华北落叶松人工林短周期间伐与林分生产力的关系

李军，王永明，陈波，赵心苗，杨新兵

(1.河北省木兰围场国有林场管理局，068450，河北围场;2河北农业大学林学院，071000，河北保定)

华北落叶松人工林短周期间伐与林分生产力的关系

李军1，王永明2†，陈波2，赵心苗2，杨新兵2

(1.河北省木兰围场国有林场管理局，068450，河北围场;2河北农业大学林学院，071000，河北保定)

为了研究短期间伐对华北落叶松人工林林分生长和生产力的影响，设置不同保留密度(450、600、750、900株/hm2)的间伐样地以及相应的对照样地，对间伐前后林分的树高、胸径、单株材积、蓄积量、生物量和生产力进行测量与计算。结果表明:不同保留密度下，各间伐样地胸径、树高和单株材积的生长量均大于对照样地;由于保留密度的减小，各间伐样地蓄积量和生物量小于对照样地，各间伐样地生产力均小于对照样地(7 969 kg/(hm2·a));但是其生长率大于对照样地。抚育间伐改变了林分的空间结构和生长环境，明显促进了林木的生长，增加了林地的经济效益。

华北落叶松;人工林;间伐;生产力

华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)生长迅速、树干通直、木材坚韧细密、出材率高，是我国华北亚高山地区重要的造林树种。华北落叶松人工林对冀北山区水源涵养、防风固沙及林区生态系统的形成与维护发挥着重要的作用［1-3］。目前华北落叶松人工林普遍存在林分密度大、郁闭度高、单株林木营养空间不足等问题。尽管林分整体生物量较高，但是单株生长量较低，径级生长受到严重限制。针对这种现状，对现有林分进行适度间伐，不仅能够改善林内生境，加速枯落物的分解，而且能够改善枯落物的组成成分，提高林地土壤自肥能力，使林地维持长期稳定的地力和养分动态平衡，使林业生产可持续发展［4］。合理的间伐抚育还可以改善森林林冠层的营养空间以及地下水肥的供应条件，保证林木个体和群落生长，充分提高森林群落的生物量和生产力［4-8］。为此，笔者设置不同保留密度的间伐样地以及相应的对照样比较不同间伐强度与林分生产力的关系，以期为林业实际生产中合理间伐抚育提供理论依据。

1 研究区概况

研究区位于河北省承德市围场县木兰林管局，地理坐标为 E117°44'～ 118°9'，N41°56'～ 42°15'。该地区属典型的冀北山地，地形山峦起伏，沟壑纵横，地貌以山地为主，地势西北高，东南低，海拔在800～1 780 m之间，阳坡陡，土层薄，阴坡较缓，土层较厚。该地区气候属典型的大陆性季风气候，年平均气温4℃左右，年降水量400～500 mm，多集中在7—9月份，无霜期120 d左右。研究区内土壤主要类型有黄棕壤和黑棕壤等。研究区内主要乔木树种有华北落叶松、黑桦(Betula dahurica)、白桦(Betula platyphylla)、山杨(Populus davidiana)、油松(Pinus tabuliformis)和蒙古栎(Quercus mongolica)等。

2 研究方法

试验于2009年春季林木展叶前在河北省承德市围场县木兰林管局选择立地条件基本一致的37～39年生华北落叶松人工林作为研究对象，其原始密度为1 050～1 200株/hm2。按照4个保留密度进行间伐抚育，分别为 450、600、750 和 900 株/hm2，间代周期为1 a。每个密度级别分别设计3个重复和1个对照(CK)。样地大小为30 m×30 m。2010年6月份分别对样地内的华北落叶松进行每木检尺，记录每株林木的树高、胸径、冠幅等，生物量采用徐郑周［1］的生物量与胸径和树高数学模型计算。

3 结果与分析

3.1 对树高和胸径的影响

间伐后林分郁闭度减小，光照增强，单木生长空间增大，促进了林木胸径和树高的快速生长［9］。间伐前后林分平均胸径的变化如图1所示。伐后1年内，各间伐抚育样地林分胸径生长量均大于对照样地，和对照样地当年胸径生长量相比增长比例在14% ～50%之间，随着保留密度的增加，胸径生长量逐渐减小(图1)。保留密度为450株/hm2的样地平均胸径生长量最大，为0.14 cm。造成这种现象的原因是间伐后林分郁闭度减小，光照增强，单木生长空间增大，促进了林木胸径的生长。

间伐抚育对林分树高的影响比较显著，间伐前后林分平均树高的变化如图2所示。各间伐抚育样地林分树高生长量均大于对照样地，和对照样地当年树高生长量相比增长比例在15%～20%之间。保留密度为450和750株/hm2的样地平均树高生长量最大，均为0.08 m(图2)。间伐使得林分密度降低，郁闭度减小，为保留木树高生长创造了更好的营养空间、光辐射和空气温度等环境条件。

图1 间伐前后林分平均胸径的变化Fig．1 Changes of average diameter of forest stands before and after thinning

图2 间伐前后林分平均树高的变化Fig．2 Changes of average height of forest stands before and after thinning

3.2 对材积和蓄积量的影响

由于间伐抚育明显地提高了林木的胸径生长量，从而也就提高了断面积的生长量，相应地提高了单株材积的生长量。伐后1年内，各间伐抚育样地单株材积生长量均大于对照样地，和对照样地当年生长量相比增长比例在10% ～34%之间，随着保留密度的增加，生长量逐渐减小。保留密度为450株/hm2的样地单株材积增长量最大，为0.0030 m3(图3)。

蓄积量是林分中所有活立木的材积之和，采用普雷斯勒公式计算蓄积量生长率［10］。林分单位面积的蓄积量取决于树高、断面积生长量及单位面积株数。虽然间伐能提高单株材积的生长量，但由于单位面积株数减少，故间伐对蓄积量的影响与单株材积的变化规律不同。各间伐抚育样地蓄积量生长量小于对照样地，但生长率均大于对照样地(图4)，和对照样地生长率相比增长比例在25%～46%之间。蓄积量生长率随着保留密度的增加，生长率逐渐减小，保留密度为450株/hm2的样地蓄积量生长率的增长量最大，为2.33%。

图3 间伐前后林分平均单株材积的变化Fig．3 Changes of average individual plant volume of forest stands before and after thinning

林分生产力是指单位面积、单位时间内有机物的净生产量。林分生产力是目前研究间伐抚育对森林生长发育影响的重要内容。它是评价树种或立地条件优劣，以及林分在某一段时间内生产力高低的主要指标［11］。伐后1年内，保留密度为450株/hm2的样地生产力为5 139 kg/(hm2·a)，保留密度为600株/hm2的样地生产力为4 881 kg/(hm2·a)，保留密度为750株/hm2的样地生产力为5 951 kg/(hm2·a)，保留密度为 900株/hm2的样地生产力为7 038 kg/(hm2·a)，相应的对照样地的平均生产力为7 969 kg/(hm2·a)，间伐样地生产力都小于对照样地，是因为样地保留株树减少;但是，由于间伐样地单株树木生长环境的改善，各间伐样地的生产力增长速度(生产力增长率)均大于对照样地，保留密度为450株/hm2的样地生产力增长率最大，为2.35%。

图4 间伐前后林分蓄积量的变化Fig．4 Changes of forest stand volume before and after thinning

3.3 对生物量和生产力的影响

间伐后样地内林木株数减少，生物量会暂时小于对照样地，同时由于保留木的生长情况相对较好，间伐样地林木生物量的生长率高于对照样地。伐后1年内，各间伐抚育样地生物量生长率均大于对照样地，增长范围在1.05% ～2.35%之间(图5)，保留密度为900株/hm2的样地增长最小。

图5 间伐前后林分生物量的变化Fig．5 Changes of biomass of forest stand before and after thinning

图6 间伐样地年生产力的变化Fig．6 Changes of annual productivity of forest stands before and after thinning

4 结论

研究结果表明:抚育间伐在短期内对林木胸径、树高、单株材积等林分生长因子均有促进作用。与对照样地相比，间伐样地胸径生长量增长14% ～50%，间伐样地树高生长量增长15% ～20%，间伐样地单株材积生长量增长10% ～34%，间伐样地生物量生长率增长1.05%～2.35%。间伐样地蓄积量生长量小于对照样地，但增长率大于对照样地，和对照样地相比增长25%～46%。间伐样地年生产力小于对照样地，但增长率均大于对照样地，和对照样地相比增长18%～39%。

随着保留密度的增大，间伐样地林分胸径生长量、单株材积生长量、林分蓄积量增长量都逐渐减少。间伐样地树高生长量、生物量生长率的增长量和生产力生长率的增长量与保留密度之间没有明显关系，各间伐样地树高生长量的顺序为750株/hm2＞450株/hm2＞900株/hm2＞600株/hm2，生物量生产率增长量的顺序为450株/hm2＞750株/hm2＞600株/hm2＞900株/hm2，生产力生长率增长量的顺序为450株/hm2＞750株/hm2＞600株/hm2＞900株/hm2。

［1］徐郑周，刘广营，王广海，等.燕山山地华北落叶松人工林群落生物多样性及其生物量的研究［J］.林业资源管理，2010(2):43-49

［2］马长明，张艳华，赵国华，等.燕山山地华北落叶松人工林乔木生物量空间分布格局［J］.河北农业大学学报，2010，33(2):37-41

［3］杨新兵，张伟，张建华，等.生态抚育对华北落叶松幼龄林枯落物和土壤水文效应的影响［J］.水土保持学报，2010，24(1):119-122

［4］尤建民，张恩生，曹运强.河北省落叶松人工林可持续发展对策探讨［J］.河北林业科技，2000(3):34-36

［5］李春明.抚育间伐对人工林分生长的影响研究［D］.北京:中国林业科学研究院，2003

［6］刘凤芹，曹云生，杨新兵，等.冀北山区华北落叶松桦木混交林空间结构分析［J］.内蒙古农业大学学报，2011，32(3):32-38

［7］李春明，杜纪山，张会儒.抚育间伐对森林生长的影响及其模型研究［J］.林业科学研究，2003，16(5):636-641

［8］徐郑周.燕山山地华北落叶松人工林生物量分配格局及植物多样性的研究［D］.河北保定:河北农业大学，2010

［9］贾芳.京北低山区油松、侧柏人工林抚育间伐效应分析［D］.北京:北京林业大学，2010

［10］吴富桢.测树学［M］.北京:中国林业出版社，1992:162

［11］谢华.杉木人工林抚育间伐效应研究［D］.合肥:安徽农业大学，2007

Relationship between the short-term thinning of Larix principis-rupprechtii plantation and forest productivity

Li Jun1，Wang Yongming2，Chen Bo2，Zhao Xinmiao2，Yang Xinbing2
(1.Mulan Weichang Forestry Administration of Hebei，068450，Weichang，Hebei;2.College of Forest，Agricultural University of Hebei，071000，Baoding，Hebei:China)

In order to study the effect of short-term thinning on the growth and productivity ofLarix principis-rupprechtiiplantation，thinning plots with different reserve densities(450，600，750，900 strains/hm2)and the corresponding control plots were set.Tree height，diameter，individual volume，stand volume，biomass and productivity before and after thinning were measured and calculated.The results show that:with different reserve density，growth of diameter，tree height and individual volume in thinned plots was larger than that in control plots;with decreased reserve density，the stand volume and biomass in thinned plots were less than that in control plots;the productivity of thinned plots decreased by 7 969 kg/(hm2·a)compared with control，but its growth rate was greater than the control plots.Thinning changed the spatial structure and growth conditions of stand，promoted growth of trees significantly，and increased the economic benefit of forest.

Larix principis-rupprechtii;plantation;thinning;productivity

2011-12-26

2012-05-29

项目名称:林业公益性行业科研专项“中国森林净生产力多尺度长期观测与评价研究”(200804006/rhh-09)

李军(1977—)，男，高级工程师。主要研究方向:林业生产与经营管理。E-mail:lijun770207@163.com

†通信作者简介:王永明(1989—)，男，硕士研究生。主要研究方向:水土保持、森林生态。E-mail:kabwym@qq.com

(责任编辑:程 云)