人工开设林窗在侧柏纯林生态演替中的应用研究

葛成立，汪为群，林文涛，林　勇，葛秉珏，付化成，张　琼

(1.徐州农业老科技工作者协会，江苏　徐州　221003;2.徐州市林业局，江苏　徐州　221009;3.铜山区赵疃林场，江苏　徐州　221123)

人工开设林窗在侧柏纯林生态演替中的应用研究

葛成立1，汪为群1，林文涛1，林勇2，葛秉珏2，付化成3，张琼3

(1.徐州农业老科技工作者协会，江苏徐州221003;2.徐州市林业局，江苏徐州221009;3.铜山区赵疃林场，江苏徐州221123)

摘要:侧柏纯林人工开设林窗辅助造林是调整森林结构的基础，该文阐述了人工开设林窗的原则、方法和应掌握的技术要领，并提出分阶段、分年度实施，且实行小尺度干扰，多建立复式林窗，让林窗在林分内均匀分布，对大小不同的林窗小气候、气温相对湿度、光照、土壤含水量进行观测分析，提出人工开设林窗是促进森林演替的最佳方式。关键词:侧柏;纯林;林窗;生态演替

林窗最早由英国人Watt 1947年提出，又称为林隙或林冠空隙，它是研究森林演替的重要内容之一，林窗的发生过程就是不同树种在林窗的更新和填补过程，林窗的大小和形状也对森林树种产生影响［1－4］。在森林内人工开设大小不同的林窗，运用斑块状造林技术，可使林窗内树种生长发育迅速，并促进林窗边缘林木生长，为混交林的种群重建及选择最佳林木择伐技术、面积和强度提供科学依据。因此，维护林窗效应强度有利于森林物种多样化的保护。是推动森林演潜进程，把森林引向一个地带性较为稳定的森林群落。

1　人工开设林窗的方法

1.1人工开设林窗原则

林窗开设要为调整森林结构打基础，以提高生态公益林的质量，有以下几点:

1.1.1演替区区划分阶段、分年度多次开设，并实行总量控制，它是人工促进侧柏纯林演替的一种营林手段。分阶段、分年度实施方能保持生态环境的稳定，实施过程中的对林木采伐和林窗面积实行总量控制，每阶段林木采伐量和林窗面积不应突破总量的30%。

1.1.2循序渐进实行小尺度干扰，多建立复式林窗，徐州石灰岩山地侧柏纯林生态环境恶劣，植树成活难，成材难，演替应该是循序渐进，对侧柏纯林实施小尺度干扰，林窗面积保持在50～300 m2之间，为保护生态环境应多建立复式林窗，即在林窗内仍保留数株侧柏的优势木。

1.1.3人工开设的林窗要均匀分布，不要机械排列石灰岩山地立地类型波动性大，结合小地形，林木的稀疏度和森林经营等方面综合分析，确定林窗分布与密度。

1.1.4人工开设林窗与侧柏林中幼林抚育间伐同步实施去除林中病树、枯立木、被压弱树、断头树，确保留下来的林木由弱变强，枯枝再生新叶，建立一个新的生态系统。

1.2人工开设林窗的做法

1.2.1以演替试验区的区划为基础以小区为单位(即40 m×50 m)布置林窗，即在2 000 m2内布置3～4个林窗，其面积形状随林分状况而定，形成不规则的自然形，保证人工开设的林窗分布均匀(见分区图1)。

1.2.2演替试验区进行林分调查通过实地调查，林分面积，林木各经阶的株数，统计林分总株数，总面积和病树、枯立木、被压木的株数、林中空地(30 m2以上)与裸石面积(30 m2以上)最终测算林木采伐总量和林窗应开设面积。

图1　Ⅳ分区地带性生态林演替树种区林窗图

1.2.3林窗面积确定林窗面积要依据林窗内通风透光和演替树种耐荫性确定，同时参照林窗周边林木郁闭度和林木稀疏度加以认定，一般讲，小尺度林窗保持在40～300 m2。另外，也可用林窗周边林木高度，来确定林窗面积，即林木高度1～2.5倍的倍数自乘得出平方数而确定。

1.2.4人工开设林窗技术要领

(1)以林隙及其走向向周边扩展，伐除枯立木、病弱树、过密树直至找到周边优势侧柏树。

(2)对过密的地块，以弱树为中心向周边扩展实行疏伐，疏伐长度、宽度相当于林木平均高1～2倍。

(3)林中空地包括滥伐地块，人为破坏地块、人工开荒地植树造林遗漏地，林窗面积原则上就是林中空地面积，低于30 m2要调整至50～60 m2。

(4)裸石地是指大于30 m2裸石，林窗开设主要考虑裸岩植被覆盖，应在裸岩周边向外延伸2～3 m2，让藤本植物有生长空间，以藤覆盖裸岩。

(5)复式林窗开设方法、石灰岩山地立地条件差，林木长成大树要经历一个艰难复杂过程，因此，在浅层土、中层土的地段建立的林窗应适当保留林窗内数株优势侧柏树，以此提高生态环境质量。对林窗面积超过100 m2，更应适当保留林窗内数株侧柏优势树。

2　林窗的小气候观测分析

2.1观测点设置

为了解开设林窗内气候变化状况，特设置不同面积大小的林窗进行了1 a的观测记载，林窗规格以观测点林分平均高0.75，1，1.5，2倍自乘得出的平方面积，将观测仪器放置林窗中心，本观测地点的林分平均高为8 m，林窗大小分别有6 m×6 m、8 m ×8 m、12 m×12 m、16 m×16 m 4种规格，另设有复式林窗观测点，林窗面积(12 m×12 m) 144 m2以及侧柏林和林缘空旷区为对照观测点。

2.2气温及相对湿度的观测

各月于每天早、中、晚3次观测结果列于表1。

从表1可以看出，6: 00各观测点气温，相对湿度相近似;12:00时，8 m×8 m、12 m×12 m、16 m× 16 m，林窗内气温相对湿度相似，复式林窗与6 m× 6 m林窗气温，相对湿度相近，侧柏林内气温相对偏低1～2℃，相对湿度偏高4%左右，林缘空旷地气温略高于其他观测点，相对湿度略低于其他观测点。18:00～19: 00点各观测点气温、相对湿度相似，但林缘气温略高，其他4个林窗观测点1℃。在林区的小气候控制下，各个观测点气温、相对湿度无明显差异，这种微小的变化对林木生长也不会产生影响，大尺度林窗实际是一片无林地，其气温、相对湿度不在这个范围内。

2.3林窗大小对太阳光照影响

以2013年4月20～25日数日观测，不同林窗大小接收太阳光照的状况见表2。

表2说明，林窗面积小，太阳进入林窗较晚，6 m ×6 m林窗比16 m×16 m林窗晚62 min，太阳离开林窗时间相差较小，林窗间仅差14 min，为保证林窗内演替树种的生长，6 m×6 m林窗即按林高0.75倍开设的林窗，东侧面积受光照面积偏小，宜另选择耐荫性树种，12 m×12 m，16 m×16 m即按林分高1.5～2倍的开设的林窗，光照较充足，适应多种演替树种的生长。

2.4不同林窗大小对土壤含水量的影响

2013年10月选择气象轻度干旱期对地表土壤5～10 cm含水量测定分析结果列于表3。

表3说明，土壤含水量高低与林窗内林木根系密度与数量和林内光照度有关。6 m×6 m林窗与复式林窗其侧柏林内的林木根系密度大，吸收土壤中水分相对较多，大林窗植物根系较少，吸收水分相对少，故土壤含水量略高，林缘空旷地因无树木遮荫，光照强度大，故表层土壤中含水量相对较低。

表1　侧柏林不同林窗大小气温相对湿度汇总

表2　不同林窗大小每日光照状况

表3　各林窗地表土壤含水量

3　结果与讨论

3.1人工开林窗林木采伐量实施总量控制

采伐量不突破总蓄积30%，根据试验区7.8 hm2每木调查记录，开设林窗前侧柏14 962株，总蓄积465.09 m3，经过2010年、2011年连续2 a人工开设林窗并结合抚育间伐，2 a共伐林木4 444株，其中病株、枯立木755株，过密树2 723株，保留侧柏10 518株，减少29.7%，实测林木总蓄积443.7 m3，减少4.6%。

3.2人工开设林窗面积实施总量控制

首次开林窗面积不应突破总面积的30%。对7.8 hm2试验区调查统计林窗面积。结果显示，人工林窗计139个，平均每公顷17.8个，其中复式林窗117个，窗内保留侧柏树797株，林窗总面积2.354 hm2(见表4)，占试验区总面积28.7%，平均每个林窗160.82 m2，按小区开设的林窗其林窗分布较为均匀，保证演替树种在林分内均匀分布。

表4　试验区林窗数量与面积统计

3.3林窗小气候影响演替树种选择和森林树种组成

通过对不同规格林窗小气候分析、人工开设林窗面积，可以用林分平均高的倍数自乘测算林窗面积，以试验区侧柏林8 m树高为依据(选用6 m×6 m，8 m×8 m，12 m×12 m，16 m×16 m)测定林窗小气候，其林窗内温度相对湿度无明显差异，对造林成活率和林木生长无明显影响，光照时间以林分平均高1.5～2.0倍自乘得出面积(即12 m×12 m，16 m ×16 m)，林窗内光照时间最长与林缘空旷处无明显差异，林窗内表层土壤含水量在天气轻度干旱期测定，以林分平均高的1，1.5，2倍，自乘得出的面积(即8 m×8 m，12 m×12 m，16 m×16 m)比其他林窗土壤含水量较高。综上所述，人工开设林窗的面积应以林分平均高1～2.5倍自乘得出的面积，其林窗小气候环境最佳，也适合林木生长，可作为人工开设林窗大小的依据。

3.4人工开设林窗是森林干扰的一种方式

试验结果说明人工开设林窗应该实施小尺度干扰，面积在40～300 m2之间，这种小尺度林窗形成的森林植物群落成为不同发育阶段斑块镶嵌体，它

增加了森林群落的丰富度，改变了森林结构，提高了森林资源质量，林窗开设要与林窗补充新的树种资源紧密联系起来，成为整体，保证林窗在森林演替中的推动力得到有效发挥。

3.5复式林窗在侧柏纯林演替中作用

复式林窗是指在人工开设林窗面积范围内适当保留数株分布匀称的优势侧柏树，这些保留的侧柏树又不能成为独立林窗，故此称复式林窗。其优点有(1)让立地条件差、生态脆弱的石灰岩山地侧柏纯林，不因开设林窗而增加采伐强度，影响生态环境;(2)有利于调整演替过程中林木混交形式，增加群落演替中多种混交模式如株间混交，乔灌混交等;(3)有利于新植幼苗的成活与生长，提高幼苗的抗性;(4)有利于减轻恶劣立地环境对森林生物多样化的制约。

参考文献:

［1］梁晓东，叶万辉.林窗研究进展(综述)［J］.热带亚热带植物学报，2001.9(4) :355-364.

［2］段仁燕，王寿安，吴甘霖.林窗干扰与森林群落演替［J］.广西植物，2005，25(5) :419-423.

［3］谭辉，朱泰君，康宏樟，等.林窗干扰研究［J］.生物学杂志，2007，26(4) :587-594.

［4］李俊清.森林生态学［M］.北京:高等教育出版社，2006.

作者简介:葛成立(1940－)，男，江苏泰州人，高级工程师，主要从事造林与森林经营等工作。

基金项目:徐州市科技发展项目“徐州石灰岩山地侧柏杶林演替技术的研究”(徐科技［2010］137号)

收稿日期:2014-11-06;修回日期:2014-11-24

文章编号:1001－7380(2015) 03－0032－04

中图分类号:S791.38

文献标识码:Adoi:10.3969/j.issn.1001－7380.2015.03.008