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遼東地區(qū)不同間伐強(qiáng)度對(duì)水曲柳林分生態(tài)效益的影響

2020-10-02 03:15
現(xiàn)代園藝 2020年19期
關(guān)鍵詞:間伐生長(zhǎng)量樣地

管 健

(遼寧生態(tài)工程職業(yè)學(xué)院,遼寧沈陽 110101)

水曲柳(Fraxinus mandshurica Rupr.)是木犀科梣屬的落葉大喬木,是東北地區(qū)天然次生林中優(yōu)良的混交組分,是紅松闊葉林的主要建群樹種之一。水曲柳樹形圓闊、高大挺拔,適應(yīng)性強(qiáng),具有耐嚴(yán)寒、抗干旱、抗煙塵的特性,自身抵御病蟲害的能力也較強(qiáng),可與許多針闊葉樹種組成混交林,形成復(fù)合結(jié)構(gòu)的森林生態(tài)系統(tǒng),對(duì)提高整個(gè)林分的涵養(yǎng)水源、保持水土等生態(tài)效能有顯著地促進(jìn)作用。在遼寧東部地區(qū),水曲柳的栽植應(yīng)用比較廣泛,為了探明不同撫育間伐強(qiáng)度對(duì)水曲柳單株材積生長(zhǎng)的影響效果,更好地發(fā)揮生態(tài)保護(hù)的功能,特開展此項(xiàng)研究,以期為制定森林經(jīng)營(yíng)措施提供參考依據(jù)。

1 研究區(qū)域和試驗(yàn)地概況

以遼寧生態(tài)工程職業(yè)學(xué)院實(shí)驗(yàn)林場(chǎng)的落葉松水曲柳混交林分為研究對(duì)象。林場(chǎng)位于撫順市清原縣,地處長(zhǎng)白山脈龍崗支脈,海拔300~800m,屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候,年平均氣溫4.2℃,極端最高氣溫為35.8℃,極端最低氣溫為-41.5℃,年平均降水量860mm,屬長(zhǎng)白植物區(qū)系,兼有華北植物侵入。20世紀(jì)90年代初在林況條件不良的落葉松林分,栽植水曲柳作為林分改造的措施,當(dāng)時(shí)栽植的密度是10000株/hm2(1m×1m),現(xiàn)已成林郁閉。以此林分為研究對(duì)象,采取3種強(qiáng)度的撫育措施,并設(shè)置25m×20m的研究樣地。研究樣地1是按照2m×3m的強(qiáng)度間伐,保留株數(shù)是1667株/hm2;研究樣地2是按照3m×3m的強(qiáng)度間伐,保留株數(shù)是1111株/hm2;研究樣地3按照3m×4m的強(qiáng)度間伐,保留株數(shù)是833株/hm2;研究樣地4是對(duì)照樣地,不采取任何森林經(jīng)營(yíng)措施。

2 研究方法

2.1 以生長(zhǎng)量和木材物理力學(xué)性能為指標(biāo)開展經(jīng)濟(jì)價(jià)值的測(cè)定

對(duì)各研究樣地林分進(jìn)行每木檢尺,測(cè)定樹高、冠幅面積、樹干通直度及樹干分枝高度,并用生長(zhǎng)錐鉆取年生長(zhǎng)量。在每個(gè)研究樣地內(nèi)確定標(biāo)準(zhǔn)木的胸徑和樹高,選取標(biāo)準(zhǔn)木做伐倒木解析,按照《木材物理力學(xué)試驗(yàn)方法》的規(guī)定和方法對(duì)木材含水率、密度、硬度、抗彎彈性模量和順紋抗壓強(qiáng)度干縮率進(jìn)行檢測(cè)。

2.2 以林下枯落物分解率和土壤理化性質(zhì)為指標(biāo)開展生態(tài)價(jià)值的測(cè)定

在研究樣地內(nèi)布設(shè)3個(gè)1m×1m的小樣方,收集林分下枯枝落葉并稱重,推算研究樣地內(nèi)枯枝落葉的蓄積量,春季在標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)設(shè)立凋落物收集器,收集枯枝落葉,計(jì)算年凋落量,并做理化分析。在研究樣地內(nèi)隨機(jī)選取3個(gè)位置,按照0~10cm和10~20cm 2個(gè)層次用容重環(huán)取土樣帶回室內(nèi)做物理性質(zhì)分析,并用布袋取土做化學(xué)性質(zhì)分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同間伐強(qiáng)度對(duì)水曲柳經(jīng)濟(jì)價(jià)值的影響

3.1.1 在單株材積生長(zhǎng)量方面。通過對(duì)研究樣地調(diào)查可知,3種強(qiáng)度的間伐對(duì)水曲柳徑向生長(zhǎng)性狀是有影響的,隨著林齡的增加,年輪寬度呈現(xiàn)下降并趨于平衡的變化趨勢(shì)。研究樣地3的年輪寬度大于其余2塊研究樣地,高于對(duì)照樣地。研究樣地2的林分生長(zhǎng)量寬度顯示,在初期10~14年期間生長(zhǎng)量與研究樣地1差異不明顯,后期有所增加,在接近20年時(shí)呈現(xiàn)出與研究樣地1的生長(zhǎng)量差距逐漸減小的趨勢(shì)。在影響樹冠和通直度方面,不同強(qiáng)度的間伐對(duì)單株胸徑和材積的影響顯著,隨著強(qiáng)度的加大而增加;對(duì)樹冠3m以上的影響顯著,對(duì)樹高、通直度和林木分枝的高度影響不顯著。

3.1.2 在木材物理力學(xué)性能方面。在木材的材質(zhì)方面,通過方差分析和多重比較可知,在氣干密度方面,研究樣地1的數(shù)值是0.55g/cm3最顯著,高于均值,其余都小于均值;木材硬度方面,也是研究樣地1結(jié)果最顯著,進(jìn)而得出間伐強(qiáng)度越小,水曲柳木材材質(zhì)越高。

3.2 不同間伐強(qiáng)度對(duì)水曲柳生態(tài)價(jià)值的影響

3.2.1 在林內(nèi)枯落物分解率方面。如表1所示,各研究樣地林下的凋落物干物質(zhì)殘留率差異較明顯,在960天內(nèi)呈現(xiàn)出凋落物分解的速率和間伐強(qiáng)度成反比。對(duì)照樣地、研究樣地1、研究樣地2和研究樣地3的分解速率分別為71.92%,55.81%,62.61%,65.38%。各研究樣地每年第二季度和第三季度的分解速率最快,第四季度和第一季度的分解速率最慢。分析其原因,可能是由于濕度的因素導(dǎo)致,溫濕度最大的時(shí)間段,能促進(jìn)林內(nèi)生物的活動(dòng)量,加快微生物分解凋落物的速度;反之,冬季和春季氣候寒冷,森林環(huán)境因子的限制作用導(dǎo)致只有少數(shù)微生物存活,進(jìn)而導(dǎo)致凋落物分解緩慢。

表1 林下凋落物干物質(zhì)殘留率的變化

3.2.2 不同間伐強(qiáng)度林分土壤的物理性質(zhì)。如表2所示,在土壤容重方面,研究樣地1和研究樣地2均低于對(duì)照樣地,研究樣地2較低,而研究樣地3高于對(duì)照樣地,由此可見,間伐強(qiáng)度越大容重越大。在最大持水量、毛管空隙度和總孔隙度方面,研究樣地1和研究樣地2高于對(duì)照樣地,研究樣地3低于對(duì)照樣地,最大持水量和總孔隙度是研究樣地2最高,毛管空隙度為研究樣地1最高。土壤10~20cm的各物理指標(biāo)都差異不明顯。土壤0~10cm的土壤容重都比10~20cm的容重低,最大持水量、毛管空隙度、總孔隙度土壤0~10cm都比10~20cm高,綜合比較研究樣地2的中度間伐強(qiáng)度效果最明顯。

表2 不同間伐強(qiáng)度林分土壤的物理性質(zhì)

3.2.3 不同間伐強(qiáng)度林分土壤的化學(xué)性質(zhì)。如表3所示,在全氮含量方面,0~10cm和10~20cm土層,3個(gè)類型的研究樣地全氮含量都高于對(duì)照樣地,其中研究樣地1全氮含量最高,由此可見弱度間伐明顯;在全磷含量方面,0~10cm和10~20cm土層,3個(gè)類型的研究樣地全磷含量都低于對(duì)照樣地,0~10cm土層研究樣地3最低,10~20cm土層研究樣地2最低;在全鉀含量方面,0~10cm土層,3個(gè)類型的研究樣地都高于對(duì)照樣地,以研究樣地2最明顯;10~20cm土層,呈現(xiàn)多樣趨勢(shì),在研究樣地1高于對(duì)照樣地,研究樣地2和研究樣地3都低于對(duì)照樣地;在速效氮含量方面,0~10cm土層研究樣地3低于對(duì)照樣地,研究樣地1和研究樣地2都高于對(duì)照樣地,10~20cm土層3個(gè)樣地的含量都高于對(duì)照樣地,研究樣地2最明顯;在速效磷含量方面,0~10cm和10~20cm土層,3個(gè)樣地的含量都高于對(duì)照樣地,其中0~10cm研究樣地2最明顯,10~20cm研究樣地3最明顯;在速效鉀含量方面,0~10cm和10~20cm土層,只有研究樣地3含量小于對(duì)照樣地,其中研究樣地2最明顯;在有機(jī)質(zhì)含量方面,0~10cm土層,只有研究樣地1高于對(duì)照樣地,10~20cm土層,有機(jī)質(zhì)含量3個(gè)研究樣地都大于對(duì)照樣地,但差異不明顯。由此可見,不同強(qiáng)度的間伐能改變林下植物多樣性,導(dǎo)致微生物數(shù)量和種類的增加,進(jìn)而提高土壤肥力,促進(jìn)目的樹種進(jìn)一步生長(zhǎng)發(fā)育。

表3 不同間伐強(qiáng)度林分土壤的化學(xué)性質(zhì) 單位:g/kg

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