林國劉

(云南省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院，云南 昆明 650051)

杉木屬杉科杉木屬高大喬木，為亞熱帶樹種，在我國南方地區(qū)廣泛栽培，具有生長速度快、材質(zhì)好、產(chǎn)量高、用途廣等特點。長期以來，由于林權(quán)所有者經(jīng)營管理意識薄弱，管理方式粗放，杉木生長潛能未得到有效發(fā)揮。為提高杉木生長能力和質(zhì)量，科學實施森林撫育是提高杉木經(jīng)營管理水平的重要舉措之一。森林撫育是指從幼樹郁閉成林到林分成熟前為實現(xiàn)培育目標所采取的各種調(diào)節(jié)自然選擇和樹木競爭的營林措施的總稱，包括撫育采伐、補植、修枝、澆水、施肥、人工促進天然更新以及視情況進行的割灌、割藤、除草等輔助作業(yè)活動。林木在生長過程中，因枝葉過于茂盛，加劇了林木對空間、光熱、水分的爭奪，影響林木生長，降低林木質(zhì)量的現(xiàn)象較為顯著。因此，樹木修枝成為培養(yǎng)高質(zhì)量、無節(jié)子健康樹木的重要作業(yè)措施，也是提高木材價值的有效方法[1]。為探索杉木修枝撫育對于林木生長的作用，通過設(shè)置修枝撫育監(jiān)測樣地和未撫育對照樣地，對比分析其平均胸徑、平均樹高、蓄積、森林生物量、碳儲量等生長因子差異情況，研究修枝撫育為杉木生長的影響程度，以期為杉木可持續(xù)發(fā)展及科學經(jīng)營管理提供借鑒。

1 研究區(qū)域概況

馬關(guān)縣位于云南省東南部，總面積 2 676 km2，轄4鄉(xiāng)9鎮(zhèn)118個行政村和6個社區(qū)?？h城駐地馬白鎮(zhèn)距州府文山54 km，距省會昆明386 km，海拔 1 340 m。年均溫17.8℃，年降雨量 1 879.7 mm[2]。全縣林地總面積 155 215.3 hm2，其中：有林地 108 625.5 hm2，疏林地 2 155.7 hm2，灌木林地 28 822.8 hm2，未成林造林地 9 227.3 hm2，苗圃地21.9 hm2，無立木林地 2 073.0 hm2，宜林地 4 284.8 hm2，輔助生產(chǎn)林地4.3 hm2。森林覆蓋率44.81%，林木綠化率55.21%。主要優(yōu)勢樹種(組)有杉木、其他闊葉、榿木、櫟類、云南松等。杉木是當?shù)刂饕貌臉浞N，杉木林面積 37 649.2 hm2，占全縣有林地面積的34.66%，郁閉度≥0.70面積 7 493.2 hm2，郁閉度為0.49～0.69面積 27 535.4 hm2，郁閉度為0.20～0.39面積 2 620.6 hm2[3]。

2 數(shù)據(jù)與方法

2.1 樣地設(shè)置與調(diào)查

2010年，在馬關(guān)縣金城林場森林撫育試點區(qū)選擇具有代表性杉木純林地塊，分別設(shè)置面積為 0.102 4 hm2的方形監(jiān)測樣地和對照樣地各一塊。樣地杉木均為中齡林(1996年造林)，兩塊樣地海拔、土壤、坡位、坡向等立地因子完全一致。監(jiān)測樣地于2010年進行修枝撫育，修去樹高度 1/2 以下的枝條。修枝撫育前郁閉度為0.86，撫育后郁閉度為0.65。

觀測樣地時間分別為撫育當年(2010年)、撫育后第一年(2011年)、撫育后第三年(2013年)、撫育后第六年(2016年)4個時段，對樣地內(nèi)已達檢尺(D≥5 cm)的杉木活立木進行每木檢尺，逐一記錄胸徑，選取樣地內(nèi)平均胸徑代表木5株實測樹高(H)。對照樣地未進行任何撫育措施，其調(diào)查年度和調(diào)查方法與監(jiān)測樣地相同(表1)。

表1 樣地數(shù)據(jù)

2.2 數(shù)據(jù)處理

樣地內(nèi)樹木采用胸高斷面積加權(quán)計算平均胸徑(D)，采用實測樣木算術(shù)平均法求算平均樹高(H)，采用二元材積表(公式)求算樣地蓄積，以樣地蓄積推算每公頃蓄積，以每公頃蓄積計算森林生物量，以森林生物量計算森林碳儲量。

1)杉木蓄積計算采用胸高形數(shù)法：

V=G×FHFH=aHb/Dc

式中，V為蓄積，G為斷面積，F(xiàn)H為二元形高，H為平均樹高，D為平均胸徑，a、b、c為參數(shù)，其中a=1.01191464，b=0.91284379，c=0.1710456。

2)杉木森林生物量計算公式[4-6]：

y=A×V×BEF BEF=a+b/V

式中，y為生物量，A為面積，BEF為對應(yīng)的換算因子，a、b為參數(shù)，a=0.3999，b=22.5410。

3)杉木碳儲量計算公式[7]：

C=B×CF

式中，C為碳儲量，B為生物量，CF為生物量含碳率(CF=0.485 4)。

2.3 研究方法

根據(jù)采集的觀測數(shù)據(jù)，計算2010年、2011年、2013年、2016年撫育樣地、未撫育樣地的平均胸徑、平均樹高、蓄積、生物量、碳儲量5項指數(shù)，以及2011年、2013年、2016年5項指數(shù)較2010年 5項指數(shù)的增長量和增長率，對比分析修枝撫育和未撫育對杉木5項指數(shù)的影響程度。

3 結(jié)果分析

3.1 平均胸徑增長量分析

通過對2011年、2013年、2016年數(shù)據(jù)進行分析，撫育林分與未撫育林分平均胸徑增長量和增長率存在明顯差異(表2)。

表2 平均胸徑增長量

從表2可以看出，撫育后第一年(2011年)監(jiān)測樣地平均胸徑較2010年增加了0.5 cm，對照樣地平均胸徑較2010年增加了0.7 cm，監(jiān)測樣地平均胸徑增長量小于對照樣地0.2 cm；撫育后第三年(2013年)監(jiān)測樣地平均胸徑較2010年增加了1.6 cm，對照樣地平均胸徑較2010年增加了1.3 cm，監(jiān)測樣地平均胸徑增長量高于對照樣地0.3 cm；撫育后第六年(2016年)監(jiān)測樣地平均胸徑較2010年增加了2.4 cm，對照樣地平均胸徑較2010年增加了1.9 cm，監(jiān)測樣地平均胸徑增長量高于對照樣地0.5 cm。由此可見，撫育監(jiān)測樣地平均胸徑增長量從撫育后第三年開始明顯高于未撫育對照樣地。

從表2可以看出，撫育后第一年監(jiān)測樣地平均胸徑較2010年增長了3.4%，對照樣地平均胸徑較2010年增長了5.4%，監(jiān)測樣地平均胸徑增長率低于對照樣地2%；撫育后第三年監(jiān)測樣地平均胸徑較2010年增長了10.9%，對照樣地平均胸徑較2010年增長了10.1%，監(jiān)測樣地平均胸徑增長率高于對照樣地0.8%；撫育后第六年監(jiān)測樣地平均胸徑較2010年增長了16.3%，對照樣地平均胸徑較2010年增長了14.7%，監(jiān)測樣地平均胸徑增長率高于對照樣地1.6%。由此可見，撫育監(jiān)測樣地平均胸徑增長率從撫育后第三年開始明顯高于未撫育對照樣地(圖1)。

圖1 平均胸徑增長趨勢(率)對比Fig.1 Comparison of average DBH growth trend(rate)

從圖1可以看出，撫育后第一年監(jiān)測樣地平均胸徑小于對照樣地平均胸徑增長率，撫育后第三年開始，監(jiān)測樣地增長率明顯大于對照樣地，且差距呈上升態(tài)勢。因此，修枝撫育有利于杉木胸徑增長。

3.2 平均樹高增長量分析

通過對2011年、2013年、2016年數(shù)據(jù)進行分析，撫育林分與未撫育林分平均樹高增長量和增長率存在明顯差異(表3)。

表3 平均樹高增長量

從表3可以看出，撫育后第一年監(jiān)測樣地平均樹高較2010年增加了1.7 m，對照樣地平均樹高較2010年增加了0.3 m，監(jiān)測樣地平均樹高增長量高于對照樣地1.4 m；撫育后第三年監(jiān)測樣地平均樹高較2010年增加了2.6 m，對照樣地平均樹高較2010年增加了0.8 m，監(jiān)測樣地平均樹高增長量高于對照樣地1.8 m；撫育后第六年監(jiān)測樣地平均樹高較2010年增加了3.6 m，對照樣地平均樹高較2010年增加了1.5 m，監(jiān)測樣地平均樹高增長量高于對照樣地2.1 m。由此可見，撫育監(jiān)測樣地平均樹高增長量明顯高于未撫育對照樣地。

從表3可以看出，撫育后第一年監(jiān)測樣地平均樹高較2010年增長了16.2%，對照樣地平均樹高較2010年增長了3.0%，監(jiān)測樣地平均樹高增長率高于對照樣地13.2%；撫育后第三年監(jiān)測樣地平均樹高較2010年增長了24.8%，對照樣地平均樹高較2010年增長了7.9%，監(jiān)測樣地平均樹高增長率高于對照樣地16.9%；撫育后第六年監(jiān)測樣地平均樹高較2010年增長了34.3%，對照樣地平均樹高較2010年增長了14.9%，監(jiān)測樣地平均樹高增長率高于對照樣地19.4%。由此可見，撫育監(jiān)測樣地平均樹高增長率明顯高于未撫育對照樣地(圖2)。

從圖2可以看出，監(jiān)測樣地平均樹高生長率明顯大于對照樣地，且差距呈上升態(tài)勢。因此，修枝撫育對杉木平均樹高增長影響較大，能有效促進杉木樹高增長。

3.3 蓄積增長量分析

通過對2011年、2013年、2016年數(shù)據(jù)進行分析，撫育林分與未撫育林分公頃蓄積增長量和增長率存在明顯差異(表4)。

從表4可以看出，撫育后第1年監(jiān)測樣地公頃蓄積較2010年增長了40.986 m3，對照樣地公頃蓄積較2010年增長了 15.67 4 m3，監(jiān)測樣地公頃蓄積增長量高于對照樣地25.312 m3；撫育后第三年監(jiān)測樣地公頃蓄積較2010年增長了86.651 m3，對照樣地公頃蓄積較2010年增長了40.772 m3，監(jiān)測樣地公頃蓄積增長量高于對照樣地45.879 m3；撫育后第六年監(jiān)測樣地公頃蓄積較2010年增長了131.455 m3，對照樣地公頃蓄積較2010年增長了64.981 m3，監(jiān)測樣地公頃蓄積增長量高于對照樣地66.474 m3。由此可見，撫育監(jiān)測樣地公頃蓄積增長量明顯高于未撫育對照樣地。

從表4可以看出，撫育后第一年監(jiān)測樣地公頃蓄積較2010年增長了21.8%，對照樣地公頃蓄積較2010年增長了11.7%，監(jiān)測樣地公頃蓄積增長率高于對照樣地10.1%；撫育后第三年監(jiān)測樣地公頃蓄積較2010年增長了46.0%，對照樣地公頃蓄積較2010年增長了30.3%，監(jiān)測樣地公頃蓄積增長率高于對照樣地15.7%；撫育后第六年監(jiān)測樣地公頃蓄積較2010年增長了69.8 %，對照樣地公頃蓄積較2010年增長了48.4%，監(jiān)測樣地公頃蓄積增長率高于對照樣地21.4%。由此可見，撫育監(jiān)測樣地公頃蓄積增長率明顯高于未撫育對照樣地(圖3)。

表4 蓄積增長量

從圖3可以看出，2011—2016年蓄積增長率一直處于逐年上升狀態(tài)，監(jiān)測樣地公頃蓄積增長率明顯大于對照樣地。因此，修枝撫育能有效促進杉木蓄積增長。

3.4 森林生物量增長量分析

通過對2011年、2013年、2016年數(shù)據(jù)進行分析，撫育林分與未撫育林分公頃森林生物量增長量和增長率存在明顯差異(表5)。

從表5可以看出，撫育后第一年監(jiān)測樣地公頃森林生物量較2010年增長了16.4 t，對照樣地公頃森林生物量較2010年增長了6.2 t，監(jiān)測樣地公頃森林生物量增長量高于對照樣地10.2 t；撫育后第三年監(jiān)測樣地公頃森林生物量較2010年增長了34.6 t，對照樣地公頃森林生物量較2010年增長了16.3 t，監(jiān)測樣地公頃森林生物量增長量高于對照樣地18.3 t；撫育后第六年監(jiān)測樣地公頃森林生物量較2010年增長了52.5 t，對照樣地公頃森林生物量較2010年增長了26.0 t，監(jiān)測樣地公頃森林生物量增長量高于對照樣地26.5 t。由此可見，撫育監(jiān)測樣地公頃森林生物量增長量明顯高于未撫育對照樣地。

表5 森林生物量增長量

從表5可以看出，撫育后第一年監(jiān)測樣地公頃森林生物量較2010年增長了16.8%，對照樣地公頃森林生物量較2010年增長了8.1%，監(jiān)測樣地公頃森林生物量增長率高于對照樣地8.7%；撫育后第三年監(jiān)測樣地公頃森林生物量較2010年增長了35.3%，對照樣地公頃森林生物量較2010年增長了21.4%，監(jiān)測樣地公頃森林生物量增長率高于對照樣地13.9%；撫育后第六年監(jiān)測樣地公頃森林生物量較2010年增長了53.8%，對照樣地公頃森林生物量較2010年增長了34.1%，監(jiān)測樣地公頃森林生物量增長率高于對照樣地19.7%。由此可見，撫育監(jiān)測樣地公頃森林生物量增長率明顯高于未撫育對照樣地(圖4)。

從圖4可以看出，2011—2016年，監(jiān)測樣地森林生物量增長率一直處于較快上升狀態(tài)，且與對照樣地森林生物量差距逐年拉大，因此，修枝撫育對杉木森林生物量增長量影響較大，有利于杉木森林生物量增長。

圖4 森林生物量增長趨勢(率)對比Fig.4 Comparison of biomass growth trend(rate)

3.5 森林碳儲量增長量分析

通過對2011年、2013年、2016年數(shù)據(jù)進行分析，撫育林分與未撫育林分公頃森林碳儲量增長量和增長率存在明顯差異(表6)。

從表6可以看出，撫育后第一年監(jiān)測樣地公頃森林碳儲量較2010年增長了8.0 t，對照樣地公頃森林碳儲量較2010年增長了3.0 t，監(jiān)測樣地公頃森林碳儲量增長量高于對照樣地5.0 t；撫育后第三年監(jiān)測樣地公頃森林碳儲量較2010年增長了16.8 t，對照樣地公頃森林碳儲量較2010年增長了7.9 t，

表6 森林碳儲量增長量

監(jiān)測樣地公頃森林碳儲量增長量高于對照樣地8.9 t；撫育后第六年監(jiān)測樣地公頃森林碳儲量較2010年增長了25.5 t，對照樣地公頃森林碳儲量較2010年增長了12.7 t，監(jiān)測樣地公頃森林碳儲量增長量高于對照樣地12.8 t。由此可見，撫育監(jiān)測樣地公頃森林碳儲量增長量明顯高于未撫育對照樣地。

從表6可以看出，撫育后第一年監(jiān)測樣地公頃森林碳儲量較2010年增長了16.8%，對照樣地公頃森林碳儲量較2010年增長了8.1%，監(jiān)測樣地公頃森林碳儲量增長率高于對照樣地8.7%；撫育后第三年監(jiān)測樣地公頃森林碳儲量較2010年增長了35.4%，對照樣地公頃森林碳儲量較2010年增長了21.4%，監(jiān)測樣地公頃森林碳儲量增長率高于對照樣地14.0%；撫育后第六年監(jiān)測樣地公頃森林碳儲量較2010年增長了53.7%，對照樣地公頃森林碳儲量較2010年增長了34.3%，監(jiān)測樣地公頃森林碳儲量增長率高于對照樣地19.4%。撫育監(jiān)測樣地公頃森林碳儲量增長率明顯高于未撫育對照樣地(圖5)。

從圖5可以看出，監(jiān)測樣地公頃森林碳儲量增長趨勢明顯高于未撫育森林碳儲量，且一直處于上升趨勢。因此，修枝撫育是增加杉木碳儲量，提高碳匯能力的重要途徑之一。

4 結(jié)論與討論

4.1 結(jié)論

通過以上分析可以看出，在研究期內(nèi)，杉木修枝撫育后林分平均胸徑、平均樹高、蓄積、森林生物量、森林碳儲量增長量和增長率均明顯高于未撫育林分，并且一定時期處于上升態(tài)勢。

1)樣地平均胸徑增長量高于未撫育樣地0.5 cm，撫育樣地平均胸徑增長率高于未撫育樣地1.6%；撫育樣地平均樹高增長量高于未撫育樣地2.1 m，撫育樣地平均樹高增長率高于未撫育樣地19.4%。

2)撫育樣地平均胸徑、平均樹高的增長，也相應(yīng)促進了每公頃蓄積、生物量、碳儲量增長，使撫育樣地公頃蓄積增長量高于未撫育樣地66.474 m3，撫育樣地公頃蓄積增長率高于未撫育樣地21.4%；撫育樣地公頃森林生物量增長量高于未撫育樣地26.5 t，撫育樣地公頃森林生物量增長率高于未撫育樣地19.7%。撫育樣地公頃森林碳儲量增長量高于未撫育樣地12.8 t，撫育樣地公頃森林碳儲量增長率高于未撫育樣地19.4%。

3)平均胸徑、平均樹高、蓄積、森林生物量、森林碳儲量5項指數(shù)增長的同時，修枝撫育促進了杉木整枝速度加快、節(jié)結(jié)減少、樹干通直圓滿，也促進了林木健康生長，有助于提高林木材質(zhì)等級，益于中大徑材培育。

4.2 討論

從分析數(shù)據(jù)來看，修枝撫育能有效提高杉木平均胸徑、平均樹高生長量和生長率，但本研究監(jiān)測樣地撫育后第一年平均胸徑增長量小于未撫育樣地，撫育樣地平均胸徑增長率小于未撫育樣地。分析其原因：(1)修枝撫育過程中，因施工作業(yè)不規(guī)范，導致林木一定程度受損，林木粗生長需要一定時間才能恢復正常生長；(2)修枝撫育后杉木枝葉減少，降低了林木對水分、光熱的吸收，導致杉木胸徑短時間內(nèi)生長較為緩慢；(3)修枝撫育過程中，林下植被和腐殖質(zhì)層不同程度遭到破壞，造成一定程度水土流失，導致土壤養(yǎng)分供給不足，影響林木生長。

4.3 建議

1)加強杉木林分的森林經(jīng)營管理，適時開展包括修枝在內(nèi)的森林撫育，改善杉木生長空間。

2)嚴格按照撫育相關(guān)技術(shù)要求開展森林撫育，以免造成不必要樹木損傷。

3)撫育過程中要避免破壞林下植被和腐殖質(zhì)層，以免造成生物多樣性減少、水土流失和土壤肥力下降。