不同林隙大小对长白落叶松林分特征的影响

不同林隙大小对长白落叶松林分特征的影响

吴 瑶1，李冬梅2，秦凯伦3*

(1.黑龙江省林业科学研究所，黑龙江哈尔滨 150081；2.内蒙古自治区赤峰市克什克腾旗大局子林场，内蒙古赤峰 024000；3.东北林业大学，黑龙江哈尔滨 150040)

摘要以黑龙江孟家岗地区长白落叶松为研究对象，对不同大小林隙内胸径、树高、材积的生长情况以及林隙间伐前后的生长情况进行对比分析，结果表明：胸径和材积都表现为10 m×10 m林隙的生长速度最快，5 m×5 m的林隙次之，7 m×7 m林隙的生长速度最慢；间伐前后和不同大小林隙的胸径差异都显著，间伐前后的树高差异不显著，不同大小的林隙树高差异显著，间伐前后和不同大小林隙的材积差异也都显著；10 m×10 m是最利于林木生长的林隙大小。

关键词长白落叶松；林隙间伐；生长因子

中图分类号S757.9

基金项目黑龙江省林业厅黑林函[2012]649号。

作者简介吴瑶(1982- )，女，黑龙江大庆人，助理研究员，博士，从事森林可持续经营方面研究。*

收稿日期2015-08-05

Effect of Forest Gap Size on the Stand Characteristics ofLarixolgensis

WU Yao1, LI Dong-mei2, QIN Kai-lun3*(1. Heilongjiang Institute of Forestry Sciences, Harbin, Heilongjiang 150081; 2. Dajuzi Forest Farm of Keshenketeng Forestry Burean in Inner Mongolia, Chifeng, Inner Mongolia 024000; 3. Northeast Forestry University, Harbin, Heilongjiang 150040)

AbstractAs the research object of Larix olgensis in Mengjiagang of Heilongjiang Province, the growth conditions of diameter, tree height and volume in different size gap, before and after the thinning were analyzed, the results showed that DBH and volume are characterized by 10 m×10 m gap growing fastest, 5 m×5 m predominated second, 7 m×7 m grows the slowest; diameter of before and after thinning and different sizes gap are significant, tree height of before and after thinning is no significant, tree height of different sizes gap is significant, volume of before and after thinning and different sizes gap are significant; 10 m×10 m is the most conducive to the growth of the trees gap size.

Key wordsLarixolgensis; Gap thinning; Growth factor

林分结构是指一个林分的树种组成、个体数、直径分布、年龄分布、树高分布和空间配置[1]。林分特征因子如直径、树高、断面积、冠幅等，是研究林分结构的重要基础。研究林木及林分的生长过程，在森林资源评估、安排森林经营措施、计算蓄积量、材种出材量和确定森林采伐量等生产经营过程中有着极其重要的作用。抚育间伐作为一种重要的营林技术措施可通过调控林分密度、释放林木竞争、改善林分环境，从而促进林木和林分的生长[2-3]。林隙(gap，亦译为林冠空隙或林窗)的概念是由著名的生态学家Watt[4]提出的，指的是群落中1株以上林冠层树木死亡后所形成的空间，它为未来植物的更新和生长提供了场所。林隙大小是林隙的重要特征，直接影响着林隙内的小气候状况和微环境特征，对林隙内物种更新的种类、数量及分布产生重要影响[5]。

目前，关于林隙大小对林分和单株林木的影响研究很多[6-11]，但关于不同林隙大小对林分生长情况的研究较少。该文以黑龙江孟家岗地区长白落叶松为研究对象，通过对不同大小林隙内胸径、树高、材积的生长情况以及林隙间伐前后的生长情况进行对比分析，研究不同林隙大小对长白落叶松林分特征的影响。

1研究区概况

孟家岗林场位于黑龙江省桦南县孟家岗镇境内，隶属于佳木斯市林业局，地理坐标为130°32′42″～130°52′36″ E，46°20′16″～46°30′50″ N。林场施业区属于完达山系西麓余脉，地势东北高而西南低，地貌为低山丘陵区，最高海拔575 m，最低海拔170 m，平均海拔250 m左右，相对高程为395 m。施业区水系为松花江一级支流倭肯河的源头汇水区。气候为中温带大陆性季风气候，春秋短暂，冬夏分明。年平均气温2.7 ℃，极端最高气温35.6 ℃，极端最低气温-38.6 ℃，年≥10 ℃的积温为2 547 ℃，全年日照时数为1 955 h。年平均降水量为550 mm左右，冬季寒冷，夏季凉爽，大风天较多，无霜期120 d左右。山地土壤大部分为暗棕壤，以典型暗棕壤分布最广，其次为白浆化暗棕壤，另有少量的潜育暗棕壤、原始暗棕壤、草甸暗棕壤。除暗棕壤之外，还有少量的白架土、草甸土、沼泽土及泥炭土的分布。

2研究方法

试验地在黑龙江省佳木斯市孟家岗林场，试验地位于68林班的13小班和69林班14小班，林龄为28年，面积为9.2 hm2，采伐强度为25%。在试验地内按照5 m×5 m、7 m×7 m和10 m×10 m 3种采伐方式设置标准地并进行块状皆伐，对标准地内林木进行每木检尺，选择平均木和优势木进行树干解析，并分别于2013年和2014年对标准地进行复测。

运用Excel 2007和SPSS16.0软件对数据进行单因素方差分析、双因素方差分析、多重比较分析等[12]。

3结果与分析

3.1不同林隙大小对长白落叶松胸径的影响不同大小林隙长白落叶松平均胸径的生长情况见表1。可以看出不同大小的林隙间伐2年后，其平均胸径都比伐前有了很大的增长，以林隙大小为7 m×7 m的林分平均胸径为最大，间伐前和间伐后分别为17.95 cm和18.28 cm。但从生长百分比来看，间伐后生长最快的是林隙大小为10 m×10 m的林分，林隙为5 m×5 m的林分次之，林隙为7 m×7 m的林分间伐后的生长速度是最慢的。可以看出，大的林隙给了林木足够的生长空间，10 m×10 m的林隙大小有利于林木胸径的生长。从双因素方差分析结果来看(表2)，间伐前后胸径大小P都小于0.05，说明间伐前后差异显著，不同大小的林隙胸径差异显著。对不同大小林隙的胸径进行多重比较，从表3可以看出，各林隙大小林分胸径之间差异显著。

表1　不同林隙胸径的生长情况

表2　胸径双因素方差分析

表3　不同林隙胸径的多重比较

胸径分布表现的是林分中不同胸径林木的分配状态。图1为不同林隙大小长白落叶松胸径分布情况，林隙大小为5 m×5 m的林分长白落叶松胸径呈多峰分布，在10 cm和16 cm胸径处出现2个单位面积株数最大值；林隙大小为7 m×7 m的林分胸径为偏正态分布，单位面积株数最大值在18 cm胸径处；林隙大小为10 m×10 m的林分胸径最接近正态分布，单位面积株数在14 cm和16 cm胸径处。总体来说，单位面积株数的最大值在最大和最小胸径处分布株数少，中等胸径处分布株数多。

图1　胸径分布

由表4可知，林隙大小为5 m×5 m的林分，采伐前，单位面积株数最多的为12 cm径阶，株数为317株/hm2，占总株数的19.62%，间伐后单位面积株数最多的径阶为10 cm和16 cm径阶，株数为200株/hm2，占总株数的21.81%；林隙大小为7 m×7 m的林分，采伐前，单位面积株数最多的为18 cm径阶，株数为250株/hm2，占总株数的21.42%，间伐后单位面积株数最多的径阶仍然为18 cm径阶，株数为200株/hm2，占总株数的23.53%；林隙大小为10 m×10 m的林分，采伐前，单位面积株数最多的为12 cm径阶，株数为367株/hm2，占总株数的20.40%，间伐后单位面积株数最多的径阶为14 cm和16 cm径阶，株数为200株/hm2，占总株数的21.81%。各径阶单位面积林木株数的变化即受到林木胸径生长的影响，使得部分径阶的林木平均胸径晋升到更高的径阶，也受到间伐方式的影响，林隙间伐会采伐掉一些中间径阶甚至大径阶林木，使得林分的平均径阶在短时间内呈现增长缓慢甚至负增长状态。

表4　胸径对应株数百分比

3.2不同林隙大小对长白落叶松树高的影响从表5可知，不同大小的林隙间伐后，除了林隙大小5 m×5 m的林分平均树高增长(增长1.4 m，比伐前增长7.52%)以外，另外2个林隙都表现为平均树高负增长，而且林隙越大，负增长百分比越大。这是因为林隙越大，被采伐的林木越多，大径材被采伐的几率也就越大，从树高的短期生长来看，总体平均树高呈现负增长，这也说明，对于林隙各特征因子的研究是一个长期的过程，短期观察很难显现出采伐方式的优越性。从双因素方差分析结果来看(表6)，间伐前后树高大小P大于0.05，说明间伐前后树高差异不显著，林隙大小的方差分析结果P<0.05，说明林隙大小对树高的差异显著。对不同大小林隙的树高进行多重比较，从表7可以看出，各林隙林分树高之间均不存在显著差异。

表5　不同林隙树高的生长情况

表6　树高双因素方差分析

表7　不同林隙树高的多重比较

3.3不同林隙大小对长白落叶松材积的影响从表8可以看出，不同大小的林隙间伐后，其平均材积都比伐前有了很大的增长，林隙大小为10 m×10 m的林分平均材积增长幅度最大，与间伐前相比增长了38.59%，林隙大小为5 m×5 m的林分次之，比间伐前增长了32.44%，林隙为7 m×7 m的林分间伐后的生长速度是最慢的，仅增长了9.59%。从双因素方差分析结果来看(表9)，间伐前后材积大小P都小于0.05，说明间伐前后材积差异显著，不同大小的林隙材积差异显著。对不同大小林隙的胸径进行多重比较，从表10可以看出，林隙为5 m×5 m和 7 m×7 m的林分材积之间差异显著，林隙为7 m×7 m和10 m×10 m的林分材积之间差异显著，林隙为5 m×5 m和10 m×10 m的林分材积之间不存在显著差异。

表8　不同林隙材积的生长情况

表9　材积双因素方差分析

表10　不同林隙材积的多重比较

4结论与讨论

(1)不同大小的林隙间伐后，其平均胸径都比伐前有了大幅度的增长，间伐后生长最快的是林隙大小为10 m×10 m的林分，生长百分比是伐前的11.72%；林隙为5 m×5 m的林分次之，生长百分比是伐前的6.25%；林隙为7 m×7 m的林分间伐后的生长速度是最慢的，生长百分比是伐前的1.84%。不同大小的林隙间伐后，除了林隙大小5 m×5 m的林分平均树高增长(增长1.4 m，比伐前增长7.52%)以外，另外2个林隙都表现为平均树高负增长，而且林隙越大，负增长百分比越大。平均材积都比伐前有了很大的增长，林隙大小为10 m×10 m的林分平均材积增长幅度最大，与间伐前相比增长了38.59%，林隙大小为5 m×5 m的林分次之，比间伐前增长了32.44%，林隙为7 m×7 m的林分间伐后的生长速度是最慢的，仅增长了9.59%。可以初步判定，3种大小的林隙中，10 m×10 m的林分是最利于林木生长的。

(2)通过双因素方差分析得出结论，间伐前后的胸径差异显著，不同大小的林隙胸径差异显著；间伐前后的树高差异不显著，不同大小的林隙树高差异显著；间伐前后的材积差异显著，不同大小的林隙材积差异显著。

(3)从单位面积株数在各胸径的分布情况看，林隙大小为5 m×5 m的林分长白落叶松胸径呈多峰分布，在10 cm和16 cm胸径出现2个单位面积株数最大值；林隙大小为7 m×7 m的林分为偏正态分布，单位面积株数最大值在18 cm胸径；林隙大小为10 m×10 m的林分最接近正态分布，单位面积株数最大值在14 cm和16 cm胸径。总体来说，在最大和最小胸径分布株数少，中等胸径分布株数多。

(4)对林隙内树高生长过程的研究需要较长的观测周期，因为抚育采伐使得林分内许多中径材甚至大径材被采伐，短时间内会导致树高平均值增长缓慢甚至出现负增长，观测周期太短很难显现出采伐方式的优越性。

参考文献

[1] 姚爱静，朱清科，张宇清，等.林分结构研究现状与展望[J].林业调查规划，2005，30(2)：70-76.

[2] LI C M.Research of the effects of thinning on artificial forest growth[D].Beijing：Chinese Academy of Forestry，2003.

[3] WANG K Q，WANG B R.Study on thinning toRobiniapseudoacaciaforest on the Loess Plateau[J].Chinese journal of applied ecology，2002，13(1)：11-15.

[4] WATT A S.Pattern and process in the plant communities[J].Ecology，1947，35：1-22.

[5] 刘庆，吴彦.滇西北亚高山针叶林林窗大小与更新的初步分析[J].应用与环境生物学报，2002，8(5)：453-459.

[6] 王丽霞，段文标，陈立新，等.红松阔叶混交林林隙大小对土壤水分空间异质性的影响[J].应用生态学报，2013，24(1)：17-24.

[7] 张春雨，赵秀海，郑景明.长白山阔叶红松林林隙大小结构研究[J].北京林业大学学报，2006，28(4)：34-38.

[8] 段文标，王丽霞，陈立新，等.红松阔叶混交林林隙大小及光照对草本植物的影响[J].应用生态学报，2013，24(3)：614-620.

[9] 李兵兵，秦琰，刘亚茜，等.燕山山地油松人工林林隙大小对更新的影响[J].林业科学，2012，48(6)：147-151.

[10] 符利勇，唐守正，刘应安.关帝山天然次生针叶林林隙径高比[J].生态学报，2011，31(5)：1260-1268.

[11] 宋新章，李冬生，肖文发，等.长白山区次生阔叶林采伐林隙更新研究[J].林业科学研究，2007，20(3)：302-306.

[12] 卢文岱.SPSS for Windows统计分析[M].北京：电子工业出版社，2000：336-374.