張期奇 董希斌 張?zhí)? 曲杭峰 馬曉波 管惠文 王智勇 阮加甫 陳蕾

摘 要：為更好的了解撫育間伐對(duì)天然興安落葉松中齡林樹(shù)高、胸徑和冠幅等因子的影響，充分掌握林分消長(zhǎng)動(dòng)態(tài)，為森林更好的經(jīng)營(yíng)提供理論依據(jù)。本文以大興安嶺新林林業(yè)局平均林齡在52 a的落葉松天然次生中齡林為研究對(duì)象，在林地內(nèi)設(shè)置4塊（20 m×30 m）不同撫育間伐強(qiáng)度的樣地，依次為對(duì)照樣地（CK，0%）、低強(qiáng)度間伐樣地（Z1，16.75%）、中強(qiáng)度間伐樣地 （ Z2，25.48%）、高強(qiáng)度間伐樣地（Z3，34.38%）。分別對(duì)各樣地進(jìn)行每木檢尺，調(diào)查樣地中所有喬木，包含樹(shù)種、株數(shù)、樹(shù)高、胸徑和冠幅等測(cè)樹(shù)因子。采用通徑分析的方法分析不同撫育間伐強(qiáng)度下測(cè)樹(shù)因子的變化規(guī)律及其相關(guān)性。結(jié)果表明：在中等強(qiáng)度間伐下，冠幅主要分布在1.5～4.0m之間，平均冠幅2.5m；冠高率主要分布在0.3～0.8之間，平均冠高率為0.54；胸徑對(duì)冠幅和冠高率促進(jìn)作用最大，胸徑對(duì)冠形率抑制作用較?。粯?shù)高對(duì)冠幅和冠高率抑制作用最小，樹(shù)高對(duì)冠形率促進(jìn)作用較大。因此，在中強(qiáng)度間伐Z2（25.48%）時(shí)，樹(shù)高、胸徑和冠幅等均達(dá)到最大。

關(guān)鍵詞：落葉松；中齡林；撫育間伐；測(cè)樹(shù)因子；通徑分析

中圖分類號(hào)：S753 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8023（2018）05-0001-07

Abstract： In order to better understand the effects of thinning on the tree height， DBH， and crown width in middle-aged Larch gmelinii of natural forests， the dynamics of growth and decline of the stands are fully grasped to provide a theoretical basis for better forest management. The natural secondary Larch gmelinii middle-aged forests with an average age of 52 years in the Xinlin Forestry Bureau of Daxingan Mountains was studied in this paper， and set up 4 plots （20m × 30m） with different thinning intensities including the control plot （CK， 0%）， the low-intensity thinning plot （Z1， 16.75%）， the medium-intensity thinning plot （Z2， 25.48%） ， and the high-intensity thinning plots （Z3， 34.38%）. Each wooden plot was measured for each plot and all trees in the plot were surveyed， including tree species， tree numbers， tree height， DBH， and crown width. The path analysis method was used to analyze the variation and correlation of tree-making factors under different tending intensities. The results showed that when the mid-intensity thinning was used， the crown width was mainly distributed between 1.5 and 4.0m with an average crown width of 2.5m； the crown rate was between 0.3 and 0.8， and the average crown rate was 0.54； The DBH had the largest promoting effect on the crown width and crown height， and the DBH had a smaller inhibition effect on the crown rate. The tree height had the least inhibition effect on the crown and crown height， and the tree height had a greater promoting effect on the crown rate； Therefore， the tree height， DBH， and crown width reached the maximum on the thinning Z2 （25.48%）.

Keywords： Larch gmelinii； middle-aged forest； thinning； tree-measurement factors； path analysis

0 引言

隨著林業(yè)的發(fā)展，越來(lái)越多的專家和學(xué)者重視森林的經(jīng)營(yíng)[1-4]，尤其是經(jīng)過(guò)自然災(zāi)害和人為干擾后形成的天然次生林。為了更好的進(jìn)行森林經(jīng)營(yíng)，撫育間伐顯得尤為重要[5-6]。撫育間伐是在具有培育前途和培育價(jià)值的高郁閉度次生林內(nèi)進(jìn)行。目的是調(diào)節(jié)林分環(huán)境和林分結(jié)構(gòu)，促進(jìn)林木生長(zhǎng)，培育優(yōu)良干形，提高單位面積質(zhì)量。而林木質(zhì)量體現(xiàn)在胸徑、冠幅和樹(shù)高等方面。目前已經(jīng)有許多學(xué)者做了不同撫育間伐強(qiáng)度對(duì)林地各方面的影響的研究。孫志虎等[7]認(rèn)為間伐不僅能夠明顯降低成熟林累計(jì)枯死木生物量碳，還能增加礦質(zhì)土壤碳儲(chǔ)量；朱玉杰等[8]則認(rèn)為撫育間伐強(qiáng)度為20.86%時(shí)大興安嶺地區(qū)落葉松用材林的經(jīng)營(yíng)效果最佳；李春義等[9]認(rèn)為撫育間伐是提高生物多樣性和森林質(zhì)量的一項(xiàng)重要措施。熊斌梅等[10]認(rèn)為黃杉的胸徑、樹(shù)高與樹(shù)齡成正相關(guān)，樹(shù)高與胸徑也成正相關(guān)；張敏等[11]研究了樹(shù)高與胸徑的相關(guān)關(guān)系并認(rèn)為可以用三次曲線模型模擬出來(lái)它們的關(guān)系。但是相關(guān)分析只能看出總的相關(guān)性，并不能很好的看出直接和間接的相關(guān)性，并且都未做與冠幅的相關(guān)性研究。因此本文用通徑分析[12-15]的方法來(lái)研究胸徑和樹(shù)高對(duì)冠幅、冠高率和冠形率的直接相關(guān)性和間接相關(guān)性。為充分掌握林分消長(zhǎng)動(dòng)態(tài)和更好的經(jīng)營(yíng)森林提供理論依據(jù)。

1 研究區(qū)概況與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

該試驗(yàn)區(qū)位于大興安嶺地區(qū)新林林業(yè)局新林林場(chǎng)。該林場(chǎng)位于大興安嶺伊勒呼里山區(qū)北部，林區(qū)作業(yè)面積達(dá)到143，926 hm2，地理坐標(biāo)為東經(jīng)123°41′46″～125°25′50″、北緯51°20′8″～52°10′32″，屬于寒溫帶大陸性氣候，晝夜溫差大。該林區(qū)地勢(shì)平緩，一般坡度低于5°，平均海拔達(dá)到1 000 m以上。全年平均氣溫-2.6℃，夏季濕潤(rùn)，溫涼多雨；冬季干燥寒冷，少風(fēng)多雪。年最低氣溫達(dá)-40℃（一般出現(xiàn)在1月上旬），年最高氣溫達(dá)37℃（平均最高月氣溫在7月份）。年平均降水量514mm，主要集中在6-8月份，并且降水分布不均勻。降水全年為130 d左右。

1.2 研究方法

天然落葉松中齡林試驗(yàn)區(qū)設(shè)置在新林林場(chǎng)108林班6小班，作業(yè)面積約20 hm2（300畝），位于道路兩旁，坡度3°左右，坡向?yàn)槲鞅狈较?；土壤為暗棕壤，厚度約17 cm。林分類型為天然次生林，主要樹(shù)種為興安落葉松（Larix gmelinii.）、有少許白樺（Betula platyphylla Suk.）和楊樹(shù)（Populus L.）。平均林齡52 a，平均胸徑16 cm，平均樹(shù)高12 m，林分郁閉度0.6。具體試驗(yàn)區(qū)概況見(jiàn)表1。

在天然落葉松中齡林試驗(yàn)區(qū)內(nèi)設(shè)置4塊樣地，該樣地在2008年進(jìn)行過(guò)撫育間伐作業(yè)，每塊樣地的面積均為20 m×30 m。各樣地分別為（CK，0%）、低強(qiáng)度間伐樣地（Z1，16.75%）、中強(qiáng)度間伐 （Z2，25.48%）、高強(qiáng)度間伐（Z3，34.38%）。

在2017年8月對(duì)樣地進(jìn)行外業(yè)調(diào)查，調(diào)查采用每木檢尺，記錄每株樹(shù)的樹(shù)種，胸徑，樹(shù)高和冠幅等，以及每棵樹(shù)的相對(duì)坐標(biāo)，記為（x，y）。

測(cè)樹(shù)因子主要指標(biāo)，包括冠幅、冠高、冠高率和冠形率。

（1）冠幅（W）：本次試驗(yàn)用樹(shù)木東、南、西、北四個(gè)方向冠幅的平均值表示樹(shù)木的冠幅長(zhǎng)度，其計(jì)算公式為

W= （WE+WS+WW+WN） /4。

式中：WE、WS、WW、WN分別代表樹(shù)木東、南、西、北四個(gè)方向的冠幅長(zhǎng)度。

（2）冠高（L）：冠高即指樹(shù)干第一個(gè)活枝到樹(shù)梢的高度。即

L = H-H`。

式中：H為樹(shù)高；H`為樹(shù)干第一個(gè)活枝高度。

（3）冠高率（R）：冠高率為冠高（L）與樹(shù)高（H）的比值。即 R= L /H，R介于 0到1之間，當(dāng)R為0時(shí)表示樹(shù)干沒(méi)有冠高，R為1時(shí)表示樹(shù)木為全樹(shù)冠。

（4）冠形率（S）：冠形率用冠高（L）與冠幅（W）的比值表示，即：

S = L /W。

首先將測(cè)得的數(shù)據(jù)錄入到Excel2010進(jìn)行基本處理，然后通過(guò)SPSS19.0進(jìn)行單因素方差分析，顯著水平為0.05，最后進(jìn)行通徑分析。

通徑分析由數(shù)量遺傳學(xué)家 Sewall Wright[16]于1921 年提出。通徑分析通過(guò)分解自變量與因變量之間的表面直接相關(guān)性，來(lái)研究自變量對(duì)因變量的直接重要性和間接重要性，從而為統(tǒng)計(jì)決策提供依據(jù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同間伐強(qiáng)度對(duì)各指標(biāo)的影響

不同撫育間伐強(qiáng)度落葉松中齡林的樹(shù)高和胸徑的變化見(jiàn)表2。由表2可知，胸徑和樹(shù)高在4.80～26.5 cm和3.30～23.80 m之間，在低間伐強(qiáng)度下，與對(duì)照樣地（CK）相比胸徑和樹(shù)高略有下降，幅度不大；在中等間伐強(qiáng)度下，胸徑和樹(shù)高達(dá)到最大，胸徑約為13.07 cm，樹(shù)高約為12.62 m；在高間伐強(qiáng)度下，胸徑和樹(shù)高達(dá)到最小，胸徑約為11.91 cm，樹(shù)高約為12.62 m。經(jīng)過(guò)差異性分析，樣地Z1、樣地Z2和樣地Z3的樹(shù)高與胸徑均無(wú)顯著性差異（P≧0.05）。

不同撫育間伐強(qiáng)度落葉松中齡林的冠幅和冠高的變化見(jiàn)表3。由表3可知，冠幅和冠高主要在0.35～5.48 m和0.80～15.5 m之間，在低間伐強(qiáng)度下，冠幅和冠高下降不明顯，變化幅度不大；在中等間伐強(qiáng)度下，冠幅和冠高達(dá)到最大，冠幅變化明顯，增長(zhǎng)近一倍，冠高則略有增長(zhǎng)，冠幅約為2.48 m，冠高約為6.81m；在高間伐強(qiáng)度下，冠幅和冠高達(dá)到最小，冠幅約為1.26 m，冠高約為5.7 m。經(jīng)過(guò)差異性分析，樣地Z1和樣地Z3的冠幅無(wú)顯著性差異（P≧0.05），但是與其他樣地進(jìn)行相互比較后均有顯著性差異（P<0.05）；而樣地Z1和樣地Z3的冠高略有差異，與其他樣地進(jìn)行相互比較后也是差異性顯著（P<0.05）。

綜上所述，在中等撫育間伐強(qiáng)度下，胸徑、樹(shù)高、冠幅和冠高達(dá)到最大，因此，在以后在撫育間伐的過(guò)程中應(yīng)使用中等強(qiáng)度進(jìn)行撫育間伐。這些基本指標(biāo)也是構(gòu)成冠層結(jié)構(gòu)的基本元素，張?zhí)鸬萚17]在撫育間伐對(duì)大興安嶺用材林冠層結(jié)構(gòu)和光環(huán)境特征的影響中表明，在中等間伐強(qiáng)度下各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到最優(yōu)，此研究與其基本一致。

2.1.1 冠幅結(jié)構(gòu)

為了更好的展現(xiàn)出不同間伐強(qiáng)度落葉松中齡林冠幅的結(jié)構(gòu)關(guān)系，對(duì)冠幅進(jìn)行分級(jí)，在多種嘗試和參考盧妮妮[18]的不同齡級(jí)冠幅分級(jí)的條件下，采用每隔0.3 m分一級(jí)，最大上限為3 m，總共分出了11級(jí)（見(jiàn)表4）。由表4和圖1可知，在對(duì)照樣地中，冠幅主要分布在0.9～2.7 m之間，在1.2～1.5 m之間最多，約占33.33%；在低強(qiáng)度間伐樣地中，冠幅大致分布在0.6～2.4 m之間，也在1.2～1.5 m之間最多，約占33.05%；在中強(qiáng)度間伐樣地中，冠幅平均分布在1.5 m以上，有19.12%的冠幅超過(guò)3 m；在高強(qiáng)度間伐樣地中，平均冠幅分布在0.6～1.8 m之間，在1.2～1.5 m之間最多，達(dá)到了30.93%。

綜上所述，低強(qiáng)度間伐和高強(qiáng)度間伐冠幅分布與對(duì)照樣地基本一致，而在中等強(qiáng)度間伐時(shí)，冠幅明顯有增大的趨勢(shì)，有五分之一的冠幅超過(guò)3 m。因此，中等強(qiáng)度的間伐對(duì)冠幅生長(zhǎng)是有促進(jìn)作用的。

2.1.2 冠高率與冠形率結(jié)構(gòu)

不同撫育間伐強(qiáng)度下落葉松中齡林的冠高率和冠形率的變化情況見(jiàn)表5。由表5可知，冠高率主要分布在0.16～0.85之間，冠高率越大則代表活冠高[19]所占的枝條比重越大，樹(shù)木則越茂盛。隨著間伐強(qiáng)度增大，冠高率呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，在中等間伐強(qiáng)度下，冠高率達(dá)到最高，約為0.54。但是就變異系數(shù)[20-21]而言，則是高強(qiáng)度間伐時(shí)變異系數(shù)最大，為32%，屬于中度變異[22]。而冠形率在0.61～15.53之間，冠形率越大，說(shuō)明活冠高占冠幅比重越大，間接地說(shuō)明冠幅較小，樹(shù)木不飽滿。在中強(qiáng)度間伐下，冠形率最小，約為2.77，說(shuō)明此時(shí)樹(shù)木最茂盛，整體比例較好。就變異系數(shù)而言，變異系數(shù)同樣達(dá)到最大為43%，屬于中度變異。對(duì)冠高率和冠形率分別做顯著性分析，發(fā)現(xiàn)樣地Z1和樣地Z3，樣地Z2和樣地Z4的冠高率均無(wú)顯著性差異（P≧0.05），樣地Z2的冠形率與其他樣地差異性顯著（P<0.05）。

為了更好的呈現(xiàn)不同撫育間伐強(qiáng)度冠高率和冠形率的關(guān)系，再次對(duì)冠高率進(jìn)行分級(jí)，以0.1為1個(gè)間距，共分為10級(jí)。由于冠高率和冠形率近似相反的規(guī)律，本文只對(duì)冠高率進(jìn)行了分級(jí)。由表6和圖2可知，對(duì)照樣地Z1冠高率主要分布在0.3～0.8之間，分布在0.5～0.6之間最多，達(dá)到了43.14%；而樣地Z2主要分布在0.3～0.7之間，分布在0.6～0.7之間最多，達(dá)到了47.01%；而樣地Z3就分布比較均勻在0.3～0.8之間，最多分布在0.5～0.6之間，達(dá)到了27.27%；樣地Z4主要分布在0.2～0.8之間，分布在0.4～0.6之間最多，達(dá)到了54.54%。在中等強(qiáng)度撫育間伐時(shí)，冠高率分布比較均勻，沒(méi)有集中在某一個(gè)區(qū)間內(nèi)，使得樹(shù)木光照分配均勻，冠形生長(zhǎng)更加合理。綜上所述，中等撫育間伐強(qiáng)度使得冠高率增大，冠形率減小，從而使樹(shù)木長(zhǎng)得更茂盛和勻稱。

2.2 各冠幅因子與樹(shù)高，胸徑的通徑分析

2.2.1 冠幅與胸徑、樹(shù)高的通徑分析

利用通徑分析的方法分析落葉松中齡林在不同撫育間伐強(qiáng)度冠幅與胸徑和樹(shù)高的關(guān)系，結(jié)果見(jiàn)表7。隨著間伐強(qiáng)度的增加，冠幅與胸徑之間的通徑系數(shù)呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)，這表明胸徑對(duì)冠幅的促進(jìn)作用先增大后減小，在中等強(qiáng)度間伐時(shí)達(dá)到最大促進(jìn)作用，此時(shí)通徑系數(shù)為0.943。而冠幅與樹(shù)高的直接通徑系數(shù)為負(fù)值，表明樹(shù)高抑制冠幅的生長(zhǎng)，隨著間伐強(qiáng)度的增加，抑制作用先減弱后增加，在中等間伐強(qiáng)度時(shí)抑制作用達(dá)到最小，此時(shí)通徑系數(shù)為-0.189。無(wú)論是胸徑還是樹(shù)高，直接通徑系數(shù)都大于間接通徑系數(shù)，表明胸徑和樹(shù)高對(duì)冠幅的直接作用大于間接作用。

2.2.2 冠高率與胸徑、樹(shù)高的通徑分析

利用通徑分析的方法分析落葉松中齡林在不同撫育間伐強(qiáng)度下冠高率與胸徑和樹(shù)高的關(guān)系，結(jié)果見(jiàn)表8。冠高率對(duì)胸徑的直接通徑系數(shù)在樣地Z1、樣地Z2和樣地Z3基本相等，均大于對(duì)照樣地，表明撫育間伐使得胸徑對(duì)冠高率的促進(jìn)作用更加明顯了。冠高率對(duì)樹(shù)高的直接通徑系數(shù)為正值，但很??；而樣地Z1、樣地Z2和樣地Z3的通徑系數(shù)均為負(fù)值，表明撫育間伐作業(yè)使得樹(shù)高對(duì)冠高率的促進(jìn)作用變?yōu)橐种谱饔昧耍谥械乳g伐強(qiáng)度時(shí)，抑制作用最弱，直接通徑系數(shù)僅為0.121。由于胸徑對(duì)冠高率促進(jìn)作用遠(yuǎn)大于對(duì)照樣地，整體而言，對(duì)冠高率的綜合促進(jìn)作用，中等間伐強(qiáng)度樣地仍然優(yōu)于對(duì)照樣地。無(wú)論是胸徑還是樹(shù)高，直接通徑系數(shù)都大于間接通徑系數(shù)，表明胸徑和樹(shù)高對(duì)冠高率的直接作用大于間接作用。

2.2.3 冠形率與胸徑、樹(shù)高的通徑分析

利用通徑分析的方法分析落葉松中齡林在不同撫育間伐強(qiáng)度下冠形率與胸徑和樹(shù)高的關(guān)系。結(jié)果見(jiàn)表9，冠形率與胸徑的直接通徑系數(shù)為負(fù)值，表明胸徑抑制冠形率。對(duì)照樣地的系數(shù)最大，表明抑制作用最明顯，而樣地Z2和樣地Z3系數(shù)基本相等，表明此時(shí)胸徑對(duì)冠形率抑制作用最弱。而冠形率與樹(shù)高的直接通徑系數(shù)為正值，表明樹(shù)高對(duì)冠形率具有促進(jìn)作用，四塊樣地的直接通徑系數(shù)相差不大，整體而言，樣地Z2和樣地Z3優(yōu)于其他樣地。無(wú)論是胸徑還是樹(shù)高，直接通徑系數(shù)都大于間接通徑系數(shù)，表明胸徑和樹(shù)高對(duì)冠形率的直接作用大于間接作用。

3 結(jié)論

本文用通徑分析的方法分析研究撫育間伐后林地胸徑和樹(shù)高與冠幅、冠高率和冠形率等因子的變化規(guī)律與關(guān)系，得出如下結(jié)論：

（1）隨著撫育間伐強(qiáng)度的增加，樹(shù)高、胸徑、冠幅和冠高呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢(shì)，在中等強(qiáng)度間伐Z2（25.48%）下，樹(shù)高、胸徑、冠幅和冠高達(dá)到最大，分別為13.07 cm、12.62 m、2.48 m和6.81 m。

（2）在對(duì)照樣地CK（0%）中，冠幅主要分布在0.9～2.7 m之間，在1.2～1.5 m之間最多，約占33.33%；冠高率主要分布在0.3～0.8之間，在0.5～0.6之間最多，達(dá)到了43.14%；在低強(qiáng)度間伐樣地Z1（16.75%）中，冠幅主要分布在0.6～2.4 m之間，也在1.2～1.5 m之間最多，約占33.05%；冠高率主要分布在0.3～0.7之間，在0.6～0.7之間最多，達(dá)到了47.01%；在中強(qiáng)度間伐樣地Z2（25.48%）中，冠幅平均分布在1.5 m以上，有19.12%的冠幅超過(guò)3m；冠高率分布比較均勻，在0.3～0.8之間，在0.5～0.6之間最多，達(dá)到了27.27%；在高強(qiáng)度間伐樣地Z3（34.38%）中，冠幅主要分布在0.6～1.8m之間，在1.2～1.5 m之間最多，達(dá)到了30.93%。冠高率主要分布在0.2～0.8之間，在0.4～0.6之間最多，達(dá)到了54.54%。

（3）隨著撫育間伐強(qiáng)度的增加，胸徑對(duì)冠幅和冠高率的促進(jìn)作用呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)，胸徑對(duì)冠形率的抑制作用呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢(shì)；在中等強(qiáng)度撫育間伐Z2（25.48%）下，胸徑對(duì)冠幅和冠高率促進(jìn)作用最大，胸徑對(duì)冠形率抑制作用較小。

（4）隨著撫育間伐強(qiáng)度的增加，樹(shù)高對(duì)冠幅和冠高率的抑制作用呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢(shì)，樹(shù)高對(duì)冠形率的促進(jìn)作用呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)；在中等強(qiáng)度撫育間伐Z2（25.48%）下，樹(shù)高對(duì)冠幅和冠高率抑制作用最小，樹(shù)高對(duì)冠形率促進(jìn)作用較大。

由于撫育間伐的影響，使得樹(shù)木采光好，所以冠幅、樹(shù)高和胸徑等測(cè)樹(shù)因子也都比對(duì)照樣地大。并且在中等強(qiáng)度（25.48%）時(shí)均達(dá)到最大，這說(shuō)明合理強(qiáng)度的撫育間伐可以使得樹(shù)木變得更加茂盛。胸徑對(duì)冠幅和冠高率具有促進(jìn)作用，對(duì)冠形率具有抑制作用；樹(shù)高對(duì)冠幅和冠高率具有抑制作用，對(duì)冠形率具有促進(jìn)作用。這些測(cè)樹(shù)因子的相互作用是為了林木能夠按照一些規(guī)律生長(zhǎng)與生存。

【參 考 文 獻(xiàn)】

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