杨桦中幼天然次生林的长期经营效果

魏 彪 周冬跃 戴 福 陆 莹 王庆斌 付 静 祝旭加

(牡丹江林业科学研究所，牡丹江，157009) (黑龙江省穆棱林业局) (牡丹江林业科学研究所)

杨桦中幼天然次生林的长期经营效果

魏 彪 周冬跃 戴 福 陆 莹 王庆斌 付 静 祝旭加

(牡丹江林业科学研究所，牡丹江，157009) (黑龙江省穆棱林业局) (牡丹江林业科学研究所)

采取固定标准地和临时标准地相结合的调查方法，调查了试验地林分树种组成、树高、胸径、径阶分布、空间结构状况，分析了林冠下引进红松促进杨桦天然次生林更新的试验效果。结果证明：林冠下引进红松促进杨桦天然次生林更新技术，不但改变了林分树种组成，而且改善了林木分布，提高了林木生长速度，增加了林分蓄积。林冠下引进红松幼苗，在未显著改变次生林林木混交度的情况下，27 a试验林分林木分布，从团状改善为随机分布；红松优势度得到提高，从处于中庸和劣势之间，提高到介于中庸和亚优势之间；试验样地蓄积得到提高，和对照相比蓄积提高72%。

杨桦混交林；天然次生林更新；红松

Poplar-birch mixed forest; Secondary natural forest; Korean pine

天然次生林经营技术，一直以来是森林经营者和相关研究人员关注的问题，上个世纪50年代以来，很多学者对我国天然次生林经营技术进行了研究，从最初的天然次生林的定义、分类、现状研究，逐渐细化到不同地区、不同类型天然次生林结构特点、组成、演替规律的研究。随着新的经营理念及理论的提出，天然次生林的经营理论和技术也不断的进步。已经由只重视木材收获作为唯一经营目标，发展到重视并追求次生林的经济、社会、生态价值的多目标实现。但是，针对东北地区杨桦次生林的研究，多集中于林分结构特点、实际经营工作经验总结等方面的研究[1-3]；针对一种结构特点的杨桦次生林分的特定经营技术长期研究工作较少，而且针对杨桦次生林的经营效果的研究多偏重于林分蓄积变化等方面[2-3]，对其空间结构变化研究较少。针对以上问题，在前期研究基础上(前期研究主要是确定了最佳间伐强度和栽植密度等技术措施)，从1986年开始对杨桦中幼天然次生林经营技术进行了长期研究。本文阐述了在林冠下引进红松幼苗，促进杨桦中幼天然次生林，向以红松占优势的针阔混交林演替的效果，旨在为本地区的次生林经营提供参考。

1 研究地区概况

穆棱林业局代马沟经营所地理中心位置：东经130°4′，北纬44°27′，海拔548～817 m。年均气温1.6 ℃；年平均降水量480 mm；土壤多属花岗岩及玄武岩坡积母质上发育的山地暗棕壤，黑土层厚度10～30 cm。原生群落为以红松占优势的针阔混交林，由于20世纪50年代初的一次火灾，后派生出以杨桦为主的次生林，及残存少量原生阔叶红松林的群落特征。经营面积1.500 8×104hm2，其中：林地面积1.347 8×104hm2，森林覆盖率79.56%，活立木总蓄积1.423 6×106m3；中幼龄林面积8 662 hm2，蓄积6.89×105m3，分别占有林地面积和蓄积的72.54%、49.33%；成熟林占有林地面积和蓄积的1.5%、1.9%；经营区内无过熟林。大量的中幼龄林为次生林，其中：杨桦次生林占有林地总面积的88%(含人工混交林)，占立木蓄积的86%(含混交及少量伴生树种)。

2 研究方法

采取固定标准地和临时标准地相结合的调查方法。1985年，于代马沟经营所51林班第4、5、6小班各设置15块固定样地(其中1个为对照)，固定样地面积0.1 hm2。混交度、大小比、角尺度调查，设置5 m×5 m临时标准地，每块固定样地中设置4块临时小标准地，混交度、大小比、角尺度测量[4-5]、计算时参照树选为目标树最近4株相邻木。对小班资源状况(见表1)调查后，于1985年秋进行强度为50%(蓄积计算)强度间伐，全部保留林分内的红松幼树，保留一定数量白桦、山杨；在固定样地内栽植4年生红松幼苗，栽植密度为2 000株/hm2。1986—1990年，对标准地进行了连续调查，1994年对红松幼苗生长情况进行了调查，最近一次于2013年9月对固定样地进行了调查；利用调查数据，对27 a试验林分的变化进行分析，对比经营效果。

3 结果与分析

3.1 林分树种组成及树高、胸径平均值变化

1985年秋，对21林班4、5、6小班资源状况进行了调查，并于当年秋天调查后间伐50%蓄积，间伐前后对比数据统计结果见表1。

表1 1985年间伐前后代马沟21林班4、5、6小班资源状况统计

间伐前，标准地的树种组成为4桦2杨2椴1色+水红榆黄，为穆棱代马沟林场典型的杨桦次生林。在间伐50%的蓄积后，树种组成改变为4桦2杨2椴1色+红榆黄。间伐前，林分密度为1 923株/hm2，林分郁闭度为0.7，林分生长不良；间伐后，林分密度降到847株/hm2，郁闭度为0.4。从蓄积看，标准地间伐前，蓄积为99.08 m3/hm2，山杨、白桦占到总蓄积76%以上。间伐后，蓄积为47.58 m3/hm2，山杨、白桦所占比例略有提高，达到77%以上。间伐后林分平均树高和平均胸径都有所提高。

标准地间伐50%蓄积后，林冠下引进4年生红松幼苗，并于引进红松幼苗后前2 a进行了割灌处理，以降低红松幼苗竞争强度，此后，25 a间没有进行任何人为经营措施。1986—1990年调查显示，标准地树种组成，结构变化不大，主要是蓄积增长率发生变化(见表2)。

表2 标准地最初5 a蓄积变化

由表2可见，引进红松后，前5 a，试验标准地蓄积增长率都大于对照样地蓄积增长率，主要是由于50%的高强度间伐，降低了林木之间的竞争，使单株林木生长得到释放。特别是从实验第3年开始，试验标准地蓄积增长率远远高于对照样地，1989、1990年前者增长率是后者的3.4倍多。从蓄积增长量看，前3 a，试验样地蓄积增长量小于对照样地，但是得益于较高的增长率；到第4、5年，试验样地蓄积增长量已经高于对照样地，试验样地在蓄积增长上逐渐显现优势。

1994年，对红松幼苗生长情况进行了调查，结果显示：经过7 a的生长，红松幼苗的平均保存率达到90%以上、平均高达到166.7 cm、平均地径2.8 cm；第7年，高生长达到22.14 cm，幼苗生长良好。2013年，对标准地进行了每木检尺，调查数据统计见表3。

表3 代马沟21林班4、5、6小班25 a后林分状况

25 a后，试验林分树种组成为2色木2山杨2榆1桦1红1椴+水曲柳，白桦所占比例下降30%，山杨比例未变，色木比例提高10%，红松比例显著提高，达到10%。按公顷株数计算，红松所占比例为38%，为标准地内最多树种。25 a后，林分平均高提高2.8 m；平均胸径下降2.6 cm，这种胸径的下降，主要是由于林冠下引进红松幼树和期间自然萌生形成的色木、山杨引起的。红松平均树高和平均胸径分别为12.5 m、13.92 cm，分别比试验间伐前提高135.8%、167.7%；27 a内，平均树高生长为0.29 m/a，平均胸径生长为0.35 cm/a。27 a后，红松蓄积比例，从实验开始时不到0.8%，提高到13%。考虑到红松尚处于中龄阶段，株数比例、树高比、蓄积比例更能说明实验效果。从平均树高看，人工更新的红松已经开始进入主林层，林内山杨、白桦、色木等树种更新幼树几乎不可见；可以预见，红松将逐渐完全进入主林层，建立有阔叶红松林景观特征的林分，为次生林向本地森林生态系统演替顶级提供了条件，缩短了演替时间，加速了演替速度。

27 a后，试验林分和对照样地的对比，更能说明问题，对照样地状况如表4所示。对照样地仍是典型的次生杨桦林，蓄积只有103.81 m3/hm2，人工林冠下更新林分蓄积比其提高70.2%。对照林分只有极少数云杉处于更新层，林冠下空间仍然被山杨、白桦、糠椴、春榆等树种占据，未见阔叶红松林的建立痕迹。

表4 对照标准地调查统计

3.2 林分径阶分布变化

林分不同径阶株数分布的变化，可以直观反映出经营效果，27 a后各试验标准地不同径阶林木株数分布如表5。从表5可见：在进行人工更新前，无论是间伐前还是间伐后，林分径阶分布都是典型的反J型分布，随着径阶的增加林木株数逐渐减少。27 a后，经过人工促进红松更新的试验林分，径阶分布虽然在整体上仍然是近似于反J型，但是，4 cm到14 cm径阶的林木株数相差不大，说明大量的林木处于此径阶范围，这个范围恰是人工更新的红松现在所处的径阶范围，红松逐渐进入主林层的同时也显著改变了试验林分的径阶分布。对比对照样地27 a后的径阶分布，仍然是典型的反J型。

表5 林分径阶分布

3.3 试验林分当前空间结构状况

3.3.1 各树种混交度及其频率分布

混交度是衡量林分混交程度的重要指标，本试验在每个固定样地内设置了4个5 m×5 m的临时样地，对样地内的4 cm径阶以上的林木进行每木检尺，并记录每株林木相对位置，计算试验样地和对照样地的混交度、大小比和角尺度(见表6～表8)。

表6 试验样地和对照样地的混交度频率及平均混交度比较

注：平均混交度=∑混交度取值×混交度频率。

从表6可以看出：试验样地和对照样地各个树种混交度变化不大，方差分析显示差异不显著，都处于中度以上混交状态。除对照样地中的山杨处于弱度混交外，两种样地中所有树种混交度都大于0.5，都处于中度混交以上状态，色木、红松、春榆、糠椴都处于强度混交，色木为极强度混交[5]。红松在两种样地中，虽然都处于强度混交，但是试验样地中的红松混交度略小于对照样地中的红松的混交度，主要是由于林冠下引进红松所致。

3.3.2 各树种大小比对比

对照样地和试验样地各个树种胸径大小比相差显著(P=0.001<0.05)。从表7可见：试验地和对照样地相比，试验样地中色木、白桦、山杨优势度有所下降；色木从近似中庸下降到介于劣势和绝对劣势之间，下降幅度最大；白桦、山杨只是略有下降，其仍处于试验样地的亚优势和绝对优势之间[1，3，6]；红松、春榆、糠椴、山槐的优势度，试验样地比对照样地有所提高，红松提高幅度最大，这和人工更新红松已经进入主林层状态相一致。

表7 各树种胸径大小比频率及其平均大小比比较

注：平均大小比=∑大小比取值×大小比频率。

3.2.3 样地林木角尺度频率分布

角尺度是衡量林木水平空间分布的重要指标，表8给出了试验样地和对照样地林木，角尺度在不同取值间的频率分布。由表8可见：对照样地中，处于较低取值的林木相对较少，频率较低，其平均角尺度为0.550，大于0.517(平均角尺度大于0.517，林分为团状分布)，这说明对照样地林分为团状分布[6-7]。试验样地中，处于较低和较高取值的林木较少，频率分布近似正态分布，平均角尺度为0.480，处于0.475～0.517之间(平均角尺度介于此区间，林分为随机分布)，说明试验样地林分为随机分布[6-7]。对比看，50%间伐强度下，林冠下引进红松改变了林木分布，从团状变为随机，改善了林木空间结构。

表8 样地林木角尺度频率及其平均角尺度分布

注：平均角尺度=∑角尺度取值×角尺度频率。

4 结论

50%高强度间伐，阴坡山坡中下腹杨桦中幼天然次生林，引进红松幼苗经营效果显著。不但改变了林分树种组成，而且改善了林木分布，提高了林木生长速度，增加了林分蓄积。

通过引进红松幼苗，在未显著改变次生林林木混交度的情况下，试验林分林木分布从团状改善为随机分布。

红松优势度得到提高，从处于中庸和劣势之间，提高到介于中庸和亚优势之间。

试验样地蓄积得到提高，和对照相比，蓄积提高72%。

[1] 王剑波，李凤日，张雪莹.穆棱地区天然次生林空间结构研究[J].森林工程，2011，27(3)：17-20.

[2] 李盾，黄楠，王强，等.天然次生林林木空间格局及更新格局[J].东北林业大学学报，2004，32(5)：4-6，9.

[3] 邵芳丽，余新晓，宋思铭，等.天然杨-桦次生林空间结构特征[J].应用生态学报，2011，22(11)：2792-2798.

[4] 惠刚盈，Gadow K V，胡艳波，等.林木分布格局类型的角尺度均值分析方法[J].生态学报，2004，24(0)：1225-1229.

[5] 惠刚盈，Gadow K v，Albert M.角尺度：一个描述林木个体分布格局的结构参数[J].林业科学，1999，35(1)：37-42.

[6] 惠刚盈，Gadow K v，胡艳波.林分空间结构参数角尺度的标准角选择[J].林业科学研究，2004，17(6)：687-692.

[7] 惠刚盈，胡艳波.角尺度在林分空间结构调整中的应用[J].林业资源管理，2006(2)：31-35.

魏彪，男，1984年1月生，牡丹江林业科学研究所，工程师。E-mail：737228349@qq.com。

2013年10月17日。

S754

Long-term Management Effect of of Poplar-birch Secondary Forest/Wei Biao, Zhou Dongyue(Mudanjiang Forest Research Institute); Dai Fu(Muling Forestry Bureau); Lu Ying, Wang Qingbin, Fu Jing, Zhu Xujia(Mudanjiang Forest Research Institute)//Journal of Northeast Forestry University.-2014,42(4).-38～41

责任编辑：张 玉。

An experiment was conducted to study the long-term effect of planting Korean pine on accelerating the succession of poplar-birch secondary forest including tree composition, height, diameter at breast height, diameter class and distribution by establishing fixed and temporary sample plots. This technique not only changed the composition of tree species, but also improved the tree distribution between different diameter class, and the growth and the volume were accelerated. In the past 27 years, the distribution changed from reunion to random under the condition that the mingling index unchanged remarkable. The dominance of Korean pine was improved and the stock of the stand was improved 72% than the CK stand.