陕西省宁东林业局主要中幼林抚育效果初报

马林峰，武朋辉

(1.陕西省宁东林业局；2.西安市林业技术推广中心，陕西 西安 710061)

陕西省宁东林业局主要中幼林抚育效果初报

马林峰1，武朋辉2

(1.陕西省宁东林业局；2.西安市林业技术推广中心，陕西 西安 710061)

本研究在宁东林业局锐齿栎、油松、华山松等三种主要林分类型中设立样地，对抚育间伐后林内环境因子、林分光合特性、林地土壤肥力以及林分生产力的变化进行研究，以期为本地区森林抚育工作提供参考。研究结果表明，宁东林业局锐齿栎、油松和华山松林抚育间伐后林内环境得到了优化，林地土壤肥力得到改善，林木光合效率提高，促进了林地生产力的发挥。抚育间伐对森林生态系统的影响可能与多种因子有关，在今后的研究中应注意间伐强度、立地因子以及林分类型等的综合影响。

抚育间伐；林内环境因子；光合特性；土壤肥力；林分生产力

森林抚育经营是促进森林植被生长，提高森林健康水平，降低病虫害和森林火灾等发生水平，保证森林经济、生态以及炭汇等功能正常发挥的重要手段[1]。近年来众多学者对不同森林类型抚育经营效果开展了广泛的研究[2]。已知的研究结果表明合理的森林抚育措施可以明显改善林内光照和温湿度，促进林地土壤肥力的释放，提高保留木的生长量和固碳能力[3]。但不同区域、不同林分类型及不同的抚育作业措施对林地环境与质量的作用效果应有差别，试验和选择适宜本地区不同林分的抚育措施就很有必要。

陕西省宁东林业局经营面积11.2万hm2，现有有林地10.2万hm2，其中占林地总面积53.9%的中幼林(5.5万hm2)长期没有进行抚育，林分密度偏大、树种结构单一、林木分化严重、林木竞争剧烈、质量和健康状况差、功能效益低下，阻碍了林地生产力的正常发挥。2010年以来该局先后进行了多次抚育经营作业，并按照要求设置了监测样地。本文通过对该局油松、华山松、锐齿栎等主要林分类型监测样地的持续监测，对林分抚育初期效果进行了研究，以期为本地区森里抚育工作提供参考。

1 研究区概况

研究区位于陕西省宁东林业局，地理位置33°14′～33°50′N，108°16′～108°56′E。该区域位于秦岭中断南坡，海拔1 250～2 889 m，坡度一般为30～35°，为暖温带湿润山地气候，过渡性和垂直变化明显，湿润多雨，气候温和。年平均气温13.3℃，极端最高、最低气温分别为36.2～13.1℃，最冷月(1月份)、最热月(7月份)平均气温分别为2.8℃和23.8℃；年均日照时数1 638.3 h，年均降水量1 130 mm，无霜期199 d。土壤主要为山地棕色森林土，土层平均厚度50 cm左右。现有森林是20世纪50—80年代经过渡采伐后自然恢复起来的次生林，常见森林植物群落类型有油松(Pinustabulaeformis)林，锐齿栎(Quercusalienavar.acuteserrata)林，阔叶混交林，松栎混交林，华山松林，红桦(Betulaalbosinensis)林等。主要成林树种有锐齿栎、油松、华山松(P.armandii)、红桦等，主要伴生树种有漆树(Toxicodendronvernicifluum)，青榨槭 (Acerdavidii)，灯台树(Bothrocaryucontroversum)等。主要灌木为悬钩子类，白檀(Symplocospaniculata)，菝葜(Smilaxchina)等，主要草本植物为白茅(Imperatacylindrica)、蛇梅(Duchesneaindica)、茜草(Rubiacordifolia)等。

2 研究方法

2.1 研究样地的布设与调查

在宁东林业局面积占比较大的锐齿栎、油松和华山松林3个典型林分类型中建立研究样地。选择每个林分类型集中分布的典型地段设立该林分类型的研究样地5个，尽可能保证每个林分类型所有研究样地树种组成和生长状况基本一致，每个研究样地面积均为20 m×30 m。3个森林类型均设置1块对照样地(CK)，共设置15块研究样地(表1)。利用GPS确定每个样地的位置，并记录每个样地的海拔、坡度、坡位、坡向等立地因子。调查林分郁闭度，进行每木检尺，分别记录每个样地内每株乔木(胸径gt;4 cm)的树种，用常规方法测量树高、胸径和冠幅并对其进行编号和标记。于间伐作业3年后进行复测。

表1 森林抚育试验样地概况

注：表中“油”表示油松，“锐”表示锐齿栎，“华”表示华山松，“梾”表示梾木(Swidamacrophylla)、“漆”表示漆树，“槭”表示青榨槭，“木”表示木姜子(Litseapungens)，“榛”表示川榛(Corylusheterophyllavar.sutchuenensis)。

2.2 林内环境监测

2.3 林分光合特性监测

采用标准木法进行测定：根据样地调查资料，在每块样地内选择能代表林木平均状况的标准木1株作为试验用的样株，并在样株的林冠中部选取健康枝条标记以便后续测量。使用Li-6400xt光合测定系统(LI-6400XT Portable Photosynthesis System,LI-COR,Lincoln,NE)进行各项指标的测定。具体测定方法按照李明雨等的方法[4]。

2.4 林地土壤肥力测量

分别在各研究样地中按照土壤自然发育层次，分3层采集土样，每个样地均匀采集五个点的土样。每个样地各层5个土样充分混合后，在实验室测定土样的养分元素含量，包括 N、P、K 等(TN、TP、TK、NO3--N、NH4+-N、AP、AK)。测定方法按照刘盼等人的方法[5]。3个土层养分含量之和作为林地土壤养分含量

2.5 林分生长量的测量

根据间伐前样地调查数据，将林木按径级分组(4 cm一个径级)，林木胸径生长量为两次观测值之差。根据每个样地林木径级分组以及各组林木个体数估算林分平均胸径和平均高，林分平均胸径生长量为两次估算值之差。利用研究区域已有的生物量估算模型估算林分生产力的变化[6，7]。

3 结果与分析

3.1 抚育间伐对不同林分类型林内环境的影响

相比于对照样地，锐齿栎、油松、华山松三种林分类型抚育间伐后林内温度，光照强度，大气相对湿度和CO2浓度均有不同程度的改变(表2)。抚育间伐后锐齿栎、油松、华山松三种林分类型林内温度分别提高了10.98%、16.78%、11.73%，林内光照强度分别增加了12.2%、11.3%、10.8%，林内大气相对湿度分别降低了3.75%、8.85%和4.49%，林内CO2浓度分别增加了2.06%、1.35%、4.43%。三种林分类型抚育间伐后林内环境均得到了一定程度的改善。油松林林内温度和大气相对湿度的变化最为明显。

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表2 抚育间伐对林内环境的影响

3.2 抚育间伐对不同林分类型光合特性的影响

抚育间伐后三种林分类型光合能力均得到了一定程度的提升(表2)。锐齿栎、油松和华山松林的净光合速率(Pn)分别提高了2.44%、2.96%和2.00%，光饱和最大光合速率(Pmax)分别提高了26.15%、26.49%和19.64%，表明抚育间伐后三种林分的光合效率均得到了一定的提高，尤其是在达到光饱和点之后，光合速率显著提高。抚育间伐后锐齿栎、油松和华山松林的光补偿点(LCP)分别比对照林分高出2.30%、2.35%和2.74%，光饱和点(LSP)分别比对照林分高出74.00%、22.90%和20.19%，这表明抚育间伐之后三种林分类型光能利用率均得到了明显增强。

3.3 抚育间伐对不同林分类型林地土壤肥力的影响

抚育间伐对锐齿栎、油松、华山松三种林分类型林地土壤肥力均产生了不同程度的影响。由表3可以看出，抚育间伐后三种林分类型林地土壤有机质、总氮、总钾含量均不同程度增加，油松林的土壤有机质、总N、总P含量增加量在三种林分中均最为明显，分别比对照高出126.62%、87.12%、84.62%,然而其总K含量的增加量则较小(7.40%)。三种林分类型抚育间伐后NO3--N、NH4+-N、速效P、速效K等速效肥的含量均不同程度增加。锐齿栎、油松、华山松三种林分类型林地土壤NO3--N含量分别增加了63.76%、66.48%、14.34%；NH4+-N含量分别增加47.75%、22.56%、32.64%，速效P含量分别增加88.82%、33.45%、97.40%、速效K含量分别增加45.03%、64.05%、98.43%。值得注意的是，华山松抚育间伐后林地土壤总P含量降低了13.47%，三个林分类型之间其余土壤肥力指标的变化差异也较大，这表明抚育间伐对不同林分类型林地土壤肥力的影响可能存在较大差异。

表3 抚育间伐对林分光合参数的影响

表3 抚育间伐对林地土壤肥力指标的影响

3.4 抚育间伐对不同林分类型生产力的影响

抚育间伐对锐齿栎、油松、华山松三种林分类型林分平均胸径及其生长量，单位面积蓄积量和净生产力的增加均有一定的促进作用(表4)。抚育间伐后锐齿栎、油松、华山松林林分平均胸径相比于对照林分分别增加了4.51%、7.82%和2.10%，单位面积蓄积量分别提高了9.67%、15.85%和3.07%，林分平均胸径的生长量分别提高了24.33%、26.55%和24.68%，净生产力分别增加了1.67、1.00、0.67 t·hm-2·a-1、比对照林分分别提高了15.61%、20.00%、13.97%。可以看出抚育间伐对油松林生产力的提升最为明显，其次为锐齿栎林，对华山松林生产力的促进作用最小。这与抚育间伐后光合能力在三种林分的变化规律一致。

表4 抚育间伐对林分生产力的影响

4 结论与讨论

本研究结果表明锐齿栎、油松、华山松三个不同林分类型抚育间伐后林内光照条件均得到了不同程度的改善，与秦平书[7]、毛志宏等[8]的研究结果相同。抚育间伐后林分密度降低，使得林冠郁闭度下降，透过林冠层的直射光和经林冠层反射光增加，林内光照强度增加。光照强度的增加提高了林内空气温度和林地土壤对太阳辐射的吸收，两者共同作用使得抚育间伐后林内温度升高。本研究中三种林分抚育间伐后林内温度均不同程度升高，这与胡建伟等[9]的研究结果相同。吴统贵等[10]认为大气相对湿度受温度的影响，其变化规律与气温完全相反。本研究中三种林分类型抚育间伐后林内大气相对湿度均不同程度降低，这可能是因为抚育间伐后林内温度升高，增加了林内蒸发量，而光照条件的改善使得林木生长活动变强，对林地水分的蒸腾消耗增加，两者共同作用降底了林内大气相对湿度。 林内环境的改善有助于林下植被发育和林地更新，同时提高林地整体的生产力和固碳能力。

净光合速率的高低反映了植物生长的快慢或产量的高低[11]，本研究中锐齿栎、油松、华山松三种林分类型抚育间伐后林分净光合速率均小幅增加。这可能是因为抚育间伐后，林分郁闭度下降，林内光照条件得到改善，从而促进了林木光合速率的提高，这与李勇等人[12]的研究结果一致。CO2是光合作用的主要原料，其浓度是光合速率的影响因子之一。然而，在本研究中抚育间伐后林内CO2浓度并未随着光合作用的增强而降低，反而有小幅增加。这可能是因为抚育间伐后林内温度升高，从而增强了土壤微生物的活动,增加了土壤中CO2的释放量[9],同时林分密度的下降使得林内空气的流动性增加，使得被植物光合作用消耗的CO2迅速得到补充。

光补偿点(LCP)的高低直接反映了植物对弱光的利用能力的大小，LCP越低说明植物对弱光的利用能力越强[13]，光补偿点与光饱和点(LSP)之间的光能利用区间越宽说明植物对光能的利用效率越高。在本研究中，三种林分类型抚育间伐后LCP略微提高而LSP则大幅提高。这表明抚育间伐后林木可能通过提高呼吸作用来适应环境的变化，而LCP和LSP之间光能利用范围的增加则使得林木对光能的利用率提高，反映出林木对林内光照增强的适应。

本研究结果表明抚育间伐对锐齿栎、油松、华山松三种林分类型林地各项肥力指标均有一定的影响。主要表现在增加了土壤有机质以及N、P、K等养分特别是速效养分的含量。张鼎华等[14]、唐效蓉等[15]的研究结果均表明合理的抚育间伐能改善土壤养分状况。然而抚育间伐对林地土壤肥力的影响机制较为复杂，有的研究结果表明抚育间伐不总是提高林地土壤养分含量[16-17]，在本研究中华山松抚育间伐后林地土壤总P含量也出现一定程度的下降。这可能是因为不同的抚育间伐强度对林地土壤肥力的影响存在差异。抚育间伐强度对秦岭林区林地土壤肥力的影响值得进一步研究。

抚育间伐通过调整林分密度，改善保留木的生长环境，从而促进保留木的生长。以往的研究结果表明合理的抚育间伐能够促进林木的生长和林地生产力的提高[18-20]。本研究中抚育间伐后锐齿栎、油松、华山松三种林分类型林分平均胸径及其生长量，单位面积蓄积量和净生产力均一定程度增加，这表明抚育间伐在一定程度上促进了林地生产力的发挥。

综上所述，宁东林业局锐齿栎、油松和华山松林抚育间伐后林内环境得到了优化，林地土壤肥力得到改善，林木光合效率提高，促进了林地生产力的发挥。抚育间伐对森林生态系统的影响可能与多种因子有关，在今后的研究中应注意间伐强度、立地因子以及林分类型等的综合影响。

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PreliminaryReportontheImpactsofThinningonYoungForestinNingdongForestryBureauofShaanxiProvince

MA Lin-feng1, WU Peng-hui2

(1.NingdongForestryBureauofShaanxi,Xi’an,Shaanxi710061; 2.Xi’anForestryExtensionCenter,Xi’an,Shaanxi710061)

Research plots in the three main forest types were established: Quercus aliena var.Acuteserrata, Pinus tabulaeformis and Pinus armandii in Ningdong Forestry Bureau of Shaanxi Province. Impact of thinning on forest environment, forest photosynthetic characteristics, soil fertility and stand productivity were studied. The results showed that after thinning in the three types of forest, ,forest environment were optimized, soil fertility were improved, forest photosynthetic were more efficiency, and forest productivity were promoted. The influence of thinning on forest ecosystem may be related to many factors and comprehensive consideration should be paid to thinning intensity, site factors and stand types.

Forest thinning; forest environment; photosynthetic characteristics; soil fertility; stand productivity

2017-03-10

马林峰(1974-),男,大专,工程师,主要从事森林资源培育及管理等工作。

S753.7

A

1001-2117(2017)04-0033-06