蒙古栎天然次生林抚育间伐对蓄积生长率的影响

2022-11-24丁丽华

林业科技情报 2022年1期

丁丽华

(凌源市林业和草原局，辽宁朝阳 122500)

1 蒙古栎林

根据林木特征，可分出多种群落，具体包括单一蒙古栎以及混合林，后者包括桦树、槭树和红松3类。在群落岩体中，蒙古栎原本的优势逐渐丧失，乔木及草本类的品种不断增多，其相对密度不断减小。而林内的环境从干燥慢慢变成较湿润的状态，蒙古栎的幼苗及幼树实际占比不断降低，耐荫物的比重提高。蒙古栎林形成原因是火灾及乱砍滥伐，使得次生林的特点愈发突出。在不受外力影响且火灾破坏降低的生长状态中，发展演替期间，逐步被耐荫品种替代，其分布聚集性随之下降，随机分布的状态愈发明显。蒙古栎林是由地带性的植物受到破坏后，逐渐演化出天然次生林，在我国部分地区有分布，总面积在1 348 hm2左右。此类群落的多元化特征主要体现在各演替时期，蒙古栎原本的生存优势被弱化，乔木及草本植物持续增加，使得蒙古栎的生存密度持续减少。整个林区的客观条件也从干燥逐步演化成中性，直到如今的含水量偏高的状态。幼年时期的蒙古栎总数占比减少，其他耐荫植被相对提高[1]。

2 抚育间伐对蒙古栎天然次生林的影响

对于抚育间伐对于蒙古栎天然次生林的影响分析，需要借助实验对照的方式进行验证。选择各方面大致相同的次生林，并划分成多个样地，其中，1/4作为对照样地，其余分别采用不同强度的抚育间伐管理，以此判断影响关系。

2.1 林分生长

通过数年的实验研究，样地在林分断面积与蓄积方面，没有过大的差距。对于林分断面积的生长情况来看，经过抚育间伐的3块样地，实际表现会略优于对照样地，并且轻度与中度间伐能达到对照样地的2.5倍左右，但3种强度的区别并不明显。在林分蓄积的生长表现上，抚育间伐样地的表现同样较好，此类管理下的样地之间没有特别的不同。另外，在林分枯损进界上，枯损蓄积根据强度差异从大至小的顺序为：弱度、对照、轻度、中度，不包括中度在内，其他3个样地的差异不明显。经过抚育间伐的地块，枯损总株数明显超过对照地块，同时，枯损木的胸径均值会小于对照样地。反观进界株数，抚育间伐样地超过对照地块，并且弱度与轻度明显大于中度，但二者之间的差异不明显。总之，抚育间伐属于一种营林方法。次生林中的目标树通过间伐后，林分断面积与蓄积没有明显变化，而枯损木的胸径均值明显缩小，进界的数量大幅度增加。并且林分断面积与蓄积的生长率的反应也比较明显。但间伐强度的变化，对林分生长没有太多的影响，普遍认为，间伐强度处在20%～30%，对于林分生长与优化结构方面，有相对更好的表现[2]。

2.2 单株生长

在单株胸径方面，抚育间伐样地的单株胸径生长效果超过对照组，同时在间伐强度提高中，差距更加明显。各径级的单株胸径发育状态来讲，抚育间伐能有效推动各树龄段单株胸径的发育，但不包括大径木。在幼树与小树阶段，单株胸径的发育和间伐强度呈同向变动，同时中度间伐会明显优于其他2个强度，而轻度与弱度之间的表现差异不明显。对于中龄树来说，其在轻度的抚育间伐中，胸径发育有明显的变化，其他2个级别的强度并没有突出差异。而各种间伐强度对大径木的胸径变化，都没有特殊的作用。在单株材积方面，通过抚育间伐的地块，单株材积的生长情况会优于对照地块，同样是在随着间伐强度提高而增大。总的来看，中度间伐的效果更加明显。而各径级的单株材积变化和胸径发育大致相同，抚育间伐对不包括大径木在内的其他蒙古栎，都有明显的影响。总的来说，目标树也就是蒙古栎，核心为单株的重点经营。不管抚育间伐的强度如何，目标树单株胸径与材积的生长表现都得到明显优化，间伐强度大约在20%时，对蒙古栎有明显的推动作用。而且不同树龄的单株胸径发育，除大径木以外，其他目标树均受到间伐较大的影响。出现此种情况的原因可能是林木所在的林层差异，大径木通常是处于主林层中的优势或亚优势地位，其发育范围在抚育间伐前后没有特别的变化，但其他树龄的单株，大部分是中庸木及被压木，通过间伐处理后，会接受到更多日照以及其他资源，光合作用得以优化，加强其生命力，所以，单株生产的能力提升幅度更大。特别是在中下林层中的蒙古栎，在抚育间伐强度提高中，可以拥有更加广阔的发育空间。其中，在20%左右的间伐强度下，幼树及小树的发育变化相对突出。

2.3 蒙古栎单株生长

在次生林中，目标树蒙古栎在单株胸径与材积上的生长幅度，明显超过对照样地，同时不同间伐强度的表现区别不大。反观非目标树，不同强度下，其单株胸径与材积和对照样地没有明显变化。根据相关研究结果显示，蒙古栎目标树在胸径与蓄积生长方面的响应状态并不大，此种现象应当是林分形式及树龄等有联系。在比较目标树和非目标树中，前者的胸径生长率优于后者，能达到1.3倍左右，而且材积的生长量也能达到后者的2倍以上，这种现象应当和树高发育的变化有联系。此外，在自由生长空间方面，单株的抚育间伐中，关键是借助控制相邻树木冠层之间的竞争、扩大生长空间，实现增强目标树的生产力，所以，对于目标树发育状态的评估重点应当是生长空间。此种情况的外在体现是单株对间伐强度的变化没有明显区别[3]。

3 从蓄积生长率角度分析蒙古栎天然次生林的抚育间伐

3.1 研究分析过程

首先，研究信息是根据吉林省的森林资源调查资料显示，分析的具体样本是以省区为抽样范围，采取系统化的抽样方式。每个样本的抽取间隔是6 km×8 km，样本点对应0.06 hm2的实地面积。

其次，样本筛选。因为分析的对象为次生林，所以，数据处理的第一步应当是确定天然林部分，蒙古栎作为优势品种。由于树林的区分难度较大，因此利用树龄分组替代应调查的树龄，以降低试验难度。基于掌握的样本数据可分出5个树龄组：幼苗时期不超过40 a、中年树的大致树龄跨度在40～60 a、临近成熟的蒙古栎年龄处于60～80 a以内、成熟林的树龄跨度是80～120 a、过熟的林木为120 a以上。因为此次分析对象通常在未成熟阶段，所以分析对象只有前3个阶段。分析数据共有5组，通过两两对比，最后可以得到4个结果。在筛选样本期间，应先判断是否有间伐情况，具体需根据实际强度确定。计算公式为

式中：Ia表示间伐强度；VC为分析时间段之后数据记录时间伐本期树木的蓄积；VA是去除本期间伐的其余林木在本期的蓄积量[4]。此处计算需设定在分析期间内，所有设定的蓄积均在对应时间段内实现。

为合理延长分析的时间跨度，将样本定为从1994年起，出现间伐情况，之后的20 a间都未发生间伐，重点放在林木的生长规律方面。在样本数不多的区域，可以合理降低筛选的标准。为保障样本量，添加间伐处理后10～15 a没有进行过间伐处理的样本。其余没有被间伐处理的样本区域，需保障跨度在20 a。

最后，实施数据处理。完成上一步骤后，应划分出间伐强度的等级，此过程中，需考虑到间伐强度严重时，可以归纳到皆伐的范畴，所以本次分析需将此类样本分出，强度不超过50%的区域可作为样本，分析其生长状态。强度等级具体为：一级强度是0～10%、二级是10%～20%、三级为20%～30%、四级是30%～40%、五级为40%～50%。根据差异化的时间跨度，计算蓄积生长率，可使用的运算公式为

式中：n表示观察的时间跨度；Pn则代表在n年期间样本的蓄积生长率；ya、ya-n对应a、a-n年分析样本的实际蓄积情况，ya数值中包括在n年期间全部间伐及枯死总量[5，6]。

从蓄积生长率的角度，探究次生林各组抚育间伐情况，综合树龄和时间跨度生成分布曲线，进行整体趋势的探讨。计算出各样本组的间伐等级与没有间伐样本的平均生长率，继而得出时间上的波动情况。最终使用生长率与各组间伐强度，计算多重方差，以及各种间伐模式下，林木生长率产生的影响，由此深度分析生长率在间伐响应方面的受影响程度[7]。

3.2 研究结果综述

3.2.1 趋势分析

根据观测结果各样本点的实际分布情况可以得出，不同树龄间隔的变化趋势大体上相同，且在间伐强度提高的同时，各生长率之间的差值逐步减少，大幅提高后，又逐步降低，形成类似于抛物线的变化状态。强度处于20%～35%，产生峰值，而后峰度逐步减小。在中龄组中，所有分析区间的生长率均是低速提升，高速下降。在间伐的5 a及10 a峰值对应的强度级别是15%～35%，而在15 a和20 a时，峰值上调到20%～40%。在此之后，峰度无明显波动。另外，近熟林在不同的观测区间内，变化趋势有差异，间伐处理后的5 a及10 a，生长率呈现由高速提升至快速降低，最后趋于平缓，对应的间伐强度是15%～25%；而在15 a和20 a中，整体变化趋势是由高速上升发展成缓慢下调，相应的间伐强度范围扩大至15%～35%，峰度逐步减小[8，9]。

将经过间伐处理的区域和未间伐的林木生长状态进行比照，由此确定强度和生长率的关系。在幼龄阶段，所有间伐强度对应的生长率持续降低，三级和四级阶段的变化较为明显。间伐后的5 a及10 a，三级和四级间伐强度下，生长率均超过其余间伐强度，且实际差值不大。在强度为一级以及二级时，生长率略高，差值同样较小。间伐强度达到五级时，5 a时的生长率小于没有间伐的样本，但在进入10 a后，均高于后者，二者差值极小。中龄阶段，前3个强度等级下，生长率处于高速下调状态，进入15 a后，逐渐稳定。在四级强度下，始终是平缓下降的状态，等级达到五级后，逐步上升[10]。间伐强度在二、三、四等级时，生长率超过未间伐处理的区域，三级峰值出现在10 a，四级峰值则在10 a之后。一级间伐强度在观测的5 a时间内，都超过未间伐，差值偏小。五级间伐强度下，前期均处于未间伐之下，在后期反超，直到20 a时，已经能和一级达到“平手”。近熟阶段，一级强度平均生长率，逐步降低，直到15 a开始处于平缓状态。二级和三级的变化趋势相同，先大幅度降低，到15 a逐渐平缓。四级和五级正好相反，前者为下降，后者是上升，二者均呈现出缓慢变化状态。在间伐后的5～20 a，二级与三级超过未间伐，且后者相对更高，而后两者的差距逐步拉大。一级强度始终和未间伐样本之间属于持平状态。四级强度下，生长率在前期在未间伐之下，后期超过，从总体趋势来看，生长率变化不明显。五级强度下，变化的时间节点是5 a，在此之前小于未间伐，而后实现赶超，20 a时和二级强度相当[11]。

3.2.2 定量研究

幼龄阶段，5～20 a期间，间伐三级、四级强度和未间伐情况下，都出现明显差异，而其他间伐强度模式下，和未间伐无过大差值。同时，5 a间隔，五级和三四等级有较大的差值，但进入15 a后，反而是一级和五级、三四级，两对的差值更为明显。中龄阶段，处于5～20 a期间，二、三、四强度等级的林木生长率和未间伐有较大的差值，但和其他2个间伐强度之间，无过大差异。另外，在5 a和10 a 2个时间点，除一级强度外，五级和其余等级之间均有明显差值，而一级和三级间伐有较大差值。近熟阶段，5 a～15 a期间，二三级都和未间伐有明显差异，但后者和其余3个强度等级之间的差值都无偏大的情况。20 a时，未间伐和二三级、五级都有存在较大差值，其余无明显差距。同时，5 a时，一级、四五级和二三级确实有明显不同，而在10 a时，明显差异转移到一级、四级和二三级之间。到了15 a，一级和二三级有较大差值，成长至20 a，仅剩一级和三级一对差异组。各龄组在不同的观测时间跨度下，各等级强度对照未间伐样本，生长率变化强度如下。

幼龄阶段中，间伐处理后，各等级的上升成效均在降低；达到中龄阶段，生长率提升效果均有优化；近熟阶段的变化相对复杂，前3个强度等级总体是先降后升，而后2种是持续上升。根据各组的实际数据显示，幼龄阶段中，提升效果最优的是四级强度，最差五级强度；中龄组的最优强度是三级，最差为五级；近熟阶段，三级强度能贡献出最优的提升效果，而一级相对偏差。以生长率优化程度的极值角度来看，在时间的推进下，各组的差距逐步缩小，波动幅度最大的为幼龄阶段，其次为中龄时期，最后是近熟阶段[12]。综合来看，在提前假设各分析样本间伐处理均为随机处理，所以不考虑间伐使用的具体手段，但实际上，使用手段存在影响，需要进一步分析。