不同间伐强度对华山松人工林生长的影响

张世清

甘肃省小陇山林业保护中心，甘肃 天水 741020

0 引言

森林资源是陆地生态系统的主体和重要资源，不仅具有调节气候、防风固沙、涵养水源、吸收大气污染物等生态效益，还可以为人们提供木材等林产品经济效益［1-2］。华山松（Pinus armandiiFranch.）是松科松属的高大乔木，高可达35 m［3］；树皮平滑、呈灰色，幼树的颜色较浅，呈灰绿色或淡灰色；枝条平展，树冠呈圆锥状；针叶5针1束，雄球花呈黄色圆柱状，球果呈圆锥状长卵圆形［4］。华山松是我国北方地区重要的造林树种之一，在西北、西南等地区广泛分布［5］。受人为活动、自然环境变化、林龄老化等因素的影响，华山松的生长和发展面临着各种挑战［6］。抚育间伐是重要的森林管护措施，可以优化森林结构，促进木材生产，并提高森林生态系统的稳定性［7-8］。然而，抚育间伐的方式、强度和频率等因素对林分的生长均可产生一定影响［9］。因此，深入评估抚育间伐对林分生长的具体影响，对做好森林管护工作具有重要意义。周钰淮等［10］研究了不同间伐强度对川西柳杉人工林生长和林下植被多样性的影响，结果表明：抚育间伐能促进柳杉的生长，有利于培养大径阶林木，能够提高乔木层的生产力和林下植物的多样性，对林分健康状况有明显改善作用。尤文忠等［11］分析了抚育间伐对蒙古栎次生林生长的影响，结果表明：轻度、中度、强度间伐对蒙古栎次生林的胸径、林分蓄积增长量均存在显著影响，且幼龄林采用3 种间伐强度均可，而中龄林则以强度间伐为宜。王芸等［12］分析了间伐对华北落叶松林林分结构稳定性的影响，结果表明：间伐有助于减少林内树木竞争，改善华北落叶松林的林分结构。Vernon 等［13］研究发现，间伐处理后3 年开始，树木径向生长量更大；不同处理，树木中的树脂、淀粉、蔗糖的丰度没有差异，但未间伐林分内树木的葡萄糖和果糖的丰度较低；间伐后3～4 年，林分内的物种丰富度和多样性增加，研究认为是地面受到扰动后杂草的再生引起的。笔者以甘肃省小陇山林区为研究区域，研究不同间伐强度对华山松人工林的树高、胸径、冠幅、单株材积和林分蓄积量的影响，旨在探究抚育间伐影响华山松人工林生长的机制，为该地区华山松人工林管护提供科学依据。

1 研究区概况

甘肃省小陇山林区（以下简称小陇山林区），位于秦岭山脉西段（东经104°22′～106°43′、北纬33°30′～34°49′），以熔岩地貌、喀斯特地貌为主，海拔700～3 300 m，属温带季风气候区，年平均气温10.9 ℃，年平均降水量757 mm［14］。小陇山林区地处我国南北方交界处，森林资源丰富，林区内有9 处森林公园、3 处自然保护区，包含温性阔叶林、温性针叶林、温带竹林、森林草甸等10 余种植被类型，是典型的天然次生林区［15］。据相关统计，小陇山林区共有被子植物1 000 余种［15］，常见乔木树种有华山松（Pinus armandiiFranch.）、冷杉［Abies fabri（Mast.）Craib］、雪松［Cedrus deodara（Roxb.）G.Don］、油 松（Pinus tabuliformisCarrière）、三角槭（Acer buergerianumMiq.）、合欢（Albizia julibrissinDurazz）、白 桦（Betula platyphyllaSuk）、枫杨（Pterocarya stenopteraC.DC）、山杨（Populus davidianaDode）及锐齿槲栎（Quercu salienavar.acutiserrataMaxim.ex Wenz.）等。

2 试验材料与方法

2.1 试验材料

试验材料为小陇山林区内的华山松。

2.2 试验设计

于2022年在小陇山林区选取3种不同间伐强度的华山松人工林作为试验林，间伐时间均为2016 年，间伐强度分别为20%、30%和40%；选择未经间伐的华山松人工林作为对照样地。在每块试验林和对照样地内随机选取1 块20 m×20 m 的试验样地，记录样地基本信息（见表1）。在每块试验样地内沿对角线布设3 个5 m×5 m 的调查样方，用于调查华山松人工林生长情况。

表1 样地基本信息

2.3 华山松林分生长状况测定

在每个调查样方内对华山松进行每木检尺，使用勃鲁莱式测高器测定华山松树高，使用胸径尺测定华山松胸径，使用皮尺用投影法测定华山松冠幅。

采用单株材积作为华山松林分生长状况指标［16］，计算公式为

式（1）中：V为单株材积（m3），D为胸径（m），H为树高（m）。

根据调查样方蓄积量M 和调查样方面积S计算林分蓄积量（m3/hm2），并将其作为林分生长状况指标，其中调查样方林分蓄积量计算公式为

式（2）中：M为调查样方蓄积量（m3/hm2），Vi为第i株华山松的材积（m3），n为每个调查样方内的华山松总株数。

2.4 统计分析

使用Excel软件记录测定的华山松生长指标，并进行单株材积和林分蓄积量的计算；使用SPSS软件进行单因素方差分析（One-Way ANOVA），采用最小显著性差异法（Least Significant Difference，LSD）进行多重比较；使用SPSS软件对抚育间伐强度与华山松人工林生长情况进行Pearson相关性分析。

3 试验结果与分析

3.1 不同间伐强度对华山松人工林树高的影响

由表2 可知，不同间伐强度对华山松人工林树高存在显著影响（P＜0.05）。间伐强度40%条件下，华山松人工林树高达到最大值，为（13.983±0.528）m，且与其他3 种间伐强度之间存在显著差异（P＜0.05）；其次是间伐强度20%、30%和未间伐条件下，但三者之间未见显著差异（P＞0.05）。综上所述，华山松人工林树高对间伐强度的响应不敏感，适当间伐条件下（20%、30%），华山松树高与对照组之间未见显著差异，当间伐强度达到40%时，华山松人工林树高才有显著提高。

表2 不同间伐强度下华山松人工林生长情况

3.2 不同间伐强度对华山松人工林胸径的影响

由表2 可知，不同间伐强度对华山松人工林胸径存在显著影响（P＜0.05）。间伐强度40%条件下，华山松人工林胸径达到最大值，为（19.037±0.873）cm，且与其他3 种间伐强度之间存在显著差异（P＜0.05）；其次是间伐强度30%条件下，胸径为（17.816±0.897）cm，且与间伐强度20%和未间伐条件下的胸径存在显著差异（P＜0.05）；再次是间伐强度20%条件下，胸径为（16.613±0.921）cm，且与未间伐条件下存在显著差异（P＜0.05）；未间伐条件下的胸径最小，为（16.613±0.921）cm。综上所述，华山松人工林胸径对间伐强度的响应较为敏感，适当间伐（20%）后，华山松人工林胸径便有显著增高。这可能是因为间伐后，林内空间增大，同时林内水、肥、光照竞争减小，致使华山松人工林胸径有所增加。

3.3 不同间伐强度对华山松人工林冠幅的影响

由表2 可知，不同间伐强度对华山松人工林冠幅存在显著影响（P＜0.05）。间伐强度40%条件下，华山松人工林冠幅最大，为（4.981±0.415）m，且与其他3 种间伐强度之间存在显著差异（P＜0.05）；其次是间伐强度30%条件下，冠幅为（4.363±0.338）m，且与间伐强度20%和未间伐条件下存在显著差异（P＜0.05）；间伐强度20%和未间伐条件下的冠幅较小，分别为（4.235±0.389）m和（4.107±0.331）m，且二者之间未见显著差异（P＞0.05）。综上所述，华山松人工林冠幅对间伐强度的响应相对敏感，适当间伐（20%）后，华山松人工林冠幅未见显著增高，当间伐强度达到30%后，其冠幅显著增加。这可能是因为华山松人工林间伐后，林内空间增大，其树冠获得伸展空间。

3.4 不同间伐强度对华山松人工林单株材积的影响

由表2可知，不同间伐强度对华山松人工林单株材积存在显著影响。间伐强度40%条件下，华山松人工林单株材积最大，为（0.185±0.006）m3，且与其他3 种间伐强度之间存在显著差异（P＜0.05）；其次是间伐强度30%条件下，单株材积为（0.163±0.006）m3，且与间伐强度20%和未间伐条件下存在显著差异（P＜0.05）；再次是间伐强度20%条件下，单株材积为（0.139±0.007）m3，且与未间伐条件下存在显著差异（P＜0.05）；未间伐条件下的单株材积最小，为（0.102±0.009）m3。综上所述，华山松人工林单株材积对间伐强度的响应较为敏感，间伐处理后华山松人工林单株材积均有显著提高，这可能与林内种间竞争减小有关。

3.5 不同间伐强度对华山松人工林林分蓄积量的影响

由表2可知，不同间伐强度对华山松人工林林分蓄积量存在显著影响（P＜0.05）。未间伐条件下的华山松人工林林分蓄积量最大，为（190.183±3.203）m3/hm2，且与其他3 种间伐强度之间存在显著差异（P＜0.05）；其次是间伐强度20%条件下，林分蓄积量为（185.369±2.684）m3/hm2，且与间伐强度30%和间伐强度40%条件下存在显著差异（P＜0.05）；而间伐强度30%和间伐强度40%条件下，其林分蓄积量较小，分别为（182.058±2.369）m3/hm2和（181.893±2.843）m3/hm2。综上所述，华山松人工林林分蓄积量对间伐强度的响应相对敏感，适当间伐（20%）对华山松人工林林分蓄积量的影响较小，但随着间伐强度的增大，林内华山松总株数减少，林分蓄积量也有所降低。

3.6 间伐强度与华山松人工林生长情况的相关性

由表3 可知，间伐强度与华山松人工林胸径之间存在显著正相关关系（P＜0.05），即随着间伐强度的增大，华山松人工林的胸径随之增加。间伐强度与华山松人工林单株材积之间存在极显著正相关关系（P＜0.01），即随着间伐强度的增大，华山松人工林的单株材积随之增大。而间伐强度与华山松人工林的林分蓄积量之间存在显著负相关关系（P＜0.05），即随着间伐强度的增大，华山松人工林的林分蓄积量随之减小。

表3 抚育间伐强度与华山松人工林生长情况的相关性

4 结论与讨论

抚育间伐是人工林管护中实施的重要管理措施之一，其中间伐强度对林分的生长影响较为显著。笔者以甘肃省小陇山林区为研究区域，分析了间伐强度对华山松人工林树高、胸径、冠幅、单株材积和林分蓄积量的影响，结果表明，不同间伐强度对华山松人工林树高、胸径、冠幅、单株材积和林分蓄积量均存在显著影响。

①华山松人工林树高对间伐强度的响应不敏感，当间伐强度达到40%时，华山松人工林树高才有显著提高。王懿祥等［17］在马尾松林中也发现了类似的现象。这可能是由于伐除干扰树后，林木横向生长加快，导致纵向生长在一定程度上有所减缓。

②华山松人工林胸径和单株材积对间伐强度的响应较为敏感，适当间伐（20%）后，其胸径便有显著增加，间伐强度40%条件下，其胸径和单株材积达到最大值。

③华山松人工林冠幅对间伐强度的响应相对敏感，当间伐强度达到30%后，其冠幅开始显著增加，间伐强度40%条件下其冠幅最大。郑鸣鸣等［18］、尤文忠等［11］在分别对杉木林和蒙古栎林研究中也发现这一现象。究其原因，可能是间伐后林木间竞争减弱，林地空间增大，林木横向生长加快。

④华山松人工林林分蓄积量对间伐强度的响应相对敏感，适当间伐（20%）对其林分蓄积量的影响不显著，加大间伐强度后，林内干扰树被伐除，从整体看，林分蓄积量有所降低，间伐强度40%条件下林分蓄积量最小。

⑤间伐强度与华山松人工林胸径存在显著正相关关系，与华山松人工林单株材积之间存在极显著正相关关系，与华山松人工林林分蓄积量之间存在显著负相关关系。