李軍，王永明，陳波，趙心苗，楊新兵

(1.河北省木蘭圍場(chǎng)國(guó)有林場(chǎng)管理局，068450，河北圍場(chǎng);2河北農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院，071000，河北保定)

華北落葉松人工林短周期間伐與林分生產(chǎn)力的關(guān)系

李軍1，王永明2?，陳波2，趙心苗2，楊新兵2

(1.河北省木蘭圍場(chǎng)國(guó)有林場(chǎng)管理局，068450，河北圍場(chǎng);2河北農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院，071000，河北保定)

為了研究短期間伐對(duì)華北落葉松人工林林分生長(zhǎng)和生產(chǎn)力的影響，設(shè)置不同保留密度(450、600、750、900株/hm2)的間伐樣地以及相應(yīng)的對(duì)照樣地，對(duì)間伐前后林分的樹(shù)高、胸徑、單株材積、蓄積量、生物量和生產(chǎn)力進(jìn)行測(cè)量與計(jì)算。結(jié)果表明:不同保留密度下，各間伐樣地胸徑、樹(shù)高和單株材積的生長(zhǎng)量均大于對(duì)照樣地;由于保留密度的減小，各間伐樣地蓄積量和生物量小于對(duì)照樣地，各間伐樣地生產(chǎn)力均小于對(duì)照樣地(7 969 kg/(hm2·a));但是其生長(zhǎng)率大于對(duì)照樣地。撫育間伐改變了林分的空間結(jié)構(gòu)和生長(zhǎng)環(huán)境，明顯促進(jìn)了林木的生長(zhǎng)，增加了林地的經(jīng)濟(jì)效益。

華北落葉松;人工林;間伐;生產(chǎn)力

華北落葉松(Larix principis-rupprechtii)生長(zhǎng)迅速、樹(shù)干通直、木材堅(jiān)韌細(xì)密、出材率高，是我國(guó)華北亞高山地區(qū)重要的造林樹(shù)種。華北落葉松人工林對(duì)冀北山區(qū)水源涵養(yǎng)、防風(fēng)固沙及林區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的形成與維護(hù)發(fā)揮著重要的作用［1-3］。目前華北落葉松人工林普遍存在林分密度大、郁閉度高、單株林木營(yíng)養(yǎng)空間不足等問(wèn)題。盡管林分整體生物量較高，但是單株生長(zhǎng)量較低，徑級(jí)生長(zhǎng)受到嚴(yán)重限制。針對(duì)這種現(xiàn)狀，對(duì)現(xiàn)有林分進(jìn)行適度間伐，不僅能夠改善林內(nèi)生境，加速枯落物的分解，而且能夠改善枯落物的組成成分，提高林地土壤自肥能力，使林地維持長(zhǎng)期穩(wěn)定的地力和養(yǎng)分動(dòng)態(tài)平衡，使林業(yè)生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展［4］。合理的間伐撫育還可以改善森林林冠層的營(yíng)養(yǎng)空間以及地下水肥的供應(yīng)條件，保證林木個(gè)體和群落生長(zhǎng)，充分提高森林群落的生物量和生產(chǎn)力［4-8］。為此，筆者設(shè)置不同保留密度的間伐樣地以及相應(yīng)的對(duì)照樣比較不同間伐強(qiáng)度與林分生產(chǎn)力的關(guān)系，以期為林業(yè)實(shí)際生產(chǎn)中合理間伐撫育提供理論依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于河北省承德市圍場(chǎng)縣木蘭林管局，地理坐標(biāo)為 E117°44'～ 118°9'，N41°56'～ 42°15'。該地區(qū)屬典型的冀北山地，地形山巒起伏，溝壑縱橫，地貌以山地為主，地勢(shì)西北高，東南低，海拔在800～1 780 m之間，陽(yáng)坡陡，土層薄，陰坡較緩，土層較厚。該地區(qū)氣候?qū)俚湫偷拇箨懶约撅L(fēng)氣候，年平均氣溫4℃左右，年降水量400～500 mm，多集中在7—9月份，無(wú)霜期120 d左右。研究區(qū)內(nèi)土壤主要類(lèi)型有黃棕壤和黑棕壤等。研究區(qū)內(nèi)主要喬木樹(shù)種有華北落葉松、黑樺(Betula dahurica)、白樺(Betula platyphylla)、山楊(Populus davidiana)、油松(Pinus tabuliformis)和蒙古櫟(Quercus mongolica)等。

2 研究方法

試驗(yàn)于2009年春季林木展葉前在河北省承德市圍場(chǎng)縣木蘭林管局選擇立地條件基本一致的37～39年生華北落葉松人工林作為研究對(duì)象，其原始密度為1 050～1 200株/hm2。按照4個(gè)保留密度進(jìn)行間伐撫育，分別為 450、600、750 和 900 株/hm2，間代周期為1 a。每個(gè)密度級(jí)別分別設(shè)計(jì)3個(gè)重復(fù)和1個(gè)對(duì)照(CK)。樣地大小為30 m×30 m。2010年6月份分別對(duì)樣地內(nèi)的華北落葉松進(jìn)行每木檢尺，記錄每株林木的樹(shù)高、胸徑、冠幅等，生物量采用徐鄭周［1］的生物量與胸徑和樹(shù)高數(shù)學(xué)模型計(jì)算。

3 結(jié)果與分析

3.1 對(duì)樹(shù)高和胸徑的影響

間伐后林分郁閉度減小，光照增強(qiáng)，單木生長(zhǎng)空間增大，促進(jìn)了林木胸徑和樹(shù)高的快速生長(zhǎng)［9］。間伐前后林分平均胸徑的變化如圖1所示。伐后1年內(nèi)，各間伐撫育樣地林分胸徑生長(zhǎng)量均大于對(duì)照樣地，和對(duì)照樣地當(dāng)年胸徑生長(zhǎng)量相比增長(zhǎng)比例在14% ～50%之間，隨著保留密度的增加，胸徑生長(zhǎng)量逐漸減小(圖1)。保留密度為450株/hm2的樣地平均胸徑生長(zhǎng)量最大，為0.14 cm。造成這種現(xiàn)象的原因是間伐后林分郁閉度減小，光照增強(qiáng)，單木生長(zhǎng)空間增大，促進(jìn)了林木胸徑的生長(zhǎng)。

間伐撫育對(duì)林分樹(shù)高的影響比較顯著，間伐前后林分平均樹(shù)高的變化如圖2所示。各間伐撫育樣地林分樹(shù)高生長(zhǎng)量均大于對(duì)照樣地，和對(duì)照樣地當(dāng)年樹(shù)高生長(zhǎng)量相比增長(zhǎng)比例在15%～20%之間。保留密度為450和750株/hm2的樣地平均樹(shù)高生長(zhǎng)量最大，均為0.08 m(圖2)。間伐使得林分密度降低，郁閉度減小，為保留木樹(shù)高生長(zhǎng)創(chuàng)造了更好的營(yíng)養(yǎng)空間、光輻射和空氣溫度等環(huán)境條件。

圖1 間伐前后林分平均胸徑的變化Fig．1 Changes of average diameter of forest stands before and after thinning

圖2 間伐前后林分平均樹(shù)高的變化Fig．2 Changes of average height of forest stands before and after thinning

3.2 對(duì)材積和蓄積量的影響

由于間伐撫育明顯地提高了林木的胸徑生長(zhǎng)量，從而也就提高了斷面積的生長(zhǎng)量，相應(yīng)地提高了單株材積的生長(zhǎng)量。伐后1年內(nèi)，各間伐撫育樣地單株材積生長(zhǎng)量均大于對(duì)照樣地，和對(duì)照樣地當(dāng)年生長(zhǎng)量相比增長(zhǎng)比例在10% ～34%之間，隨著保留密度的增加，生長(zhǎng)量逐漸減小。保留密度為450株/hm2的樣地單株材積增長(zhǎng)量最大，為0.0030 m3(圖3)。

蓄積量是林分中所有活立木的材積之和，采用普雷斯勒公式計(jì)算蓄積量生長(zhǎng)率［10］。林分單位面積的蓄積量取決于樹(shù)高、斷面積生長(zhǎng)量及單位面積株數(shù)。雖然間伐能提高單株材積的生長(zhǎng)量，但由于單位面積株數(shù)減少，故間伐對(duì)蓄積量的影響與單株材積的變化規(guī)律不同。各間伐撫育樣地蓄積量生長(zhǎng)量小于對(duì)照樣地，但生長(zhǎng)率均大于對(duì)照樣地(圖4)，和對(duì)照樣地生長(zhǎng)率相比增長(zhǎng)比例在25%～46%之間。蓄積量生長(zhǎng)率隨著保留密度的增加，生長(zhǎng)率逐漸減小，保留密度為450株/hm2的樣地蓄積量生長(zhǎng)率的增長(zhǎng)量最大，為2.33%。

圖3 間伐前后林分平均單株材積的變化Fig．3 Changes of average individual plant volume of forest stands before and after thinning

林分生產(chǎn)力是指單位面積、單位時(shí)間內(nèi)有機(jī)物的凈生產(chǎn)量。林分生產(chǎn)力是目前研究間伐撫育對(duì)森林生長(zhǎng)發(fā)育影響的重要內(nèi)容。它是評(píng)價(jià)樹(shù)種或立地條件優(yōu)劣，以及林分在某一段時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)力高低的主要指標(biāo)［11］。伐后1年內(nèi)，保留密度為450株/hm2的樣地生產(chǎn)力為5 139 kg/(hm2·a)，保留密度為600株/hm2的樣地生產(chǎn)力為4 881 kg/(hm2·a)，保留密度為750株/hm2的樣地生產(chǎn)力為5 951 kg/(hm2·a)，保留密度為 900株/hm2的樣地生產(chǎn)力為7 038 kg/(hm2·a)，相應(yīng)的對(duì)照樣地的平均生產(chǎn)力為7 969 kg/(hm2·a)，間伐樣地生產(chǎn)力都小于對(duì)照樣地，是因?yàn)闃拥乇Ａ糁陿?shù)減少;但是，由于間伐樣地單株樹(shù)木生長(zhǎng)環(huán)境的改善，各間伐樣地的生產(chǎn)力增長(zhǎng)速度(生產(chǎn)力增長(zhǎng)率)均大于對(duì)照樣地，保留密度為450株/hm2的樣地生產(chǎn)力增長(zhǎng)率最大，為2.35%。

圖4 間伐前后林分蓄積量的變化Fig．4 Changes of forest stand volume before and after thinning

3.3 對(duì)生物量和生產(chǎn)力的影響

間伐后樣地內(nèi)林木株數(shù)減少，生物量會(huì)暫時(shí)小于對(duì)照樣地，同時(shí)由于保留木的生長(zhǎng)情況相對(duì)較好，間伐樣地林木生物量的生長(zhǎng)率高于對(duì)照樣地。伐后1年內(nèi)，各間伐撫育樣地生物量生長(zhǎng)率均大于對(duì)照樣地，增長(zhǎng)范圍在1.05% ～2.35%之間(圖5)，保留密度為900株/hm2的樣地增長(zhǎng)最小。

圖5 間伐前后林分生物量的變化Fig．5 Changes of biomass of forest stand before and after thinning

圖6 間伐樣地年生產(chǎn)力的變化Fig．6 Changes of annual productivity of forest stands before and after thinning

4 結(jié)論

研究結(jié)果表明:撫育間伐在短期內(nèi)對(duì)林木胸徑、樹(shù)高、單株材積等林分生長(zhǎng)因子均有促進(jìn)作用。與對(duì)照樣地相比，間伐樣地胸徑生長(zhǎng)量增長(zhǎng)14% ～50%，間伐樣地樹(shù)高生長(zhǎng)量增長(zhǎng)15% ～20%，間伐樣地單株材積生長(zhǎng)量增長(zhǎng)10% ～34%，間伐樣地生物量生長(zhǎng)率增長(zhǎng)1.05%～2.35%。間伐樣地蓄積量生長(zhǎng)量小于對(duì)照樣地，但增長(zhǎng)率大于對(duì)照樣地，和對(duì)照樣地相比增長(zhǎng)25%～46%。間伐樣地年生產(chǎn)力小于對(duì)照樣地，但增長(zhǎng)率均大于對(duì)照樣地，和對(duì)照樣地相比增長(zhǎng)18%～39%。

隨著保留密度的增大，間伐樣地林分胸徑生長(zhǎng)量、單株材積生長(zhǎng)量、林分蓄積量增長(zhǎng)量都逐漸減少。間伐樣地樹(shù)高生長(zhǎng)量、生物量生長(zhǎng)率的增長(zhǎng)量和生產(chǎn)力生長(zhǎng)率的增長(zhǎng)量與保留密度之間沒(méi)有明顯關(guān)系，各間伐樣地樹(shù)高生長(zhǎng)量的順序?yàn)?50株/hm2＞450株/hm2＞900株/hm2＞600株/hm2，生物量生產(chǎn)率增長(zhǎng)量的順序?yàn)?50株/hm2＞750株/hm2＞600株/hm2＞900株/hm2，生產(chǎn)力生長(zhǎng)率增長(zhǎng)量的順序?yàn)?50株/hm2＞750株/hm2＞600株/hm2＞900株/hm2。

［1］徐鄭周，劉廣營(yíng)，王廣海，等.燕山山地華北落葉松人工林群落生物多樣性及其生物量的研究［J］.林業(yè)資源管理，2010(2):43-49

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［3］楊新兵，張偉，張建華，等.生態(tài)撫育對(duì)華北落葉松幼齡林枯落物和土壤水文效應(yīng)的影響［J］.水土保持學(xué)報(bào)，2010，24(1):119-122

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［6］劉鳳芹，曹云生，楊新兵，等.冀北山區(qū)華北落葉松樺木混交林空間結(jié)構(gòu)分析［J］.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，32(3):32-38

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［11］謝華.杉木人工林撫育間伐效應(yīng)研究［D］.合肥:安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)，2007

Relationship between the short-term thinning of Larix principis-rupprechtii plantation and forest productivity

Li Jun1，Wang Yongming2，Chen Bo2，Zhao Xinmiao2，Yang Xinbing2
(1.Mulan Weichang Forestry Administration of Hebei，068450，Weichang，Hebei;2.College of Forest，Agricultural University of Hebei，071000，Baoding，Hebei:China)

In order to study the effect of short-term thinning on the growth and productivity ofLarix principis-rupprechtiiplantation，thinning plots with different reserve densities(450，600，750，900 strains/hm2)and the corresponding control plots were set.Tree height，diameter，individual volume，stand volume，biomass and productivity before and after thinning were measured and calculated.The results show that:with different reserve density，growth of diameter，tree height and individual volume in thinned plots was larger than that in control plots;with decreased reserve density，the stand volume and biomass in thinned plots were less than that in control plots;the productivity of thinned plots decreased by 7 969 kg/(hm2·a)compared with control，but its growth rate was greater than the control plots.Thinning changed the spatial structure and growth conditions of stand，promoted growth of trees significantly，and increased the economic benefit of forest.

Larix principis-rupprechtii;plantation;thinning;productivity

2011-12-26

2012-05-29

項(xiàng)目名稱(chēng):林業(yè)公益性行業(yè)科研專(zhuān)項(xiàng)“中國(guó)森林凈生產(chǎn)力多尺度長(zhǎng)期觀測(cè)與評(píng)價(jià)研究”(200804006/rhh-09)

李軍(1977—)，男，高級(jí)工程師。主要研究方向:林業(yè)生產(chǎn)與經(jīng)營(yíng)管理。E-mail:lijun770207@163.com

?通信作者簡(jiǎn)介:王永明(1989—)，男，碩士研究生。主要研究方向:水土保持、森林生態(tài)。E-mail:kabwym@qq.com

(責(zé)任編輯:程 云)