黃鑫春，周 強(qiáng)，滕貴波，任鳳偉，魏永忠

(遼寧省實(shí)驗(yàn)林場(chǎng)，遼寧 清原 113311)

紫椴Tiliaamurensis是我國(guó)東北地區(qū)營(yíng)造珍稀軟闊用材林首選的樹(shù)種，目前，關(guān)于紫椴的研究主要集中在生理特性、空間結(jié)構(gòu)、造林技術(shù)、幼苗生長(zhǎng)等方面[1-4]。隨著天然林商業(yè)性采伐的全面停止，市場(chǎng)上的紫椴用材來(lái)源越來(lái)越少，大力培育紫椴人工林顯得更加重要，而現(xiàn)有的紫椴人工林普遍存在造林密度大，林分結(jié)構(gòu)不合理的問(wèn)題，嚴(yán)重影響了森林的生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益，急需通過(guò)合理的撫育間伐進(jìn)行密度調(diào)控。

通過(guò)撫育間伐，可以有效改善林內(nèi)的光照條件，不僅能促進(jìn)保留木的生長(zhǎng)，改善林地土壤的理化性質(zhì)，而且可以促進(jìn)林下植物的更新，增加人工林的生物多樣性，有利于森林生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性，提高森林質(zhì)量[5-7]。國(guó)內(nèi)關(guān)于不同地區(qū)及不同樹(shù)種撫育間伐對(duì)保留木個(gè)體生長(zhǎng)和林分生長(zhǎng)量的影響研究很多[8-13]，而國(guó)外的多數(shù)研究認(rèn)為，撫育間伐對(duì)林分生長(zhǎng)有積極的影響[14-17]。本文以林齡30年生的紫椴人工林作為研究對(duì)象，通過(guò)分析不同強(qiáng)度撫育間伐對(duì)紫椴人工林胸徑、樹(shù)高以及材積生長(zhǎng)的影響，旨在探索最合理的撫育間伐強(qiáng)度，為紫椴人工林的經(jīng)營(yíng)提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)支撐。

1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地點(diǎn)位于遼寧省實(shí)驗(yàn)林場(chǎng)，地理坐標(biāo)為41°51′～42°00′N(xiāo)，124°59′～125°18′E，平均海拔557 m。該地區(qū)屬于長(zhǎng)白植物區(qū)系，氣候?qū)儆跍貛Ъ撅L(fēng)氣候，年平均氣溫4.2 ℃，年降水量714～1 025 mm。無(wú)霜期120～125 d，土壤為暗棕壤，土層平均厚度為50 cm。

2 研究方法

2.1 樣地設(shè)置

試驗(yàn)地設(shè)置在遼寧省實(shí)驗(yàn)林場(chǎng)地車(chē)溝工區(qū)大沙河作業(yè)區(qū)28林班14小班，于1987年進(jìn)行紫椴造林，株行距為1.5 m×1.5 m，造林密度4 444株·hm-2，造林成活率93%，保存率90%，現(xiàn)已成林?；诂F(xiàn)有林分密度，根據(jù)LY/T 2592—2016《東北東部山地森林撫育技術(shù)規(guī)程》，將林木分為5級(jí)。2017年，按照4種間伐強(qiáng)度(按間伐株樹(shù)計(jì)算)進(jìn)行撫育處理，即20%(T20)、30%(T30)、45%(T45)和65%(T65)，主要伐除Ⅴ、Ⅳ級(jí)木及部分Ⅲ級(jí)木，同時(shí)設(shè)置未進(jìn)行人為干擾的對(duì)照組(CK)。每種處理方式設(shè)置3個(gè)面積為600 m2(20 m×30 m)的固定樣地，分別位于同一坡向的下坡位、中坡位、上坡位，共計(jì)15個(gè)固定樣地，主要林分因子(表1)。

表1 紫椴人工林固定樣地林分因子調(diào)查

2.2 林分因子調(diào)查

撫育間伐后，分別于2017、2019年10月中旬調(diào)查固定樣地內(nèi)紫椴的胸徑、樹(shù)高。進(jìn)行每木檢尺測(cè)定林木生長(zhǎng)量，在1.3 m處用鉛油標(biāo)記、編號(hào)。胸徑用圍尺圍測(cè)，記至0.1 cm，求算算術(shù)平均值，求得的數(shù)值作為撫育間伐樣地的平均胸徑；樹(shù)高用測(cè)高器測(cè)定，記至0.1 m，求算算術(shù)平均值，求得的數(shù)值作為撫育間伐樣地的平均樹(shù)高。蓄積用DB21-798-94《遼寧東部軟闊二元立木材積表》查算。

2.3 數(shù)據(jù)分析與處理

運(yùn)用Excel軟件對(duì)野外調(diào)查得到的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，采用SPSS19.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，在單因素方差分析(One-way ANOVA)的基礎(chǔ)上采用多重比較(LSD)進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)。

3 結(jié)果與分析

撫育間伐對(duì)紫椴人工林的影響，一方面是撫育伐除林木的平均胸徑、樹(shù)高、單株材積都低于伐前林分的平均值，從而使伐后紫椴人工林的平均胸徑、樹(shù)高、單株材積變大；另一方面是撫育間伐后保留林木的胸徑、樹(shù)高、單株材積生長(zhǎng)量的提高使得紫椴人工林的平均胸徑、樹(shù)高、單株材積增加。因此，以撫育間伐2 a后胸徑、樹(shù)高、單株材積生長(zhǎng)量的增加值來(lái)分析不同間伐強(qiáng)度對(duì)紫椴人工林生長(zhǎng)的影響。

3.1 不同間伐強(qiáng)度對(duì)紫椴人工林胸徑生長(zhǎng)影響

不同間伐強(qiáng)度對(duì)紫椴人工林胸徑2 a平均生長(zhǎng)量的影響見(jiàn)表2，隨著間伐強(qiáng)度的增加，林分胸徑平均生長(zhǎng)量呈現(xiàn)先增后減的趨勢(shì)，不同間伐強(qiáng)度樣地間伐2 a后，林分平均胸徑生長(zhǎng)量都高于對(duì)照樣地。間伐強(qiáng)度為45%的樣地林木平均胸徑生長(zhǎng)量最高，達(dá)到了1.18 cm，高于對(duì)照樣地0.19 cm，經(jīng)方差分析，與其他樣地差異顯著(P<0.05)。間伐強(qiáng)度為30%的樣地林木平均胸徑生長(zhǎng)量1.07 cm，高于對(duì)照樣地0.08 cm，且與對(duì)照樣地差異顯著(P<0.05)。間伐強(qiáng)度為20%、65%的樣地林木平均胸徑生長(zhǎng)量分別高于對(duì)照樣地0.03、0.06 cm，但與對(duì)照樣地差異不顯著(P>0.05)。撫育間伐降低了林分密度，增加了林內(nèi)的光照強(qiáng)度，釋放了保留木的生長(zhǎng)空間，使得林木獲得了更多的水分和養(yǎng)分，優(yōu)化了林內(nèi)營(yíng)養(yǎng)條件，有利于林分的生長(zhǎng)，尤其有利于胸徑的生長(zhǎng)[18-22]。過(guò)高的撫育間伐強(qiáng)度會(huì)使林地條件發(fā)生巨大變化，同時(shí)灌木、草本層植物的大量生長(zhǎng)會(huì)爭(zhēng)奪部分保留木的養(yǎng)分，而過(guò)低的撫育間伐強(qiáng)度，對(duì)林木營(yíng)養(yǎng)條件和生長(zhǎng)空間改善較小，對(duì)保留木生長(zhǎng)的促進(jìn)作用有限。

表2 不同間伐強(qiáng)度樣地平均胸徑

不同間伐強(qiáng)度樣地紫椴人工林林分株樹(shù)隨著徑級(jí)的增加均呈先上升后下降的趨勢(shì)，但不同樣地之間差異較大。對(duì)照樣地胸徑8 cm林木株樹(shù)最多，10 cm以上林木株樹(shù)隨徑級(jí)增大逐漸減少。間伐強(qiáng)度為20%的樣地胸徑10 cm林木株樹(shù)最多，間伐強(qiáng)度為30%的樣地胸徑12 cm林木株樹(shù)最多，間伐強(qiáng)度為45%的樣地胸徑14 cm林木株樹(shù)最多(圖1)。由圖1可以明顯看出，隨著撫育間伐強(qiáng)度的增加，各樣地紫椴人工林林分徑級(jí)分布曲線(xiàn)整體上向右移一個(gè)徑級(jí)，撫育間伐明顯影響了林分胸徑的空間分布，增加了大徑級(jí)林木的株數(shù)，這與徐金良[23]對(duì)杉木人工林的研究結(jié)果相同。

圖1 不同間伐強(qiáng)度紫椴人工林徑級(jí)分布

3.2 不同間伐強(qiáng)度對(duì)紫椴人工林樹(shù)高生長(zhǎng)的影響

不同撫育間伐強(qiáng)度下紫椴人工林樹(shù)高2 a平均生長(zhǎng)量調(diào)查結(jié)果見(jiàn)表3，可以看出，不同間伐強(qiáng)度樣地樹(shù)高生長(zhǎng)量與胸徑生長(zhǎng)量的變化趨勢(shì)相同，隨著撫育間伐強(qiáng)度的增加，林分樹(shù)高生長(zhǎng)量同樣呈現(xiàn)先增后減的趨勢(shì)，不同撫育強(qiáng)度樣地間伐2 a后，林分平均樹(shù)高生長(zhǎng)量與對(duì)照樣地相比，都有一定程度的提高。間伐強(qiáng)度為45%的樣地林木平均樹(shù)高生長(zhǎng)量最高，達(dá)到了1.24 m，高于對(duì)照樣地0.08 m，經(jīng)方差分析，與對(duì)照樣地呈顯著性差異(P<0.05)。間伐強(qiáng)度為20%、30%、65%的樣地林木平均樹(shù)高生長(zhǎng)量依次為1.18 m、1.19 m、1.18 m，分別高于對(duì)照樣地0.02 m、0.03 m、0.02 m，經(jīng)方差分析，與對(duì)照樣地差異不顯著(P>0.05)。

表3 不同間伐強(qiáng)度樣地平均樹(shù)高

3.3 不同間伐強(qiáng)度對(duì)紫椴人工林材積的影響

紫椴人工林不同間伐強(qiáng)度樣地單株材積2 a平均生長(zhǎng)量與胸徑、樹(shù)高生長(zhǎng)量的變化趨勢(shì)一致，由高到低的順序?yàn)門(mén)45﹥T30﹥T65﹥T20﹥CK。從表4可以看出：紫椴人工林單株材積2 a平均生長(zhǎng)量在不同撫育間伐強(qiáng)度之間差異不是很大。間伐強(qiáng)度為45%的樣地林木平均單株材積生長(zhǎng)量最高，達(dá)到了0.022 7 m3，高于對(duì)照樣地0.004 1 m3，經(jīng)方差分析，與對(duì)照樣地呈顯著性差異(P<0.05)，但與其他強(qiáng)度間伐樣地差異不顯著(P﹥0.05)。間伐強(qiáng)度為20%、30%、65%的樣地林木平均單株材積生長(zhǎng)量分別高于對(duì)照樣地0.000 6 m3、0.000 9 m3、0.000 7 m3，經(jīng)方差分析，與對(duì)照樣地差異不顯著(P﹥0.05)。

雖然撫育間伐促進(jìn)了紫椴人工林單株材積的生長(zhǎng)，由于樣地內(nèi)林木總株樹(shù)的下降，導(dǎo)致紫椴人工林林分總蓄積2 a平均生長(zhǎng)量隨著撫育間伐強(qiáng)度的增加而下降，這與Knoebel[24]等對(duì)美國(guó)鵝掌楸不同強(qiáng)度間伐后的研究結(jié)果相同。各撫育間伐樣地林分蓄積生長(zhǎng)量都低于對(duì)照樣地，從高到低的順序依次為CK(22.37 m3·hm-2)﹥T20(18.57m3·hm-2)﹥T30(16.68 m2·hm-2)﹥T45(15.78 m3·hm-2)﹥T65(8.44 m3·hm-2)。而吳際友[25]等研究認(rèn)為撫育間伐提高了濕地松林分的蓄積量，也有研究認(rèn)為中度強(qiáng)度的撫育間伐可以增加林分的蓄積量[26-27]。

表4 不同間伐強(qiáng)度樣地平均單株材積

4 結(jié)論與討論

本研究針對(duì)遼寧省實(shí)驗(yàn)林場(chǎng)30年生紫椴人工林進(jìn)行不同撫育間伐強(qiáng)度處理，分析2017-2019年2 a間撫育間伐對(duì)樣地紫椴人工林胸徑、樹(shù)高及材積生長(zhǎng)量的影響。結(jié)果表明，撫育間伐對(duì)紫椴人工林胸徑、樹(shù)高及單株材積生長(zhǎng)有明顯的促進(jìn)作用，撫育間伐處理林分的生長(zhǎng)均好于對(duì)照樣地，隨著撫育間伐強(qiáng)度的增加，林分胸徑、樹(shù)高、單株材積生長(zhǎng)量的變化趨勢(shì)基本相同，均呈現(xiàn)先增后減的趨勢(shì)，在0～45%間伐強(qiáng)度，各指標(biāo)隨間伐強(qiáng)度的增加而增加，當(dāng)間伐強(qiáng)度為65%時(shí)，各項(xiàng)指標(biāo)的生長(zhǎng)量低于45%間伐強(qiáng)度，各項(xiàng)指標(biāo)生長(zhǎng)量由高到低的順序?yàn)門(mén)45﹥T30﹥T65﹥T20﹥CK。間伐強(qiáng)度為45%的樣地林木生長(zhǎng)量最高，其中，胸徑生長(zhǎng)量與其他樣地呈顯著性差異(P<0.05)，而樹(shù)高和單株材積生長(zhǎng)量顯著高于對(duì)照樣地，但與其他間伐強(qiáng)度處理樣地差異不顯著(P﹥0.05)。間伐強(qiáng)度為20%、65%的樣地胸徑、樹(shù)高、單株材積生長(zhǎng)量與對(duì)照樣地差異不顯著。

本研究中不同撫育間伐強(qiáng)度樣地紫椴人工林2 a樹(shù)高生長(zhǎng)量差異不顯著，生長(zhǎng)量范圍為1.18～1.24 m，這可能是由于樣地設(shè)置時(shí)間太短的原因，相關(guān)研究表明林分樹(shù)高的生長(zhǎng)更多是受種苗遺傳特性及立地條件的影響，而與林分密度關(guān)系較小。

撫育間伐明顯影響了林分胸徑的空間分布，增加了大徑級(jí)林木的株數(shù)，隨著撫育間伐強(qiáng)度的增加，大徑級(jí)林木所占比例上升，提高了林分的質(zhì)量。林分蓄積量生長(zhǎng)的高低取決于單株林木材積生長(zhǎng)量及單位面積林木株樹(shù)減少量的相對(duì)大小，通過(guò)適宜的間伐撫育后，經(jīng)過(guò)一定年限的生長(zhǎng)，林木可以充分利用獲得的生長(zhǎng)空間，林分蓄積不會(huì)下降，反而會(huì)有提高。

由于本研究樣地設(shè)置的時(shí)間較短，而撫育間伐對(duì)林分生長(zhǎng)的影響是一個(gè)動(dòng)態(tài)的長(zhǎng)期的過(guò)程，而且立地條件、氣候條件、不同樹(shù)種本身的遺傳特性、林齡結(jié)構(gòu)等對(duì)林分的生長(zhǎng)都會(huì)產(chǎn)生影響，所以對(duì)紫椴人工林撫育間伐后的林分應(yīng)該進(jìn)一步進(jìn)行長(zhǎng)期的定期調(diào)查，研究其在不同間伐強(qiáng)度下的生長(zhǎng)變化情況，同時(shí)，還需進(jìn)一步完善調(diào)查指標(biāo)，科學(xué)合理地篩選出最適宜的撫育間伐強(qiáng)度，為紫椴人工林的經(jīng)營(yíng)管理提供理論依據(jù)。