择伐经营对天然阔叶米槠林生长的影响

戎建涛，黄清麟，张晓红

（1. 温州科技职业学院，浙江 温州 325006；2. 中国林业科学研究院 资源信息研究所，国家林业局林业遥感与信息技术重点实验室，北京 100091）

森林采伐是经营森林最重要的一个目的，而采伐必然会对森林结构功能产生影响，过度采伐甚至会破坏森林生态系统，因此采伐一直是国内外学者研究的热点问题[1-5]。我国也提出了“生态采伐”概念并应用于东北天然林经营中[6]。在诸多采伐方式中，择伐方式既能保持森林生态系统稳定，又能获得木材收获利用，是一种可持续的采伐方式，是调节森林结构、促进森林生长和健康发展的重要经营措施[7]。大多数研究表明适当强度择伐能够促进林分生长[8]，并且随着强度的增加，直径生长、断面积生长也会相应增加[9]，并能够维持生物多样性和提高土壤立地质量[10-11]。择伐对于天然林可持续经营有重要意义。Gardingen等[12]以印度尼西亚热带原始林为研究对象，分析择伐后林分结构、断面积生长、枯死率的动态变化，结果表明择伐后林分蓄积、断面积有较大增长，林分质量没有下降，林分结构没有遭到破坏，保留了自我恢复能力。Lei等[13]以东北落叶松云冷杉林为研究对象，分析了伐后12年林分结构、树木生长、树种组成、多样性和土壤因子的变化，结果表明林分及单木直径、断面积、蓄积生长率表现趋势均是随采伐强度增加而增加，但12年总收获量没有显著增加，树种组成没有显著变化，多样性略有提高，土壤物理性质略有提高。胡云云等[14]通过对吉林汪清金沟岭林场10多年择伐实验林分数据分析后认为择伐可以明显促进林木单株及林分蓄积生长量。Knoebol等[15]以美国鹅掌楸林为研究对象，认为择伐经营后的鹅掌楸总收获量会降低，不过很少有人支持这种观点。

我国亚热带常绿阔叶林为世界上罕见的植被类型，其中94%为天然阔叶林，并且由于中亚热带阔叶林所处的特殊地理位置，发挥着不可估量的生态社会效益[16]。然而，长期以来中亚热带天然阔叶林通常被当做“杂木林”，大量天然阔叶林被砍伐改种杉木和马尾松林，对当地生态和景观造成极大破坏[17]。本研究以永安中亚热带典型天然阔叶林类型米槠Castanopsis carlesii次生林为研究对象，分析不同择伐强度对林分生长和结构的影响，探讨合理的采伐措施，为南方天然常绿阔叶林可持续经营提供依据。

1 研究区概况

研究区位于福建省永安市，在东经116°56′～117°47′、北纬 25°33′～ 26°12′之间，土地总面积294 km2。地处武夷山脉和戴云山脉之间过渡带，闽中大谷地南端，东部和西南部属于玳瑁山脉的中山山地，构成两条北东走向山脊，西北部属于武夷山南坡的中山山地。试验地处于亚热带湿润季风气候区，属亚热带海洋性气候，具有冬短夏长、气候温和、雨量充沛、温暖湿润的特点。年平均气温14.3～19.2 ℃，一月平均气温4～9 ℃，极端低温-7.1 ℃；七月平均温度20～21 ℃，极端高温40.5 ℃。大于或等于10 ℃的年平均活动积温为3 922～5 766 ℃，年降水量为1 490～2 060 mm，平均年降水日数130～169 d；年蒸发量1 455.5 mm，相对湿度80%以上；年日照时数 1 529.8～2 367.1 h，无霜期250～302 d。

研究区天然阔叶米槠林为过伐后形成的次生林，主要树种有米槠、木荷Schima superba、新木姜子Neolitsea aurata、杜英Elaeocarpus sylvestris、 猴 欢 喜Sloanea sinensis、 丝 栗 栲Astanopsis fargesii、 拟 赤 杨Alniphyllum fortunei、虎皮楠Daphniphyllum oldhami、甜槠Castanopsis eyrei、短梗幌伞枫Heteropanax brevipedicellatus、署豆Elaeocarpus japonicus、枫香Liquidambar formosama、树参Dendropanax proteus、厚壳桂Cryptocarya chinensis等。

2 研究方法

研究区位于福建永安市燕东街道办事处麻岭村3林班17大班1小班和2小班，面积23 hm2。按照系统抽样原则，以100 m×25 m的系统抽样密度在试验天然林设置31个同心圆调查样地（半径分别为6 m和12 m）（见图1）。对半径6 m内胸径（DBH）≥5 cm的所有林木进行每木检尺，测定其树种、胸径、树高、枝下高和冠幅；对处于6 m半径样园外和12 m半径样园内DBH≥25 cm的所有林木进行每木检尺，测定其树种、胸径、树高、枝下高和冠幅。由于调查林分群落层次明显，乔木层可分为3个层次：第I层树高≥18 m，第II层树高介于10.1～17.9 m之间， 第III层树高≤10 m。择伐前林分特征基本概况见表1。将31个同心圆样地分为5条调查样带，每条样带宽100 m，相邻两条样带之间为200 m。样带1有7个同心圆样地（样园号23-1～23-5），为对照样带，不做任何采伐措施；样带2有5个同心圆样地（样园号27-1～27-4），采伐强度为23.37%；样带3有7个同心圆样地（样园号32-1～32-5），采伐强度为16.97%；样带4有5个同心圆样地（样园号36-1～36-4），采伐强度为17.59%；样带5有5个同心圆样地（样园号42-1～42-4），采伐强度为30.63%。2008年7月进行第1次调查，2009年7月和2010年7月进行第2、3次复查，2011年12月进行第4次复查。计算伐后不同时间林分平均断面积和蓄积的年生长率，分析不同强度择伐对林分生长的影响。采用广义线性模型（GLM）单因素方差分析研究不同择伐强度对林分生长影响效果是否显著，并对差异显著的数据进行多重比较（p＜0.05，LSD，t检验）。

图1 同心圆样地示意Fig.1 Concentric circle sample plots

表1 伐前林分特征Table 1 Stands’ characteristics before cutting

生长率计算使用普雷斯特公式计算：

式中：pn为n年间的平均生长率；ya和ya-n分别为a和a-n年的断面积和蓄积。

3 结果与分析

3.1 伐前林分因子分析

对不同择伐强度的5条样带伐前林分测树因子进行方差分析，结果表明各个样圆内林分平均胸径（20.84～23.69 cm）、林分单位面积株数（831 ～1 106株）、全林单位面积蓄积（187.40～305.24 m3）均没有显著差异（见表2），可以对其进行择伐后的分析比较。第I林层蓄积在林分蓄积中比例最大，为59%～73%，且各样带第I林层蓄积没有显著差异；第II林层蓄积在林分蓄积中比例为19%～35%，此林层除第5样带与第4样带蓄积差异显著外，其它样带第II林层蓄积差异不显著；第III林层蓄积在林分蓄积中比例最小，为3%～6%，此林层各个样带间蓄积差异不显著。

3.2 伐去林分因子分析

各样带伐去林木平均胸径、株数均无显著差异（见表3）。其中第2样带伐去林木单位面积蓄积最大，为82.69 m3；第3样带伐去林木单位面积蓄积最小，为32.86 m3。从伐去林木林层蓄积比例来看，伐去林木主要在第I林层，占伐去总蓄积的85%～100%。

表2 伐前林分各测树因子方差分析†Table 2 Variance analysis of tree measuring factors of stands before cutting

表3 伐去林木各测树因子方差分析Table 3 Variance analysis on tree measuring factors of stands after tree cutting

3.3 择伐对林分生长的影响

伐后2009年、2010年、2011年林分生长率见表4、表5、表6。由表4、5、6可知，择伐后样带全林分断面积生长率和蓄积生长率均大于对照样带，并且全林断面积和蓄积生长率随着择伐强度的增加而增加。择伐样带的各林层断面积和蓄积生长率也大于对照样带。每条样带中，各林层与全林断面积和蓄积生长率排序均为第III林层＞第II林层＞第I林层＞全林。2009年5条样带中，全林断面积和蓄积生长率没有显著差异，对应第I、II林层断面积和蓄积生长率也没有显著差异，23.37%择伐强度样带第III林层生长率与30.63%择伐强度样带同林层生长率差异不显著，但与其它样带同林层生长率差异显著。2010年5条样带断面积和蓄积生长率方差分析结果一致，即30.63%择伐强度样带与对照样带有显著差异，但与其它择伐强度的样带无显著差异，不同林层断面积和蓄积生长率也表现出如上所述基本一致的规律。2011年5条样带中，30.63%和23.37%择伐强度样带全林断面积和蓄积生长率最大（见表6），且与对照样带有显著差异，与其它择伐强度样带无显著差异，林层生长率也表现出上述规律，30.63%择伐强度样带3个林层断面积和蓄积生长率都与对照有显著差异。

从2009～2011年，对照样带林分断面积和蓄积生长率呈现下降趋势，不同年份生长率差异不显著；4条择伐样带林分断面积和蓄积生长率均表现为随着时间的增加而增大，但每条择伐样带生长率不同年份之间差异也不显著（见图2、图3）。

4 结论与讨论

择伐能够加快天然阔叶米槠林林分生长，择伐样带林木生长均大于对照样地，但不同择伐强度样带之间差异不明显。这与Brian等的[18]研究结果一致。天然阔叶米槠林是具有明显垂直划分层次的异龄混交林，其生态、社会价值远远大于经济价值[19]。Amin等[20]研究认为择伐适用于复层异龄林，可以在保持林分结构完整性的基础上促进林分的生长。Scott等[21]研究结果表明择伐后减少了林木间的竞争，保留木获得更多生长空间和光照从而加快生长。天然阔叶米槠林林分断面积和蓄积生长率随着择伐强度的增加而增加，

表4 2009年林分及林层的生长率Table 4 Growth rates of stands and forest layers in 2009

表5 2010年林分及林层的生长率Table 5 Growth rates of stands and forest layers in 2010

表6 2011年林分及林层的生长率Table 6 Growth rates of stands and forest layers in 2011

图2 5条样带林分断面积生长率随时间变化Fig.2 Changes of stand basal area rate of fi ve sample belts with time

图3 5条样带全林蓄积生长率随时间变化Fig.3 Changes of whole-stand volume growth rate of fi ve sample belts with time

随着森林采伐方式的发展，择伐经营由于可以将生态因子危害性降到最低，因此越来越受到人们关注[22]。择伐对林木、林分生长影响的研究主要集中在不同择伐强度对树高、胸径、断面积、蓄积和空间结构等林分因子[23-24]，研究结果表明择伐由于释放了生长空间，能够提高单木直径和蓄积的生长[25-26]，但随着择伐强度的增大，单位面积株数会随之减少，因此择伐是否促进林分总收获量这个方面还没有形成一个统一的定论[13]。随着收集数据的增加，下一步可以研究择伐对天然阔叶米槠林收获量的影响。

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