抚育间伐对紫椴人工林生长的影响

黄鑫春，周 强，滕贵波，任凤伟，魏永忠

(辽宁省实验林场，辽宁 清原 113311)

紫椴Tiliaamurensis是我国东北地区营造珍稀软阔用材林首选的树种，目前，关于紫椴的研究主要集中在生理特性、空间结构、造林技术、幼苗生长等方面[1-4]。随着天然林商业性采伐的全面停止，市场上的紫椴用材来源越来越少，大力培育紫椴人工林显得更加重要，而现有的紫椴人工林普遍存在造林密度大，林分结构不合理的问题，严重影响了森林的生态效益和经济效益，急需通过合理的抚育间伐进行密度调控。

通过抚育间伐，可以有效改善林内的光照条件，不仅能促进保留木的生长，改善林地土壤的理化性质，而且可以促进林下植物的更新，增加人工林的生物多样性，有利于森林生态系统稳定性，提高森林质量[5-7]。国内关于不同地区及不同树种抚育间伐对保留木个体生长和林分生长量的影响研究很多[8-13]，而国外的多数研究认为，抚育间伐对林分生长有积极的影响[14-17]。本文以林龄30年生的紫椴人工林作为研究对象，通过分析不同强度抚育间伐对紫椴人工林胸径、树高以及材积生长的影响，旨在探索最合理的抚育间伐强度，为紫椴人工林的经营提供理论基础和技术支撑。

1 试验地概况

试验地点位于辽宁省实验林场，地理坐标为41°51′～42°00′N，124°59′～125°18′E，平均海拔557 m。该地区属于长白植物区系，气候属于温带季风气候，年平均气温4.2 ℃，年降水量714～1 025 mm。无霜期120～125 d，土壤为暗棕壤，土层平均厚度为50 cm。

2 研究方法

2.1 样地设置

试验地设置在辽宁省实验林场地车沟工区大沙河作业区28林班14小班，于1987年进行紫椴造林，株行距为1.5 m×1.5 m，造林密度4 444株·hm-2，造林成活率93%，保存率90%，现已成林。基于现有林分密度，根据LY/T 2592—2016《东北东部山地森林抚育技术规程》，将林木分为5级。2017年，按照4种间伐强度(按间伐株树计算)进行抚育处理，即20%(T20)、30%(T30)、45%(T45)和65%(T65)，主要伐除Ⅴ、Ⅳ级木及部分Ⅲ级木，同时设置未进行人为干扰的对照组(CK)。每种处理方式设置3个面积为600 m2(20 m×30 m)的固定样地，分别位于同一坡向的下坡位、中坡位、上坡位，共计15个固定样地，主要林分因子(表1)。

表1 紫椴人工林固定样地林分因子调查

2.2 林分因子调查

抚育间伐后，分别于2017、2019年10月中旬调查固定样地内紫椴的胸径、树高。进行每木检尺测定林木生长量，在1.3 m处用铅油标记、编号。胸径用围尺围测，记至0.1 cm，求算算术平均值，求得的数值作为抚育间伐样地的平均胸径；树高用测高器测定，记至0.1 m，求算算术平均值，求得的数值作为抚育间伐样地的平均树高。蓄积用DB21-798-94《辽宁东部软阔二元立木材积表》查算。

2.3 数据分析与处理

运用Excel软件对野外调查得到的原始数据进行整理，采用SPSS19.0软件对数据进行统计分析，在单因素方差分析(One-way ANOVA)的基础上采用多重比较(LSD)进行显著性检验。

3 结果与分析

抚育间伐对紫椴人工林的影响，一方面是抚育伐除林木的平均胸径、树高、单株材积都低于伐前林分的平均值，从而使伐后紫椴人工林的平均胸径、树高、单株材积变大；另一方面是抚育间伐后保留林木的胸径、树高、单株材积生长量的提高使得紫椴人工林的平均胸径、树高、单株材积增加。因此，以抚育间伐2 a后胸径、树高、单株材积生长量的增加值来分析不同间伐强度对紫椴人工林生长的影响。

3.1 不同间伐强度对紫椴人工林胸径生长影响

不同间伐强度对紫椴人工林胸径2 a平均生长量的影响见表2，随着间伐强度的增加，林分胸径平均生长量呈现先增后减的趋势，不同间伐强度样地间伐2 a后，林分平均胸径生长量都高于对照样地。间伐强度为45%的样地林木平均胸径生长量最高，达到了1.18 cm，高于对照样地0.19 cm，经方差分析，与其他样地差异显著(P<0.05)。间伐强度为30%的样地林木平均胸径生长量1.07 cm，高于对照样地0.08 cm，且与对照样地差异显著(P<0.05)。间伐强度为20%、65%的样地林木平均胸径生长量分别高于对照样地0.03、0.06 cm，但与对照样地差异不显著(P>0.05)。抚育间伐降低了林分密度，增加了林内的光照强度，释放了保留木的生长空间，使得林木获得了更多的水分和养分，优化了林内营养条件，有利于林分的生长，尤其有利于胸径的生长[18-22]。过高的抚育间伐强度会使林地条件发生巨大变化，同时灌木、草本层植物的大量生长会争夺部分保留木的养分，而过低的抚育间伐强度，对林木营养条件和生长空间改善较小，对保留木生长的促进作用有限。

表2 不同间伐强度样地平均胸径

不同间伐强度样地紫椴人工林林分株树随着径级的增加均呈先上升后下降的趋势，但不同样地之间差异较大。对照样地胸径8 cm林木株树最多，10 cm以上林木株树随径级增大逐渐减少。间伐强度为20%的样地胸径10 cm林木株树最多，间伐强度为30%的样地胸径12 cm林木株树最多，间伐强度为45%的样地胸径14 cm林木株树最多(图1)。由图1可以明显看出，随着抚育间伐强度的增加，各样地紫椴人工林林分径级分布曲线整体上向右移一个径级，抚育间伐明显影响了林分胸径的空间分布，增加了大径级林木的株数，这与徐金良[23]对杉木人工林的研究结果相同。

图1 不同间伐强度紫椴人工林径级分布

3.2 不同间伐强度对紫椴人工林树高生长的影响

不同抚育间伐强度下紫椴人工林树高2 a平均生长量调查结果见表3，可以看出，不同间伐强度样地树高生长量与胸径生长量的变化趋势相同，随着抚育间伐强度的增加，林分树高生长量同样呈现先增后减的趋势，不同抚育强度样地间伐2 a后，林分平均树高生长量与对照样地相比，都有一定程度的提高。间伐强度为45%的样地林木平均树高生长量最高，达到了1.24 m，高于对照样地0.08 m，经方差分析，与对照样地呈显著性差异(P<0.05)。间伐强度为20%、30%、65%的样地林木平均树高生长量依次为1.18 m、1.19 m、1.18 m，分别高于对照样地0.02 m、0.03 m、0.02 m，经方差分析，与对照样地差异不显著(P>0.05)。

表3 不同间伐强度样地平均树高

3.3 不同间伐强度对紫椴人工林材积的影响

紫椴人工林不同间伐强度样地单株材积2 a平均生长量与胸径、树高生长量的变化趋势一致，由高到低的顺序为T45﹥T30﹥T65﹥T20﹥CK。从表4可以看出：紫椴人工林单株材积2 a平均生长量在不同抚育间伐强度之间差异不是很大。间伐强度为45%的样地林木平均单株材积生长量最高，达到了0.022 7 m3，高于对照样地0.004 1 m3，经方差分析，与对照样地呈显著性差异(P<0.05)，但与其他强度间伐样地差异不显著(P﹥0.05)。间伐强度为20%、30%、65%的样地林木平均单株材积生长量分别高于对照样地0.000 6 m3、0.000 9 m3、0.000 7 m3，经方差分析，与对照样地差异不显著(P﹥0.05)。

虽然抚育间伐促进了紫椴人工林单株材积的生长，由于样地内林木总株树的下降，导致紫椴人工林林分总蓄积2 a平均生长量随着抚育间伐强度的增加而下降，这与Knoebel[24]等对美国鹅掌楸不同强度间伐后的研究结果相同。各抚育间伐样地林分蓄积生长量都低于对照样地，从高到低的顺序依次为CK(22.37 m3·hm-2)﹥T20(18.57m3·hm-2)﹥T30(16.68 m2·hm-2)﹥T45(15.78 m3·hm-2)﹥T65(8.44 m3·hm-2)。而吴际友[25]等研究认为抚育间伐提高了湿地松林分的蓄积量，也有研究认为中度强度的抚育间伐可以增加林分的蓄积量[26-27]。

表4 不同间伐强度样地平均单株材积

4 结论与讨论

本研究针对辽宁省实验林场30年生紫椴人工林进行不同抚育间伐强度处理，分析2017-2019年2 a间抚育间伐对样地紫椴人工林胸径、树高及材积生长量的影响。结果表明，抚育间伐对紫椴人工林胸径、树高及单株材积生长有明显的促进作用，抚育间伐处理林分的生长均好于对照样地，随着抚育间伐强度的增加，林分胸径、树高、单株材积生长量的变化趋势基本相同，均呈现先增后减的趋势，在0～45%间伐强度，各指标随间伐强度的增加而增加，当间伐强度为65%时，各项指标的生长量低于45%间伐强度，各项指标生长量由高到低的顺序为T45﹥T30﹥T65﹥T20﹥CK。间伐强度为45%的样地林木生长量最高，其中，胸径生长量与其他样地呈显著性差异(P<0.05)，而树高和单株材积生长量显著高于对照样地，但与其他间伐强度处理样地差异不显著(P﹥0.05)。间伐强度为20%、65%的样地胸径、树高、单株材积生长量与对照样地差异不显著。

本研究中不同抚育间伐强度样地紫椴人工林2 a树高生长量差异不显著，生长量范围为1.18～1.24 m，这可能是由于样地设置时间太短的原因，相关研究表明林分树高的生长更多是受种苗遗传特性及立地条件的影响，而与林分密度关系较小。

抚育间伐明显影响了林分胸径的空间分布，增加了大径级林木的株数，随着抚育间伐强度的增加，大径级林木所占比例上升，提高了林分的质量。林分蓄积量生长的高低取决于单株林木材积生长量及单位面积林木株树减少量的相对大小，通过适宜的间伐抚育后，经过一定年限的生长，林木可以充分利用获得的生长空间，林分蓄积不会下降，反而会有提高。

由于本研究样地设置的时间较短，而抚育间伐对林分生长的影响是一个动态的长期的过程，而且立地条件、气候条件、不同树种本身的遗传特性、林龄结构等对林分的生长都会产生影响，所以对紫椴人工林抚育间伐后的林分应该进一步进行长期的定期调查，研究其在不同间伐强度下的生长变化情况，同时，还需进一步完善调查指标，科学合理地筛选出最适宜的抚育间伐强度，为紫椴人工林的经营管理提供理论依据。