不同林隙大小對長白落葉松林分特征的影響

不同林隙大小對長白落葉松林分特征的影響

吳 瑤1，李冬梅2，秦凱倫3*

(1.黑龍江省林業科學研究所，黑龍江哈爾濱 150081；2.內蒙古自治區赤峰市克什克騰旗大局子林場，內蒙古赤峰 024000；3.東北林業大學，黑龍江哈爾濱 150040)

摘要以黑龍江孟家崗地區長白落葉松為研究對象，對不同大小林隙內胸徑、樹高、材積的生長情況以及林隙間伐前后的生長情況進行對比分析，結果表明：胸徑和材積都表現為10 m×10 m林隙的生長速度最快，5 m×5 m的林隙次之，7 m×7 m林隙的生長速度最慢；間伐前后和不同大小林隙的胸徑差異都顯著，間伐前后的樹高差異不顯著，不同大小的林隙樹高差異顯著，間伐前后和不同大小林隙的材積差異也都顯著；10 m×10 m是最利于林木生長的林隙大小。

關鍵詞長白落葉松；林隙間伐；生長因子

中圖分類號S757.9

基金項目黑龍江省林業廳黑林函[2012]649號。

作者簡介吳瑤(1982- )，女，黑龍江大慶人，助理研究員，博士，從事森林可持續經營方面研究。*

收稿日期2015-08-05

Effect of Forest Gap Size on the Stand Characteristics ofLarixolgensis

WU Yao1, LI Dong-mei2, QIN Kai-lun3*(1. Heilongjiang Institute of Forestry Sciences, Harbin, Heilongjiang 150081; 2. Dajuzi Forest Farm of Keshenketeng Forestry Burean in Inner Mongolia, Chifeng, Inner Mongolia 024000; 3. Northeast Forestry University, Harbin, Heilongjiang 150040)

AbstractAs the research object of Larix olgensis in Mengjiagang of Heilongjiang Province, the growth conditions of diameter, tree height and volume in different size gap, before and after the thinning were analyzed, the results showed that DBH and volume are characterized by 10 m×10 m gap growing fastest, 5 m×5 m predominated second, 7 m×7 m grows the slowest; diameter of before and after thinning and different sizes gap are significant, tree height of before and after thinning is no significant, tree height of different sizes gap is significant, volume of before and after thinning and different sizes gap are significant; 10 m×10 m is the most conducive to the growth of the trees gap size.

Key wordsLarixolgensis; Gap thinning; Growth factor

林分結構是指一個林分的樹種組成、個體數、直徑分布、年齡分布、樹高分布和空間配置[1]。林分特征因子如直徑、樹高、斷面積、冠幅等，是研究林分結構的重要基礎。研究林木及林分的生長過程，在森林資源評估、安排森林經營措施、計算蓄積量、材種出材量和確定森林采伐量等生產經營過程中有著極其重要的作用。撫育間伐作為一種重要的營林技術措施可通過調控林分密度、釋放林木競爭、改善林分環境，從而促進林木和林分的生長[2-3]。林隙(gap，亦譯為林冠空隙或林窗)的概念是由著名的生態學家Watt[4]提出的，指的是群落中1株以上林冠層樹木死亡后所形成的空間，它為未來植物的更新和生長提供了場所。林隙大小是林隙的重要特征，直接影響著林隙內的小氣候狀況和微環境特征，對林隙內物種更新的種類、數量及分布產生重要影響[5]。

目前，關于林隙大小對林分和單株林木的影響研究很多[6-11]，但關于不同林隙大小對林分生長情況的研究較少。該文以黑龍江孟家崗地區長白落葉松為研究對象，通過對不同大小林隙內胸徑、樹高、材積的生長情況以及林隙間伐前后的生長情況進行對比分析，研究不同林隙大小對長白落葉松林分特征的影響。

1研究區概況

孟家崗林場位于黑龍江省樺南縣孟家崗鎮境內，隸屬于佳木斯市林業局，地理坐標為130°32′42″～130°52′36″ E，46°20′16″～46°30′50″ N。林場施業區屬于完達山系西麓余脈，地勢東北高而西南低，地貌為低山丘陵區，最高海拔575 m，最低海拔170 m，平均海拔250 m左右，相對高程為395 m。施業區水系為松花江一級支流倭肯河的源頭匯水區。氣候為中溫帶大陸性季風氣候，春秋短暫，冬夏分明。年平均氣溫2.7 ℃，極端最高氣溫35.6 ℃，極端最低氣溫-38.6 ℃，年≥10 ℃的積溫為2 547 ℃，全年日照時數為1 955 h。年平均降水量為550 mm左右，冬季寒冷，夏季涼爽，大風天較多，無霜期120 d左右。山地土壤大部分為暗棕壤，以典型暗棕壤分布最廣，其次為白漿化暗棕壤，另有少量的潛育暗棕壤、原始暗棕壤、草甸暗棕壤。除暗棕壤之外，還有少量的白架土、草甸土、沼澤土及泥炭土的分布。

2研究方法

試驗地在黑龍江省佳木斯市孟家崗林場，試驗地位于68林班的13小班和69林班14小班，林齡為28年，面積為9.2 hm2，采伐強度為25%。在試驗地內按照5 m×5 m、7 m×7 m和10 m×10 m 3種采伐方式設置標準地并進行塊狀皆伐，對標準地內林木進行每木檢尺，選擇平均木和優勢木進行樹干解析，并分別于2013年和2014年對標準地進行復測。

運用Excel 2007和SPSS16.0軟件對數據進行單因素方差分析、雙因素方差分析、多重比較分析等[12]。

3結果與分析

3.1不同林隙大小對長白落葉松胸徑的影響不同大小林隙長白落葉松平均胸徑的生長情況見表1。可以看出不同大小的林隙間伐2年后，其平均胸徑都比伐前有了很大的增長，以林隙大小為7 m×7 m的林分平均胸徑為最大，間伐前和間伐后分別為17.95 cm和18.28 cm。但從生長百分比來看，間伐后生長最快的是林隙大小為10 m×10 m的林分，林隙為5 m×5 m的林分次之，林隙為7 m×7 m的林分間伐后的生長速度是最慢的。可以看出，大的林隙給了林木足夠的生長空間，10 m×10 m的林隙大小有利于林木胸徑的生長。從雙因素方差分析結果來看(表2)，間伐前后胸徑大小P都小于0.05，說明間伐前后差異顯著，不同大小的林隙胸徑差異顯著。對不同大小林隙的胸徑進行多重比較，從表3可以看出，各林隙大小林分胸徑之間差異顯著。

表1　不同林隙胸徑的生長情況

表2　胸徑雙因素方差分析

表3　不同林隙胸徑的多重比較

胸徑分布表現的是林分中不同胸徑林木的分配狀態。圖1為不同林隙大小長白落葉松胸徑分布情況，林隙大小為5 m×5 m的林分長白落葉松胸徑呈多峰分布，在10 cm和16 cm胸徑處出現2個單位面積株數最大值；林隙大小為7 m×7 m的林分胸徑為偏正態分布，單位面積株數最大值在18 cm胸徑處；林隙大小為10 m×10 m的林分胸徑最接近正態分布，單位面積株數在14 cm和16 cm胸徑處。總體來說，單位面積株數的最大值在最大和最小胸徑處分布株數少，中等胸徑處分布株數多。

圖1　胸徑分布

由表4可知，林隙大小為5 m×5 m的林分，采伐前，單位面積株數最多的為12 cm徑階，株數為317株/hm2，占總株數的19.62%，間伐后單位面積株數最多的徑階為10 cm和16 cm徑階，株數為200株/hm2，占總株數的21.81%；林隙大小為7 m×7 m的林分，采伐前，單位面積株數最多的為18 cm徑階，株數為250株/hm2，占總株數的21.42%，間伐后單位面積株數最多的徑階仍然為18 cm徑階，株數為200株/hm2，占總株數的23.53%；林隙大小為10 m×10 m的林分，采伐前，單位面積株數最多的為12 cm徑階，株數為367株/hm2，占總株數的20.40%，間伐后單位面積株數最多的徑階為14 cm和16 cm徑階，株數為200株/hm2，占總株數的21.81%。各徑階單位面積林木株數的變化即受到林木胸徑生長的影響，使得部分徑階的林木平均胸徑晉升到更高的徑階，也受到間伐方式的影響，林隙間伐會采伐掉一些中間徑階甚至大徑階林木，使得林分的平均徑階在短時間內呈現增長緩慢甚至負增長狀態。

表4　胸徑對應株數百分比

3.2不同林隙大小對長白落葉松樹高的影響從表5可知，不同大小的林隙間伐后，除了林隙大小5 m×5 m的林分平均樹高增長(增長1.4 m，比伐前增長7.52%)以外，另外2個林隙都表現為平均樹高負增長，而且林隙越大，負增長百分比越大。這是因為林隙越大，被采伐的林木越多，大徑材被采伐的幾率也就越大，從樹高的短期生長來看，總體平均樹高呈現負增長，這也說明，對于林隙各特征因子的研究是一個長期的過程，短期觀察很難顯現出采伐方式的優越性。從雙因素方差分析結果來看(表6)，間伐前后樹高大小P大于0.05，說明間伐前后樹高差異不顯著，林隙大小的方差分析結果P<0.05，說明林隙大小對樹高的差異顯著。對不同大小林隙的樹高進行多重比較，從表7可以看出，各林隙林分樹高之間均不存在顯著差異。

表5　不同林隙樹高的生長情況

表6　樹高雙因素方差分析

表7　不同林隙樹高的多重比較

3.3不同林隙大小對長白落葉松材積的影響從表8可以看出，不同大小的林隙間伐后，其平均材積都比伐前有了很大的增長，林隙大小為10 m×10 m的林分平均材積增長幅度最大，與間伐前相比增長了38.59%，林隙大小為5 m×5 m的林分次之，比間伐前增長了32.44%，林隙為7 m×7 m的林分間伐后的生長速度是最慢的，僅增長了9.59%。從雙因素方差分析結果來看(表9)，間伐前后材積大小P都小于0.05，說明間伐前后材積差異顯著，不同大小的林隙材積差異顯著。對不同大小林隙的胸徑進行多重比較，從表10可以看出，林隙為5 m×5 m和 7 m×7 m的林分材積之間差異顯著，林隙為7 m×7 m和10 m×10 m的林分材積之間差異顯著，林隙為5 m×5 m和10 m×10 m的林分材積之間不存在顯著差異。

表8　不同林隙材積的生長情況

表9　材積雙因素方差分析

表10　不同林隙材積的多重比較

4結論與討論

(1)不同大小的林隙間伐后，其平均胸徑都比伐前有了大幅度的增長，間伐后生長最快的是林隙大小為10 m×10 m的林分，生長百分比是伐前的11.72%；林隙為5 m×5 m的林分次之，生長百分比是伐前的6.25%；林隙為7 m×7 m的林分間伐后的生長速度是最慢的，生長百分比是伐前的1.84%。不同大小的林隙間伐后，除了林隙大小5 m×5 m的林分平均樹高增長(增長1.4 m，比伐前增長7.52%)以外，另外2個林隙都表現為平均樹高負增長，而且林隙越大，負增長百分比越大。平均材積都比伐前有了很大的增長，林隙大小為10 m×10 m的林分平均材積增長幅度最大，與間伐前相比增長了38.59%，林隙大小為5 m×5 m的林分次之，比間伐前增長了32.44%，林隙為7 m×7 m的林分間伐后的生長速度是最慢的，僅增長了9.59%。可以初步判定，3種大小的林隙中，10 m×10 m的林分是最利于林木生長的。

(2)通過雙因素方差分析得出結論，間伐前后的胸徑差異顯著，不同大小的林隙胸徑差異顯著；間伐前后的樹高差異不顯著，不同大小的林隙樹高差異顯著；間伐前后的材積差異顯著，不同大小的林隙材積差異顯著。

(3)從單位面積株數在各胸徑的分布情況看，林隙大小為5 m×5 m的林分長白落葉松胸徑呈多峰分布，在10 cm和16 cm胸徑出現2個單位面積株數最大值；林隙大小為7 m×7 m的林分為偏正態分布，單位面積株數最大值在18 cm胸徑；林隙大小為10 m×10 m的林分最接近正態分布，單位面積株數最大值在14 cm和16 cm胸徑。總體來說，在最大和最小胸徑分布株數少，中等胸徑分布株數多。

(4)對林隙內樹高生長過程的研究需要較長的觀測周期，因為撫育采伐使得林分內許多中徑材甚至大徑材被采伐，短時間內會導致樹高平均值增長緩慢甚至出現負增長，觀測周期太短很難顯現出采伐方式的優越性。

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