目标树经营对杉檫混交林生长及天然更新影响研究

陈舒林，方文斌，陈 云，乐有彬，陈银竹，陈兴国，廖水龙，郭诗宇

(1.湖北省通山县大幕山林场，湖北 咸宁 437652；2.湖北省通山县林业局，湖北 咸宁 437600；3.湖北省林业局外资办，湖北 武汉 430079；4.湖北省钟祥市盘石岭林场，湖北 荆门 431900；5.湖北省通山县北山林场，湖北 咸宁 437600； 6.湖北生态工程职业技术学院，湖北 武汉 430200)

1 引言

建设国家储备林，是推进林业供给侧结构性改革、精准提升森林质量的重要举措，对确保国家生态安全和国家木材安全、建设生态文明具有十分重要的意义。根据国家林业和草原局速生丰产用材林基地建设工程管理办公室的有关规定，国家储备林建设改培方式主要采用目标树经营法[1～5]。目标树经营法自1980年由德国弗莱堡大学教授阿贝茨(P. Abetz)系统性提出以来[6]，国内外对其经营成效的研究一直在进行。研究方法主要是设置固定样地，通过作业样地与对照样地的横向比较探索目标树经营的效果[7～12]，目前鲜有利用间伐前后不同年份固定样地的纵向比较来说明目标树经营成效的报道。本研究结合国家储备林项目的实施，通过布设固定样地，对目标树经营前后给林分生长带来的影响和不同间伐强度给天然更新带来的影响进行分析评价。

2 材料与方法

2.1 研究区概况

研究区位于大幕山林场国家储备林项目范围内。大幕山林场地处通山县北部边缘，属幕阜山脉，是典型的鄂南低山丘陵地貌，东西长、南北窄，北高东低，坡度一般在20～35°之间，最高海拔954.1 m，最低海拔90 m。其东南部、东北部与黄沙镇接壤，西南部和万家乡相连，西北部与咸宁市咸安区毗邻。境内四季分明，气候温和，日照充足，雨量充沛。年均气温13 ℃，年均降水量1600 mm，全年无霜期235 d。成土母岩主要为页岩、石灰岩、花岗岩，山下部多为黄沙壤和白砂土，土层较深厚肥沃，山上部较贫瘠干燥。

大幕山林场属中亚热带常绿阔叶林区，国有林面积6448 hm2，其中森林面积5954 hm2，森林蓄积量25.8万m3，森林覆盖率90%。主要乔灌木有73科154属255种， 主要树种有杉木(Cunninghamialanceolata)、马尾松(Pinusmassoniana)、檫木(Sassafrastzumu)、枫香(Liquidambarformosana)、南酸枣(Choerospondiasaxillaris)、楠竹(Phyllostachysheterocycla)等。野生动物有獾、香狸、野猪、野兔、野鸡等数十种。研究区域位于山坡中部，坡向东南，所在林分为檫木与杉木混交林。檫木于2003年营造。在2003年前该林地为杉木纯林，2002年采伐后留有部分杉木幼树和天然更新幼苗，后来部分杉木伐桩出现萌条，逐步形成了目前混交比例为6檫4杉的混交林。

2.2 试验设计

样地设置：在杉檫混交林中布设20块20 m×20 m的固定样地，其中对照样地5块，作业样地15块，并在固定样地中布设40块5 m×5 m的样方。400 m2样地用于开展乔木调查，25 m2样方用于开展天然更新调查。样地四角用角铁固定，样方四角用PVC管固定。

目标树与干扰木的选择：在固定样地内选择高质量、高价值、高活力的树木作为目标树，目标树之间的距离在8 m左右，固定样地内的目标树数量为6～9株。将影响目标树生长的树木定为干扰木，干扰木一般在主林层，并对目标树的生长形成压制。其他树木为一般林木。

试验方案：20块固定样地分为5个处理、4个重复。5个处理按蓄积间伐强度分别为：对照(0%)、低强度(16%左右)、中强度(26%左右)、高强度(36%左右)、超高强度(46%左右)，坡向、坡度、土壤、水热状况等基本一致，随机分布。对20块样地胸径5 cm以上的树木进行每木调查并挂牌，调查内容包括胸径、树高、枝下高、冠幅(东西南北向)、生长势等。样方调查主要是对天然更新苗木的种类、高度等进行调查。

2.3 调查方法

2018年10月，开展本底调查，并标注目标树。2019年10月，开展第二次调查，调查方式、内容等与第一次相同。2019年11月，按照设计的间伐强度，标注采伐木。对照样地不选择采伐木，轻度间伐样地和中度间伐样地选择的采伐木主要是干扰木，强度间伐和超强度间伐在选择干扰木的基础上，可根据设计的采伐强度选择其他林木，主要是对过密的地方进行适当疏伐。在经仔细核查无误后，进行采伐施工。2020年10月，开展第三次调查，调查方式、内容与第一次相同。

2.4 林木蓄积量计算

根据每木检尺的胸径数据，杉木查鄂东杉木围径一元立木材积表、檫木和南酸枣查鄂东阔叶围径一元材积表计算。

3 结果与分析

3.1 目标树经营对目标树胸径生长的影响

16个作业样地施工后，4个处理按蓄积计算的平均间伐强度：低强度为15.7%、中强度为27.0%、高强度为36.0%、超高强度为45.6%。共有样木1271株，其中目标树130株，采伐木671株。从监测结果看，2020年目标树平均胸径生长量为1.03 cm/年，比2019年的0.51 cm/年增加0.52 cm/年。从不同间伐强度的效果来看，随着间伐强度的加大，目标树的胸径生长量也随之增加(表1)。

表1 作业样地目标树经营前后胸径生长对比

对照样地共设置4个，共有样木381株，其中目标树33株。从监测结果(表2)可看出，2020年目标树平均胸径生长量为0.75 cm/年，略高于2019年胸径生长量0.71 cm/年，2年目标树胸径生长量差异不大。

作业样地经过目标树经营1年后，2020年样地内目标树胸径平均生长量达到1.03 cm/年，远高于2019年目标树胸径平均生长量(0.51 cm/年)，超过1倍还多；与2020年对照样地相比，依然要高出0.28 cm/年。表明经过经营干扰为目标树的生长提供了更多资源和生长空间，有效地促进了目标树的生长。

3.2 目标树经营对林分蓄积生长的影响

16个作业样地，每个样地面积400 m2，16个样地面积共0.64 hm2。2019年作业样地蓄积生长量为6.06 m3/年，2018年底作业样地蓄积量为82.58 m3，年生长率为7.3%。2020年作业样地蓄积生长量为8.86 m3/年，2019年底样地伐后蓄积量为60.78 m3，年生长率为14.6%。与2019年相比，2020年作业样地蓄积生长量增加2.80 m3/年，每hm2蓄积生长量增加4.38 m3/年(表3)。

3.3 目标树经营对天然更新的影响

目标树经营1年后，作业样地4种不同采伐强度的天然更新情况均比对照样地要好，并随着采伐强度的增加天然更新的株数随之增加(表4)。综合来看，作业样地4种采伐强度平均每100 m2天然更新树种数6.25个，新增天然更新株数21株；而对照样地每100 m2天然更新树种数仅3个，新增天然更新株数仅12株。

表4 2020年天然更新对照样地与作业样地情况对比

4 结论与讨论

4.1 结论

通过固定样地监测表明，目标树经营法是一种较好的森林经营方法。通过干扰木的间伐，能有效释放保留木的生长空间，促进目标树的胸径生长和林分的蓄积增长，有助于尽快形成森林的骨架，有利于加快大径材的培育，符合国家储备林建设的经济目标；通过施工作业降低林分郁闭度，能有效改善林下天然更新，促进被压制的下木加速生长，从而尽快形成复层异龄混交林，符合国家储备林建设的生态目标。同时，由于天然更新的持续进行，在目标树达到目标胸径开始收获性择伐后，可选择新一代目标树并进行干扰木间伐，从而周而复始，形成永久性森林，实现可持续发展。

4.2 讨论

(1)本研究经过2年的监测，已有明显证据证明目标树经营可以促进目标树胸径生长和林分蓄积增长并改善林下天然更新，但监测时间仅2年略显不够，下一步研究团队需要和大幕山林场紧密合作，持续开展样地监测，为目标树经营法在国家储备林项目中的应用提供更有力的数据支持。

(2)由于监测时间较短，尚无有力证据证明何种间伐强度最适合大幕山林场国家储备林项目。因此，在今后的监测中要持续关注不同间伐强度在目标树胸径生长、林分蓄积增长和天然更新方面的表现，筛选最佳间伐强度。另外，森林经营是一个动态的过程，再过5～10年，可能低强度、中强度间伐样地需要进行再次间伐作业，这就要求研究团队及时谋划、早做准备，并为间伐次数不同的样地监测提供预案。

(3)本研究计算檫木蓄积时，采用的是鄂东阔叶立木一元材积表。根据现场调查的情况，样地的檫木长势好，又直又高侧枝少，和一般阔叶树种的干形相差很大，以现有的阔叶一元材积表计算的檫木蓄积偏小。随着研究的深入，可通过解析木的方式，为大幕山林场或通山县编制檫木的一元材积表或二元材积表，以使研究更为精准。

(4)灌木、草本以及土壤微生物是生物多样性的重要组成部分[18～22]。国家储备林项目不仅要为国家储备战略木材，确保国家木材安全，还要修复和维护生物多样性，确保国家生态安全。本研究对生物多样性关注不够，下一步要做好灌木、草本以及土壤微生物的监测[23～25]，从而更全面地评价目标树经营的成效。