杉木林分不同抚育措施效果分析

玉子娇

(广西壮族自治区国有高峰林场，广西 南宁 530001)

杉木是生长快、产量高的用材树种，杉木抚育间伐在南方用材林中受到人们关注。因地制宜发展用材林对促进林木生长，保持生态平衡具有重要意义。我国自19世纪90年代广泛开设杉木人工林地，在南方地区营造大量人工杉木。随着树种结构调整，杉木营造面积逐渐缩小，需要强化对人工杉木林的抚育间伐，杉木抚育间伐是林木经营的重要问题。杉木抚育间伐是杉木林定向培育重要手段，间伐强度直接影响林内环境条件改变，对杉木单位面积蓄积量、林分经济出材率等产生影响。间伐强度过小不能充分发挥抚育间伐的作用，强度过大由于单位面积株数少导致产量降低。因此，实验研究杉木不同抚育措施效果非常必要。

1 抚育间伐效应概述

抚育间伐是在林分郁闭后成熟林分定期重复采伐部分林木，促进保留木的生长发育。培育森林是森林利用的物质基础，维持生产力是林业经营的重要标准。抚育间伐是维持生产力的重要手段，可以改善林分组成结构，改善林分卫生状况，增加林木抵御自然灾害能力，获得较高经济效益[1]。森林经营目的是人工林经营中林木单位时间内产出最多，发挥社会效能最大。间伐时间是否及时直接影响森林经营状况。

中幼林抚育间伐是提高林分质量的重要环节，不同立地条件抚育间伐作用不同。育林期可以得到部分中小型材，间伐是培育林木的方法，抚育间伐对林分更新产生影响，不同抚育强度可以调整树种组成等[2]；是增加中幼龄用材林产出水平，提高保留林分生长量的重要营林技术措施。抚育间伐在森林经营管理中具有重要作用，当前我国森林资源中幼中龄林比例达71%，如何考虑抚育间伐的影响是森林生长研究的重要内容。抚育间伐对实施生态环保、退耕还林等工作具有重要意义[3]，好的间伐方式有利于发挥森林多种效益，实现森林永续利用。目前抚育间伐对林分生长影响研究存在一些问题，如建立林木生长动态模型缺乏间伐效应描述，如何反映间伐效应成为生长模型研究的重要方面。

2 抚育间伐效应相关研究

2.1 抚育间伐对林木生长的影响

抚育间伐对森林生长产生很大影响，包括对林下植被与天然林更新等方面。国内外有关人工林抚育间伐效应研究较多，以往研究集中于对林分生长等方面。林分直径结构反映林木株数分布，主要寻求适合的曲线形式。Zachara研究认为，小强度间伐对林分结构影响不大，林分中的单株木生长发育中受制于有限空间，抚育间伐有利于调节林木生长空间。

抚育间伐对林分生长动态发育影响包括对树高等林分因子影响。由于研究者在林分条件、调查计算方法等方面存在差异，对林分总收获量影响尚无统一定论。Knoebol研究认为，间伐会减少收获[4]；Clutter等认为，间伐对收获量无影响。以往研究主要结论包括较大径阶立木株数随间伐强度增加，单株林分直径生长随间伐强度增大；间伐后对林分养分含量变化研究主要从枝条养分含量变化等方面分析。林分生态空间发生变化导致林木器官养分含量变化。有关杉木人工林抚育间伐对林分结构等方面研究较多，研究表明，抚育间伐对林分质量有显著影响。间伐效应包括保留林木生长空间扩大出现林分增长效应，间伐对生产力的影响取决于失去效应。

2.2 抚育间伐对林下植物的影响

随着森林可持续经营，人们对抚育间伐效应更多关注对森林环境、生物多样性等方面的研究。但对土壤等因子影响结论不同。Smith研究认为，集约间伐林分具有更高的植物丰富度，灌木盖度随着间伐强度增大[5]。Reader认为，草本植物数量随上层部分间伐强度增加未变。Gillian研究认为，间伐后成熟林草本层物种多样性无显著变化。Buongiorno认为，森林经营对生物多样性产生负面影响。

间伐对不同土壤最大持水量产生影响，间伐调节光照强度，直接影响土壤有机质含量，合理的间伐可增加土壤腐殖质含量。间伐可以保持土壤肥力，卡伊留斯基指出，抚育间伐可以促进保留林木个体生长发育，研究发现，间伐后土壤微生物数量增加，速效养分提高。抚育间伐对土壤水分有很大影响，研究还表明，各种间伐作业后土壤结构破坏率增加，毛管孔隙度等减小。JC加利对间伐后林地营养物质研究表明，间伐引起林地N元素增加。国内相关研究得出相同结论，有关间伐对森林环境方面影响研究表明，林分抚育间伐后林冠郁闭度下降，不同间伐强度测定显示林内光照强度随间伐强度增加。根据林业工作者测定结果，随着间伐强度加大气温降低[6]，抚育间伐对林内土壤湿度产生一定影响。

2.3 抚育间伐对林分生长力的影响

生产力是单位面积内有机物净生产量，是评价林分某段时间内生产力主要指标。生物量是一定时空生物有机体总重量[7]。林分生产力是研究抚育间伐对森林生长发育影响的重要内容，生产力研究对林业部门生产经营起到指导作用，对林分生长趋势等具有重要价值。抚育间伐对林分生产力影响研究包括树冠、草本生物量等。Baldwin研究认为，间伐增加树干树叶生物量。相关研究认为，不同地位级杉木通过中强度间伐可提高林分平均单株生物量，表明间伐可促进个体林木生长；单位面积株数减少，生物量随间伐强度加大而降低。我国林区以获取木材为主，未注意抚育间伐对森林恢复的影响。近年来研究间伐对森林更新影响逐渐增多，采用调查法包括半定位方法，研究表明，天然更新是可靠的更新方式，大强度抚育可以促进人工天然更新。间伐后可完成树种组成理想的天然更新。

3 杉木抚育林分效果实验研究

3.1 研究意义

目前广西有杉木林面积53000hm2，中幼林面积30000hm2，杉木中幼林营林工作任务繁重，抚育间伐是提高林分质量的重要环节。不同抚育间伐强度作用不同，通过杉木人工林不同抚育间伐强度对比实验，分析对林分直径结构、植物多样性的影响。通过不同抚育间伐强度实施后树高等生长研究，为实现森林生长提供依据；研究成果可用于预估杉木林分直径结构，可进行森林资源资产价值评估，为杉木人工林定向培育提供参考。

抚育间伐方式对植被影响体现在林下植被物种多样性，通过间伐改变物种组成，影响林分土壤肥力状况。间伐改善林内光照等条件，增加林下植被覆盖度等，抚育间伐可以形成人为林窗，构成维持森林物种多样性的重要环境。一些先锋植物种子由于林窗内生态小环境变化刺激休眠种子，在林窗内占据优势地位。通过不同间伐强度对植物多样性影响，可以为人工林更新等提供理论依据。研究杉木林下植物恢复物种多样性变化，对加快重建杉木林生态系统具有重要意义。研究认为，林下植物对改善表层土壤肥力，促进杉木凋落物分解等具有明显作用，提高林下植物物种多样性可增加系统稳定性。通过调整群落结构对杉木林地地力维护具有重要指导意义。

3.2 研究区域概况

项目区主要研究树种为杉木，研究地林场位于长江中下游南岸。林场以中低山丘陵地貌为主，西南部以中山地区为主，中东部为丘陵区，主要由海拔300～500m高岗低丘地组成。研究地气候为亚热带湿润性季风气候，具有四季分明特征。夏季盛行海洋偏南风，受热带海洋气团控制；冬季受欧亚大陆气团控制，雨量年内分布不均；年均降水量1525.2mm，蒸发量1334.7mm。土壤因地形地貌不同，主要种类包括黄壤、紫色土等，以石灰岩为成土母岩发育土壤以棕色石灰土为主。地带性森林植被类型为常绿阔叶混交林，现存原生地带性森林植被减少，仅交通不便处残余少量。主要类型包括杉木林等，海拔700～800m以下有杉木、火炬松、毛竹林等；山坡谷地有栓皮栎、木荷等组成落叶与常绿阔叶混交林；1200m以上山顶有小面积山地矮林。

3.3 研究方法

项目区杉木人工林分设置固定标准地，标准地形状为矩形，拟采用3种间伐强度，为突出间伐强度对林分生长的影响，区组方向与等高线平行，固定标准地实施前进行调查。每块固定标准地随机设置5m×5m大样方，记录样方内草本种类等。调查采用典型抽样方法，研究间伐资料取自林场基础调查数据。对研究地林分进行踏查，标准地面积为0.067hm2，坡度5°以上改算为水平距，标准地要求林木生长良好，选取12块固定标准地，采用对照标准地进行处理。

调查林木生长指标包括冠幅、林木年龄等，对间伐后1a标准地进行复查。抚育间伐强度是将林分稀疏适宜程度，以每次采伐材积占林分蓄积量V百分率表示间伐强度，Pv=v/V×100%。可以直接了解伐木数量，对林分生物学特性具有指导意义。用株数百分率标识间伐强度可了解营养面积变化，人工林采伐会出现下层抚育砍小径级，砍伐株数百分率相同。研究以胸高断面积保留量为基准确定间伐强度，中间间伐强度为19.8%～24.4%。在标准地内测定每株树木胸径，对样方内每株检测木测量树高。记载地形地势、卫生状况等。土层厚度按剖面细土层厚度计算。目前研究大多借助于数理统计密度函数描述林分直径分布规律，采用正态分布等概率密度函数描述林分直径分布规律取得较好效果。研究采用三参数Weibull函数为模型拟合林分胸径分布，研究不同间伐强度对杉木人工林的直径分布规律。

3.4 研究结果分析

为了解间伐作业对林分结构的影响，取强弱度间伐取不同时期收集立木胸径分布资料，得出各样地不同时期参数值。可以分析比较强弱度间伐林分的差异。以对照区与强弱度间伐取处理，描述处理在不同调查时间胸径分布特性。人工幼林直径分布c值随林龄增加而减少，如何调整林分直径分布结构是间伐作业追求的主要目标。为增加生长空间，改善保留木直径分布，应通过间伐得到较好的林分结构，间伐后产生ac值增加样地主要在强度间伐区。

表1 Weibull分布拟合检验结果

图1 不同间伐强度的胸径生长量

林分平均胸径净生长量随着间伐强度增大，保留木为108株·666m-2，林分平均胸径净增量为1.10cm，对照区201株·666m-2，平均胸径净增量为0.74cm，间伐处理后强弱度间伐林分平均胸径净增量增大110.81%，32.43%。中度间伐比弱度林分平均胸径大12.24%。不同间伐强度对胸径生长有很大影响。净生长量随保留密度增加而降低，林分经抚育间伐后改善林木光照条件，提高林木直径生长量。不同间伐强度对林分平均胸径生长影响显著。经间伐抚育降低林分密度，提高根系活性，使林木得到更好的生长。根据标准地资料对平均胸径拟合，确定最优林分因子生长拟合模型。模型F检验结果F=17.81508，表明模型拟合效果较好。经强度间伐林分平均树高净增量为1.47m，弱度间伐林分平均树高净增量为1.44m。

林分蓄积生长量取决于树高及单位面积内株数，单位面积株数减少，间伐强度林分蓄积生长量超过林分需经一段时间。应使单株材积与单位面积蓄积量达到最佳结合，各处理林分总收获量接近。研究表明，间伐强度加大单位面积株数减少，不同间伐强度对单位面积蓄积生长量影响差异不显著。实验地杉木林下共有植物45种，不同间伐强度标准地组成数量为双子叶植物>单子叶植物。杉木林蕨类植物较为丰富，间伐林分下植物种类数量多于未间伐林分。不同强度林分林下植物种类数量发生变化，间伐区较对照区数量增加，由于样地初植密度较小，一些生态位窄的耐荫植物种因林内光照增加消失。不同样地林分初值密度是决定性因素。杉木林下植物种类丰富，间伐前林下植物种类少，通过间伐降低林分密度，林下植物种类增加。随着间伐强度增大，林下生态位窄的植物消失。

4 结论

林分直径分布是林分结构的基本规律，林分直径分布受抚育间伐干扰影响大，可建立林分不同林木分布态势，预测林分直径分布规律。采用最大似然估计法求解分布参数，证明三参数函数可有效描述间伐样地的直径分布情况。林分生长直径分布遵循变化规律，可进行森林资产价值量评估。根据获得杉木人工林分布直径结构理论值，可以进行林分生长量计算。通过对不同间伐强度林木平均胸径净生长量方差分析，不同间伐强度林分平均胸径生长影响显著。杉木林胸径随生长间伐强度增大，进行强度较大的抚育间伐，缩短林木培育周期是培育大径材主要技术措施。