趙 斌 王六平 鮑 斌

(1.貴州省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院，貴州 貴陽 550003；2.貴州林業(yè)勘察設(shè)計(jì)有限公司，貴州 貴陽 550003)

近自然間伐對中齡林林分結(jié)構(gòu)的影響研究

趙 斌1王六平1鮑 斌2

(1.貴州省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院，貴州 貴陽 550003；2.貴州林業(yè)勘察設(shè)計(jì)有限公司，貴州 貴陽 550003)

通過對貴州5個(gè)項(xiàng)目縣8個(gè)森林經(jīng)營單位內(nèi)近自然經(jīng)營間伐前后林木胸高斷面積、樹高、蓄積、株間距、空間配置面積等林分因子進(jìn)行對比分析，揭示近自然間伐后對林分結(jié)構(gòu)的影響趨勢。結(jié)果表明：對林分實(shí)施近自然間伐后，林木胸高斷面均值、樹高均值、蓄積量值均有一定程度增加，通過近自然間伐可使林分較間伐前更加健壯，林分機(jī)械穩(wěn)定性有一定程度的提高；通過近自然間伐雖在總體上有利于促進(jìn)林木優(yōu)勢分化，但不能通過一次近自然間伐活動(dòng)在短期內(nèi)得以實(shí)現(xiàn)；通過近自然間伐可使林木最小株間距和空間配置面積均值增加，林木生長空間得到有效擴(kuò)展，林木間競爭得到有效緩和，并使林木空間分布更趨均勻，從而促使林分整體快速生長。

中齡林；近自然森林經(jīng)營；間伐；林分結(jié)構(gòu)；空間配置

貴州省可持續(xù)森林經(jīng)營項(xiàng)目主要目標(biāo)是引進(jìn)德國近自然林經(jīng)營理念和技術(shù)[1]，在項(xiàng)目區(qū)開展森林經(jīng)營試點(diǎn)工作，提高項(xiàng)目區(qū)森林經(jīng)營能力和水平，促進(jìn)森林多功能價(jià)值的提高，探索森林經(jīng)營的模式和經(jīng)驗(yàn)，為貴州省和我國南方集體林區(qū)開展森林經(jīng)營提供示范。項(xiàng)目在貴陽市的開陽、息烽和畢節(jié)地區(qū)的金沙、大方、黔西、百里杜鵑管委會(huì)等6個(gè)縣開展，目前已成立101個(gè)森林經(jīng)營單位，森林經(jīng)營方案規(guī)劃面積4.1萬hm2，完成森林經(jīng)營實(shí)施面積 21 299.15 hm2。

基于森林自然生態(tài)科學(xué)機(jī)理和社會(huì)經(jīng)濟(jì)技術(shù)可行性的森林作業(yè)法是森林經(jīng)營技術(shù)體系中最直接有效的技術(shù)成分，是當(dāng)前我國林業(yè)向多功能可持續(xù)森林經(jīng)營方向發(fā)展時(shí)最需要研究和試驗(yàn)的關(guān)鍵技術(shù)[2]。近自然間伐是采用單株木經(jīng)營法[3]對林分結(jié)構(gòu)和競爭關(guān)系進(jìn)行分析，確定擇伐對象，通過采伐實(shí)現(xiàn)林分質(zhì)量的不斷改進(jìn)[4]；近自然間伐是近自然森林經(jīng)營技術(shù)體系中的核心內(nèi)容，中齡林的近自然間伐活動(dòng)對于林分健康發(fā)育和高價(jià)值木材生產(chǎn)具有決定性作用，旨在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)通過調(diào)整和改善林分空間結(jié)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)如下目標(biāo)：1)降低林分高生長的激烈競爭，提高林分機(jī)械穩(wěn)定性；2)盡可能地為目標(biāo)樹提供生長空間，以利于培育高價(jià)值大徑材；3)為林下灌木草本層植被生長發(fā)育提供一定的光照條件[5]；4)為鄉(xiāng)土闊葉樹種更新準(zhǔn)備必要條件[6-9]；5)為經(jīng)營者提供一定的經(jīng)濟(jì)收益。為進(jìn)一步了解近自然森林經(jīng)營間伐活動(dòng)對林分結(jié)構(gòu)的影響，本研究選取未經(jīng)有效經(jīng)營的中齡純林作為研究對象，共設(shè)立10個(gè)研究樣地進(jìn)行間伐試驗(yàn)，以期通過對比其間伐前后林分結(jié)構(gòu)因子的變化，揭示近自然間伐活動(dòng)對林分結(jié)構(gòu)的影響。

1 研究方法

1.1 樣地基本概況及設(shè)置方法

試驗(yàn)區(qū)位于貴州大方縣、金沙縣、開陽縣、黔西縣、息烽縣5個(gè)項(xiàng)目縣的8個(gè)森林經(jīng)營單位范圍內(nèi)。該區(qū)域平均海拔 1 400 m，1月平均氣溫1.7～4.3 ℃，7月平均氣溫17.6～24.9 ℃，穩(wěn)定通過10 ℃的有效積溫 2 544.6～4 617.1 ℃。年降水量848.6～1 394.4 mm，屬北亞熱帶溫涼季風(fēng)濕潤氣候。項(xiàng)目在試驗(yàn)區(qū)共設(shè)置10塊標(biāo)準(zhǔn)樣地，樣地基本概況見表1。選擇0.067hm2畝以上集中連片具有代表性的林分作為試驗(yàn)點(diǎn)，設(shè)置樣地大小為250 m2的樣圓。樣地調(diào)查指標(biāo)主要有：樹種、胸徑、樹高、枝下高、受損類型、林木分級(jí)、營林定位、間伐優(yōu)先級(jí)、郁閉度等，并隨機(jī)選擇4個(gè)樣地測量樣木與樣圓中心點(diǎn)的方位角和距離。

表1 樣地基本情況

注：柳杉(Cryptomeriafortunei)，馬尾松(Pinusmassoniana)，杉木(Cunninghamialanceolata)，華山松(Pinusarmandii)。

1.2 近自然經(jīng)營間伐木方法

1) 開展間伐活動(dòng)的判斷：判定是否需要間伐的林分主要因子有郁閉度、林分平均胸徑和林分密度等，通過現(xiàn)場觀察和初步調(diào)查，結(jié)合自然整枝高度、主層林木林冠重疊程度綜合判斷。

2) 間伐強(qiáng)度的定性判斷：主要考慮兩個(gè)方面，一是要有效改善林木生長空間，避免過度競爭；二是要維護(hù)林木機(jī)械的穩(wěn)定性。一般過密或者間伐時(shí)間過晚的林分一次間伐強(qiáng)度不宜過大，避免風(fēng)折雪折等自然災(zāi)害的發(fā)生。

3) 間伐木現(xiàn)場確定：(1)密度控制性的間伐木，在局部過密地段，通過間伐具有一定競爭能力的林木，改善保留木的空間結(jié)構(gòu)；(2)促進(jìn)目標(biāo)樹生長的間伐木，在現(xiàn)階段或者將來一般5年以內(nèi)與目標(biāo)樹存在較大競爭的林木，近自然經(jīng)營間伐稱之為競爭木，需要立即間伐；(3)其他間伐木包括兩類，一是具有收獲價(jià)值的下層木，二是干擾其他樹木正常生長的樹木，如倒靠在其他樹木上的林木等。

4) 對于處于主層林下層沒有明顯競爭優(yōu)勢的林木，如無特殊需要，可不必間伐，任其自然衰亡。

1.3 分析方法

本研究選擇在貴州分布較為廣泛的馬尾松、杉木、華山松等純林作為研究對象，利用近自然森林經(jīng)營理論的間伐原則進(jìn)行林木分類，并在此基礎(chǔ)之上進(jìn)行采伐作業(yè)及采集間伐前后相關(guān)指標(biāo)調(diào)查。結(jié)合間伐作業(yè)現(xiàn)場對林分間伐前后的相關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，其中相鄰木最小間距、林木空間配置面積2項(xiàng)指標(biāo)是利用樣地中心點(diǎn)坐標(biāo)、樣木方位角、距離3項(xiàng)因子在ARCGIS平臺(tái)生成，其他相關(guān)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)在SPSS軟件中分析得出。

2 結(jié)果與分析

2.1 近自然經(jīng)營間伐對林分生長性狀的影響

2.1.1間伐對胸徑分布的影響 為準(zhǔn)確表達(dá)近自然間伐對林分胸徑分布的影響，本研究采用間伐前后林木胸高斷面積的均值、極差系數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)差、標(biāo)準(zhǔn)差系數(shù)等幾項(xiàng)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行對比分析，結(jié)果見表2。

表2 近自然間伐前后胸高斷面積的比較分析

由表2可知：1)間伐后林木平均胸高斷面積均有一定程度增加，表明通過近自然間伐經(jīng)營措施使保留木更加健壯；2)胸高斷面積極差分布較間伐前更加聚集；3)采伐后林木胸高斷面積整體分布趨于均勻。林分在不同發(fā)育階段，近自然間伐對于林分空間結(jié)構(gòu)調(diào)整的側(cè)重點(diǎn)會(huì)有所不同。如在采伐木的選擇上傾向于密度調(diào)控，則采伐后胸高斷面積分布則相對均勻一致；如果傾向于優(yōu)勢木競爭調(diào)控，采伐后胸高斷面積分布則將更趨離散。本次試驗(yàn)樣地密度均在 1 600 株/hm2以上，且間伐株數(shù)強(qiáng)度均在25%以上，間伐活動(dòng)更傾向于密度調(diào)控，因而間伐后胸高斷面積分布表現(xiàn)為更加均勻。

2.1.2間伐對林分樹高分布的影響 10塊樣地的樹高統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果見表3。由表3可知，通過近自然間伐林分平均高度均呈增加趨勢，間伐木樹高均值小于保留木，這與近自然間伐技術(shù)設(shè)計(jì)一致；但近自然間伐對樹高分布的影響并不一致，除金沙01和金沙02號(hào)樣地間伐后林木樹高分布更趨離散外，其余8塊樣地樹高分布更趨于均勻。這可能與間伐木選擇規(guī)則中被壓木是否間伐有關(guān)，如若被壓木采伐利用，則通過間伐活動(dòng)帶來樹高分布更趨均勻。從試驗(yàn)現(xiàn)場觀察來看，林分主層林樹高分化較為明顯。

表3 近自然間伐前后樹高的比較分析

2.1.3間伐對蓄積的影響 近自然間伐前后蓄積的比較分析結(jié)果見表4。由表4可知，近自然間伐對林分蓄積的影響主要表現(xiàn)為：1)間伐活動(dòng)對林分蓄積最直接的影響是導(dǎo)致林地立木蓄積量降低，其降低幅度主要分布于15%～30%；2)通過近自然間伐經(jīng)營活動(dòng)，林木平均蓄積量較間伐前均呈升高趨勢；3)林木蓄積是胸徑和樹高兩項(xiàng)因子共同作用的結(jié)果，單株平均蓄積量增大，表明通過近自然間伐可使林分更加健壯。

表4 近自然間伐前后蓄積變化比較分析

2.2 近自然經(jīng)營間伐對相鄰木最小間距的影響2.2.1 間伐前相鄰木的間距分析 相鄰木間距是反映林木間競爭關(guān)系的重要指標(biāo)，為了探討近自然間伐前后相鄰木間距的變化情況，選擇開陽01、開陽02、黔西02、息烽02共4個(gè)樣地在間伐前后進(jìn)行每木定位測量，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表5。由表5可知，采伐木在林分中的相鄰木最小間距均值均小于保留木，說明采伐木在整個(gè)林分中處于空間競爭較為強(qiáng)烈的區(qū)域，與本研究近自然間伐技術(shù)預(yù)設(shè)結(jié)果一致。

表5 近自然間伐前后林木水平空間分配的變化情況

2.2.2間伐后保留木的間距分析 近自然間伐后保留木的相鄰木最小間距均值較采伐前有一定量的增加，與采伐前相比，4塊樣地增加比率分別為16.74%、28.38%、42.17%、29.56%，說明經(jīng)近自然經(jīng)營采伐后林木空間競爭強(qiáng)度得到明顯緩解，保留木生長空間得到進(jìn)改善，見表5。

2.2.3采伐前后保留木空間分布 根據(jù)表5的統(tǒng)計(jì)結(jié)果分析可知，近自然間伐前所有林木與間伐后保留木的相鄰木最小間距標(biāo)準(zhǔn)差均有大幅度降低，說明經(jīng)過近自然間伐后，林木空間分布更加均勻。但不同密度林分林木的相鄰木最小間距標(biāo)準(zhǔn)差數(shù)值會(huì)受均值的影響，為了更好地比較間伐前后林木分布情況的變化，采用相鄰木最小間距標(biāo)準(zhǔn)差系數(shù)進(jìn)行比較分析，結(jié)果顯示4塊樣地林木間距均勻程度均有較大幅度提高，達(dá)到了本研究近自然間伐技術(shù)預(yù)設(shè)效果。

2.3 近自然經(jīng)營間伐對林木空間配置面積的影響

樣木與周邊樣木中間平分線合圍形成的多邊形，該多邊形的面積為該樣木的空間配置面積，該面積值能夠在一定程度上反映林木與周圍4～7株相鄰木之間的競爭關(guān)系；因相鄰木之間競爭優(yōu)勢不一定對等，為此該指標(biāo)能夠綜合反映林分的競爭狀況，但不一定能準(zhǔn)確表達(dá)相鄰木兩兩之間的競爭關(guān)系。

2.3.1采伐前后保留木空間配置面積 根據(jù)表5統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，采伐木占有空間配置面積均值<全樣地空間配置面積均值<保留木(采伐前)空間配置面積均值，說明采伐木與保留木相比在整個(gè)林分更多地處于空間競爭較為強(qiáng)烈的區(qū)域，這與最小株間距分析結(jié)果一致。

2.3.2保留木空間配置面積采伐前后變化 隨著采伐木的移除，林分密度降低，林木空間配置面積進(jìn)一步擴(kuò)大，與間伐前空間配置面積相比，4個(gè)樣地的林木空間配置面積分別增加了40.00%、54.40%、29.15%、45.88%，進(jìn)一步說明了通過近自然經(jīng)營間伐林木生長空間得到了有效擴(kuò)展。

2.3.3林木配置空間面積分布 通過間伐前后林木空間配置面積標(biāo)準(zhǔn)差系數(shù)的比較發(fā)現(xiàn)，經(jīng)近自然間伐后林木空間配置面積分布更加均勻，表明近自然間伐措施有利于提高林分整體生長條件。

3 結(jié)論與討論

通過近自然經(jīng)營間伐活動(dòng)以后，對林分空間結(jié)構(gòu)調(diào)整達(dá)到了近自然經(jīng)營間伐的預(yù)設(shè)目標(biāo)。

1) 通過近自然間伐可使林分平均胸高斷面積提高，且在中齡林發(fā)育階段較高強(qiáng)度的密度調(diào)控會(huì)使間伐后林分胸高斷面積分布更趨均勻，而不能通過一次間伐活動(dòng)在短期內(nèi)達(dá)到林木優(yōu)勢分化的目的。

2) 通過近自然間伐可提高林木高度均值，但在本研究中樹高分化趨勢并不一致，這可能與間伐木選擇規(guī)則中被壓木是否間伐有關(guān)，如若被壓木被采伐利用則通過間伐活動(dòng)帶來樹高分布更趨于均勻。

3) 通過近自然間伐可為經(jīng)營者帶來一定的木材收益，并使林分蓄積量降低，但是單株林木平均胸徑得到了提高，與斷面積均值和林木高度均值提高共同表達(dá)了通過近自然間伐可使林分更加健康。

4) 通過近自然間伐前后對相鄰木最小間距和空間配置面積的變化與分布情況的分析表明，近自然間伐可緩解林木之間的空間競爭，并使林木空間分配更趨合理，為林分整體快速生長創(chuàng)造了條件。

5) 通過近自然間伐可提高林分的穩(wěn)定性，主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是減少現(xiàn)階段林分的不穩(wěn)定因素，通過伐除干擾木(包括：掛搭木、傾斜木、樹干纖細(xì)的林木等)提高現(xiàn)階段林分的機(jī)械穩(wěn)定性；二是提高未來林分的機(jī)械穩(wěn)定性，通過間伐改善使主林層保留木生長條件得到改善，降低樹高生長競爭強(qiáng)度使未來林木更加健壯。

近自然間伐經(jīng)營活動(dòng)是近自然營林技術(shù)體系最重要的技術(shù)措施，主要是針對中齡林階段林分進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整和間伐收獲。按照《中德財(cái)政合作貴州省可持續(xù)森林經(jīng)營項(xiàng)目營林指南》(德國GFA咨詢專家伍力，胡伯特·福斯特，2010年)設(shè)置的技術(shù)指標(biāo)，近自然間伐活動(dòng)適用于平均胸徑為5～35 cm的林分，該階段是林分發(fā)育的主要階段，占到森林生命周期時(shí)間設(shè)計(jì)單元[10]的絕大部分。本研究是基于近自然基本理念和經(jīng)營原則設(shè)計(jì)的近自然間伐措施進(jìn)行實(shí)踐與驗(yàn)證，揭示了中齡林純林林分在間伐時(shí)點(diǎn)前后林分空間結(jié)構(gòu)的變化，但受研究時(shí)間的限制，尚未獲取近自然間伐后林分生長發(fā)育情況各項(xiàng)指標(biāo)的發(fā)展變化情況，還尚待下一步深入研究。

本研究采用了林木空間位置關(guān)系中相鄰木最小間距、林木空間配置面積兩項(xiàng)指標(biāo)，并用其標(biāo)準(zhǔn)差系數(shù)指標(biāo)對間伐前后林木空間結(jié)構(gòu)變化進(jìn)行了分析，在一定程度上揭示了林分空間結(jié)構(gòu)變化的趨勢。但受邊界效應(yīng)的影響，尚不能提出一組經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)以供在經(jīng)營實(shí)踐活動(dòng)中作為參考，還有待于在下一步研究中逐步解決。

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(責(zé)任編輯 韓明躍)

Research on Influence of Close-to-Nature Thining on Mid-Aged Stand Structure

ZHAO Bin1， WANG Liu-pin1，BAO Bin2

(1.Forest Investigation and Planning Institute of Guizhou Province,Guiyang Guzhou 550003,China; 2.Forestry Prospect and Design Co.Ltd.,Guiyang Guzhou 550003,China)

In the paper, some influence factors, such as forest stand structure, basal area at breast height, tree height, volume, space configuration, plant spacing area, etc. were analyzed before and after thinning in the close-to-nature management forest, and then revealed the impact trend of close-to-natural thinning on stand structure. Results showed that after the close to nature thining, the average of basal area at breast height,tree height, volume increased, the stand became more robust, and the mechanical stability of stand was improved. Although close to nature thinning was advantageous to the trees′ optimizing development, advantages could not be realized in a short time.Close-to-nature thining made the minimum spacing and space configuration area increased, the grow space of trees expanded, the competition between trees eased, and the forest spatial distribution uniformed, and then improved the rapid growth potential of the whole forest.

mid-aged forest;close-to-nature forest management；close-to-nature thining；stand structure；space configuration area

2014-05-17

中德財(cái)政合作貴州森林可持續(xù)經(jīng)營項(xiàng)目資助；貴州林業(yè)科學(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目(2008-03)資助。

王六平(1982—)，男，碩士,工程師。研究方向：森林可持續(xù)經(jīng)營。Email：16272380@qq.com。

10.3969/j.issn.2095-1914.2014.05.005

S753.5

：A

：2095-1914(2014)05-0025-06

第1作者：趙斌(1973—)，男，高級(jí)工程師。研究方向：林業(yè)調(diào)查規(guī)劃。Email：547289815@qq.com。