邱 林 張建設 王曉云 申明海 周傳濤 徐玉杰 鄭天才 張琳琳

(1.河南省信陽市林業(yè)科學研究所，河南 信陽 464031；2.河南雞公山森林生態(tài)系統(tǒng)國家定位觀測研究站，河南 信陽 464031；3.河南省國有黃柏山林場，河南 信陽 465332)

間伐是森林培育重要措施之一，科學合理的間伐可以調整林分密度，改善冠層營養(yǎng)空間，減少林木間競爭[1-2]，在促進林木生長、優(yōu)化林分結構、提高林下植物多樣性以及充分發(fā)揮林地生產(chǎn)力、改變土壤理化性質、增加森林生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性等方面發(fā)揮著重要作用[3-6]。因此，間伐對實現(xiàn)森林經(jīng)營多功能管理具有重要的理論和實踐意義。

黃山松 (Pinustaiwanensis) 又名為臺灣松，為我國特有樹種，常綠喬木，喜光、耐干旱、耐瘠簿、抗風，材質良好，分布范圍廣，是重要的用材樹種。目前，國內間伐相關的研究多集中在馬尾松 (Pinusmassoniana)[7-8]、杉木 (Cunninghamialanceolata)[9]、櫟類 (Quercusspp.)[10-11]等樹種，而間伐對黃山松影響的研究鮮有報道。國有商城黃柏山林場是全國20家森林經(jīng)營樣板基地建設單位之一，區(qū)內有大面積黃山松人工林，基于此，本研究以黃柏山樣板基地內的黃山松人工林為研究對象，進行不同強度間伐試驗，以期為黃山松人工林的多功能經(jīng)營提供參考。

1 研究區(qū)概況

黃柏山林場地處河南省南部大別山北麓，位于北緯31°23′～31°35′，東經(jīng)115°13′～115°20′，海拔400～900 m，坡度15°～35°，水流侵蝕作用強烈，地質構造復雜，地貌類型多樣，山體多呈 “V” 形峽谷，是淮河一級支流灌河的發(fā)源地。地處北亞熱帶向暖溫帶的過渡地帶，年平均氣溫14.8 ℃，年平均降雨量1 298.2 mm，主要土類為黃棕壤。

2 材料與方法

2.1 試驗方法

在林齡為14 a的黃山松人工林內，按照伐密留勻、兼顧株距以及留優(yōu)去劣的原則，對黃山松人工林進行間伐。以黃山松人工林密度計，設置45%的強度間伐 (T45)，34%的中度間伐 (T34)，23%的弱度間伐 (T23) 3種間伐強度樣地，同時以未間伐樣地為對照 (CK)。每種處理采用隨機區(qū)組設計，設置20 m × 30 m固定樣地，3次重復，共計12塊樣地。間伐前樣地基本情況見表1。

2.2 樣地調查

間伐當年以及伐后5年，每年定期對固定樣地內黃山松進行每木檢尺，測定胸徑、樹高、冠幅等因子。

表1 伐前樣地基本情況Table 1 Basic condition of sample plots before thinning

2.3 黃山松蓄積量和生物量計算方法

單株黃山松材積計算方法見式 (1)，單位面積蓄積量為單位面積單株黃山松材積累加。單株生物量采用吳澤民等[12]建立的模型，其形式見式 (2)，單位面積生物量為單位面積內單株黃山松生物量累加。

V=0.000 062 341 803DBH1.855 149 7H0.956 824 92

(1)

W=0.156 479(DBH2H)1.080 051

(2)

式中：V為材積 (m3)，DBH為胸徑 (cm)，H為樹高 (m)，W為單株黃山松生物量 (kg)。

2.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2003和SPSS 19.0軟件進行數(shù)據(jù)處理與分析，采用單因素方差分析法和Duncan多重比較法進行分析。

3 結果與分析

3.1 不同間伐強度對黃山松人工林胸徑生長的影響

不同間伐強度對黃山松人工林胸徑生長的影響見表2。由表2可知，間伐5年后，T45黃山松平均胸徑最大為14.18 cm，其次是T34、T23的平均胸徑，分別為13.50、13.18 cm，對照平均胸徑最小為12.10 cm。T45、T34、T23平均胸徑年均增長率分別為5.89%、5.11%、4.65%，為對照的1.28、1.11、1.01倍。平均胸徑及其年均增長率，均隨間伐強度增大而增加。由方差分析可知，伐后5年，T45、T34、T23的平均胸徑以及年均增長率都顯著高于對照 (P< 0.05)，而不同間伐強度內，T45平均胸徑以及年均增長率又顯著高于T34、T23(P< 0.05)，T34、T23平均胸徑以及年均增長率之間差異不顯著。這表明間伐對黃山松人工林胸徑的生長具有顯著的促進作用，并且隨間伐強度的增大，促進作用越顯著。

表2 不同間伐強度下黃山松胸徑生長量Table 2 The DBH growth of P.taiwanensis under different thinning intensities

注：同列不同小寫字母表示差異顯著 (P< 0.05)。

3.2 不同間伐強度對黃山松人工林樹高生長的影響

不同間伐強度對林木平均高度影響比較復雜，研究結果也不盡相同[11,13-14]。不同間伐強度下黃山松樹高生長量的影響見表3。

表3 不同間伐強度下黃山松樹高生長量Table 3 The tree height growth of P.taiwanensis under different thinning intensities

注：同列不同小寫字母表示差異顯著 (P< 0.05)。

由表3可知，伐后5年，黃山松平均樹高由大到小依次為T45、T34、T23、CK，平均樹高年均增長率隨間伐強度增加而增加，相對于對照，T45、T34、T23的平均樹高年均增長率分別增加了0.88%、0.41%、0.28%。由方差分析可知，在T45、T34、T23以及對照處理下，伐后5年，平均樹高及其年均增長率差異不顯著。由此表明，間伐在一定程度上雖能促進黃山松人工林樹高生長量的增加，但效果不明顯。

3.3 不同間伐強度對黃山松蓄積量的影響

3.3.1不同間伐強度對黃山松單株材積的影響

林木單株材積大小主要取決于胸徑、樹高。不同間伐強度對黃山松單株材積生長量的影響見表4。

表4 不同間伐強度下黃山松單株材積生長量Table 4 The individual volume growth of P.taiwanensis under different thinning intensities

注：同列不同小寫字母表示差異顯著 (P< 0.05)。

由表4可知，伐后5年，T45、T34、T23黃山松平均單株材積分別為0.057 0、0.050 7、0.048 1 m3，均高于對照的0.036 7 m3。平均單株材積年均增長率與對照相比，均有所增加，增幅分別為2.33%、1.22%、1.13%。由方差分析可知，T45、T34伐后5年的平均單株材積顯著高于對照 (P< 0.05)，T23與對照差異不顯著。T34、T23的平均單株材積年均增長率均顯著高于對照 (P< 0.05)，但顯著低于T45(P< 0.05)。由此表明間伐可以顯著促進林木單株材積生長，并隨間伐強度的增加，促進效果愈明顯。

3.3.2不同間伐強度對黃山松單位面積蓄積的影響

黃山松人工林蓄積由單株材積和株數(shù)共同決定，不同間伐強度雖能增加黃山松單株材積，且隨著間伐強度的增加而增加，但間伐強度的增加，也減少了單位面積內黃山松株數(shù)。不同間伐強度對黃山松人工林單位面積蓄積量的影響見表5。

表5 不同間伐強度下黃山松人工林單位面積蓄積Table 5 The dynamics of stand volume of P.taiwanensis under different thinning intensities

注：同列不同小寫字母表示差異顯著 (P< 0.05)。

由表5可知，間伐初期單位面積蓄積隨間伐強度增加而減小，T45、T34、T23蓄積分別是對照的78.18%、83.66%、89.82%。單位面積蓄積年均增長率由大到小依次為T45、T34、T23、對照，隨間伐強度增加而增加。間伐5年后，T45、T34、T23單位面積蓄積分別是對照的85.47%、87.03%、90.70%，隨著伐后時間推移，不同處理間單位面積蓄積差異減小。由方差分析可知，伐后5年，對照蓄積顯著高于T45(P< 0.05)，與T34、T23差異不顯著，單位面積蓄積年均增長率在不同間伐強度處理下均無顯著差異。由此說明不同間伐強度對黃山松人工林蓄積增長無顯著促進作用。

3.4 不同間伐強度對黃山松人工林生物量的影響

不同間伐強度對黃山松人工林生物量影響見表6。

表6 不同間伐強度下黃山松人工林生物量變化Table 6 The biomass change of P.taiwanensis under different thinning intensities

注：同列不同小寫字母表示差異顯著 (P< 0.05)。

由表6可知，伐后當年，T45、T34、T23的生物量分別為對照的88.02%、91.01%、97.19%，隨間伐強度增加，生物量呈減小趨勢。生物量年均增長率由大到小依次為T45、T34、對照、T23，伐后5年，T45、T34、T23的生物量分別為對照的89.98%、91.01%、96.00%，隨伐后時間推移，T45生物量與對照差異減小。由方差分析可知，間伐5年后，對照生物量顯著高于T45、T34(P< 0.05)，但與T23差異不顯著，生物量年均增長率在不同間伐強度處理下均無顯著差異。由此說明不同間伐強度對黃山松人工林生物量增長無顯著促進作用。

4 結論與討論

間伐通過改變林分結構，從而影響林木生長。黃山松人工林間伐結果表明，間伐對黃山松胸徑的生長有顯著的促進作用，且隨間伐強度的增加，促進作用愈顯著，這是因為間伐后，黃山松之間競爭減小，且間伐強度越大，黃山松的生長空間和營養(yǎng)空間越大，越有利于主干生物量的積累，這與張水松等[15]、孫洪剛等[16]的研究結果一致。不同間伐強度處理對黃山松平均樹高及其年均增長率會產(chǎn)生一定影響，但影響不大，相互之間差異不顯著，主要因為樹木的高生長取決于樹種的遺傳特性、林木立地條件等因素。間伐促進了黃山松胸徑和樹高的生長，因而也增加了單株材積，與對照相比，T45、T34、T23對黃山松單株材積生長均有顯著促進作用，且促進作用隨間伐強度的增加而增加。綜合分析可發(fā)現(xiàn)，間伐處理，尤其是強度間伐，能顯著促進黃山松生長特別是胸徑的生長，不僅可以縮短黃山松林工藝成熟期，而且有利于黃山松大徑材培育。

關于間伐能否提高林分的蓄積和生物量，一直存在較大爭議，有學者認為需到主伐時才得到結論[17-18]。研究中，間伐減少了黃山松人工林蓄積和生物量，初期各處理明顯低于對照，但間伐能在一定程度上提高蓄積、生物量年均增長率，且都表現(xiàn)為T45> T34> 對照，且伐后5年，T45、T34蓄積和生物量與對照差異進一步減小，隨時間增長，呈漸近于對照趨勢。由于林木生長周期的原因，僅用伐后5年的數(shù)據(jù)說明間伐對黃山松林收獲量的影響是遠遠不夠的，還需長期、持續(xù)的調查和分析。

研究得出的結論只是基于伐后5年的調查數(shù)據(jù)，僅說明了黃山松人工林胸徑、樹高、單株材積、蓄積以及生物量經(jīng)不同強度間伐后短期內生長變化情況。試驗時間短，分析指標少，而間伐對林分的影響是長期、多方面、動態(tài)的過程，應基于林分現(xiàn)狀、培育目標等因素，進行長期、多指標系統(tǒng)觀測，從而對黃山松人工林不同強度間伐效果做出更科學合理的判定。