近自然經營對杉木人工林的影響

摘 要：在三明市大田縣赤頭坂國有林場設置4種近自然改造作業(yè)樣地。T1：間伐、擇伐降低密度（1 500株/hm2），定株施肥（250 g NPK復合肥），林中空地或開窗補植；T2：間伐、擇伐降低密度（1 500株/hm2），林中空地或開窗補植；T3：間伐、擇伐降低密度（1 500株/hm2；CK：密度（2 500株/hm2），對照樣地無作業(yè)。根據調查數據，比較分析近自然作業(yè)后3年各處理的胸徑、樹高、冠幅、林分蓄積生長量、單木生長量的動態(tài)變化。結果表明：（1）T1、T2、T3的平均胸徑、樹高、冠幅、林分蓄積生長量、單木生長量的方差及多重比較分析差異顯著；（2）T1、T2、T3的平均胸徑、單木生長量、林分蓄積生長量均大于CK，分別為T1（1.03 cm、0.011 1 m3和0.60 m3）、T2（0.79 cm、0.006 9 m3和0.22 m3）、T3（0.58 cm、0.0060 m3和0.23 m3）、CK（0.48 cm、0.005 5 m3

和0.20 m3）且林分蓄積生長量T1＞T3＞T2＞CK，因此，針對研究區(qū)域的杉木純近自然改造，T1的效果最好。驗證了近自然改造措施的合理性與可實施性，為全國范圍內的人工純林近自然化改造與管理提供了實例參照和數據支撐。

關鍵詞：杉木；近自然經營；生長動態(tài)

中圖分類號：S714 文獻標志碼：B 文章編號：2095–3305（2024）12–0-03

杉木（Cunninghamia lanceolata）作為中國南方廣泛種植的主要造林樹種，偏好肥沃、濕潤、排水良好的生長環(huán)境，尤其在Ⅰ、Ⅱ類土壤條件的陰坡或半陰坡上表現出顯著的速生特性。然而，在Ⅲ類及更高類別的立地上，其生長表現則顯著下降[1-2]。

在福建省，杉木的種植面積已超過170萬hm2，且這一數字仍在持續(xù)增長。隨著種植規(guī)模不斷擴大，不少肥力較差的Ⅲ類及以上林地也被用于杉木栽培，導致這些區(qū)域的林木因土壤貧瘠而未能充分發(fā)揮其應有的生長潛力。同時，許多Ⅰ、Ⅱ類地由于經營管理不當也出現了地力衰退的現象，導致林分蓄積量下降，對森林資源的長期可持續(xù)利用構成了威脅[3-5]。轉變傳統的人工林經營模式已成為實現人工林經濟效益與生態(tài)效益和諧統一的必然選擇。

1898年，德國科學家嘎耶（Gayer）首次提出了一種林業(yè)經營理念，主張人類應盡可能遵循森林的自然規(guī)律進行生產活動，這標志著近自然林業(yè)思想的誕生。

20世紀60～70年代，中歐國家因頻繁遭受自然災害，紛紛開展近自然林業(yè)的實踐探索，并取得了一系列顯著成果。進入20世紀80年代，無論是德國還是整個歐洲，近自然林業(yè)的理論與實踐均進入了全新發(fā)展階段。同時，國際上涌現出一批專業(yè)機構，積極推動近自然林業(yè)的普及與發(fā)展。

我國近自然林業(yè)的研究起步于對德國成功經驗的引進與借鑒。邵青還等[6-9]率先發(fā)表了一系列關于近自然林業(yè)的文章，深入探討了中歐國家，尤其是德國在近自然林業(yè)方面的技術政策、實施路徑以及天然林恢復的現狀與趨勢。針對我國獨特的國情與林情，劉建軍等[10]提出了一系列促進我國近自然林業(yè)發(fā)展的策略與具體建議。近自然林業(yè)理論的演進與人們對人工林利弊和生態(tài)環(huán)境重要性的深刻認識密不可分。

鑒于此，擬對杉木人工林實施近自然經營，重點分析其對目標樹培育的實際效果。通過實施近自然經營策略，旨在優(yōu)化林分結構，改善林地條件，進而促進單位蓄積量的增長與經營效益的提高，最終實現林分的長效可持續(xù)發(fā)展。

1 試驗區(qū)概況

試驗樣地位于福建省三明市大田縣赤頭坂國有林場，地貌主要為山地和丘陵，地形復雜，海拔范圍為430～800 m，坡度多為20°～30°。

該地區(qū)氣候溫和，雨量充沛，年平均溫度為18.3 ℃，

年平均相對濕度為17.7 %，年平均降雨量達1 900 mm，

年平均蒸發(fā)量為1 374.7 mm，年平均無霜期為275 d。

土壤類型主要為酸性巖黃紅壤和泥質巖黃紅壤、酸性巖黃壤，土壤深厚、濕潤且松軟，肥力較高，適宜多種植物生長，土壤質量大多為Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ類地。

2 研究方法

2.1 試驗設計

試驗小班面積不小于3.33 hm2，且未曾發(fā)生盜伐事件。地勢平緩，地理位置交通便利，便于管護。齡組選擇中齡林。

試驗小班設置4個標準地，每塊標準地面積為666.67 m2，并進行編號（表1）。使用羅盤儀或手持GPS進行繞測，精準確定各標準地的四至邊界，隨后拉設邊界繩，并加以明顯標記和保護。

2.2 測定指標與方法

2.2.1 林木生長量

對每個處理進行檢尺，記錄林木的樹高、胸徑、冠幅，計算平均值。計算公式為：

△H＝Hi-H1（1）

△D＝Di-D1（2）

△P＝Pi-P1（3）

上述公式中，△H（△D、△P）為樹高（胸徑、冠幅）生長量；Vi為期末樹高（胸徑、冠幅）；V1為期初樹高（胸徑、冠幅）。

2.2.2 林分單木材積生長量和定期平均生長量

林分單木材積生長量計算公式為：

△V＝Vi-V1（4）

式（4）中，△V為蓄積生長量；Vi為期末蓄積；V1為期初蓄積。立木材積計算采用福建省杉木人工林二元立木材積公式V＝0.0 000 872 D1.785 388 607H 0.9313 923 697計算樣地定株目標樹的蓄積量。

林分蓄積的定期年平均生長量（PAI，Periodic Annual

Increment）可通過以下公式計算：

PAI=（Vn-Vn-a）/a（5）

式（5）中，Vn為期末所有胸徑≥5 cm林木的材積之和；Vn-a為期初所有胸徑≥5 cm林木的材積之和；a為間隔的年數。

2.2.3 單木生長

為了全面評估單株樹木的生長狀況，選用徑階年均胸徑增長量和材積增長量作為核心指標，計算各徑階內單株樹木的胸徑和材積年均增長量。公式如下：

Ii=y2-y1/（ni·a）（6）

式（6）中，y2代表i徑階在期末時所有樹木的胸徑（或材積）總和；y1代表i徑階在期初時所有樹木的胸徑（或材積）總和；ni表示i徑階內的樹木數量；a為兩次測量之間的時間間隔，以年為單位。

2.3 統計學方法

本研究所收集的數據通過Excel表格進行整理與初步處理。針對單因素方差分析和相關性分析，借助了專業(yè)的統計軟件完成。在進行多重比較時，選用新復極差法（Duncan’s法）以確保結果的準確性。所有統計結果均以平均值±標準差（x±s）的形式展現，并且當P＜0.05時，差異具有顯著性。

3 結果與分析

3.1 林木生長量

根據表2的調查數據得出，T1、T2、T3平均胸徑、樹高、冠幅的方差及多重比較分析差異顯著（P＜0.05）。T1、T2、T3的平均胸徑優(yōu)于對照樣地，T1、T3的樹高和冠幅均優(yōu)于對照樣地，平均胸徑增長從高到低為T1＞T2＞T3＞CK，平均樹高增長從高到低為T1＞T3＞CK＞T2，平均冠幅增長從高到低為T1＞T3＞CK＝T2。T1胸徑生長分別比T2、T3和CK高出30.34%、76.7%和114.6%，T1樹高生長分別比T2、T3和CK高出88.9%、37.8%和75.9%，T1冠幅生長分別比T2、T3和CK高出100.0%、80.0%和100%。

3.2 林分單木材積生長量及定期平均生長量

表3顯示的是調查期間林分蓄積生長與變化動態(tài)。

T1、T2、T3的林分單木材積生長量、林分蓄積定期平均生長量（PAI）的方差及多重比較分析差異顯著（P＜0.05）。經過為期三年的近自然經營改造，作業(yè)樣地T1、T2、T3的PAI均呈現出超越對照樣地的增長態(tài)勢。

具體而言，作業(yè)樣地T1、T2、T3的PAI相對于CK分別增加200%、10%、15%，而T1＞T2、T3，說明定株施肥（250 g 氮磷鉀復合肥））能有效提高林分蓄積生長量；在所有作業(yè)樣地中，年單位面積內新增達到起測胸徑

（5 cm）的林木蓄積量，超過了對照樣地的相應數值。

3.3 單木生長

在經過近自然改造的樣地中，2015—2017年間，各徑階林木的胸徑生長量（圖1）均一致高于對照樣地的林木。具體而言，T1、T2、T3樣地中，單木年平均胸徑生長量分別達到0.52、0.41和0.35 cm，而對照樣地的單木年平均胸徑生長量僅為0.26 cm。

進一步分析發(fā)現，T1、T2、T3樣地中各徑階的單木胸徑生長量均超越了對照樣地中相同徑階的單木生長量，這表明相較于對照樣地，近自然改造的樣地更有利于單木的生長發(fā)育。此外，觀察到胸徑生長量隨著林木徑階的增大而呈現遞增趨勢。各徑階林木的材積生長量（圖2）也呈現出與胸徑生長量相似的結果，即T1、T2、T3處理樣地的單木生長量均高于CK。

4 結論

經過三年近自然經營模式實施，T1、T2、T3樣地的林分平均胸徑、蓄積年生長量、林分進界蓄積均顯著超越了CK。這一積極變化主要歸因于T1、T2、T3樣地通過實施間伐和擇伐措施，有效降低了林分密度至1 500株/hm2，從而減輕了林木間的競爭壓力，并改善了林內的光照、水分和熱量條件。這些改善為保留林木提供了更為充裕的生長資源，同時促進了原本因競爭而受到抑制的林下林木的生長，使其成為有價值的林木資源，進而提升了林分的整體蓄積量。這一發(fā)現與陳科屹等[11]的研究結論相吻合，即合理的采伐作業(yè)能夠促進林分蓄積的生長。

然而，值得注意的是，T2樣地的林分樹高生長量和冠幅生長量卻低于CK。這可能是由于強度間伐在提供足夠生長空間的同時，減弱了林木間的相互激勵作用，對林木的生長速度產生了一定的減緩作用。此外，強度間伐后形成的大面積林中空地或進行的開窗補植操作，可能導致新補植的苗木與原有林木之間產生養(yǎng)分競爭，進一步影響了T2樣地林木的樹高和冠幅生長，使其表現不如CK。

參考文獻

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收稿日期：2024-09-22

作者簡介：陳來賀（1995—），男，福建大田人，助理工程師，研究方向為森林培育。