不同间伐强度对杉木人工林林分生长质量的影响
2024-01-17陆乾
陆 乾
广西壮族自治区国有黄冕林场，广西 柳州 545600
0 引言
森林生态系统对维护气候平衡、水循环、碳循环和土壤保持至关重要［1］。但随着全球环境问题的日益加剧，森林生态系统出现林木生长衰弱、林相退化等问题［2］。通过人工造林与经营管理，可协助森林演替更新，改善森林生态系统的功能［3］。
间伐是优化林分结构、促进林木生长和提高木材质量的关键管护措施［4］。通过适当的间伐，可移除弱势树木，减少竞争，促进优势树木生长［5］，同时间伐可降低林分密度，有利于促进林分整体健康生长［6］。通常间伐效果与间伐强度密切相关，较大的间伐强度会直接导致林分蓄积量不足，影响管护效果，而较小的间伐强度则会导致林木之间的竞争过于激烈，限制优势树木生长，难以起到应有的间伐效果。笔者以广西壮族自治区环江毛南族自治县（以下简称环江县）北部山区为研究区域，分析不同间伐强度下杉木人工林林分生长质量的差异，以期为确定合理的杉木人工林间伐策略提供理论依据。
1 研究区域概况
试验地设在广西壮族自治区环江县龙岩乡黄种村，该地位于环江县北部，属云贵高原边缘，境内山坡较多，平地较少。环江县属亚热带季风气候区，气候温和，雨水充沛，日照充足，冬无严寒，夏无酷暑，雨热同季，无霜期长。环江县北部山区多年平均气温为15.7 ℃，年平均降水量为1 750 mm，集中于4—9月，占全年降水量的70%，空气平均相对湿度为79%。环江县常见乔木树种有杉木、马尾松、桉树等，常见灌木树种有白栎、山鸡椒、刺槐等，常见草本植物有华南鳞盖蕨、芦竹、狗尾草等。
2 试验材料与方法
2.1 试验设计
研究共设计4 个处理，分别为50%（T1处理）、30%（T2处理）和20%（T3处理）3 个间伐处理和1 个不间伐对照处理（CK处理），每个处理3次重复。于2017年春季在环江县北部山区选择立地条件相近、生长状况基本相同的杉木人工林进行间伐试验。间伐前，杉木林龄为8 年，平均保存株数为2 130 株/hm2。在人工林内划分12个试验小区，每个小区面积2.00 hm2，按照预先设定的间伐强度选择生长状况良好、竞争优势大的杉木作为目标树，然后将其他干扰树完全伐除。
2.2 生长指标监测
在每个试验小区的4 个角落各设置1 个20 m×20 m 的监测样地，从间伐后第2 年开始（2019 年），每隔2 年进行1 次林分生长指标监测。监测指标包括树高、胸径、单株材积及林分蓄积量，其中树高采用勃鲁莱氏测高仪测定，胸径使用胸径尺测定杉木距离地面1.3 m处直径，单株材积根据树高和胸径查询广西壮族自治区林业勘察设计院和广西大学编制的《森林调查手册（简明本）》中广西杉木二元材积表得出，林分蓄积量为监测样地单株材积之和。
2.3 数据分析
使用Excel 软件进行数据的整理与计算，使用SPSS 软件进行方差分析，使用最小显著差异法（Least Significant Difference，LSD）进行多重比较。
3 试验结果与分析
3.1 不同间伐强度对杉木人工林树高的影响
由表1 可知，2019 年，T3处理杉木人工林树高最高，为（11.043±0.456）m，显著高于其他3 个处理（P＜0.05）；其次为CK 处理，杉木人工林树高为（10.954±0.514）m，且与T2处理之间不存在显著差异，但显著高于T1处理（P＜0.05）。2021 年，T3处理杉木人工林树高最高，为（12.967±0.556）m，显著高于其他3 个处理（P＜0.05）；其次为T2处理，杉木人工林树高为（12.380±0.420）m，且与CK 处理之间不存在显著差异，但显著高于T1处理（P＜0.05）。2023 年，不同间伐强度下的杉木人工林树高有了较大变化，CK处理杉木人工林树高最高，为（14.590±0.515）m，且与T3、T2处理之间不存在显著差异，但显著高于T1处理（P＜0.05）。
表1 不同间伐强度条件下杉木人工林树高的多重比较m
3.2 不同间伐强度对杉木人工林胸径的影响
由表2 可知，不同年份不同间伐强度条件下，杉木人工林胸径的差异情况基本相同，均为T1处理杉木人工林胸径最大，且显著大于其他3 个处理（P＜0.05）；其次为T2处理，且显著大于T3和CK 处理（P＜0.05）；再次为T3处理，且显著大于CK处理（P＜0.05）。
表2 不同间伐强度条件下杉木林胸径的多重比较cm
3.3 不同间伐强度对杉木人工林单株材积的影响
由表3 可知，2019 年，CK 处理杉木人工林单株材积最大，为（0.115 2±0.004）m3，且与T3、T1处理之间不存在显著差异，但均显著大于T2处理（P＜0.05）。2021年，T2处理杉木人工林单株材积最大，为（0.155 7±0.004）m3，与T1处理之间不存在显著差异，但显著大于T3和CK 处理（P＜0.05）；其次为T1处理，杉木人工林单株材积为（0.142 1±0.001）m3，与T3处理之间不存在显著差异，但显著大于CK 处理；CK 处理杉木人工林单株材积最小，为（0.126 4±0.001）m3。2023年，T1处理杉木人工林单株材积最大，为（0.204 5±0.002）m3，显著大于其他3 个处理（P＜0.05）；其次为T2处理，杉木人工林单株材积为（0.169 7±0.001）m3，且与CK处理之间不存在显著差异，但显著大于T3处理（P＜0.05）；T3处理杉木人工林单株材积最小，为（0.136 8±0.003）m3。
表3 不同间伐强度条件下杉木人工林单株材积的多重比较m3
3.4 不同间伐强度对杉木人工林林分蓄积的影响
由表4 可知，2019 年，CK 处理杉木人工林林分蓄积量最大，为（1.187 3±0.018）m3/hm2，显著大于其他3个处理（P＜0.05）；其次是T3处理，杉木人工林林分蓄积量为（0.947 5±0.023）m3/hm2，显著大于T2、T1处理；T1处理杉木人工林林分蓄积量最小。2021年，CK处理杉木人工林林分蓄积量最大，为（1.301 8±0.018）m3/hm2，显著大于其他3 个处理（P＜0.05）；其次是T3处理，杉木人工林林分蓄积量为（0.134 8±0.022）m3/hm2，与T2处理之间不存在显著差异；T1处理杉木人工林林分蓄积量最小。2023 年，CK 处理杉木人工林林分蓄积量最大，为（1.555 3+0.014）m3/hm2，显著大于其他3 个处理（P＜0.05）；其次是T3处理，杉木人工林林分蓄积量为（0.155 6±0.033）m3/hm2，与T2处理之间不存在显著差异；T1处理杉木人工林林分蓄积量最小。综上，3 个调查年份均为CK 处理杉木人工林林分蓄积量最大，T1处理杉木人工林林分蓄积量最小。这可能是因为CK处理未进行采伐，因而其林分蓄积量最大；而T1处理林内大量杉木被采伐，导致其整体林分蓄积量有所降低，但其林分蓄积增长速率较高，随着生长年份的增加，其林分蓄积量或可超过其他3个处理。
表4 不同间伐强度条件下杉木人工林林分蓄积的多重比较m3/hm2
4 结论
间伐是优化林分结构、促进林木生长和提高木材质量的重要森林管护手段，笔者以广西壮族自治区环江县北部山区为研究区域，分析了不同间伐强度下杉木人工林林分生长质量的差异，得出以下结论。
第一，间伐后第2 年（2019 年）、第4 年（2021 年），T3处理杉木人工林树高最高，显著高于其他3 个处理（P＜0.05）；间伐后第6 年（2023 年），不同间伐强度下杉木人工林树高有了较大变化，T2、T3和CK 处理的树高较高，且三者之间不存在显著差异，但均显著高于T1处理（P＜0.05）。总的来看，间伐初期，较低的间伐强度（T3处理）在一定程度上促进了树高的增长，这可能是由于间伐减少了林内的养分、水分竞争，进而在一定程度上促进了树高的增长。而随着间伐强度的增加，林木间距增加，树木横向增长量增加，纵向生长减缓，这一现象在间伐强度较大时（T1处理）尤为明显。
第二，不同间伐强度下杉木人工林胸径的差异情况基本相同，均是T1处理杉木人工林胸径最大，且均显著高于其他3 个处理（P＜0.05）；其次分别为T2、T3处理，CK 处理杉木人工林胸径最小。总体来看，杉木人工林胸径随间伐强度的变化而变化的现象极其明显，间伐强度越大，林内间隙越大，杉木横向生长空间也就越大，同时林内植株变少，养分、水分竞争减少，也进一步促进了杉木的横向生长。
第三，2019 年，T1处理、T3处理和CK 处理杉木人工林单株材积较大；2021 年，T2、T1处理杉木人工林单株材积较大；2023 年，T1处理杉木人工林单株材积最大。这表明间伐可以在一定程度上促进杉木纵向和横向增长，进而影响其单株材积量。
第四，不同年份中，CK 处理杉木人工林林分蓄积量均显著大于其他3 个处理，而T1处理杉木人工林林分蓄积量均最小。这可能是由于CK 处理未进行采伐，虽然其单株材积较小，但林内杉木株数较多，林分蓄积量也就较高。经间伐处理后，林内大量杉木被采伐，导致杉木人工林整体林分蓄积量有所降低，但采伐后杉木人工林林分蓄积量的增长速率相对较快（尤其是间伐强度50%时），随着生长年份的增加，间伐处理的林分蓄积量可能会逐渐超过不间伐处理的林分蓄积量。
综合来看，经间伐处理后，杉木人工林林分生长质量有所提高。杉木人工林单株材积有所增加，间伐强度50%时杉木人工林单株材积较大，但因间伐强度过高，其恢复至未采伐林地相同的蓄积量所需的时间也相对较久，因此在培育大径材林时，推荐采用50%的间伐强度。间伐强度为30%时，杉木人工林树高、胸径、单株材积较CK 处理均有一定程度的提升，恢复至未采伐林地相同的蓄积量所需的时间相对较短，因此在培育杉木速生林时，推荐采用30%的间伐强度。
