不同间伐强度对黄山松人工林生长的影响

邱 林 张建设 王晓云 申明海 周传涛 徐玉杰 郑天才 张琳琳

(1.河南省信阳市林业科学研究所，河南 信阳 464031；2.河南鸡公山森林生态系统国家定位观测研究站，河南 信阳 464031；3.河南省国有黄柏山林场，河南 信阳 465332)

间伐是森林培育重要措施之一，科学合理的间伐可以调整林分密度，改善冠层营养空间，减少林木间竞争[1-2]，在促进林木生长、优化林分结构、提高林下植物多样性以及充分发挥林地生产力、改变土壤理化性质、增加森林生态系统稳定性等方面发挥着重要作用[3-6]。因此，间伐对实现森林经营多功能管理具有重要的理论和实践意义。

黄山松 (Pinustaiwanensis) 又名为台湾松，为我国特有树种，常绿乔木，喜光、耐干旱、耐瘠簿、抗风，材质良好，分布范围广，是重要的用材树种。目前，国内间伐相关的研究多集中在马尾松 (Pinusmassoniana)[7-8]、杉木 (Cunninghamialanceolata)[9]、栎类 (Quercusspp.)[10-11]等树种，而间伐对黄山松影响的研究鲜有报道。国有商城黄柏山林场是全国20家森林经营样板基地建设单位之一，区内有大面积黄山松人工林，基于此，本研究以黄柏山样板基地内的黄山松人工林为研究对象，进行不同强度间伐试验，以期为黄山松人工林的多功能经营提供参考。

1 研究区概况

黄柏山林场地处河南省南部大别山北麓，位于北纬31°23′～31°35′，东经115°13′～115°20′，海拔400～900 m，坡度15°～35°，水流侵蚀作用强烈，地质构造复杂，地貌类型多样，山体多呈 “V” 形峡谷，是淮河一级支流灌河的发源地。地处北亚热带向暖温带的过渡地带，年平均气温14.8 ℃，年平均降雨量1 298.2 mm，主要土类为黄棕壤。

2 材料与方法

2.1 试验方法

在林龄为14 a的黄山松人工林内，按照伐密留匀、兼顾株距以及留优去劣的原则，对黄山松人工林进行间伐。以黄山松人工林密度计，设置45%的强度间伐 (T45)，34%的中度间伐 (T34)，23%的弱度间伐 (T23) 3种间伐强度样地，同时以未间伐样地为对照 (CK)。每种处理采用随机区组设计，设置20 m × 30 m固定样地，3次重复，共计12块样地。间伐前样地基本情况见表1。

2.2 样地调查

间伐当年以及伐后5年，每年定期对固定样地内黄山松进行每木检尺，测定胸径、树高、冠幅等因子。

表1 伐前样地基本情况Table 1 Basic condition of sample plots before thinning

2.3 黄山松蓄积量和生物量计算方法

单株黄山松材积计算方法见式 (1)，单位面积蓄积量为单位面积单株黄山松材积累加。单株生物量采用吴泽民等[12]建立的模型，其形式见式 (2)，单位面积生物量为单位面积内单株黄山松生物量累加。

V=0.000 062 341 803DBH1.855 149 7H0.956 824 92

(1)

W=0.156 479(DBH2H)1.080 051

(2)

式中：V为材积 (m3)，DBH为胸径 (cm)，H为树高 (m)，W为单株黄山松生物量 (kg)。

2.4 数据处理

采用Excel 2003和SPSS 19.0软件进行数据处理与分析，采用单因素方差分析法和Duncan多重比较法进行分析。

3 结果与分析

3.1 不同间伐强度对黄山松人工林胸径生长的影响

不同间伐强度对黄山松人工林胸径生长的影响见表2。由表2可知，间伐5年后，T45黄山松平均胸径最大为14.18 cm，其次是T34、T23的平均胸径，分别为13.50、13.18 cm，对照平均胸径最小为12.10 cm。T45、T34、T23平均胸径年均增长率分别为5.89%、5.11%、4.65%，为对照的1.28、1.11、1.01倍。平均胸径及其年均增长率，均随间伐强度增大而增加。由方差分析可知，伐后5年，T45、T34、T23的平均胸径以及年均增长率都显著高于对照 (P< 0.05)，而不同间伐强度内，T45平均胸径以及年均增长率又显著高于T34、T23(P< 0.05)，T34、T23平均胸径以及年均增长率之间差异不显著。这表明间伐对黄山松人工林胸径的生长具有显著的促进作用，并且随间伐强度的增大，促进作用越显著。

表2 不同间伐强度下黄山松胸径生长量Table 2 The DBH growth of P.taiwanensis under different thinning intensities

注：同列不同小写字母表示差异显著 (P< 0.05)。

3.2 不同间伐强度对黄山松人工林树高生长的影响

不同间伐强度对林木平均高度影响比较复杂，研究结果也不尽相同[11,13-14]。不同间伐强度下黄山松树高生长量的影响见表3。

表3 不同间伐强度下黄山松树高生长量Table 3 The tree height growth of P.taiwanensis under different thinning intensities

注：同列不同小写字母表示差异显著 (P< 0.05)。

由表3可知，伐后5年，黄山松平均树高由大到小依次为T45、T34、T23、CK，平均树高年均增长率随间伐强度增加而增加，相对于对照，T45、T34、T23的平均树高年均增长率分别增加了0.88%、0.41%、0.28%。由方差分析可知，在T45、T34、T23以及对照处理下，伐后5年，平均树高及其年均增长率差异不显著。由此表明，间伐在一定程度上虽能促进黄山松人工林树高生长量的增加，但效果不明显。

3.3 不同间伐强度对黄山松蓄积量的影响

3.3.1不同间伐强度对黄山松单株材积的影响

林木单株材积大小主要取决于胸径、树高。不同间伐强度对黄山松单株材积生长量的影响见表4。

表4 不同间伐强度下黄山松单株材积生长量Table 4 The individual volume growth of P.taiwanensis under different thinning intensities

注：同列不同小写字母表示差异显著 (P< 0.05)。

由表4可知，伐后5年，T45、T34、T23黄山松平均单株材积分别为0.057 0、0.050 7、0.048 1 m3，均高于对照的0.036 7 m3。平均单株材积年均增长率与对照相比，均有所增加，增幅分别为2.33%、1.22%、1.13%。由方差分析可知，T45、T34伐后5年的平均单株材积显著高于对照 (P< 0.05)，T23与对照差异不显著。T34、T23的平均单株材积年均增长率均显著高于对照 (P< 0.05)，但显著低于T45(P< 0.05)。由此表明间伐可以显著促进林木单株材积生长，并随间伐强度的增加，促进效果愈明显。

3.3.2不同间伐强度对黄山松单位面积蓄积的影响

黄山松人工林蓄积由单株材积和株数共同决定，不同间伐强度虽能增加黄山松单株材积，且随着间伐强度的增加而增加，但间伐强度的增加，也减少了单位面积内黄山松株数。不同间伐强度对黄山松人工林单位面积蓄积量的影响见表5。

表5 不同间伐强度下黄山松人工林单位面积蓄积Table 5 The dynamics of stand volume of P.taiwanensis under different thinning intensities

注：同列不同小写字母表示差异显著 (P< 0.05)。

由表5可知，间伐初期单位面积蓄积随间伐强度增加而减小，T45、T34、T23蓄积分别是对照的78.18%、83.66%、89.82%。单位面积蓄积年均增长率由大到小依次为T45、T34、T23、对照，随间伐强度增加而增加。间伐5年后，T45、T34、T23单位面积蓄积分别是对照的85.47%、87.03%、90.70%，随着伐后时间推移，不同处理间单位面积蓄积差异减小。由方差分析可知，伐后5年，对照蓄积显著高于T45(P< 0.05)，与T34、T23差异不显著，单位面积蓄积年均增长率在不同间伐强度处理下均无显著差异。由此说明不同间伐强度对黄山松人工林蓄积增长无显著促进作用。

3.4 不同间伐强度对黄山松人工林生物量的影响

不同间伐强度对黄山松人工林生物量影响见表6。

表6 不同间伐强度下黄山松人工林生物量变化Table 6 The biomass change of P.taiwanensis under different thinning intensities

注：同列不同小写字母表示差异显著 (P< 0.05)。

由表6可知，伐后当年，T45、T34、T23的生物量分别为对照的88.02%、91.01%、97.19%，随间伐强度增加，生物量呈减小趋势。生物量年均增长率由大到小依次为T45、T34、对照、T23，伐后5年，T45、T34、T23的生物量分别为对照的89.98%、91.01%、96.00%，随伐后时间推移，T45生物量与对照差异减小。由方差分析可知，间伐5年后，对照生物量显著高于T45、T34(P< 0.05)，但与T23差异不显著，生物量年均增长率在不同间伐强度处理下均无显著差异。由此说明不同间伐强度对黄山松人工林生物量增长无显著促进作用。

4 结论与讨论

间伐通过改变林分结构，从而影响林木生长。黄山松人工林间伐结果表明，间伐对黄山松胸径的生长有显著的促进作用，且随间伐强度的增加，促进作用愈显著，这是因为间伐后，黄山松之间竞争减小，且间伐强度越大，黄山松的生长空间和营养空间越大，越有利于主干生物量的积累，这与张水松等[15]、孙洪刚等[16]的研究结果一致。不同间伐强度处理对黄山松平均树高及其年均增长率会产生一定影响，但影响不大，相互之间差异不显著，主要因为树木的高生长取决于树种的遗传特性、林木立地条件等因素。间伐促进了黄山松胸径和树高的生长，因而也增加了单株材积，与对照相比，T45、T34、T23对黄山松单株材积生长均有显著促进作用，且促进作用随间伐强度的增加而增加。综合分析可发现，间伐处理，尤其是强度间伐，能显著促进黄山松生长特别是胸径的生长，不仅可以缩短黄山松林工艺成熟期，而且有利于黄山松大径材培育。

关于间伐能否提高林分的蓄积和生物量，一直存在较大争议，有学者认为需到主伐时才得到结论[17-18]。研究中，间伐减少了黄山松人工林蓄积和生物量，初期各处理明显低于对照，但间伐能在一定程度上提高蓄积、生物量年均增长率，且都表现为T45> T34> 对照，且伐后5年，T45、T34蓄积和生物量与对照差异进一步减小，随时间增长，呈渐近于对照趋势。由于林木生长周期的原因，仅用伐后5年的数据说明间伐对黄山松林收获量的影响是远远不够的，还需长期、持续的调查和分析。

研究得出的结论只是基于伐后5年的调查数据，仅说明了黄山松人工林胸径、树高、单株材积、蓄积以及生物量经不同强度间伐后短期内生长变化情况。试验时间短，分析指标少，而间伐对林分的影响是长期、多方面、动态的过程，应基于林分现状、培育目标等因素，进行长期、多指标系统观测，从而对黄山松人工林不同强度间伐效果做出更科学合理的判定。