抚育间伐对林木生长及生态环境的影响

王 杰，杨中宁

（广西壮族自治区国有七坡林场，广西南宁 530219）

随着社会的发展和国家建设的加快，木材作为可再生资源，其需求量逐年增加。受环境保护压力和生态林建设的制约，大力发展人工林已成为缓解木材压力、恢复森林生长、改善生态环境和促进林农增收的有效途径。当前我国人工林以用材林为主，人工林经营存在生产力不足、地力衰退、生物多样性锐减等诸多问题，同时人工林质量有待提升。抚育间伐作为森林培育的重要手段，是培育大径材林和混交林的基础，是实现森林经营综合效益提升的重要措施。抚育间伐通过调整林木间的关系，改善林分结构和林内光照及温湿条件，进一步增加生物多样性及群落数量，同时在稳定土壤理化性质及增加土壤肥力上发挥巨大作用。通过探讨林分关键因子变化情况及相互间的联系，阐述抚育间伐对林木生长及生态环境的影响。

1 研究现状及方向

人们对抚育间伐的重视程度越来越高，针对抚育间伐的研究广泛而深入，在抚育间伐实施上也更加注重林分的生长效应。国外研究主要是针对森林长期经营提出了规划纲要和行动措施，旨在通过合理的森林抚育改善林分结构，提高森林质量，实现森林可持续经营的目的。我国各地针对当地实际树种展开了抚育间伐研究，也取得了一些实质性进展，其中北方地区主要对落叶松、山杨、桦树等树种进行了大量研究，南方地区则对马尾松、杉木、桉树等树种进行了相关抚育间伐研究。国内外学者对抚育间伐的研究，主要集中在间伐对林木生长、林分结构、林分更新、林下生物多样性和森林土壤等方面的影响和调控。

森林系统是一个多要素相互联系、相互影响的整体，间伐对林分的影响是全方面的。抚育间伐主要研究方向是通过设置不同间伐强度，对间伐后林木生长表现和林分结构变化进行研究，分析间伐后林分小气候、林下植物多样性、土壤理化性质、土壤微生物及林分凋落物分解的变化规律及其之间的关系，利用主成分分析确定林木结构调控和凋落物分解的最佳间伐强度，为人工林高效经营和改善土壤肥力提供理论依据。

2 对林木生长的影响

抚育间伐可以降低林分密度，增加保留木的生长空间和透光率，改善林分小气候和营养空间，增强空气流动，保证林木养分的集中供应，从而促进林木生长。

抚育间伐去除径级较小的活立木，增加林内空间通透性，减少种内竞争的个体，对保留木的径级结构分布影响显著。研究结果表明，随着间伐强度和林龄的增加，径级峰值向大径级偏移，径级分布范围明显向大径级偏向。由不同间伐强度林分径级分布范围看，经过间伐的林分，伐后4～21 年，径级分布峰值比对照区提高1～2 径级[1]。伐除干扰树可以为目标树提供有利的生长空间，进而在一定程度上促进目标树的生长。对干扰树间伐的林分，林木总体分布格局趋于随机分布，符合林木分布格局随生长变化的一般性规律，有利于目标树的持续快速生长和较大径级林木的生产[2]。由于林木处于连续生长的动态状况，不同树种及立地条件存在一定的差异性，因此抚育间伐后需要对林木生长进行长期监测。

不同的间伐强度对林木生长的影响主要体现在平均胸径上，由于间伐林分为中龄林及以上林，林木生长已到达峰值，间伐后可给保留木提供横向生长空间，树枝横向生长、树叶增多，从而增加林木的胸径及单株材积。低强度的间伐只采伐弱势木，即枯死木和分化木，对保留木蓄积量的增长并不明显；中高强度的间伐则以促进目标树生长为目的，为目标树的生长创造了有利的空间优势，故间伐强度越大，单株材积的增长越明显。

3 对生态环境的影响

3.1 林分环境因子

林分环境因子主要包含光照、温度、水分等。抚育间伐后光照强度的变化取决于时间和空间因素的相互影响。在时间上，间伐后的林分结构在短期内发生改变，郁闭度迅速降低，透光度明显增大，相对光照强度明显提高；在空间上，林木生长量增加，林分逐渐郁闭，加上林下植被的生长，光照强度相对减弱，故随着抚育间伐间隔期的延长，对相对光照强度的影响会逐渐减小[3]。抚育间伐后光照的增强致使林分温度上升，温度的上升有利于提高林地微生物的活性，微生物活性的增强加速林地掉落物的分解，同时微生物自身繁殖相应加快。在一定的降水量下，林分内的湿度由降水后林分的蒸腾作用和树冠的截流量决定，经过抚育间伐，林分的密度下降，树枝、叶片相应减少，树冠的截流量在短期内处于下降状态，林分内的湿度降低；加上林分气温的升高、蒸腾作用的增加使林分内的湿度随之降低。综合光照强度、蒸腾量及树冠的截流量等多方面的影响，加上间伐后林内降雨量的增加，抚育间伐可以为林分创造适宜的光热及水分 条件。

3.2 生物多样性

生态系统的稳定取决于林分生物多样性，进行抚育间伐属于人为干扰林分的生态系统，此时林下灌木、草本的种类和数量发生相应的变化，为测定其变化程度，可以通过测定相关指数来进行研究；林下物种的均匀度、丰富度及变化程度可以通过测定物种多样性指数来反映。研究表明，间伐后林内植物种数、属数和科数增多，乔木、灌木和草本种数增加；间伐林内植物物种丰富度指数和Shannon-Wiener 指数显著提高，Pielou 指数和Simpson 指数变化不明显[4]。间伐林分使得丰富度指数、多样性指数均会随着强度的增加而提高，但林下阴生植物会随着光照的增加而减少。

森林生物多样性随着间伐后时间的长短也会不断发生变化，一般间伐初期生物多样性显著提高，随后林木不断生长，郁闭度增大，导致生物多样性逐步降低。对于相同强度间伐的林分，Simpson 多样性指数和Shannon-Wiener 多样性指数在间伐后第2 年最高，第1 年次之，第6 年最低[5]。林下植被在间伐后得到一定的营养生长空间，不同物种间也存在竞争关系，此时速生植物在其中表现突出，处于优势地位。

不同的间伐强度对林分物种多样性也存在不同的影响，其主要影响植被的结构。高强度的间伐影响最大，速生植物在此时占据主导地位，林分植被分化最明显；低强度的间伐扰动太少，少数较优势的植物仍然占据主导地位，林分植被结构分化不明显，其他植被生长受抑制；中等强度的间伐则是出现均衡的条件，此时林分群落的多样性最高，且植被结构垂直分化，更易于形成复层林分。

3.3 土壤性质及肥力

土壤是林木生长所必需的物质基础及营养来源，是森林蓄积量提升的基本保障。目前，关于间伐抚育对土壤理化性质的影响，国内外学者做了大量的研究，需要从不同的立地条件和间伐强度研究间伐抚育对土壤理化性质及微生物分解力的影响，同时要根据林分类型及树种结构等多方面进行研究，才能得出影响土壤理化性质的关键因素。

土壤物理性质的研究主要从土壤的含水量、持水量、土壤容重及土壤空隙度等方面进行；化学性质的研究主要从土壤中的氮磷钾含量随间伐强度变化方面进行。在土壤物理性质上，土壤供水性和持水性是反映土壤含水量和持水量的重要指标。研究表明，间伐能增加林地供水性和持水性，其效果随抚育强度的增加而增加[6]。供水性和持水性的增加，促使酶活性增加和植物根系生长，酶活性的增加加速有机物的分解、加剧林下根系腐烂，林地内土壤容重及土壤空隙度也随之增加。间伐对土壤化学性质没有直接的影响，且对pH 值的影响不大。影响土壤化学性质最大的因素是炼山，但对于采取抚育间伐的林分来说，化学性质的改变主要来源于凋落物的分解，氮磷钾的含量随凋落物分解速度的增加而增加，而凋落物分解速度因不同强度的间伐而有所不同。

土壤的营养除了与林地本身的立地条件有关外，还与林分内枯落物分解的有机质含量有关。抚育间伐后林分郁闭度降低，光照随之增强，林分内枯落物的分解加剧，土壤中有机质含量增加，促使土壤结构改善、营养成分增加。间伐强度越大，光照强度越大，微生物活跃度越强，枯落物分解越快速，土壤中营养元素含量越高，土壤肥力提升越快。相比较而言，树种结构越复杂，土壤理化性质及土壤肥力越好，如复层林土壤理化性质及土壤肥力比纯林好。

3.4 凋落物分解及土壤微生物

凋落物在森林生态系统中占具重要地位，是生态系统养分生物循环的基础[7]。生态系统中养分循环需要凋落物的分解，其循环快慢取决于凋落物的分解速度。凋落物的分解与凋落物性质、林分环境因子及分解者存在一定的关系。凋落物分解后所产生的氮、磷及矿质元素成为可被植物吸收的养分。凋落物的分解速度与分解者的种群和数量关系密切，分解者主要是细菌、放线菌、真菌群落，它们协同参与凋落物分解过程，分解者数量越多，分解速度越快。

间伐主要通过改变林分密度和结构影响凋落物的分解，从而改变林分水热及光照条件，为分解者创造有利条件。间伐后，凋落物的组成和数量及对凋落物分解起主导作用的微生物种类和数量也会发生变化，从而间接影响凋落物的分解[8]。

抚育间伐后林分密度降低，林木株树减少，使得短期内森林凋落物减少，间伐强度越大凋落物总量越小。林地表层腐殖质具有保持土壤温度及湿度作用，调落物总量的减少，使林下温度和湿度均下降，进而导致微生物的分解速度下降。凋落物的分解主要是由土壤微生物进行，分解速度主要与凋落物养分含量密切相关，主要养分除C、N、P 元素外，木质素、纤维素也是影响分解速度的关键。抚育间伐后森林植被群落发生变化，土壤微生物更加活跃，分解力也更强，从而加快了凋落物的分解速度。

4 结语

抚育间伐后林分密度的改变，使林分结构和林分内环境因子全部发生改变，进而对林木生长、物种多样性、土壤理化性质及微生物群落造成影响，凋落物的组分和数量也相应发生变化，从而影响林木的生长及生态环境。通过筛选出适宜的间伐强度，并针对影响林木生长和生态环境的林分因子制定高效的培育模式，对大径材培育、复层林经营具有现实指导意义，从而实现森林经营综合效益的提升。