杉木林分不同撫育措施效果分析

玉子嬌

(廣西壯族自治區國有高峰林場，廣西 南寧 530001)

杉木是生長快、產量高的用材樹種，杉木撫育間伐在南方用材林中受到人們關注。因地制宜發展用材林對促進林木生長，保持生態平衡具有重要意義。我國自19世紀90年代廣泛開設杉木人工林地，在南方地區營造大量人工杉木。隨著樹種結構調整，杉木營造面積逐漸縮小，需要強化對人工杉木林的撫育間伐，杉木撫育間伐是林木經營的重要問題。杉木撫育間伐是杉木林定向培育重要手段，間伐強度直接影響林內環境條件改變，對杉木單位面積蓄積量、林分經濟出材率等產生影響。間伐強度過小不能充分發揮撫育間伐的作用，強度過大由于單位面積株數少導致產量降低。因此，實驗研究杉木不同撫育措施效果非常必要。

1 撫育間伐效應概述

撫育間伐是在林分郁閉后成熟林分定期重復采伐部分林木，促進保留木的生長發育。培育森林是森林利用的物質基礎，維持生產力是林業經營的重要標準。撫育間伐是維持生產力的重要手段，可以改善林分組成結構，改善林分衛生狀況，增加林木抵御自然災害能力，獲得較高經濟效益[1]。森林經營目的是人工林經營中林木單位時間內產出最多，發揮社會效能最大。間伐時間是否及時直接影響森林經營狀況。

中幼林撫育間伐是提高林分質量的重要環節，不同立地條件撫育間伐作用不同。育林期可以得到部分中小型材，間伐是培育林木的方法，撫育間伐對林分更新產生影響，不同撫育強度可以調整樹種組成等[2]；是增加中幼齡用材林產出水平，提高保留林分生長量的重要營林技術措施。撫育間伐在森林經營管理中具有重要作用，當前我國森林資源中幼中齡林比例達71%，如何考慮撫育間伐的影響是森林生長研究的重要內容。撫育間伐對實施生態環保、退耕還林等工作具有重要意義[3]，好的間伐方式有利于發揮森林多種效益，實現森林永續利用。目前撫育間伐對林分生長影響研究存在一些問題，如建立林木生長動態模型缺乏間伐效應描述，如何反映間伐效應成為生長模型研究的重要方面。

2 撫育間伐效應相關研究

2.1 撫育間伐對林木生長的影響

撫育間伐對森林生長產生很大影響，包括對林下植被與天然林更新等方面。國內外有關人工林撫育間伐效應研究較多，以往研究集中于對林分生長等方面。林分直徑結構反映林木株數分布，主要尋求適合的曲線形式。Zachara研究認為，小強度間伐對林分結構影響不大，林分中的單株木生長發育中受制于有限空間，撫育間伐有利于調節林木生長空間。

撫育間伐對林分生長動態發育影響包括對樹高等林分因子影響。由于研究者在林分條件、調查計算方法等方面存在差異，對林分總收獲量影響尚無統一定論。Knoebol研究認為，間伐會減少收獲[4]；Clutter等認為，間伐對收獲量無影響。以往研究主要結論包括較大徑階立木株數隨間伐強度增加，單株林分直徑生長隨間伐強度增大；間伐后對林分養分含量變化研究主要從枝條養分含量變化等方面分析。林分生態空間發生變化導致林木器官養分含量變化。有關杉木人工林撫育間伐對林分結構等方面研究較多，研究表明，撫育間伐對林分質量有顯著影響。間伐效應包括保留林木生長空間擴大出現林分增長效應，間伐對生產力的影響取決于失去效應。

2.2 撫育間伐對林下植物的影響

隨著森林可持續經營，人們對撫育間伐效應更多關注對森林環境、生物多樣性等方面的研究。但對土壤等因子影響結論不同。Smith研究認為，集約間伐林分具有更高的植物豐富度，灌木蓋度隨著間伐強度增大[5]。Reader認為，草本植物數量隨上層部分間伐強度增加未變。Gillian研究認為，間伐后成熟林草本層物種多樣性無顯著變化。Buongiorno認為，森林經營對生物多樣性產生負面影響。

間伐對不同土壤最大持水量產生影響，間伐調節光照強度，直接影響土壤有機質含量，合理的間伐可增加土壤腐殖質含量。間伐可以保持土壤肥力，卡伊留斯基指出，撫育間伐可以促進保留林木個體生長發育，研究發現，間伐后土壤微生物數量增加，速效養分提高。撫育間伐對土壤水分有很大影響，研究還表明，各種間伐作業后土壤結構破壞率增加，毛管孔隙度等減小。JC加利對間伐后林地營養物質研究表明，間伐引起林地N元素增加。國內相關研究得出相同結論，有關間伐對森林環境方面影響研究表明，林分撫育間伐后林冠郁閉度下降，不同間伐強度測定顯示林內光照強度隨間伐強度增加。根據林業工作者測定結果，隨著間伐強度加大氣溫降低[6]，撫育間伐對林內土壤濕度產生一定影響。

2.3 撫育間伐對林分生長力的影響

生產力是單位面積內有機物凈生產量，是評價林分某段時間內生產力主要指標。生物量是一定時空生物有機體總重量[7]。林分生產力是研究撫育間伐對森林生長發育影響的重要內容，生產力研究對林業部門生產經營起到指導作用，對林分生長趨勢等具有重要價值。撫育間伐對林分生產力影響研究包括樹冠、草本生物量等。Baldwin研究認為，間伐增加樹干樹葉生物量。相關研究認為，不同地位級杉木通過中強度間伐可提高林分平均單株生物量，表明間伐可促進個體林木生長；單位面積株數減少，生物量隨間伐強度加大而降低。我國林區以獲取木材為主，未注意撫育間伐對森林恢復的影響。近年來研究間伐對森林更新影響逐漸增多，采用調查法包括半定位方法，研究表明，天然更新是可靠的更新方式，大強度撫育可以促進人工天然更新。間伐后可完成樹種組成理想的天然更新。

3 杉木撫育林分效果實驗研究

3.1 研究意義

目前廣西有杉木林面積53000hm2，中幼林面積30000hm2，杉木中幼林營林工作任務繁重，撫育間伐是提高林分質量的重要環節。不同撫育間伐強度作用不同，通過杉木人工林不同撫育間伐強度對比實驗，分析對林分直徑結構、植物多樣性的影響。通過不同撫育間伐強度實施后樹高等生長研究，為實現森林生長提供依據；研究成果可用于預估杉木林分直徑結構，可進行森林資源資產價值評估，為杉木人工林定向培育提供參考。

撫育間伐方式對植被影響體現在林下植被物種多樣性，通過間伐改變物種組成，影響林分土壤肥力狀況。間伐改善林內光照等條件，增加林下植被覆蓋度等，撫育間伐可以形成人為林窗，構成維持森林物種多樣性的重要環境。一些先鋒植物種子由于林窗內生態小環境變化刺激休眠種子，在林窗內占據優勢地位。通過不同間伐強度對植物多樣性影響，可以為人工林更新等提供理論依據。研究杉木林下植物恢復物種多樣性變化，對加快重建杉木林生態系統具有重要意義。研究認為，林下植物對改善表層土壤肥力，促進杉木凋落物分解等具有明顯作用，提高林下植物物種多樣性可增加系統穩定性。通過調整群落結構對杉木林地地力維護具有重要指導意義。

3.2 研究區域概況

項目區主要研究樹種為杉木，研究地林場位于長江中下游南岸。林場以中低山丘陵地貌為主，西南部以中山地區為主，中東部為丘陵區，主要由海拔300～500m高崗低丘地組成。研究地氣候為亞熱帶濕潤性季風氣候，具有四季分明特征。夏季盛行海洋偏南風，受熱帶海洋氣團控制；冬季受歐亞大陸氣團控制，雨量年內分布不均；年均降水量1525.2mm，蒸發量1334.7mm。土壤因地形地貌不同，主要種類包括黃壤、紫色土等，以石灰巖為成土母巖發育土壤以棕色石灰土為主。地帶性森林植被類型為常綠闊葉混交林，現存原生地帶性森林植被減少，僅交通不便處殘余少量。主要類型包括杉木林等，海拔700～800m以下有杉木、火炬松、毛竹林等；山坡谷地有栓皮櫟、木荷等組成落葉與常綠闊葉混交林；1200m以上山頂有小面積山地矮林。

3.3 研究方法

項目區杉木人工林分設置固定標準地，標準地形狀為矩形，擬采用3種間伐強度，為突出間伐強度對林分生長的影響，區組方向與等高線平行，固定標準地實施前進行調查。每塊固定標準地隨機設置5m×5m大樣方，記錄樣方內草本種類等。調查采用典型抽樣方法，研究間伐資料取自林場基礎調查數據。對研究地林分進行踏查，標準地面積為0.067hm2，坡度5°以上改算為水平距，標準地要求林木生長良好，選取12塊固定標準地，采用對照標準地進行處理。

調查林木生長指標包括冠幅、林木年齡等，對間伐后1a標準地進行復查。撫育間伐強度是將林分稀疏適宜程度，以每次采伐材積占林分蓄積量V百分率表示間伐強度，Pv=v/V×100%。可以直接了解伐木數量，對林分生物學特性具有指導意義。用株數百分率標識間伐強度可了解營養面積變化，人工林采伐會出現下層撫育砍小徑級，砍伐株數百分率相同。研究以胸高斷面積保留量為基準確定間伐強度，中間間伐強度為19.8%～24.4%。在標準地內測定每株樹木胸徑，對樣方內每株檢測木測量樹高。記載地形地勢、衛生狀況等。土層厚度按剖面細土層厚度計算。目前研究大多借助于數理統計密度函數描述林分直徑分布規律，采用正態分布等概率密度函數描述林分直徑分布規律取得較好效果。研究采用三參數Weibull函數為模型擬合林分胸徑分布，研究不同間伐強度對杉木人工林的直徑分布規律。

3.4 研究結果分析

為了解間伐作業對林分結構的影響，取強弱度間伐取不同時期收集立木胸徑分布資料，得出各樣地不同時期參數值。可以分析比較強弱度間伐林分的差異。以對照區與強弱度間伐取處理，描述處理在不同調查時間胸徑分布特性。人工幼林直徑分布c值隨林齡增加而減少，如何調整林分直徑分布結構是間伐作業追求的主要目標。為增加生長空間，改善保留木直徑分布，應通過間伐得到較好的林分結構，間伐后產生ac值增加樣地主要在強度間伐區。

表1 Weibull分布擬合檢驗結果

圖1 不同間伐強度的胸徑生長量

林分平均胸徑凈生長量隨著間伐強度增大，保留木為108株·666m-2，林分平均胸徑凈增量為1.10cm，對照區201株·666m-2，平均胸徑凈增量為0.74cm，間伐處理后強弱度間伐林分平均胸徑凈增量增大110.81%，32.43%。中度間伐比弱度林分平均胸徑大12.24%。不同間伐強度對胸徑生長有很大影響。凈生長量隨保留密度增加而降低，林分經撫育間伐后改善林木光照條件，提高林木直徑生長量。不同間伐強度對林分平均胸徑生長影響顯著。經間伐撫育降低林分密度，提高根系活性，使林木得到更好的生長。根據標準地資料對平均胸徑擬合，確定最優林分因子生長擬合模型。模型F檢驗結果F=17.81508，表明模型擬合效果較好。經強度間伐林分平均樹高凈增量為1.47m，弱度間伐林分平均樹高凈增量為1.44m。

林分蓄積生長量取決于樹高及單位面積內株數，單位面積株數減少，間伐強度林分蓄積生長量超過林分需經一段時間。應使單株材積與單位面積蓄積量達到最佳結合，各處理林分總收獲量接近。研究表明，間伐強度加大單位面積株數減少，不同間伐強度對單位面積蓄積生長量影響差異不顯著。實驗地杉木林下共有植物45種，不同間伐強度標準地組成數量為雙子葉植物>單子葉植物。杉木林蕨類植物較為豐富，間伐林分下植物種類數量多于未間伐林分。不同強度林分林下植物種類數量發生變化，間伐區較對照區數量增加，由于樣地初植密度較小，一些生態位窄的耐蔭植物種因林內光照增加消失。不同樣地林分初值密度是決定性因素。杉木林下植物種類豐富，間伐前林下植物種類少，通過間伐降低林分密度，林下植物種類增加。隨著間伐強度增大，林下生態位窄的植物消失。

4 結論

林分直徑分布是林分結構的基本規律，林分直徑分布受撫育間伐干擾影響大，可建立林分不同林木分布態勢，預測林分直徑分布規律。采用最大似然估計法求解分布參數，證明三參數函數可有效描述間伐樣地的直徑分布情況。林分生長直徑分布遵循變化規律，可進行森林資產價值量評估。根據獲得杉木人工林分布直徑結構理論值，可以進行林分生長量計算。通過對不同間伐強度林木平均胸徑凈生長量方差分析，不同間伐強度林分平均胸徑生長影響顯著。杉木林胸徑隨生長間伐強度增大，進行強度較大的撫育間伐，縮短林木培育周期是培育大徑材主要技術措施。