張世清

甘肅省小隴山林業(yè)保護(hù)中心，甘肅 天水 741020

0 引言

森林資源是陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體和重要資源，不僅具有調(diào)節(jié)氣候、防風(fēng)固沙、涵養(yǎng)水源、吸收大氣污染物等生態(tài)效益，還可以為人們提供木材等林產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)效益［1-2］。華山松（Pinus armandiiFranch.）是松科松屬的高大喬木，高可達(dá)35 m［3］；樹皮平滑、呈灰色，幼樹的顏色較淺，呈灰綠色或淡灰色；枝條平展，樹冠呈圓錐狀；針葉5針1束，雄球花呈黃色圓柱狀，球果呈圓錐狀長(zhǎng)卵圓形［4］。華山松是我國(guó)北方地區(qū)重要的造林樹種之一，在西北、西南等地區(qū)廣泛分布［5］。受人為活動(dòng)、自然環(huán)境變化、林齡老化等因素的影響，華山松的生長(zhǎng)和發(fā)展面臨著各種挑戰(zhàn)［6］。撫育間伐是重要的森林管護(hù)措施，可以優(yōu)化森林結(jié)構(gòu)，促進(jìn)木材生產(chǎn)，并提高森林生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性［7-8］。然而，撫育間伐的方式、強(qiáng)度和頻率等因素對(duì)林分的生長(zhǎng)均可產(chǎn)生一定影響［9］。因此，深入評(píng)估撫育間伐對(duì)林分生長(zhǎng)的具體影響，對(duì)做好森林管護(hù)工作具有重要意義。周鈺淮等［10］研究了不同間伐強(qiáng)度對(duì)川西柳杉人工林生長(zhǎng)和林下植被多樣性的影響，結(jié)果表明：撫育間伐能促進(jìn)柳杉的生長(zhǎng)，有利于培養(yǎng)大徑階林木，能夠提高喬木層的生產(chǎn)力和林下植物的多樣性，對(duì)林分健康狀況有明顯改善作用。尤文忠等［11］分析了撫育間伐對(duì)蒙古櫟次生林生長(zhǎng)的影響，結(jié)果表明：輕度、中度、強(qiáng)度間伐對(duì)蒙古櫟次生林的胸徑、林分蓄積增長(zhǎng)量均存在顯著影響，且幼齡林采用3 種間伐強(qiáng)度均可，而中齡林則以強(qiáng)度間伐為宜。王蕓等［12］分析了間伐對(duì)華北落葉松林林分結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響，結(jié)果表明：間伐有助于減少林內(nèi)樹木競(jìng)爭(zhēng)，改善華北落葉松林的林分結(jié)構(gòu)。Vernon 等［13］研究發(fā)現(xiàn)，間伐處理后3 年開始，樹木徑向生長(zhǎng)量更大；不同處理，樹木中的樹脂、淀粉、蔗糖的豐度沒有差異，但未間伐林分內(nèi)樹木的葡萄糖和果糖的豐度較低；間伐后3～4 年，林分內(nèi)的物種豐富度和多樣性增加，研究認(rèn)為是地面受到擾動(dòng)后雜草的再生引起的。筆者以甘肅省小隴山林區(qū)為研究區(qū)域，研究不同間伐強(qiáng)度對(duì)華山松人工林的樹高、胸徑、冠幅、單株材積和林分蓄積量的影響，旨在探究撫育間伐影響華山松人工林生長(zhǎng)的機(jī)制，為該地區(qū)華山松人工林管護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

甘肅省小隴山林區(qū)（以下簡(jiǎn)稱小隴山林區(qū)），位于秦嶺山脈西段（東經(jīng)104°22′～106°43′、北緯33°30′～34°49′），以熔巖地貌、喀斯特地貌為主，海拔700～3 300 m，屬溫帶季風(fēng)氣候區(qū)，年平均氣溫10.9 ℃，年平均降水量757 mm［14］。小隴山林區(qū)地處我國(guó)南北方交界處，森林資源豐富，林區(qū)內(nèi)有9 處森林公園、3 處自然保護(hù)區(qū)，包含溫性闊葉林、溫性針葉林、溫帶竹林、森林草甸等10 余種植被類型，是典型的天然次生林區(qū)［15］。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，小隴山林區(qū)共有被子植物1 000 余種［15］，常見喬木樹種有華山松（Pinus armandiiFranch.）、冷杉［Abies fabri（Mast.）Craib］、雪松［Cedrus deodara（Roxb.）G.Don］、油 松（Pinus tabuliformisCarrière）、三角槭（Acer buergerianumMiq.）、合歡（Albizia julibrissinDurazz）、白 樺（Betula platyphyllaSuk）、楓楊（Pterocarya stenopteraC.DC）、山楊（Populus davidianaDode）及銳齒槲櫟（Quercu salienavar.acutiserrataMaxim.ex Wenz.）等。

2 試驗(yàn)材料與方法

2.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料為小隴山林區(qū)內(nèi)的華山松。

2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

于2022年在小隴山林區(qū)選取3種不同間伐強(qiáng)度的華山松人工林作為試驗(yàn)林，間伐時(shí)間均為2016 年，間伐強(qiáng)度分別為20%、30%和40%；選擇未經(jīng)間伐的華山松人工林作為對(duì)照樣地。在每塊試驗(yàn)林和對(duì)照樣地內(nèi)隨機(jī)選取1 塊20 m×20 m 的試驗(yàn)樣地，記錄樣地基本信息（見表1）。在每塊試驗(yàn)樣地內(nèi)沿對(duì)角線布設(shè)3 個(gè)5 m×5 m 的調(diào)查樣方，用于調(diào)查華山松人工林生長(zhǎng)情況。

表1 樣地基本信息

2.3 華山松林分生長(zhǎng)狀況測(cè)定

在每個(gè)調(diào)查樣方內(nèi)對(duì)華山松進(jìn)行每木檢尺，使用勃魯萊式測(cè)高器測(cè)定華山松樹高，使用胸徑尺測(cè)定華山松胸徑，使用皮尺用投影法測(cè)定華山松冠幅。

采用單株材積作為華山松林分生長(zhǎng)狀況指標(biāo)［16］，計(jì)算公式為

式（1）中：V為單株材積（m3），D為胸徑（m），H為樹高（m）。

根據(jù)調(diào)查樣方蓄積量M 和調(diào)查樣方面積S計(jì)算林分蓄積量（m3/hm2），并將其作為林分生長(zhǎng)狀況指標(biāo)，其中調(diào)查樣方林分蓄積量計(jì)算公式為

式（2）中：M為調(diào)查樣方蓄積量（m3/hm2），Vi為第i株華山松的材積（m3），n為每個(gè)調(diào)查樣方內(nèi)的華山松總株數(shù)。

2.4 統(tǒng)計(jì)分析

使用Excel軟件記錄測(cè)定的華山松生長(zhǎng)指標(biāo)，并進(jìn)行單株材積和林分蓄積量的計(jì)算；使用SPSS軟件進(jìn)行單因素方差分析（One-Way ANOVA），采用最小顯著性差異法（Least Significant Difference，LSD）進(jìn)行多重比較；使用SPSS軟件對(duì)撫育間伐強(qiáng)度與華山松人工林生長(zhǎng)情況進(jìn)行Pearson相關(guān)性分析。

3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 不同間伐強(qiáng)度對(duì)華山松人工林樹高的影響

由表2 可知，不同間伐強(qiáng)度對(duì)華山松人工林樹高存在顯著影響（P＜0.05）。間伐強(qiáng)度40%條件下，華山松人工林樹高達(dá)到最大值，為（13.983±0.528）m，且與其他3 種間伐強(qiáng)度之間存在顯著差異（P＜0.05）；其次是間伐強(qiáng)度20%、30%和未間伐條件下，但三者之間未見顯著差異（P＞0.05）。綜上所述，華山松人工林樹高對(duì)間伐強(qiáng)度的響應(yīng)不敏感，適當(dāng)間伐條件下（20%、30%），華山松樹高與對(duì)照組之間未見顯著差異，當(dāng)間伐強(qiáng)度達(dá)到40%時(shí)，華山松人工林樹高才有顯著提高。

表2 不同間伐強(qiáng)度下華山松人工林生長(zhǎng)情況

3.2 不同間伐強(qiáng)度對(duì)華山松人工林胸徑的影響

由表2 可知，不同間伐強(qiáng)度對(duì)華山松人工林胸徑存在顯著影響（P＜0.05）。間伐強(qiáng)度40%條件下，華山松人工林胸徑達(dá)到最大值，為（19.037±0.873）cm，且與其他3 種間伐強(qiáng)度之間存在顯著差異（P＜0.05）；其次是間伐強(qiáng)度30%條件下，胸徑為（17.816±0.897）cm，且與間伐強(qiáng)度20%和未間伐條件下的胸徑存在顯著差異（P＜0.05）；再次是間伐強(qiáng)度20%條件下，胸徑為（16.613±0.921）cm，且與未間伐條件下存在顯著差異（P＜0.05）；未間伐條件下的胸徑最小，為（16.613±0.921）cm。綜上所述，華山松人工林胸徑對(duì)間伐強(qiáng)度的響應(yīng)較為敏感，適當(dāng)間伐（20%）后，華山松人工林胸徑便有顯著增高。這可能是因?yàn)殚g伐后，林內(nèi)空間增大，同時(shí)林內(nèi)水、肥、光照競(jìng)爭(zhēng)減小，致使華山松人工林胸徑有所增加。

3.3 不同間伐強(qiáng)度對(duì)華山松人工林冠幅的影響

由表2 可知，不同間伐強(qiáng)度對(duì)華山松人工林冠幅存在顯著影響（P＜0.05）。間伐強(qiáng)度40%條件下，華山松人工林冠幅最大，為（4.981±0.415）m，且與其他3 種間伐強(qiáng)度之間存在顯著差異（P＜0.05）；其次是間伐強(qiáng)度30%條件下，冠幅為（4.363±0.338）m，且與間伐強(qiáng)度20%和未間伐條件下存在顯著差異（P＜0.05）；間伐強(qiáng)度20%和未間伐條件下的冠幅較小，分別為（4.235±0.389）m和（4.107±0.331）m，且二者之間未見顯著差異（P＞0.05）。綜上所述，華山松人工林冠幅對(duì)間伐強(qiáng)度的響應(yīng)相對(duì)敏感，適當(dāng)間伐（20%）后，華山松人工林冠幅未見顯著增高，當(dāng)間伐強(qiáng)度達(dá)到30%后，其冠幅顯著增加。這可能是因?yàn)槿A山松人工林間伐后，林內(nèi)空間增大，其樹冠獲得伸展空間。

3.4 不同間伐強(qiáng)度對(duì)華山松人工林單株材積的影響

由表2可知，不同間伐強(qiáng)度對(duì)華山松人工林單株材積存在顯著影響。間伐強(qiáng)度40%條件下，華山松人工林單株材積最大，為（0.185±0.006）m3，且與其他3 種間伐強(qiáng)度之間存在顯著差異（P＜0.05）；其次是間伐強(qiáng)度30%條件下，單株材積為（0.163±0.006）m3，且與間伐強(qiáng)度20%和未間伐條件下存在顯著差異（P＜0.05）；再次是間伐強(qiáng)度20%條件下，單株材積為（0.139±0.007）m3，且與未間伐條件下存在顯著差異（P＜0.05）；未間伐條件下的單株材積最小，為（0.102±0.009）m3。綜上所述，華山松人工林單株材積對(duì)間伐強(qiáng)度的響應(yīng)較為敏感，間伐處理后華山松人工林單株材積均有顯著提高，這可能與林內(nèi)種間競(jìng)爭(zhēng)減小有關(guān)。

3.5 不同間伐強(qiáng)度對(duì)華山松人工林林分蓄積量的影響

由表2可知，不同間伐強(qiáng)度對(duì)華山松人工林林分蓄積量存在顯著影響（P＜0.05）。未間伐條件下的華山松人工林林分蓄積量最大，為（190.183±3.203）m3/hm2，且與其他3 種間伐強(qiáng)度之間存在顯著差異（P＜0.05）；其次是間伐強(qiáng)度20%條件下，林分蓄積量為（185.369±2.684）m3/hm2，且與間伐強(qiáng)度30%和間伐強(qiáng)度40%條件下存在顯著差異（P＜0.05）；而間伐強(qiáng)度30%和間伐強(qiáng)度40%條件下，其林分蓄積量較小，分別為（182.058±2.369）m3/hm2和（181.893±2.843）m3/hm2。綜上所述，華山松人工林林分蓄積量對(duì)間伐強(qiáng)度的響應(yīng)相對(duì)敏感，適當(dāng)間伐（20%）對(duì)華山松人工林林分蓄積量的影響較小，但隨著間伐強(qiáng)度的增大，林內(nèi)華山松總株數(shù)減少，林分蓄積量也有所降低。

3.6 間伐強(qiáng)度與華山松人工林生長(zhǎng)情況的相關(guān)性

由表3 可知，間伐強(qiáng)度與華山松人工林胸徑之間存在顯著正相關(guān)關(guān)系（P＜0.05），即隨著間伐強(qiáng)度的增大，華山松人工林的胸徑隨之增加。間伐強(qiáng)度與華山松人工林單株材積之間存在極顯著正相關(guān)關(guān)系（P＜0.01），即隨著間伐強(qiáng)度的增大，華山松人工林的單株材積隨之增大。而間伐強(qiáng)度與華山松人工林的林分蓄積量之間存在顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（P＜0.05），即隨著間伐強(qiáng)度的增大，華山松人工林的林分蓄積量隨之減小。

表3 撫育間伐強(qiáng)度與華山松人工林生長(zhǎng)情況的相關(guān)性

4 結(jié)論與討論

撫育間伐是人工林管護(hù)中實(shí)施的重要管理措施之一，其中間伐強(qiáng)度對(duì)林分的生長(zhǎng)影響較為顯著。筆者以甘肅省小隴山林區(qū)為研究區(qū)域，分析了間伐強(qiáng)度對(duì)華山松人工林樹高、胸徑、冠幅、單株材積和林分蓄積量的影響，結(jié)果表明，不同間伐強(qiáng)度對(duì)華山松人工林樹高、胸徑、冠幅、單株材積和林分蓄積量均存在顯著影響。

①華山松人工林樹高對(duì)間伐強(qiáng)度的響應(yīng)不敏感，當(dāng)間伐強(qiáng)度達(dá)到40%時(shí)，華山松人工林樹高才有顯著提高。王懿祥等［17］在馬尾松林中也發(fā)現(xiàn)了類似的現(xiàn)象。這可能是由于伐除干擾樹后，林木橫向生長(zhǎng)加快，導(dǎo)致縱向生長(zhǎng)在一定程度上有所減緩。

②華山松人工林胸徑和單株材積對(duì)間伐強(qiáng)度的響應(yīng)較為敏感，適當(dāng)間伐（20%）后，其胸徑便有顯著增加，間伐強(qiáng)度40%條件下，其胸徑和單株材積達(dá)到最大值。

③華山松人工林冠幅對(duì)間伐強(qiáng)度的響應(yīng)相對(duì)敏感，當(dāng)間伐強(qiáng)度達(dá)到30%后，其冠幅開始顯著增加，間伐強(qiáng)度40%條件下其冠幅最大。鄭鳴鳴等［18］、尤文忠等［11］在分別對(duì)杉木林和蒙古櫟林研究中也發(fā)現(xiàn)這一現(xiàn)象。究其原因，可能是間伐后林木間競(jìng)爭(zhēng)減弱，林地空間增大，林木橫向生長(zhǎng)加快。

④華山松人工林林分蓄積量對(duì)間伐強(qiáng)度的響應(yīng)相對(duì)敏感，適當(dāng)間伐（20%）對(duì)其林分蓄積量的影響不顯著，加大間伐強(qiáng)度后，林內(nèi)干擾樹被伐除，從整體看，林分蓄積量有所降低，間伐強(qiáng)度40%條件下林分蓄積量最小。

⑤間伐強(qiáng)度與華山松人工林胸徑存在顯著正相關(guān)關(guān)系，與華山松人工林單株材積之間存在極顯著正相關(guān)關(guān)系，與華山松人工林林分蓄積量之間存在顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。