间伐强度对马尾松人工林冠下套种树种的生长影响研究

福建省清流国有林场 严宇晨

人工林已经成为新时期，我国生态环保建设的重要工程，人工林不仅有着极强的生态价值，也有一定的经济效益，因此近些年加大力度做好多元化人工林培养，有利于提升地方经济发展水平，同时也可以营造多元化的林区生态环境。科学有效地进行人工林培育，通过不同树种的混种、套种来提升林分资源的多样性，能够大大增强人工林培育的效果。

1 基础理论及背景分析

1.1 人工林冠下套种树种的背景

我国生态环保工程已经开展了较长的历史，但是最初的生态环保工程往往通过大面积植树的方式统一造林，这些树种单一大面积的造林会严重影响森林质量，损害森林多功能效果，尤其是以马尾松为主要树种的人工造林项目，若单纯利用马尾松进行造林，必然会造成大规模的病虫害，甚至会导致生产力下降，不仅制约了马尾松人工林生态系统的实际功能也会导致经济损失[1]。因此进一步提升马尾松人工林林分质量已经成为多方关注的重点，若想进行优化，不仅要考虑林业产业发展的需求，还需要考虑森林生态功能的恢复需求。近些年的不断实践和研究表明，针阔混交林的实验能够大大增强生物种类多样性，进一步提升林木生长质量，在获得可持续木材产出的同时，也可以维持良好的地方生态环境。

1.2 针阔混交林高质量发展的研究方向

随着近些年马尾松人工林优化工作的不断开展，部分地区相继通过间伐以及冠下套种阔叶树种的方式，进行林木资源的优化，诱导同龄的针叶纯林逐渐向复层、异龄针阔混交林方向转化，这已经成为新时期马尾松人工林优化的主要模式。其中，抚育间伐是当前较受欢迎的经营方法，能够及时调整林分结构，改变整个林木区域中的树种组成以及生长空间，合理利用光照条件，科学进行养分分化，可以大大提升原有的林木资源发展质量，更可以为套种树种提供良好的生存环境。而通过不间断地研究发现，结合林区的环境条件合理地调整间伐强度以及时间，其中产生的差异性会对阔叶林的生长状态产生一定影响。因此及时定位套种树种生长的关键影响因素，不仅能够预测阔叶林的生长状态，更可以为我国针阔混交林的高质量经营提供有效参考[2]。因此本文建立在具体案例的基础上，围绕某区域马尾松人工林实验区，选择了三种不同的间伐强度作为变量因素，将马尾松冠下套种的阔叶树作为分析对象，主要分析直径、高度以及树冠的实际影响情况。

2 研究区域及具体方法

2.1 研究区域的概况分析

某研究区域为当地森林生态系统国家定位观测研究站的实验场地，该区域属于南亚热带半湿润、湿润气候，年降雨量最高达到了1500mm，相对湿度维持在80%~84%左右，年均温度在20℃以上。实验林区的土壤主要以花岗岩发育成的红壤以及赤红壤为主，土层的厚度在80cm以上，酸碱度为4.8~5.5。

2.2 实验方法设计

该实验区域的平均林分密度为每公顷1200株，树木为自然生长未进行人工施肥干预，在实地勘察的基础上，选择了立地条件和生长状况基本一致的区域作为实验区，按照林木生长竞争因子将其划分成一般木、干扰树、特殊目标树、目标树4个不同的类别，然后进行标记和编号。将其中的干扰树木以及一部分一般树木伐除，按照伐除树木的数量设计三个不同的间伐强度，分别为80%、50%以及30%。砍伐之后，保留的密度为每公顷246、579、704株，在砍伐结束之后，三块不同试验田的马尾松冠下种植大叶栎、红锥、格木和灰木莲，套种的树苗均为一年生的阔叶树，通过随机排列的方式进行种植，每一棵树苗之间的距离为4m×5m，种植密度为每公顷450~520棵。

2.3 林分以及环境影响因素的调查

在种植结束之后每两年进行一次调查，要记录所有树木生长的状态，主要记录直径、生长高度、冠辐和株数，结合马尾松冠下套种阔叶林的数量计算最终成活率，按照树冠率判断树木的生长活力；同时检测实验林区内灌木种类、数量、平均高度、覆盖率、草本，植物覆盖率。阶段性检测环境影响因素中的土壤厚度、枯叶厚度、腐殖质厚度、土壤理化性质。在土壤样品采集的过程中，要按照科学采集方式进行采集，要具备代表性。

3 数据处理以及结果显示

3.1 数据处理

整个过程选择单因素方法分析法进行计算。主要分析间伐强度对于不同类型的阔叶林产生的实际影响，差异控制在0.05以下，利用Pearson相关分析并绘制热力图解释套种树种生长状况与林分因子、环境因子的相关关系。所有数据分析及图表绘制均在国际通用软件R-4.0.3和Sigmaplot 14.0中完成。

3.2 结果和分析

3.2.1 间伐强度对于套种树种的结构产生的影响

结合多年来的持续性观察，马尾松人工林套种树种中的大叶栎胸径和树高的生长，会随着间伐强度的增加而不断变大；而在同样间伐强度不断增加的条件下，红锥的生长高度显著增加；间伐强度达到80%以及50%时，灰木莲的胸径和树高达到了最大水平，但是平均冠幅和不同的间伐强度之间并无较为明显差异。

综合存活率来讲，间伐强度在80%时，大叶栎的存活率高达89.7%，格木则正好相反，生活率最高的间伐强度适用范围为30%。

3.2.2 套种阔叶林胸径变化情况

针对整个实验区域进行了为期9年的跟踪性观察和记录，发现4个不同的阔叶林树种在不同的间伐强度下体现出的胸径变化情况有一定的差异，从其具体发展状态来看，如图1所示。大叶栎>灰木莲>红锥>格木，其中大叶栎的生长速度高峰期，在种植之后三年内达到了最高水平，灰木莲和红锥在种植第5年之后达到了生长快速水平，格木的生长速度较慢，第3年以及第5年并无较为明显的变化，在第7年之后才开始逐步快速生长。

图1 马尾松林下套种阔叶树胸径生长变化

3.2.3 间伐强度对阔叶林树高产生的影响

如图2所示，大叶栎在种植后3年内树高快速生长，第9年时，间伐强度为80%的条件下，达到了最大生长水平为14.88米。红锥和灰木莲分别在第5年以及第7年达到了最大生长速度，这样的间伐强度为80%。格木的高度变化较慢，但是在间伐强度为50%时，第7年之后速度逐步加快。

图2 马尾松林下套种阔叶树高生长变化

3.2.4 间伐强度对阔叶林树冠产生的影响

如图3所示，间伐强度为80%的条件下，前5年大叶栎的冠长率变化最大，但是红锥、灰木莲和格木在5年之后速度逐步加快，并且超过了大叶栎；在间伐强度为50%的条件下，冠长率生长最快的数目为红锥和格木，第5年之后，生长速度逐步加快；间伐强度在30%的条件下，前3年大叶栎的冠长率生长极为快速，但是在第7年被灰木莲超过。

图3 马尾松林下套种阔叶树冠长率变化

3.3 马尾松人工林冠下套种树种的影响因素分析

结合具体的细节来看，密度以及树高和土壤有机质的含量呈现正相关，树高和冠幅分别和腐殖质厚度以及郁闭度呈现正相关。

当中有机质的含量、土壤含水率会直接影响红锥的密度，但是和乔木的密度之间呈现负相关。

灰木莲的生长高度以及直径的变化情况和土壤的厚度之间呈现正相关。

格木的密度与乔木密度为正相关，与灌木盖度则呈现显著负相关，郁闭度、腐殖质厚度和直径发展状态呈现正相关，高度变化情况与郁闭度和灌木盖度、平均冠幅与土壤厚度这两者之间也呈现正相关。

4 马尾松人工林冠下套种树种成长影响因素讨论

4.1 套种阔叶林生长关键因子分析

“间伐+补阔”这一模式在实施之后产生的实际差异，不仅是由于数目本身生物学以及林学特征造成的，还和林分结构变化有一定的关联，这些关联会影响套种树种的生长状态。因此从具体应用的理论层面上来看，间伐强度是一种经营措施，但是在采取了这项措施之后，是否会影响阔叶林的实际增长状态，还取决于林分状况以及其他影响因素。

本次研究结果显示，马尾松冠下套种阔叶林，4种不同的树种会受到上层乔木密度、下层灌木盖度、土壤有机质含量、水分含量、土壤厚度等相关因素的影响。因此合理掌握关键影响因子的作用机理，可以为调整马尾松人工林经营策略奠定良好基础。本次研究中显示，大叶栎、红锥的林分密度、平均胸径与上层乔木密度呈现显著负相关，由此证明上层密度较大的马尾松会导致下层光照不足，并不利于一部分阔叶林的生长，因此需要严格按照不同树木种类的差异，以及对光照的需求强度合理调整马尾松的间伐强度。除了考虑光照条件以及生物学特性，还需要了解土壤状况，这是人工林培育过程中必须要关注的重点问题，肥沃的土壤环境可以为大叶栎和红锥幼树生长提供良好保障，因此即便立地条件较差，在间伐之后，大叶栎根深且萌芽力强，有着较厚的落叶层和腐殖质层，能够降低地表径流对树木根系产生的影响，同时可以有效改良土壤，增加其中的有机质含量，促进树木生长。格木的密度与上层乔木密度呈现极显著正相关，平均胸径与郁闭度、腐殖质厚度呈显著正相关，平均树高分别和郁闭度、灌木盖度呈显著正相关。产生该种情况的主要因素在于，上层密度较高的马尾松可以为下层的环境以及土壤优化提供条件，适合格木早期的稳定生长，因此针对这一类生长速度较慢且对环境要求不高的树种，需要考虑科学地延长间伐时间，也可以通过补植树种的方式来调整周边生长环境。从树木本身的生长特点角度来看，格木早期生长较为缓慢，因此不容易受到其他竞争性的树木生长产生的影响，当前期生长较为快速的大叶栎、灰木莲已经作为小径材被利用之后，便可以为格木的后续生长预留更好的环境[4]。

这种不同类型影响因素，对于不同种类阔叶林产生影响的逻辑关系，可以为马尾松人工林的后期树种调整提供参考，更可以结合其经济价值以及种植时间进行调整。比如结合树木的生长周期以及对周边环境的实际需求发展定向培育方案，早期可以收获小径材，收获之后形成的林分结构和环境又可以为生长较慢的树木提供更好的生长环境，有助于后期收获高价值的大径材。

5 结语

间伐强度调整在马尾松人工林经营管理中有着极强的应用作用，需要考虑不同的套种树种、树木生长规律、影响因子、生态效益、经济效益，通过合理调控间伐强度、间伐时间，能够创造多层次的林区环境。这种方式有助于改善林地土壤结构，进一步增强人工林的生态功能和经济价值，反映出了一种顺应自然、知时经营的生态化理念，更是新时期人们生产生活与自然协调发展的重要体现，这种模式可以充分应用到多种类型的人工林抚育工作中，能够进一步提升林区生产力，打造多元化的人工林生态系统。