不同抚育间伐强度对兴安落叶松林分平均直径和树高生长的影响

温 晶，张秋良，韩胜利，边玉明，李嘉悦

兴安落叶松是我国寒温带地带性植被，是大兴安岭森林优势种和建群种，对生态系统的稳定、保护物种多样性和森林可持续发展具有非常重要的作用和地位［1］。经过20世纪八九十年代采伐利用，更新的林分大多处于中幼龄林阶段，随着林木个体的增大，密度越来越大，导致林木竞争现象，竞争的结果表现明显的分化和自然稀疏现象［2］。在这种情况下，林木的生态效益以及各种生态功能受到了限制，森林质量下降，林木更新困难，森林结构与功能发生变化，形成了大面积的天然次生林，次生林的密度大，林分过度郁闭以后，完全依赖林木的自然稀疏，林木生长速度缓慢，林分结构不合理、功能低下，严重影响了林分的生长［3］。为了恢复到森林的顶级群落，以发挥其最大效益，优化林分结构、功能已成为亟待解决的问题。

抚育间伐是针对幼中龄林为了使保留木正常生长提供充足的营养空间的一种科学的经营方式［4］。通过对兴安落叶松进行不同强度的抚育间伐找出适合兴安落叶松林生长最佳的合理空间，进一步提高林分的生产力，使林木在生长周期内能充分地利用光、热、水、土等自然条件［5］。已有研究表明，合理采伐强度可以提高林木的生产力、改善土壤的理化性及其微生物的变化，并且对森林生态系统的稳定、结构的调整与功能的发挥以及保护生物多样性等方面产生重大的影响作用［6-9］。不同间伐强度对单株林木和林分生长量的影响研究很多［10-16］，但多数研究的是不同地区或不同林型的树种［17-24］，以至于森林经营的效果也不尽相同，极少研究适合本地特有的树种兴安落叶松经营模式［25-26］。本研究探求兴安落叶松林木生产力的最佳的采伐强度，为以后的科学经营森林提供理论和技术支撑。

1 研究区概况

试验地为内蒙古大兴安岭森林生态系统国家野外观测研究站示范样地，位于内蒙古大兴安岭北部根河林业局潮查林场境内，119°36'－125°19'E，47°3'－52°20'N。属寒温带大陆性季风气候，冬季严寒而漫长、夏季短促而湿热，昼夜温差较大，年平均气温－2.8℃，最低温度－52.3℃，无霜期 90～100 d，年降水量500～600 mm，年日照时数约2 630 h，海拔800～1 100 m。大兴安岭为多年冻土带，内蒙古大兴安岭森林土壤主要以棕色针叶林土为主。以兴安落叶松(Larix gmelinii)为建群种，伴生树种主要为白桦(Betula platyphylla)和山杨(Populus davidiana)，林下植被主要有杜香(Ledum palustre)、杜鹃(Rhododendron dauricum)、红花鹿蹄草(Pyrola incarnata)、越橘(Vaccinium vitis-idaea)、小叶樟(Deyeuxia angustifolia)。

2 研究方法

2.1 样地设置与调查

样地选取林龄相近、立地条件基本一致，以兴安落叶松中龄林为对象，按株数密度进行间伐。设置4个间伐强度为10%、20%、30%、40%和1个对照水平处理的样地，初次调查和间伐时间为2012年，间伐后再次对标准地进行每木检尺，5 a后(2017年)进行复查，测定胸径和树高等因子，样地基本情况见表1。

2.2 数据分析

采用Excel软件进行数据处理和分析。

表1 样地基本情况Table 1 Basic situations of sample plots

3 结果与分析

3.1 不同抚育间伐强度对胸径的影响

不同抚育间伐强度对兴安落叶松林的生长影响首先表现在胸径上，随着抚育间伐强度的增加胸径生长随之加大，兴安落叶松不同间伐强度胸径生长变化情况见表2，可以看出，间伐5 a后，不同抚育间伐强度对胸径生长都产生了显著的变化，即间伐明显地促进了林分平均胸径的增长，林木平均胸径随着样地株数的减少而增大，并且随着不同抚育间伐强度的加大，林分的胸径平均生长量也增大。5 a间，间伐强度为10%的林木平均胸径增长量为0.63 cm，比对照增长31.25%。间伐强度为20%的林木平均胸径增长量为0.82 cm，比对照增长70.83%。间伐强度为30%的林木平均胸径增长量为0.96 cm，比对照增长100.00%。间伐强度为40%的林木平均胸径增长量是 1.11 cm，比对照增长131.25%，对照样地的林木平均胸径增长量是0.48 cm。采取抚育间伐措施生长量增加的顺序为:间伐强度40%＞30%＞20%＞10%＞对照。以上结论可以看出，抚育间伐调整了林分密度株数，间伐强度越大，提高了对光的有效利用，因此，从培育大径材的角度来看，间伐强度越大，效果越理想。

3.2 不同抚育间伐强度对树高的影响

不同抚育间伐强度对树高生长的影响见表3，可以看出，5 a间树高增长量分别为:采伐强度为10%的样地树高增长 0.78 m，比对照样地增长1.30%，采伐强度为20%的样地树高增长0.79 m，比对照样地增长2.60%。采伐强度为30%的样地树高增长0.97 m，比对照样地增长25.97%。采伐强度为40%的样地树高增长1.02 m，比对照样地增长32.47%。对照样地树高增长为0.77 m，明显看出样地林分平均树高随着抚育间伐强度的增加都有所增加，高强度的间伐(40%)样地林木平均树高的生长最大，但4个间伐强度的样地林木平均树高生长量的差异不是很大。

3.3 不同抚育间伐强度对林分单位面积蓄积生长量的影响

从表4可以看出，不同间伐强度对林木蓄积量的变化存在明显影响。抚育间伐能明显促进林分蓄积量的生长，增长最显著的是中度间伐(30%)，对照样地的蓄积生长量为 21.41 m3·hm－2，间伐强度10%的蓄积生长量为 22.08 m3·hm－2，间伐强度20%的蓄积生长量为 23.00 m3·hm－2，间伐强度30%的蓄积生长量为 24.57 m3·hm－2，间伐强度40%的蓄积生长量为 21.88 m3·hm－2，间伐强度为10%、20%、30%、40%的林分蓄积的生长量比对照样地的林分蓄积量分别大 3.13%、7.43%、14.76%、2.20%。间伐密度太低，林内通风、透光差，对光、肥、水等自然条件的利用不充分，林木的生长受抑，从而限制了林木生产力的发挥。因此，只有选择合适的抚育间伐强度，才能对森林生产力有一定的提高。林分蓄积量取决于单株蓄积和单位面积株数，本研究可能因为间伐强度太大保留木株数少的原因，使林分蓄积低于中度(强度为20%和30%)和弱度(10%)间伐样地，说明虽然单株蓄积增长较快，但仍不能弥补株数减少造成的单位面积蓄积量损失。

表2 不同间伐强度胸径生长变化Table 2 DBH growth changes in different thinning intensities cm

表3 不同间伐强度树高生长变化Table 3 The tree height growth changes in different thinning intensities m

3.4 不同抚育间伐强度对林分立木株数的影响

林木之间为了争夺充足的营养空间和光照，使得劣势木出现逐渐枯死的现象，这种现象称之为林木的自然稀疏。一般情况下林分密度越大，林内树木的枯死率就越高。从表5看出，间伐5 a内各抚育间伐强度的枯死率分别为 3.77%、2.63%、1.86%和1.75%，而对照样地高达16.8%。我们认为间伐强度的增大，保留木株数随之降低，调整了林木的空间格局，减弱了林木对营养空间和光照的竞争，使自然稀疏现象减少，林木的枯死率明显降低。

4 结论与讨论

不同抚育措施和间伐强度会对树木生长产生不同影响，本研究初步探讨不同抚育间伐强度对兴安落叶松生长的影响表明，抚育间伐强度对兴安落叶松林木胸径和树高的生长量有着明显的促进作用，40%的间伐强度对提高林分胸径和树高生长量最显著，胸径随着间伐强度的增大而明显增大，而树高生长随着间伐强度增大而增大的幅度不明显;间伐强度为30%对单位面积蓄积量生长量最为显著，其次为20%、10%。40%对促进单位面积蓄积增长影响最小;此外，随着抚育间伐强度的增加，林木的枯死率逐渐降低，反映出大兴安岭林区兴安落叶松天然次生林林分密度过大，10%～20%的间伐强度已明显不能全面促进兴安落叶松的生长，在今后的研究中可以考虑以30%～40%的间伐强度作为改善大兴安岭林区兴安落叶松天然次生林林分间伐的参考指标。

表4 不同间伐强度蓄积量生长变化Table 4 The volume growth in different thinning intensities m3·hm－2

表5 林分立木株数变化情况Table 5 The forest stand number changes 株

抚育间伐效应是一个长期的动态过程，应该对间伐后的林分作定期的调查研究，根据林分在不同间伐强度的变化，确定出林分抚育间伐的合理强度和间隔期。间伐后保留木的生长空间得到解放，林木拥有更大的空间生长，获得光照、养分、水分等增多，林分生长更好。因此，要想促进林分高效、稳定的生长，必须确定出比较合理的最佳间伐强度，逐渐改善林分生长和营养空间，以不断提高林分生物生产力。本研究是针对我国大兴安岭林区兴安落叶松林普遍存在的林分密度过大，树龄、直径结构不合理、林木死亡率较高、林分质量下降等问题从林分生长的角度进行初步研究分析，试验结果显示了4个间伐强度对林分的树高和蓄积量变化差异并不明显，可能由于间伐强度的间隔设计不足，在今后的研究中可考虑进一步调整间伐强度。此外，由于考虑到该区域立地条件差，间伐强度过大可能严重影响林分稳定性，因此本研究并没有采用40%以上的强度间伐。兴安落叶松是大兴安岭林区优势种和建群种，对我国北方生态系统的稳定、保护物种多样性、保护生态环境等方面发挥着不可替代的作用，本研究对该地区兴安落叶松林经营管理具有一定的科学指导意义，也为以后相关研究提供一定的理论基础。