不同間伐強度對水曲柳天然次生林生長動態及喬木層結構的影響

呂偉偉 劉剛 陳曉波 王麗麗 孫勇

摘要：? 以水曲柳天然次生林為研究對象，以培育大徑材為目標，采用典型取樣法，研究不同強度間伐對水曲柳天然次生林的生長變化及喬木層組成結構的影響。結果表明：不同間伐強度對水曲柳胸徑生長及材積生長差異顯著，以弱度和強度間伐的天然次生林分中水曲柳中大徑級林木較多，以中度間伐胸徑生長率最大;不同間伐強度水曲柳天然林中，林木徑級分布以強度間伐的中大徑級的林木分布較多;三種間伐強度，間伐前后對喬木層組成結構的影響甚小，對重要值影響較大。綜合分析以強度間伐天然次生林培育水曲柳大徑材效果最好。

關鍵詞：? 水曲柳;? 天然林;? 撫育間伐;? 徑級結構;? 喬木層結構

中圖分類號：? ?S 792. 41? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：? ?A? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1001 - 9499（2022）01 - 0030 - 05

水曲柳（Fraxinus mandshurica）為木犀科（Oleaceae）梣屬（Fraxinus L.）的落葉大喬木，漸危種，高達30 m以上，胸徑可達1 m[ 1 ]，是我國東北林區重要的工業用材樹種，在長白山和小興安嶺垂直分布于海拔200～800 m[ 2 ]，是古老的孑遺植物，分布區較廣。但由于多年的采伐利用，導致水曲柳天然林資源接近枯竭，數量日趨減少，目前天然生大樹已不多見[ 3 - 4 ]。水曲柳是東北地區天然次生林珍貴闊葉樹種之一，對生態系統的穩定、生物多樣性的保護和森林的可持續發展具有重要作用，如何通過合理的森林經營管理，改善林分結構，提高林分生產力，增加水曲柳大徑材立木儲備，完善生態功能成為亟待解決的問題[ 5 ]。關于撫育間伐對林木生長的影響已有較多的研究，但研究對象多為人工林[ 6 - 7 ]，天然林的研究相對較少，對于不同撫育強度對水曲柳天然林生長動態及喬木層結構的研究尚未見報道。本研究以不同間伐強度水曲柳天然次生林為研究對象，探討撫育間伐對水曲柳天然林改培大徑材的影響，以期為水曲柳天然次生林改培大徑材，提高水曲柳大徑級林木數量和水曲柳立木蓄積量，為科學經營水曲柳天然次生林提供參考。

1 研究區概況

研究區為吉林省蛟河市，位于吉林省東部，長白山西麓，東與敦化市相鄰，南與樺甸市接壤，西隔松花湖與吉林市、永吉縣相望，北與舒蘭市、黑龍江省五常市毗連。松花江、牡丹江水系貫穿其中，屬溫帶季風氣候，年平均氣溫3.4 ℃，降水量708.8 mm，無霜期120～130天。本試驗地選在蛟河市天北林場、橫道子林場、松江林場、平川林場、天崗林場、太平山林場、南崗子林場、龍鳳林場、海青林場9個林場。

2 研究方法

2. 1 樣地設置及調查

試驗樣地為2002年設置的不同間伐強度水曲柳天然林樣地，撫育間伐方式為下層撫育法，重點伐除徑級較小的受壓木、瀕死木和枯立木，以及干型不良的林木。間伐強度以株數計算，包括強度間伐（36%～46%）、中度間伐（18%～30%）、弱度間伐（4%～15%）和未間伐對照樣地（0%）四種強度，在每種間伐強度林分內分別設置20 m×30 m的5個樣地，2012年進行復測，采取每木檢尺，調查內容為胸徑大于5cm喬木的種類、胸徑及存活狀態。各樣地間伐強度見表1，平均胸徑為算術平均數，各試驗樣地基本情況見表2。

2. 2 計算方法

重要值是根據密度、頻度和顯著度（樹木胸高斷面積）的相對值確定森林群落中每個樹種的相對重要性，反映種群在群落中的地位和作用，計算式如下[ 8 ]：

IV=1/3（RF+RA+RS）;RF=（Fi/ΣFi）×100%;RA=（Ni/ΣNi）×100%;RS=（Ai/ΣAi）×100%。

式中，IV為重要值;RF為相對頻度;RA為相對多度;RS為相對優勢度;Fi為某種的頻度;ΣFi為全部中的頻度;Ni為某種個體數;ΣNi為全部中的個體數;Ai為某種胸高斷面積之和;ΣAi為全部種胸高斷面積之和。

水曲柳材積計算查詢《吉林省立木材積、出材率表》，利用樹高式H=a+b/（D+k），計算樹高，V=? ?a*Db *Hc，計算立木材積。

2. 3 數據統計與處理

根據調查結果，首先運用Excel2003進行數據統計、初步處理，然后使用SPSS19.0軟件進行數據分析及制圖。

3 結果與分析

3. 1 間伐前后水曲柳天然林生長的變化情況

由表3可知，間伐前水曲柳天然林胸徑差異極顯著，立木材積差異不顯著，間伐后水曲柳天然林胸徑差異不顯著，立木材積差異顯著。

經表4、表5多重比較得出，不同間伐強度與對照相比，胸徑生長與材積生長均顯著高于對照，但是不同間伐強度間對水曲柳天然林生長的影響差異不顯著，且各生長指標都是在強度間伐下達到最大值。

3. 2 不同間伐強度對水曲柳徑級分布的影響

由圖3可知，不同間伐強度水曲柳天然林立木的徑級分布頻率為：沒有進行撫育間伐的天然林，以小徑級水曲柳為主，在6 cm和14 cm處形成2個高峰值，大于22 cm的水曲柳沒有分布;弱度間伐的2個波峰分別是28 cm和32 cm，主要集中分布在18～32 cm處，占水曲柳全部徑級分布的73.21%;中度間伐的波峰在12 cm，小徑級的分布較多，主要集中分布在10～28 cm處，占全部徑級分布的84.27%;強度間伐的水曲柳波峰在26 cm，主要集中分布在20～36 cm處，占全部徑級分布的88.37%。綜上所述，在水曲柳天然次生林中，強度間伐是培育大徑材的最佳途徑。

3. 3 撫育間伐對喬木層樹種重要值的影響

3. 3. 1 弱度間伐對喬木層樹種重要值的影響

由表5可知，間伐前水曲柳、色木槭優勢明顯，其重要值分別為25.827、18.145，榆樹、胡桃楸也占一定比例，其他種重要值均小于7.0，其他優勢種水曲柳、色木槭、胡桃楸優勢仍明顯，弱度間伐前后群落結構無大變化，仍保持水曲柳、色木槭共優的群落結構。

3. 3. 2 中度間伐對喬木層樹種重要值的影響

由表6可知，間伐前后優勢種都為水曲柳、色木槭、榆樹、黑樺，間伐后山楊和擰筋槭、山丁子、暴馬丁香、稠李等雜木類重要值也有所降低，說明為培育以水曲柳為目的樹種的大徑材，主要采伐經濟價值較低的山楊及各種雜木類。中度間伐后群落組成結構略有變化。

3. 3. 3 強度間伐對喬木層樹種重要值的影響

由表7可知，強度間伐前優勢種為水曲柳、榆樹、色木槭、胡桃楸，間伐后優勢種為水曲柳、色木槭、胡桃楸、榆樹，暴馬丁香、山里紅作為被伐除對象，重要值降至0，喬木層結構有所變化，目的樹種水曲柳重要值提高，說明強度間伐，伐除經濟價值較低的暴馬丁香、山里紅等雜木類，更有利于培育水曲柳大徑材。

3種間伐強度都以培育目的樹種水曲柳大徑材為目標，間伐前后對喬木層組成結構的影響不大，主要是伐除經濟價值較低的山楊、榆樹及各種雜木類，給目的樹種水曲柳更多的生長空間，獲得更多的營養，對提高水曲柳天然林中水曲柳大徑材的比例效果顯著，其中以強度間伐效果最為顯著。

4 結論與討論

4. 1 不同間伐強度對水曲柳胸徑的影響差異顯著，弱度和強度撫育間伐下，水曲柳大徑級林木增多，中度間伐水曲柳的胸徑生長率最大，說明培育水曲柳大徑材不僅和間伐強度有關，而且和水曲柳天然林林分選擇也有很大關系，選擇目的樹種水曲柳中小徑級較多的天然林分，輔以強度間伐措施，培育水曲柳大徑材效果顯著。

4. 2 不同間伐強度對水曲柳材積的影響極顯著。水曲柳間伐10 年后，各間伐樣地的水曲柳平均材積生長量在生長過程中均大于對照，強度間伐樣地的平均材積生長量增長較快，平均材積生長量最大（0.323 2 m3），其次是弱度間伐 （0.283 3m3，最后為中度間伐（0.261 5m3），對照（0.049 m3）。

4. 3 不同間伐強度水曲柳立木的徑級分布頻率存在差異。強度間伐大徑材頻率較高，主要集中分布在20～36 cm處。沒有進行撫育間伐的天然林，以小徑級水曲柳分布為主。

4. 4 不同間伐強度對喬木層樹種組成影響較小，對重要值影響較大。3種間伐強度都以培育目的樹種水曲柳大徑材為目標，間伐前后對喬木層組成結構影響不明顯，主要原因為伐除經濟價值較低的山楊、榆樹、暴馬丁香及山里紅等，給目的樹種水曲柳創造了更大的生長空間，獲得更多的營養，對提高水曲柳天然林中水曲柳大徑材的比例效果顯著，其中以強度間伐效果最為顯著。

4. 5 本研究選擇的天然林林分年齡不同，以中度間伐的林齡較小，弱度和強度間伐的林齡較大。對于相同林齡的天然林，配以不同撫育間伐強度的比較研究，尚需進一步深入研究。

參考文獻

[1] 孫勇，? 呂偉偉，? 陳曉波.? 不同間伐強度對水曲柳次生林胸徑生長的影響[J].? 防護林科技， 2015， 146（11）： 39 - 43.

[2] 王繼志，? 楊勵，? 陳曉波.? 水曲柳優良種源選擇及造林技術[J].林業科技開發， 2004， 18（3）： 17 - 20.

[3] 林業部資源司.? 全國森林資源統計（1989-1993）[M].? 北京：? 中國林業出版社， 1994.

[4] 林代斌，? 蘇含英，? 馬文吉，? 等.? 影響水曲柳人工林生長的主導立地因子[J].? 東北林業大學學報， 1999， 27（1）： 20 - 23.

[5] 董莉莉，? 趙濟川，? 汪成成，? 等.? 撫育間伐后蒙古櫟闊葉混交林徑級結構及生長動態研究[J].? 西南林業大學學報， 2019， 39（6）： 98 - 104.

[6] 徐金良，? 毛玉明，? 鄭成忠，? 等.? 撫育間伐對杉木人工林及出材量的影響[J].? 林業科學研究， 2014， 27（1）： 99 - 107.

[7] 董希斌，? 李耀祥，? 姜立春.? 間伐對興安落葉松人工林林分結構的影響[J].? 東北林業大學學報， 2001， 28（1）： 16 - 18.

[8] 邱仁輝，? 陳涵.? 擇法作業對常綠闊葉林喬木層樹種結構及物種多樣性的影響[J].? 中國生態農業學報， 2005， 13（3）： 158 - 161.

第1作者簡介：? 呂偉偉（1981-），? 女，? 高級工程師，? 主要從事森林培育工作。

收稿日期： 2021 - 11 -? 20

（責任編輯：? ?張亞楠）

Effects of Different Thinning Intensities on Growth Dynamics

and Tree Layer Structure of Natural Secondary Forest

of Fraxinus mandshurica

LV Weiwei

（Forestry Science Research Institute of Jilin City，? Jilin Jilin 132013）

Abstract Taking the natural secondary forest of Fraxinus mandshurica as the research object， the cultivation of big diameter timber as the goal， the effects of different thinning intensities on the growth of the natural secondary forest of Fraxinus mandshurica were studied by the typical sampling method，. The results showed that different thinning intensities had significant effects on the DBH growth and volume growth of Fraxinus mandshurica， and there were more trees of medium and large diameter class in the natural secondary forest of Fraxinus mandshurica with weak and strong thinning， and the growth rate of DBH with moderate thinning was the biggest The tree diameter class distribution of Fraxinus mandshurica natural forest with different thinning intensities was more than that of middle and large diameter class forest with different thinning intensities， and the three thinning intensities had little influence on the tree layer composition and structure， but great influence on the important value. Comprehensive analysis of intensity thinning natural secondary forest to cultivate Fraxinus mandshurica large-diameter timber was the best.

Key words Fraxinus mandshurica;? Natural forest;? Thinning;? Diameter structure;? Arboreous structure