郭書彬 ，宋熙龍 ，尤海舟 ，王 超 ，畢　君

（1.河北省林業(yè)外資項(xiàng)目管理中心，河北 石家莊 050081；2.河北省林業(yè)科學(xué)研究院，河北 石家莊050061；3.河北省小五臺(tái)山森林生態(tài)系統(tǒng)定位研究站， 河北 涿鹿 075600；4.河北省林木良種工程技術(shù)研究中心， 河北 石家莊 050061）

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平的提高，對(duì)大徑級(jí)木材的需求量日益增加；由于過度采伐，天然林所提供的大徑木材正在逐漸減少，定向培育高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、穩(wěn)定的人工林已成為世界人工用材林發(fā)展總趨勢[1-3]。在我國，受天然林禁伐和人工林質(zhì)量較低等因素的影響，大徑材基本依靠國外進(jìn)口，更加劇了大徑材的短缺，近年來大徑級(jí)商品材培育已上升到國家戰(zhàn)略儲(chǔ)備的高度[4]。華北落葉松是冀北山地重要的人工造林樹種，樹干通直，材質(zhì)優(yōu)良，生長迅速，但受原有經(jīng)營技術(shù)和短期經(jīng)濟(jì)利益的影響，普遍存在林齡40～50 a皆伐更新的現(xiàn)象，產(chǎn)出以中小徑材為主，經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益較低。林木密度管理是培育大徑級(jí)林木的關(guān)鍵，合理的密度有利于林分個(gè)體間競爭，促進(jìn)林木生長和提高林分生產(chǎn)力和材種質(zhì)量[5-6]。筆者以小五臺(tái)山林區(qū)35年和50年生華北落葉松人工林不同經(jīng)營密度試驗(yàn)林生長的調(diào)查結(jié)果為依據(jù)，分析評(píng)價(jià)了中齡林和成熟林間伐后的生長情況和合理經(jīng)營密度，以期為培育優(yōu)質(zhì)大徑級(jí)落葉松材提供技術(shù)參考。

1　材料與方法

1.1　研究區(qū)自然地理概況

研究區(qū)位于河北小五臺(tái)山國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)，位于河北省西北部的蔚縣、涿鹿兩縣境內(nèi)，地處太行山、燕山和恒山交匯地帶，地理位置114°47′～ 115°30′E，39°50′～ 40°07′N， 海 拔890～2 882 m。本區(qū)屬暖溫帶大陸季風(fēng)型山地氣候，年平均氣溫6.4 ℃，1月平均氣溫-12.3 ℃，7月平均氣溫22.1 ℃；降水量400～700 mm，其中7、8月占全年降水的49.0%以上。由于海拔高度的變化，海拔1 000～1 300 m的低山丘陵區(qū)屬暖溫氣候帶，海拔1 300～1 800 m的中山下部屬低溫氣候帶，海拔1 800～2 500 m的中山上部屬冷溫氣候帶，海拔2 500 m以上的亞高山屬高寒濕潤氣溫帶。本區(qū)植被區(qū)劃屬華北山地植被亞地區(qū)的冀北山地植被小區(qū)，主要植被類型有油松林、華北落葉松林、蒙古櫟林、遼東櫟林、白樺林、紅樺林、繡線菊灌叢和亞高山草甸等，土壤主要分為亞高山草甸土，山地棕壤和褐土3大類型。

1.2　研究材料

研究材料位于小五臺(tái)山自然保護(hù)區(qū)王喜洞林場，海拔1 950～2 000 m，陰坡，棕壤。研究材料涉及2個(gè)小班；小班1為35年生華北落葉松人工純林，平均坡度約8°，土層厚度約60 cm，伐前平均胸徑16.8 cm，平均樹高12.0 m，林木密度約990株/hm2；小班2為50年生華北落葉松人工純林，林齡50 a，平均坡度約16°，土層厚度約50 cm，伐前平均胸徑22.9 cm，平均樹高16.9 m，林木密度約615 株/hm2。小班立地指數(shù)均為12，立地質(zhì)量屬于中上水平。

1.3　研究方法

于2011年春季萌芽前，采用下層疏伐為主的措施，間伐對(duì)象主要選擇被壓木、受害木和材質(zhì)差的彎曲木、雙杈木以及小徑級(jí)的下層木等，通過間密留疏使林木在空間分布上相對(duì)均勻。對(duì)林齡35 a小班按株數(shù)間伐強(qiáng)度0（處理1、對(duì)照）、30%（處理2）和50%（處理3）分別布設(shè)矩形樣地各1塊，林齡50 a小班按株數(shù)間伐強(qiáng)度0（對(duì)照、處理4）、30%（處理5）和70%（處理6）分別布設(shè)矩形樣地各1塊，樣地面積1 200～2 800 m2。詳細(xì)調(diào)查伐前、伐后和每年秋季生長結(jié)束期林分的胸徑和樹高，調(diào)查工作至2015年秋季結(jié)束。胸徑采用每木檢尺法測定，樹高采用徑階樣木法，每樣地測定株數(shù)不少于15 株，繪制樹高曲線求算平均樹高。

采用普雷斯勒公式分別計(jì)算胸徑、樹高和蓄積量的連年平均生長量和生長率。

式（1）、式（2）中：P%指生長率；ya代表第a年某項(xiàng)林分因子的測定值；ya+n代表第a+n年的測定值；n為兩次測定的間隔期；Z為某項(xiàng)林分因子的連年平均生長量。

選擇華北地區(qū)落葉松人工林通用二元材積公式[7]：

依據(jù)冀北山地華北落葉松林二元材種出材率表，采用簡化的經(jīng)濟(jì)材材種規(guī)格[8]，分別徑階計(jì)算樣地蓄積量和各材種出材量。

2　結(jié)果與分析

2.1　林木密度對(duì)胸徑和樹高生長的影響

林分間伐后，隨著株數(shù)減少，保留林木的生長空間增大，林木間竟?fàn)帍?qiáng)度減緩，有利于保留木個(gè)體的生長發(fā)育。由表1中各樣地4 a間胸徑和樹高的生長統(tǒng)計(jì)結(jié)果可知，林木密度越小，越有利于胸徑和樹高的生長；其中處理3和處理6的胸徑的連年平均生長量明顯高于另外2個(gè)處理，但不同處理間樹高的連年平均生長量差異較小。從生長率的角度分析，處理3的胸徑和樹高的連年生長率明顯高于處理1和處理2，處理6的胸徑生長率也高于處理4和處理5，但樹高生長率同處理5基本相同。總體上，間伐對(duì)35年生林分的胸徑生長促進(jìn)作用較大，但對(duì)35年生林分的樹高和50年生林分的樹高、胸徑生長的促進(jìn)作用相對(duì)較小。

2.2　林木密度對(duì)徑級(jí)結(jié)構(gòu)的影響

間伐直接改變了林分的徑級(jí)結(jié)構(gòu)，伐后各處理間胸徑生長率又有一定差異，導(dǎo)致林木的徑級(jí)結(jié)構(gòu)會(huì)出現(xiàn)較大變化。圖1、圖2、圖3分別顯示了35年生各處理林分的采伐初期和后期徑級(jí)結(jié)構(gòu)變化情況，圖4、圖5、圖6顯示了50年生林分各處理的采伐初期和后期徑級(jí)結(jié)構(gòu)變化情況，各處理總體上呈單峰狀正態(tài)分布，且徑階分布的連續(xù)性較強(qiáng)。由圖1～6可知，間伐后經(jīng)過4年生長，大徑級(jí)林木所占比例明顯增高，徑級(jí)范圍和峰值向上移動(dòng)1～3個(gè)徑階；間伐強(qiáng)度越大，林木保留密度越小，徑階移動(dòng)越明顯，大徑級(jí)林木所占比例也相對(duì)較高。35年生林分，最小徑級(jí)向上移動(dòng)2～3個(gè)徑階，最大徑級(jí)向上移動(dòng)1個(gè)徑級(jí)。50年生林分，最小徑級(jí)向上移動(dòng)4～5個(gè)徑階，最大徑級(jí)向上移動(dòng)3個(gè)徑級(jí)。以上結(jié)果說明間伐對(duì)35年和50年生林分胸徑生長起到了明顯的促進(jìn)作用，尤其是有利于培育較大徑級(jí)的林木。

表1　華北落葉松林胸徑和樹高生長量Table 1　The growth of diameter at breast and height of tree

圖1　處理1林木徑級(jí)結(jié)構(gòu)Fig. 1　The structure of diameter class in experimental treatment No. 1

圖2　處理2林木徑級(jí)結(jié)構(gòu)Fig. 2　The structure of diameter class in experimental treatment No. 2

圖3　處理3林木徑級(jí)結(jié)構(gòu)Fig. 3　The structure of diameter class in experimental treatment No. 3

圖4　處理4林木徑級(jí)結(jié)構(gòu)Fig. 4　The structure of diameter class in experimental treatment No. 4

圖5　處理5林木徑級(jí)結(jié)構(gòu)Fig. 5　The structure of diameter class in experimental treatment No. 5

圖6　處理6林木徑級(jí)結(jié)構(gòu)Fig. 6　The structure of diameter class experimental treatment No. 6

2.3　林木密度對(duì)林分蓄積生長的影響

林木密度對(duì)胸徑和樹高的生長產(chǎn)生影響，由此也會(huì)對(duì)林分蓄積產(chǎn)生影響。由表2的測定結(jié)果可知，林木密度越大，總蓄積量越高，蓄積連年平均生長量也最高，但蓄積生長率則呈反趨勢。35年生林分中處理1和處理2的蓄積連年平均生長量基本相同但遠(yuǎn)高于處理3，蓄積生長率則以處理3為最高，同林木密度呈反比。50年生林分蓄積連年平均生長量同林木密度呈正比，但蓄積生長率同林木密度呈反比。

表2　華北落葉松林蓄積生長量Table 2　The stand volume growth of Larix principisrupprechtii plantation

2.4　林木密度對(duì)林分出材量的影響

利用二元材積率表分別徑階統(tǒng)計(jì)各處理的大、中和小徑材的出材量。35年生林分產(chǎn)出以小徑材為主，林木密度越大，總蓄積量越高，出材量越高，但各處理間總出材率基本相當(dāng)。處理2和處理3的中徑材出材量和出材率明顯高于處理1，但兩者基本相同。50年生林分產(chǎn)出仍以中、小徑材為主，同時(shí)有少量大徑材，林木密度越大，蓄積量越高，出材量也越高，但各處理間總出材率差異較小。處理4和處理5的小、中、大徑材的出材率基本相同，處理6的小徑材出材率明顯降低而大徑材出材率升高幅度很大，而中徑材出材率變化差異較?。ㄒ姳?）。這說明間伐后較小的林木密度使林木出材率呈現(xiàn)小徑材減少、大徑材增加的趨勢，這有利于中、大徑材的培育。

3　結(jié)論與討論

3.1　結(jié)　論

間伐對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的影響過程，不同的林分對(duì)間伐響應(yīng)的強(qiáng)度不同。上述研究結(jié)果表明，針對(duì)以上立地、林齡和密度條件下的林分，間伐對(duì)林分生長起到了明顯促進(jìn)作用，這種作用主要體現(xiàn)在林木的個(gè)體發(fā)育上，保留密度越小，對(duì)林木的胸徑、樹高及蓄積的生長促進(jìn)作用越明顯。本次試驗(yàn)表明間伐對(duì)35年生林分的胸徑生長產(chǎn)生的促進(jìn)作用較大，但對(duì)35年生林分的樹高和50年生林分樹高、胸徑生長的促進(jìn)作用較小。同時(shí)，間伐對(duì)林木徑級(jí)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了較大影響，強(qiáng)度越大越有利于大徑級(jí)林木所占比例增加。

表3　華北落葉松林出材量Table 3　The output of different dimension stock

林分生長量的大小是由林分生長率和林分蓄積量來決定的[9]，過小的間伐強(qiáng)度對(duì)林分生長促進(jìn)作用不明顯，過大的間伐強(qiáng)度由于林木密度過小而生產(chǎn)力降低[10]。綜合比較3種保留密度對(duì)35年生林分生長的影響，雖然501 株/hm2的密度對(duì)林木個(gè)體生長的促進(jìn)作用最為明顯；但綜合分析林木個(gè)體生長和林分蓄積生長的影響，720 株/hm2條件下，林分的蓄積生長量較高，同990 株/hm2差異很小，且生長率最高，中徑材的出材率也較高，這說明下一階段的林分蓄積生長量最高，應(yīng)是較為合理的經(jīng)營密度。

綜合比較3種保留密度對(duì)50年生林分生長的影響，615 株/hm2的密度條件下林分蓄積生長量最高，林分蓄積生長率也較高且同另外2個(gè)處理間差異很小，這說明下一階段林分蓄積生長量將最高，而中、大徑材的出材率同420 株/hm2間差異較小，應(yīng)是較為合理的經(jīng)營密度。

3.2　討　論

根據(jù)現(xiàn)有《河北省森林經(jīng)營技術(shù)規(guī)程（試行）》，華北落葉松人工林31～40 a為中齡林，41～50 a為近熟林，51 a以上為成熟林，通常生產(chǎn)上40～50年生林分基本皆伐，林齡51 a以上的林分極少。本次研究表明在相對(duì)較好的立地條件下，50年生林分的蓄積生長量仍達(dá)到10 m3·hm-2a-1、蓄積生長率4.3%，且高于多年平均生長量，仍能維持較高生產(chǎn)力，因此生產(chǎn)上應(yīng)適當(dāng)延長經(jīng)營期限，以利于大徑材的培育。從目前50年生林分出材仍以中小徑材為主的現(xiàn)狀分析，要培育大徑材也需延長生長年限。倪鵬躍[11]對(duì)遼東山區(qū)落葉松林的研究表明林齡61 a時(shí)主伐的出材量增加顯著，支乾坤[12]則提出了主伐林齡80 a、目標(biāo)胸徑60 cm的大徑材培育目標(biāo)，可見延長培育周期，培育大徑級(jí)材是未來華北落葉松林經(jīng)營的重要趨勢。

通常森林撫育間隔期至少為5 a。根據(jù)本次研究結(jié)果，35年生時(shí)適宜保留密度為720 株/hm2，50年生時(shí)為615 株/hm2，理論上中間應(yīng)有2～3次撫育，顯然從720 株/hm2過渡到615 株/hm2間伐強(qiáng)度有點(diǎn)偏低，實(shí)際操作也較困難，因此50 a時(shí)的保留密度應(yīng)進(jìn)一步降低為宜。50年生林分中處理4樣地中胸徑小于16 cm的林木約占9.4%，這部分小徑級(jí)林木目前多處于林分下層，隨著林分的生長有成為被壓木的趨勢。如果將這部分小徑級(jí)林木伐除，林分保留密度約557 株/hm2，其應(yīng)為更合理的保留密度。王雪松[13]提出華北落葉松林胸徑17.5～23.2 cm時(shí)適宜的大徑材培育密度225～525 株/ hm2，本次研究結(jié)果同其相比明顯偏高。根據(jù)單亞偉等[14]依據(jù)山西太行山及河北小五臺(tái)山華北落葉松的調(diào)查材料編制的經(jīng)營密度管理表，胸徑20 cm時(shí)適宜經(jīng)營密度750～1 485 株/hm2，胸徑24 cm時(shí)適宜經(jīng)營密度600～1 200 株/hm2，本次研究結(jié)果同其基本符合。

大徑材要求原木小頭去皮直徑≥26 cm，顯然生產(chǎn)上缺少相應(yīng)的經(jīng)營密度表，其相應(yīng)的經(jīng)營期限、撫育間隔期等技術(shù)問題也急需解決。

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