武朋輝，白高平，黨坤良，常 偉，李明雨

（1.西北農(nóng)林科技大學 林學院，陜西 楊凌 712100；2.陜西省森林資源管理局 膠合板廠，陜西 西安 710082）

撫育間伐對秦嶺南坡油松中齡林生長的影響

武朋輝1，白高平2，黨坤良1，常 偉1，李明雨1

（1.西北農(nóng)林科技大學 林學院，陜西 楊凌 712100；2.陜西省森林資源管理局 膠合板廠，陜西 西安 710082）

在陜西省寧陜縣境內(nèi)的平河梁自然保護區(qū)內(nèi)油松典型分布地段，按不同立地條件、不同撫育間伐強度設(shè)置油松中齡林研究樣地48塊，對不同撫育間伐強度處理的單株木和林分平均胸徑的生長以及林分生產(chǎn)力的變化進行測定。研究結(jié)果表明：在不同立地條件下?lián)嵊g伐后林木胸徑生長量均隨徑級的增大而增加，較小的林木在間伐強度為25%的林分中胸徑生長量最大，較大的林木在間伐強度為15%的林分中胸徑生長量最大；在不同立地條件下?lián)嵊g伐均能在一定程度上提高林分平均胸徑的生長量，間伐強度為15%的林分平均胸徑生長量均最高；間伐強度為15%在不同立地條件下均能顯著提高喬木層的生產(chǎn)力，間伐強度為25%能夠顯著提高高海拔陽坡喬木層生產(chǎn)力，間伐強度為5%能顯著提高低海拔陽坡和陰坡喬木層生產(chǎn)力；不同立地條件下?lián)嵊g伐對喬木層生產(chǎn)力的促進作用存在差異，但在撫育間伐后3 a的較短時期內(nèi)這些差異并不顯著；在不同的立地條件下均以強度為15%的間伐對秦嶺南坡油松中齡林的生長最為有利，在適宜的強度范圍內(nèi)，高海拔陽坡可采取較大的間伐強度，而低海拔陰坡則應(yīng)該采取較小的間伐強度。

間伐強度；油松；林分生長量；立地條件

撫育間伐是森林生態(tài)系統(tǒng)經(jīng)營地主要內(nèi)容和重要手段。它的目的是通過有選擇地采伐部分林木，改善林內(nèi)環(huán)境，增加保留木的營養(yǎng)面積，提高森林的產(chǎn)量和質(zhì)量[1]。林分生產(chǎn)力及林分因子一直是研究撫育間伐對森林生長影響的重點內(nèi)容。已取得的研究成果表明，撫育間伐對單株直徑和蓄積生長的影響主要表現(xiàn)為增加單株林木直徑生長量，相應(yīng)地也提高了單株斷面積和材積生長量[2-5]，而對保留木高生長的提高則不顯著[6-8]。然而不同立地條件下?lián)嵊g伐對森林生長的影響可能不同[5,9]，同一林分中，不同胸徑的保留木其生長對撫育間伐的響應(yīng)也可能不同[2,8]。

油松Pinus tabulaeformis林在秦嶺林區(qū)分布較為廣泛，常分布在海拔1 400～1 800 m區(qū)域的陡坡和山脊，是秦嶺山地的頂極群落之一，也是典型的地帶性群落[10]。針對撫育間伐對油松林的影響已有一些研究。趙匡記等[11]的研究表明，撫育間伐能夠提高北京西山油松林的健康指數(shù)；孟慶軍等[12]的研究表明，撫育間伐能夠顯著增加魯中山區(qū)油松林保留木胸徑和蓄積量生長。撫育間伐對秦嶺油松林的影響則未見研究。長期以來，由于受傳統(tǒng)森林經(jīng)營思想的影響，秦嶺林區(qū)的森林基本處于純自然的生長發(fā)育過程之中，不僅管理粗放，而且很少進行科學的森林撫育經(jīng)營，這不僅導致秦嶺林區(qū)森林質(zhì)量相對較差，而且森林所具有的各種生態(tài)功能和生產(chǎn)潛力沒有得到充分發(fā)揮。本研究以秦嶺南坡油松中齡林為研究對象，研究了不同撫育間伐強度下不同立地條件油松中齡林各徑級保留木徑向生長、林分平均胸徑生長和喬木層生產(chǎn)力的響應(yīng)規(guī)律，以期探索秦嶺林區(qū)油松中齡林的合理間伐強度，為其進行科學經(jīng)營和管理提供參考。

1 研究方法

1.1 研究區(qū)概況

研究地點位于秦嶺南坡寧陜縣境內(nèi)的平河梁自然保護區(qū)。地理位置為108°22′30″～108°41′15″E，33°25′00″～ 33°37′30″N。年平均氣溫為12.3 ℃，極端最高氣溫為36.2 ℃，極端最低氣溫為-13.1 ℃；多年平均降水量為908 mm，最多為1 423 mm，最少為842.8 mm。區(qū)內(nèi)森林植被主要是20世紀60—80年代經(jīng)過度人為干擾后形成的天然次生林，林分年齡在40 a左右。常見森林植物群落類型有油松林、銳齒櫟林、闊葉混交林、松櫟混交林、華山松林、紅樺林等。主要成林樹種有銳齒櫟Quercus alienavar.acuteserrata、油松、華山松Pinus armandii、紅樺Betula albosinensis等，主要伴生樹種有漆樹Toxicodendron vernici fluum、青榨槭Acer davidii、燈臺樹Bothrocaryu controversum等。其土壤主要為以花崗巖、片麻巖為母質(zhì)發(fā)育的山地棕色森林土，土層厚度50 cm左右。研究樣地設(shè)置在林齡36 a左右的油松中齡林中，各樣地的樹種組成基本一致，其中油松占78%～85%，華山松占7%～12%，銳齒櫟占3%～5%，其他闊葉樹種占1%～3%（蓄積量）。

1.2 研究方法

1.2.1 研究樣地的布設(shè)與調(diào)查

2010年，在林分生長狀況可以代表區(qū)域內(nèi)平均水平的油松中齡林中按照不同的立地條件和間伐強度，在盡可能保證其他地形因子和樹種組成基本一致的情況下設(shè)置研究樣地48塊。按照高海拔陽坡（Ⅰ）、高海拔陰坡（Ⅱ）、低海拔陽坡（Ⅲ）、低海拔陰坡（Ⅳ）4個立地類型設(shè)置研究樣地[13]，每個立地類型設(shè)置5%（T5）、15%（T15）、25%（T25）3個間伐強度及對照(CK)樣地各3個，樣地面積均為20 m×30 m（見表1）。 利用GPS確定每個樣地的位置，并記錄每個樣地的海拔、坡度、坡位、坡向等立地因子。調(diào)查林分郁閉度，進行每木檢尺，分別記錄每個樣地內(nèi)每株喬木（胸徑＞4 cm）的樹種，用常規(guī)方法測量樹高、胸徑和冠幅并對其進行編號和標記。于2010年9月采用下層撫育的方法對研究樣地進行撫育間伐，主要伐除林分平均胸徑以下長勢較差以及干形不良的林木個體，間伐木就地打枝，樹干移出林地，剩余物均勻鋪于林地表層。2011年至2013年于每年9月份對研究樣地進行復測。

1.2.2 林木生長量和生產(chǎn)力的計算

為了研究間伐強度對不同大小的林木個體生長的影響，根據(jù)間伐前樣地調(diào)查數(shù)據(jù)，將林木按徑級分組（4 cm一個徑級）。林木胸徑歷年生長量為當年胸徑與前一年胸徑的差值，單木年均生長量為撫育間伐后各年生長量的平均值。同一立地類型和間伐強度的各徑級林木胸徑年均生長量為各樣地該徑級林木個體胸徑年均生長量的平均值。根據(jù)歷年樣地調(diào)查資料，利用研究區(qū)已有油松及主要伴生樹種的生物量模型估算出單株木各年的生物量[14-15]，樣地內(nèi)所有林木生物量之和與樣地面積的比值為樣地喬木層歷年的單位面積生物量Pi。根據(jù)每個樣地林木徑級分組以及各組林木個體數(shù)估算林分平均胸徑和平均高。當年林分平均胸徑Di與前一年林分平均胸徑Di-1的差值為當年林分平均胸徑的生長量Gi，其撫育間伐后的年平均生長量G為3 a的平均值。樣地喬木層歷年單位面積生物量之差為樣地喬木層的生產(chǎn)力Ni，以撫育間伐后3 a內(nèi)各樣地歷年單位面積生產(chǎn)力的平均值作為撫育間伐后的平均生產(chǎn)力N。

式中：D2011、D2012、D2013分別為2011、2012、2013年樣地林分平均胸徑的生長量；N2011、N2012、N2013分別為2011、2012、2013年樣地喬木層單位面積生產(chǎn)力。

表1 研究樣地概況Table 1 Survey of plot

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel2003和SPSS18.0軟件進行實驗數(shù)據(jù)的處理和分析。用單因素方差分析比較不同間伐處理的樣地林分平均胸徑生長量和喬木層生產(chǎn)力的差異，用Duncan方法進行差異顯著性檢驗，以P＜0.05為有顯著差異。用一般線性模型中的多變量（Multiple）方法分析間伐強度和立地條件對林分平均胸徑生長及喬木層生產(chǎn)力的交互作用。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同間伐強度對不同徑級單株木胸徑生長的影響

不同徑級的林木其胸徑平均生長量對撫育間伐強度的響應(yīng)不同（見圖1）。在不同立地條件下，經(jīng)過不同撫育間伐處理的樣地中單木平均胸徑生長量均呈現(xiàn)隨胸徑的增大而增加的趨勢，并且不同間伐強度的樣地中各徑級的林木胸徑平均生長量均高于對照林分。在高海拔陽坡，胸徑＜16 cm徑級的林木胸徑平均生長量隨間伐強度的增大而增加，胸徑≥16 cm徑級的林木胸徑平均生長量則主要表現(xiàn)為T15＞T25＞T5＞CK（見圖1Ⅰ）；在高海拔陰坡以及低海拔陽坡和陰坡，胸徑＜14 cm徑級的林木胸徑平均生長量隨間伐強度的增大而增加，胸徑≥14 cm徑級的林木胸徑平均生長量則主要表現(xiàn)為T15＞T25＞T5＞CK（見圖1Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ）?？梢钥闯霾煌笮〉牧帜緜€體胸徑生長量隨間伐強度的變化規(guī)律不盡相同，T25間伐對較小的林木的徑向生長最為有利，而T15間伐對較大林木的徑向生長最為有利。這可能是由于強度為25%的撫育對林下光照條件的改善最為顯著，從而提高了處于林冠下層小樹的生長。

2.2 撫育間伐對林分平均胸徑生長的影響

撫育間伐對林分平均胸徑產(chǎn)生兩方面的作用：一是伐除小于林分平均胸徑的林木而使林分平均胸徑變大；二是撫育間伐之后保留木胸徑生長量的提高使得林分平均胸徑增加 。在研究間伐強度對林分平均胸徑生長的效應(yīng)時以伐后胸徑定期生長量增加值表示更確切[7]。本研究結(jié)果表明：在不同立地條件下不同撫育間伐處理的樣地林分平均胸徑的生長差異均顯著，間伐強度對不同立地條件下的樣地林分平均胸徑生長的影響呈現(xiàn)相似的規(guī)律（見圖2）。在不同立地條件下，T25間伐的樣地林分平均胸徑的生長量均顯著高于CK樣地，在高海拔陽坡、高海拔陰坡、低海拔陽坡、低海拔陰坡分別比對照樣地高出47.99%、69.38%、61.70%和47.99%；T15間 伐的樣地林分平均胸徑生長量均顯著高于CK和其他間伐強度的樣地，在高海拔陽坡、高海拔陰坡、低海拔陽坡、低海拔陰坡分別比對照樣地高出84.58%、111.35%、102.35%和78.38%；T5間伐的樣地林分平均胸徑的生長量均顯著高于CK樣地，而與T25間伐的樣地沒有顯著差異，在高海拔陽坡、高海拔陰坡、低海拔陽坡、低海拔陰坡分別比CK樣地高出31.24%、54.08%、37.44%和41.46%。在不同立地條件下均以T15間伐對林分平均胸徑生長的促進作用最為明顯。這可能是因為過小的撫育間伐強度所釋放的生長空間和養(yǎng)分有限，對保留木生長的促進作用較小，而過大的撫育間伐強度使得林內(nèi)環(huán)境急劇變化對保留木生長產(chǎn)生不利影響，同時林下植被的大量發(fā)育與保留木爭奪養(yǎng)分使得撫育間伐對保留木生長的促進作用減小。

圖1 不同間伐強度林分中各徑級單木胸徑生長量Fig.1 Increment of DBH for individual trees in different size after thinning with different intensity

圖2 間伐強度對不同立地條件下油松林林分平均胸徑生長的影響Fig.2 Effects of thinning intensity on stand average DBH at different site conditions

2.3 撫育間伐對油松林生產(chǎn)力的影響

本研究結(jié)果表明：在高海拔陽坡T25間伐的樣地喬木層凈生產(chǎn)力顯著增加，高出對照樣地的18.47%，高海拔陰坡、低海拔陽坡和低海拔陰坡T25間伐的樣地喬木層凈生產(chǎn)力雖有增加，但并不顯著（見圖3）。不同立地條件下T15間伐的樣地喬木層凈生產(chǎn)力均顯著高于對照林分（見圖3），在高海拔陽坡、高海拔陰坡、低海拔陽坡和低海拔陰坡中度間伐的樣地分別高出對照樣地的25.47%、25.43%、25.00%和47.33%。高海拔陽坡和高海拔陰坡T5間伐的樣地喬木層凈生產(chǎn)力均略高于CK樣地，但均不顯著，而低海拔陽坡和低海拔陰坡T5間伐的樣地喬木層凈生產(chǎn)力顯著提高，分別高出對照樣地13.97%和28.37%（見圖3）。在高海拔陽坡T25間伐的林分平均胸徑和單位面積生物量生長量高于T5間伐的林分，在低海拔陰坡T5間伐的林分單位面積生物量高于T25間伐的林分。可見不同間伐強度對油松中齡林喬木層生產(chǎn)力的影響在不同立地條件下不盡相同。高海拔陽坡和陰坡T5間伐對喬木層生產(chǎn)力的提高不明顯的原因可能是其對林內(nèi)環(huán)境的改變不明顯以及良好的水分條件導致林下植被發(fā)育，從而減弱了間伐對喬木生長的促進作用。

圖3 間伐強度對不同立地條件下油松中齡林喬木層生產(chǎn)力的影響Fig.3 Effects of thinning intensity on net primary productivity(NPP) of tree layer at different geocentric factors

2.4 間伐強度和立地條件對油松林生長的交互作用

多元方差分析結(jié)果表明，間伐強度對林分平均胸徑生長量（F3,32=74.585 ，P＜0.01）和生物量的生長量（F3,32=33.413，P＜0.05）均具有顯著影響，立地類型對林分平均胸徑生長量（F3,32=30.931，P＜0.01）和生物量的生長量（F3,32=74.600 ，P＜0.01）同樣具有顯著影響，然而間伐強度和立地條件對兩者的交互作用則均不顯著（P＞0.05）。油松喜溫涼氣候，耐寒能力較強，同時具有較強的喜光特性，在秦嶺南坡由于陽坡具有較好的光照條件，適生海拔內(nèi)隨著海拔升高降雨量增加，因此秦嶺南坡油松林的生長狀況在不同的立地條件下存在差異[16]。從不同立地條件下不同間伐強度的樣地林分喬木層生產(chǎn)力的變化來看，不同立地條件下采取不同撫育間伐強度對秦嶺油松中齡林生長的影響可能存在差異。然而在本研究中撫育間伐后3 a的較短時期內(nèi)這些差異并不顯著，這可能是因為間伐時間較短，間伐強度和立地條件的交互作用尚不明顯。

表2 不同立地條件和間伐強度下林分平均胸徑生長量及喬木層生產(chǎn)力方差分析?Table 2 Analysis of between-subjects effects of DBH growth and tree layer NPP on different geocentric factors with different thinning intensity

3 結(jié)論與討論

研究結(jié)果表明，不同立地條件下經(jīng)過不同強度撫育間伐的林分3 a內(nèi)林木胸徑的生長量均隨林木胸徑的增大而增加，這可能是由于較大的林木個體對撫育間伐所釋放的營養(yǎng)空間的競爭能力較強，從而限制了小樹的生長。這與宋慶安等[8]對馬尾松次生林的研究結(jié)果相同，M?kinen等[2]和Ruha等[17]對芬蘭歐洲赤松不同間伐強度下胸高斷面積增長量的研究結(jié)果也與之類似。然而，也有研究得到相反的結(jié)果，胸徑較小的林木個體在撫育間伐后生長量最高，大徑級的林木生長量則沒有顯著增加[18]。Pukkala等[19]的研究結(jié)果則顯示中等大小的林木個體在撫育間伐中獲益最多，這可能是由于撫育間伐起始時期、間伐方式以及間伐強度的差異使得不同大小的林木個體對撫育間伐的響應(yīng)不同。

本研究結(jié)果表明，在不同立地條件下林分平均胸徑的生長量均以中等間伐強度（15%蓄積量）的林分最高，這與張彥芳等[20]對華北落葉松人工林的研究結(jié)果一致。張水松等[7]、潘輝等[6]的研究結(jié)果則顯示林分平均胸徑的生長量隨撫育間伐強度的增大而增加。撫育間伐對森林生態(tài)系統(tǒng)的作用并不是單向的，而是一個復雜的過程。如陳雪等[21]總結(jié)間伐對森林土壤的影響，發(fā)現(xiàn)撫育間伐可能對森林土壤產(chǎn)生不同的甚至是相反的作用。李國雷等[22]對不同間伐強度下油松葉凋落物養(yǎng)分歸還的研究發(fā)現(xiàn)單位重量的葉凋落物P、K、Mg等營養(yǎng)元素釋放的峰值出現(xiàn)在不同的間伐強度下。撫育間伐通過調(diào)整林分密度，改善保留木的生長環(huán)境，從而促進保留木的生長。樹種特性、年齡結(jié)構(gòu)、立地條件以及氣候等自然條件均會對林木的生長產(chǎn)生影響。因此，不同的林分對撫育間伐強度的響應(yīng)不同，最適宜的間伐強度也不同，這可能是林分平均胸徑隨間伐強度的變化規(guī)律存在差異的一個重要原因。

不同的間伐強度能提高單株保留木的生產(chǎn)力，但因單位面積株數(shù)減少，故單位面積生物量并不隨間伐強度任意加大而增加，反而會降低[23]。本研究結(jié)果表明：不同強度的撫育間伐會對林分的生產(chǎn)力產(chǎn)生顯著的影響，不同立地條件下的林分撫育間伐后3 a內(nèi)喬木層平均凈生產(chǎn)力均以中等間伐強度（15%蓄積量）的林分最高。成向榮等[24]、明安剛等[25]、潘輝等[6]的研究結(jié)果均表明經(jīng)過中度撫育間伐的林分單位面積生物量較高。這可能是因為過小的間伐強度對保留木生長的促進作用不明顯，而過大的間伐強度由于林分密度過小生產(chǎn)力降低。

段劼等[5]的研究結(jié)果表明不同立地條件下側(cè)柏林的生長對撫育間伐強度的響應(yīng)不同，立地條件越差越宜采用較小的間伐強度；唐效蓉等[26]的研究結(jié)果與之類似。這可能和不同立地條件森林生態(tài)系統(tǒng)的抗逆性有關(guān)。本研究結(jié)果表明撫育間伐對不同立地條件油松中齡林喬木層生產(chǎn)力的影響存在差異。在不同立地條件下間伐強度為15%的林分平均胸徑生長量和喬木層凈生產(chǎn)力均最高。5%間伐強度在高海拔陽坡和陰坡對喬木層生產(chǎn)力的促進作用并不顯著。在高海拔陽坡間伐強度為25%的林分喬木層生產(chǎn)力高于間伐強度為15%的林分，在低海拔陰坡間伐強度為15%的林分喬木層生產(chǎn)力高于間伐強度為25%的林分。這可能是因為油松為喜光樹種，在秦嶺南坡水分條件較好的情況下，高海拔陽坡油松由于較好的光照條件對撫育間伐所釋放的營養(yǎng)空間的利用能力較強，而林下植被的生長受到抑制；低海拔陰坡林分光照條件較差不利于油松的生長，并且撫育間伐強度過高的林分中林下光照和水分條件的改善使得林下植被生長茂盛，其對資源的競爭削弱了撫育間伐對保留木生長的促進作用。然而在本研究中撫育間伐后3 a的較短時期內(nèi)立地因子與間伐強度的交互作用并不顯著，這可能是因為間伐時間較短，間伐強度和立地條件的交互作用尚不明顯，研究撫育間伐與立地因子的交互作用對森林的分類經(jīng)營具有重要意義，其長期效應(yīng)的揭示則有待于更多的長期定位研究。

從森林分類經(jīng)營的角度來看，在不同的立地條件下均以強度為15%（蓄積量）的撫育間伐對秦嶺南坡油松中齡林的生長最為有利，在適宜的強度范圍內(nèi)，高海拔陽坡可采取較大的間伐強度，而低海拔陰坡則應(yīng)該采取較小的間伐強度。

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Thinning effects on growth ofPinus tabulaeformismiddle-age forest on southern slope of Qinling Mountains

WU Penghui1, BAI Gaoping2, DANG Kunliang1, CHANG Wei1, LI Mingyu1
(1. Collage of Forestry, Northwest Agriculture and Forestry University, Yanglin 712100, Shaanxi, China;2. Plywood Mill, Forest Resources Administration of Shaanxi Province, Xi’an 710082, Shaanxi, China)

In order to research thinning effects of different intensity on growthPinus tabulaeformismiddle-age forest, explore the suitable thinning intensity of it on the southern slope of the Qinling Mountains. 48 experimental plots were established at different site conditions inPinus tabulaeformismiddle aged stands on the southern slope of the Qinling Mountains. The experimental plots were investigated 3 years after thinned from below with different intensity. The thinning intensity were grouped according to the percentage of removed trees volume, i.e. CK (no thinning was conducted), 5% (T5), 15% (T15), 25% (T25). The effects of thinning on growth of diameter at breast height (DBH) of residual trees, stand average breast diameter and net primary productivity (NPP) of tree layer in unit area on different site conditions were analyzed. The results showed that with the increase of residual trees size the growth of DBH increased, little trees grew fastest in T25thinned stands but big trees grew fastest in T15thinned stands. All thinning intensity signi ficantly improved stand average DBH growth and T15thinned stands was the best on all site conditions. T15thinning improved NPP of tree layer signi ficantly on all site conditions, T25thinning improved NPP of tree layer signi ficantly in high elevation -sunny slop stands, T5thinning improved NPP of tree layer signi ficantly in low elevation-sunny slope and low elevation-shady slope stands. Thinning can improve the growth of DBH and biomass of middle-age Pinus tabulaeformis forest on the southern slope of the Qinling Mountains. Thinning intensity about 15% could be the best. The thinning intensity may be heavily in high elevation-sunny slope stands and lightly in low elevation-shady slop stands.

thinning intensity;Pinus tabulaeformis; stand growth; site conditions

S753.5；S791.254

A

1673-923X(2017)01-0020-07

10.14067/j.cnki.1673-923x.2017.01.004

2015-10-19

林業(yè)公益性行業(yè)專項項目“秦嶺天然次生公益林撫育經(jīng)營關(guān)鍵技術(shù)研究”（201204502）

武朋輝，碩士研究生 通訊作者：黨坤良，副教授，碩士生導師；E-mail：Dangkl@126.com

武朋輝，白高平，黨坤良，等. 撫育間伐對秦嶺南坡油松中齡林生長的影響[J].中南林業(yè)科技大學學報，2017,37(1):20-26.

[本文編校：謝榮秀]