不同营林措施对黔中马尾松天然次生纯林生物量的影响

王科 戚玉娇 谭伟

摘要：  以黔中地区马尾松天然次生纯林为研究对象，实施幼龄林抚育、中龄林间伐及近熟林择伐措施林分与对照林分生物量的对比结果表明：抚育林分的平均木、目标树和林分总生物量分别达到对照林分的1.83、1.59和1.15倍;间伐与择伐林分目标树生物量的年增长量均显著高于对照林分，间伐林分乔木层生物量的增长量与增长率均高于对照林分，抚育增加了平均单株生物量和乔木层总生物量，间伐与择伐对林分目标树生物量和乔木层总生物量的增长均有促进作用，对林下植被生物量的促进作用不明显。

关键词：  黔中地区;  马尾松;  天然次生纯林;  生物量;  营林措施

马尾松（Pinus massoniana）是黔中地区的主要乡土树种，具有速生、丰产、优质等特点，但由于黔中地区存在石漠化现象，马尾松天然次生林的生产力很难提高[ 1 - 2 ]。抚育、间伐与择伐是森林经营的主要方式，对森林的生长、结构与功能有重要影响。生物量作为林分生产力的重要体现，是森林生态系统物质与能量循环的基础，在森林的结构与功能中具有重要地位[ 3 - 5 ]。目前，关于不同营林措施对马尾松生物量影响的研究较少，本文对黔中地区已开展幼龄林抚育、中龄林间伐和近熟林择伐的马尾松天然次生纯林进行样地调查，通过对比经营林分与对照林分的生物量，评价不同营林措施在黔中地区的实施效果，为今后建立适合该地区的森林可持续经营技术体系提供理论参考。

1 研究区概况

研究区位于贵州省中部的息烽县和开阳县（106°27′～107°17′E，26°48′～27°22′N）海拔        1 000～1 400 m，地形多样，以山地为主。北亚热带和南温带季风气候，年平均气温为10.6～15.3 ℃，年降水量1 000 mm左右。植被以马尾松、杉木（Cunninghamia lanceolata）为主，马尾松天然林多经过人为砍伐和破坏后自然恢复成次生林。

2 研究方法

2. 1 试验林营造

试验林为开阳县和息烽县的马尾松天然次生纯林，林分初始年郁闭度均达到0.8以上，对其林分设计了幼龄林抚育、中龄林间伐和近熟林择伐三种经营措施，并分别设计了相应的对照林分。经营林分与对照林分初始条件相似，经营林分采取相应经营措施，对照林分不采取任何经营措施。

2. 2 营林措施

2. 2. 1 抚育

实施时间为2010年，实施对象为9年生马尾松幼龄林，初始年抚育林分林木株数密度约为3 000株/hm2。人工辅助调节林木水平分布、树种组成，改善优质植株生长空间，实现林分混交。进行抚育、间伐、修枝、补植等，伐除对培育目标植株有竞争和干扰的乔木，对林下目标树附近高大的灌木和草本进行清除。抚育措施不定期进行。

2. 2. 2 间伐

实施时间为2013年，实施对象为18年生马尾松中龄林，间伐前的株数密度为2 269株/hm2。为了目标树和林分内其他林木更好生长，进行单株间伐，伐除对培育目标植株有干扰和林分密集部分长势差的乔木。间伐实施1次，株数间伐强度为39.18%。

2. 2. 3 择伐

实施时间为2013年，实施对象为22年生马尾松近熟林。择伐前的株数密度为1 443株/hm2。进行单株择伐，以目标树为核心采伐竞争木和干扰木，在无目标树的区域调节林分密度，择伐霸王树，增加林中空隙。择伐实施一次，株数择伐强度为37.64%。

2. 3 样地调查

2. 3. 1 乔木层调查

2013年设置间伐林、择伐林固定样地各8个，包括4个经营样地和4个对照样地，间伐样地为半径8.92 m的样圆，对照样地为半径5.64 m的样圆，每个样圆周围（含样圆）设置约667 m2左右的保护区。2017年，在抚育林中设置6个20 m×20 m的临时样地（包括3个经营样地和3个对照样地）。调查乔木层时，对5 cm以上的乔木进行编号，标注胸径测量位置，标记好目标树。根据林分的实际生长情况，按照《森林抚育规程GB/T 15781-  2015》确定目标树，在对照样地也做好目标树标记。胸径测量采用钢围尺测量，树高低于7 m用塔尺测量，高于7 m采用激光树木测高仪DZH-30测量。固定样地调查从2013年开始，间隔期为1年，调查5次（4次复查）。临时样地在2017年调查1次。

2. 3. 2 林下层调查

2017年，在间伐林和择伐林中分别设置4个20 m×20 m的临时样地（含对照样地），记录灌木层与草本层物种和株数，测量灌木的地径、树高及草本的覆盖度。由于抚育措施会不定期对林下高大灌木和草本进行清除，所以本研究只对间伐林和择伐林的林下植被生长情况进行分析。

2. 4 数据处理方法

2. 4. 1 生物量计算

采用模型法计算马尾松生物量，根据黔中地区马尾松标准木生物量的实测数据，建立马尾松生物量的相对生长方程，具体如下。

2. 4. 2 林木优势度计算

计算树木优势度并做分级，林木优势度=胸径/样地平均胸径×树高/样地平均树高。优势度≥1.3为优势木，1.3>优势度≥0.7为一般木、优势度<0.7为被压木。

2. 4. 3 方差分析

用SPSS18.0软件的单因素方差分析（one Way-ANOVA）和Duncan多重比較检验林分不同经营措施之间生物量的差异性。统计分析、作图用Excel2007和SPSS18.0软件完成。

3 结果与分析

3. 1 抚育对林分生物量的影响

由抚育对马尾松天然次生纯林生物量的影响（表1）可以看出，抚育对林分生物量的生长有促进作用。抚育林分的乔木种类有4种，对照林分仅2种，在株数密度较小的情况下，抚育林分的平均单株生物量、目标树生物量和乔木总生物量均表现出优势。（1）抚育林分的平均单株生物量0.055±0.030 t/株，大于对照林分的0.030±0.012 t/株。单株目标树生物量为0.102±0.056 t/株，达到对照林分的1.59倍。（2）抚育林分的株数密度为2 125株/hm2，与对照林分相比降低了33.07%。抚育林分密度虽小，乔木层总生物量却高于对照林分，抚育林分乔木生物量为97.10±6.47 t/hm2，比对照林分高出13.39 t/hm2。抚育林分中除马尾松外，其他树种的株数所占比例为9.95%，比对照高6.63个%。可见，抚育措施可以减小林分密度、增加物种数量、提高林木混交比例、增加平均单株生物量以及乔木层总生物量。

3. 2 间伐与择伐对单木生物量的影响

由间伐与择伐对马尾松天然次生纯林单木生物量的影响（表2）可以看出，各林木类型的年均生长量均表现出为经营林分大于对照林分，各处理方式年均生长量表现为目标树>平均木>非目标树。间伐林的目标树、平均木、非目标树年均生长量依次为0.010 3±0.000 7 t/株、0.005 3±0.000 5 t/株、0.003 6±0.000 5 t/株，分别是对照林分的1.72、1.61和1.44倍。择伐林的目标树、平均木、非目标树年均生长量依次为0.012 7±0.001 8 t/株、0.006 6±0.000 8 t/株、0.004 6±0.000 t/株，分别是对照林分的1.67、1.53和1.39倍。经营林分非目标树的年均生长量均大于对照林分平均木。差异性检验结果表明，目标树生物量的年增长量在经营林分与对照林分中表现出显著差异性，目标树与非目标树生物量的年增长量也有显著差异性（P<0.05）。可见，间伐和择伐对林分平均单木、目标树和非目标树生物量的增长均起到了促进作用，尤其对目标树的促进效果更好。

3. 3 间伐与择伐对不同优势等级林木生物量增长的影响

由间伐与择伐对不同优势等级林木生物量的影响（表3）可以看出，各优势等级林木生物量的年均增长量由大到小的排序依次是优势木、一般木、被压木。在间伐林中，经营林分的优势木年均生长量是对照林分的1.9倍，一般木是对照的1.61倍，被压木生物量的生长没有优势。在择伐林中，经营林分的优势木年均生长量是对照的1.29倍，一般木是对照的2.52倍，被压木是对照的3.4倍。可见，间伐措施对优势木生物量增长的促进效果最好，被压木最差，择伐对优势木和被压木的促进效果与间伐相反。

利用林木优势度与生物量的年均增长量做相关性分析，由马尾松天然次生林林木优势度与林木生物量年增长量的相关性（表4）可以看出，在中龄林间伐与近熟林择伐中，林木优势度与生物量的年均增长量在0.01水平上呈极显著正相关关系，相关性系数最高达0.849。这说明在同一林分中的林木胸径越大，树高就越高，林木生物量增长就越快。

3. 4 间伐与择伐对乔木层总生物量的影响

由间伐与择伐对马尾松天然次生林乔木层总生物量的影响（表5）可以看出，间伐与择伐均提高了乔木层生物量的年均增长率。在间伐林中，经营林分乔木生物量的年均增长量为8.23 t/hm2，年均 增长率为11.36%，年均生长量和生长率均大于对照林分。生长量在第1年和第3年中表现出经营林分小于对照林分，但生长率却大于对照林分，其中，第4年经营林分生长率达到了对照林分的2.79倍。经营林分年生长率由大到小依次为第2年>第1年>第3年>第4年。在择伐林中，经营林分乔木生物量的年均增长量为6.01 t/hm2，年均生长率为5.50%，年均生长量小于对照林分，年均生长率则大于对照林分，生长量只在第3年中表现出优势，生长率则在第2、3、4年中均表现出优势。

3. 5 间伐与择伐对林下植被生物量的影响

由间伐与择伐对马尾松天然次生林林下植被生物量的影响（表6）可以看出，间伐林分的林下灌木层生物量为0.99±0.41 t/hm2，草本层生物量为0.43±0.12 t/hm2，与对照林分相比无显著差异（P>0.05）。择伐林分的林下灌木层生物量为1.19±0.96 t/hm2，草本层生物量为0.36±0.14 t/hm2，与对照林分相比差异也不明显（P>0.05）。可见，间伐与择伐提高了灌木层的物种数，降低了草本层的物种数，同时增加了草本层的覆盖度。

4 结论与讨论

4. 1 马尾松幼龄林抚育增加了单株生物量及乔木层总生物量。抚育林分的平均单株生物量为0.055 t/株，是对照林分的1.83倍;目标树单株生物量为0.102 t/株，是对照林分的1.59倍。林分乔木生物量为97.10  t/hm2，大于对照林的84.71 t/hm2。此外，抚育也减小了马尾松林分密度，增加了物种数，提高了林木混交比例。合理的抚育措施能增强林分的通透性，改善林内的光照和温度等条件及林内卫生状况，保证林木有一定的营养空间，从而加速其生长[ 6 ]。

4. 2 中龄林间伐与近熟林择伐对林分平均木、目标树和非目标树生物量的增长有促进作用。间伐、择伐对目标树的促进效果最好，间伐林与择伐林目标树的年均生长量是分别是对照林分的1.72和1.67倍，这是由于间伐和择伐能够改善林内光照和温度条件，有效增加了低矮植光照强度和时间，利于调节林分群体结构，增加了林木的生长空间。相关性分析结果表明，林木胸径越大、树高越高，生物量生长就越快，为大径级目标树的选择提供了参考。

4. 3 中龄林间伐提高了乔木层生物量的增长量和增长率，近熟林择伐未提高喬木层生物量的增长量，但提高了增长率。间伐林分生物量的年均增长率为11.36%，比对照林分高了4.19个百分点，择伐林分生长率为5.50%，比对照林分高了0.83个%。已有研究表明，间伐可以有效地促进林分乔木层生物量的生长[ 7 - 9 ]。乔木层的生物量与单木的生物量和单木的数量有关，间伐与择伐无疑会减少林木数量，可能会导致单木生物量的“得到量”不及间伐林木的“失去量”，所以经营时应考虑间伐强度。蔡磊等在对贵州主要人工林经营技术的研究中，把间伐强度在35%以上定义为强度间伐[ 10 ]。本研究间伐和择伐强度均大于35%，属强度间伐，而中龄林因生长迅速而弥补了间伐林木产生的“失去量”。

4. 4 间伐对不同优势等级林木生物量生长的促进效果表现为优势木最好，被压木最差。择伐对不同优势等级林木的促进效果与间伐相反。导致该结果的原因可能是中龄林生长较为迅速，林木间的激烈竞争不利于被压木的生长，而近熟林生长较为缓慢，林木激烈竞争期已过，优势木生长趋于稳定，择伐给较小林木提供光照，促进了被压木的生长。

4. 5 间伐与择伐对于林下植被生物量的促进效果不明显，这与李少青、方海波、熊有强等的研究结果有差异[ 11 - 13 ]。导致差异的原因可能是间伐和择伐阶段对灌草植被的破坏使得林下植被的生长受到了影响，但具体原因有待进一步研究。森林生长是一个长周期过程，还需要对林分进行更为长期的跟踪调查。

参考文献

[1] 雷相东，  陆元昌，  张会儒，  等.  抚育间伐对落叶松云冷杉混交林的影响[J].  林业科学，  2005（4）：  78 - 85.

[2] 丁敏，  倪荣新，  洪强雄.  马尾松不同抚育方式对林地生产的影响[J].  浙江林业科技，  2012，  32（4）：  64 - 66.

[3] Ishii， HT; Maleque， MA ; Shingo， TG. Line thinning promotes stand growth and understory diversity in Japanese cedar （Cryptomeria japonica D. Don） plantations[J]. Journal of Forest Research，2008， 13（1）： 73 - 78.

[4] 杨世凡，  安裕伦.  生态恢复背景下喀斯特地区植被覆盖的时空变化——以黔中地区为例[J].  地球与环境，  2014，  42（3）：  404 - 412.

[5] 张林林，  刘效东，  苏艳，  等.  马尾松人工林生物量与生产力研究进展[J].  生态科学，  2018，  37（3）：  213 - 221.

[6] 黃鑫，  戴冬，  黄春波，  等.  马尾松生物量和生产力研究进展[J].  世界林业研究，  2019，  32（1）：  53 - 58.

[7] 王懿祥，  张守攻，  陆元昌，  等.  干扰树间伐对马尾松人工林目标树生长的初期效应[J].  林业科学，  2014，  50（10）：  67 - 73.

[8] 郭树平，  景维新，  徐存保，  等.  天然红松林卫生清理和透光抚育集材方式的效益评价[J].  林业科技，  1996（6）：  19 - 20.

[9] 明安刚，  刘世荣，  李华，  等.  近自然化改造对马尾松和杉木人工林生物量及其分配的影响[J].  生态学报，  2017，  37（23）：  7 833 - 7842.

[10] 蔡磊，  杨健，  王六平，  等.  贵州省主要人工林近自然经营技术研究[J].  林业实用技术，  2013（9）：  62 - 64.

[11] 李少青.  杉木林间伐对林下植被及生物量影响的研究[J].华东森林经理，  2013，  27（3）：  10 - 12， 24.

[12] 方海波，  田大伦，  康文星.  杉木人工林间伐后林下植被生物量的研究[J].  中南林学院学报，  1998（1）：  5 - 9.

[13] 熊有强， 盛炜彤，  曾满生.  不同间伐强度杉木林下植被发育及生物量研究[J].  林业科学研究，  1995（4）：  408 - 413.