段，5～20 a期間，間伐三級(jí)、四級(jí)強(qiáng)度和未間伐情況下，都出現(xiàn)明顯差異，而其他間伐強(qiáng)度模式下，和未間伐無(wú)過大差值。同時(shí)，5 a間隔，五級(jí)和三四等級(jí)有較大的差值，但進(jìn)入15 a后，反而是一級(jí)和五級(jí)、三四級(jí)，兩對(duì)的差值更為明顯。中齡階段，處于5～20 a期間，二、三、四強(qiáng)度等級(jí)的林木生長(zhǎng)率和未間伐有較大的差值，但和其他2個(gè)間伐強(qiáng)度之間，無(wú)過大差異。另外，在5 a和10 a 2個(gè)時(shí)間點(diǎn)，除一級(jí)強(qiáng)度外，五級(jí)和其余等級(jí)之間均有明顯差值，而一級(jí)和三級(jí)間伐有較大差值。近熟階段，5 a～15 a期間，二三級(jí)都和未間伐有明顯差異，但后者和其余3個(gè)強(qiáng)度等級(jí)之間的差值都無(wú)偏大的情況。20 a時(shí)，未間伐和二三級(jí)、五級(jí)都有存在較大差值，其余無(wú)明顯差距。同時(shí)，5 a時(shí)，一級(jí)、四五級(jí)和二三級(jí)確實(shí)有明顯不同，而在10 a時(shí)，明顯差異轉(zhuǎn)移到一級(jí)、四級(jí)和二三級(jí)之間。到了15 a，一級(jí)和二三級(jí)有較大差值，成長(zhǎng)至20 a，僅剩一級(jí)和三級(jí)一對(duì)差異組。各齡組在不同的觀測(cè)時(shí)間跨度下，各等級(jí)強(qiáng)度對(duì)照未間伐樣本，生長(zhǎng)率變化強(qiáng)度如下。

幼齡階段中，間伐處理后，各等級(jí)的上升成效均在降低；達(dá)到中齡階段，生長(zhǎng)率提升效果均有優(yōu)化；近熟階段的變化相對(duì)復(fù)雜，前3個(gè)強(qiáng)度等級(jí)總體是先降后升，而后2種是持續(xù)上升。根據(jù)各組的實(shí)際數(shù)據(jù)顯示，幼齡階段中，提升效果最優(yōu)的是四級(jí)強(qiáng)度，最差五級(jí)強(qiáng)度；中齡組的最優(yōu)強(qiáng)度是三級(jí)，最差為五級(jí)；近熟階段，三級(jí)強(qiáng)度能貢獻(xiàn)出最優(yōu)的提升效果，而一級(jí)相對(duì)偏差。以生長(zhǎng)率優(yōu)化程度的極值角度來(lái)看，在時(shí)間的推進(jìn)下，各組的差距逐步縮小，波動(dòng)幅度最大的為幼齡階段，其次為中齡時(shí)期，最后是近熟階段[12]。綜合來(lái)看，在提前假設(shè)各分析樣本間伐處理均為隨機(jī)處理，所以不考慮間伐使用的具體手段，但實(shí)際上，使用手段存在影響，需要進(jìn)一步分析。

4 結(jié)語(yǔ)

基于差異化的壓強(qiáng)等級(jí)下，根據(jù)各齡組生長(zhǎng)率的波動(dòng)狀態(tài)探索發(fā)育趨勢(shì)和生長(zhǎng)率之間的關(guān)系顯著程度?？偨Y(jié)得出，幼齡階段的蒙古櫟林需進(jìn)行干擾強(qiáng)度為25%～35%的間伐；中齡階段則適宜20%～35%；近熟階段對(duì)應(yīng)15%～30%。