撫育間伐對蒙古櫟林生長的影響

蒙古橡樹次生林是中國北方最重要的闊葉樹種之一。蒙古橡樹種群在中國東北和華北廣泛分布。櫟林占遼寧天然林面積的43%,其中蒙古櫟是遼寧東部山區(qū)天然次生林的主要建群種,常與其它櫟屬(Quercus)樹種及樺(Betulaspp.)、椴(Tiliaspp.)、花曲柳(Fraxinusrhynchophylla)、山楊(Populusdavidiana)等樹種混生形成闊葉混交林,在山脊、陽坡、陡坡等惡劣生境條件下則常形成純林。蒙古櫟木材堅硬耐腐,紋理美觀,是優(yōu)質(zhì)的經(jīng)濟(jì)用材。本文以間伐17a后的蒙古櫟林為研究對象,探討了不同間伐強(qiáng)度對蒙古櫟林生長的影響,以確定合理的間伐強(qiáng)度。1氣象區(qū)氣候條件試驗(yàn)區(qū)地處遼寧東部山區(qū)的本溪縣草河口鎮(zhèn)正溝村,東經(jīng)123°51′~123°52′,北緯40°53′~40°54′,海拔280m,年均溫6.1℃,無霜期126.7d,年降水量926.3mm,年蒸發(fā)量1072.5mm。該區(qū)屬長白植物區(qū)系,氣候?qū)贉貛Ъ撅L(fēng)氣候,闊葉紅松林是該區(qū)域的頂極群落。土壤類型是山地棕色森林土。現(xiàn)存森林類型包括日本落葉松(Larixkaempferi)人工林、長白落葉松(L.olgensis)人工林、油松(Pinustabulaeformis)人工林、紅松(P.koraiensis)人工林,以及以蒙古櫟林、雜木林(闊葉混交林)等為主的天然次生林。2學(xué)習(xí)方法2.1蒙古櫟林撫育強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)地的確定試驗(yàn)林分為天然次生蒙古櫟林,位于正溝村大倒木溝,2林班16小班,土壤為棕色森林土,土壤厚度45cm;2012年5月林分平均林齡為47a。標(biāo)準(zhǔn)地于1995年4月設(shè)立,間伐強(qiáng)度按《森林經(jīng)營技術(shù)規(guī)程》(DB21-706-93)標(biāo)準(zhǔn)中在櫟類撫育采伐適宜保留株數(shù)的基礎(chǔ)上上調(diào)2個徑階確定標(biāo)準(zhǔn)地為蒙古櫟林的中度區(qū)。在中度區(qū)的基礎(chǔ)上分別降低和增加15%保留株數(shù),并將其確定為蒙古櫟林的強(qiáng)度區(qū)和弱度區(qū),此后均未進(jìn)行間伐。在蒙古櫟林設(shè)置1塊未間伐的標(biāo)準(zhǔn)地,將其確定為本試驗(yàn)的對照區(qū),采用綜合撫育的方式。林分調(diào)查因子見表1、2。2.2密度和生長率的計算定期(間隔3~5a,至2012年5月)對標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)胸徑5cm以上喬木進(jìn)行每木檢尺,蓄積量按照遼寧省的一元材積式進(jìn)行計算。研究采用的林分指標(biāo)主要有林木密度、斷面積、蓄積量、斷面積平均胸徑,生長率采用普雷斯特公式計算:式中:pn為n年間的平均生長率;ya和ya-n分別為a和a-n年的斷面積和蓄積。3結(jié)果與分析3.1林分平均胸徑生長率和密度的確定由于間伐林分平均胸徑包括伐后增加值及定期生長量兩部分,而前者是由于人為因素造成的,因此,間伐強(qiáng)度對直徑的生長效應(yīng)以伐后胸徑定期生長量和生長率表示更確切。由表3可知,蒙古櫟林間伐17a后,林分平均胸徑生長量由大到小依次為中度區(qū)、強(qiáng)度區(qū)、對照區(qū)、弱度區(qū)。林分平均胸徑生長率由大到小依次為中度區(qū)、對照區(qū)、強(qiáng)度區(qū)和弱度區(qū)。由表3可知,對照區(qū)平均胸徑生長率高于弱度區(qū)和強(qiáng)度區(qū),其原因是由于對照區(qū)林木發(fā)生了強(qiáng)烈的自然稀疏,并且枯損木多為小徑階林木,這種作用將林分平均胸徑提高,相應(yīng)地也提高了生長率。強(qiáng)度區(qū)林分平均胸徑生長率低于中度區(qū)也是由于自然稀疏的原因,由表4可知,2004年之前中度區(qū)林分密度高于強(qiáng)度區(qū),2004年開始至今,由于自然稀疏的作用,中度區(qū)林分密度低于強(qiáng)度區(qū),并且枯損木多為小徑階林木,因此林分平均胸徑提高了,相應(yīng)地生長率也提高了。1995年林分間伐之前中度區(qū)林分平均胸徑比對照區(qū)高18.5%,2012年中度區(qū)林分平均胸徑比對照區(qū)高20.11%?？梢姄嵊g伐對蒙古櫟林分胸徑生長作用明顯,原因在于林分經(jīng)過間伐后,林內(nèi)光照增強(qiáng),保留木生長空間擴(kuò)大,個體對土壤肥力和地下空間的爭奪減弱,這與前人研究結(jié)果相似。3.2林分?jǐn)嗝娣e生長率差異有標(biāo)準(zhǔn)由表5可知,蒙古櫟林間伐17a后,林分?jǐn)嗝娣e生長量由大到小依次為弱度區(qū)、中度區(qū)、強(qiáng)度區(qū)、對照區(qū)。與對照區(qū)相比,各間伐區(qū)林分?jǐn)嗝娣e生長率均有不同程度的提高,由大到小依次為中度區(qū)、弱度區(qū)、強(qiáng)度區(qū)和對照區(qū)?？梢娺m度地?fù)嵊g伐能提高蒙古櫟林分?jǐn)嗝娣e生長率,過度間伐林分?jǐn)嗝娣e生長率有所降低。3.3林分蓄積量調(diào)查由表6可知,2012年中度區(qū)林分蓄積量生長量是最大的,其余依次為弱度區(qū)、強(qiáng)度區(qū)、對照區(qū)。2012年中度區(qū)林分蓄積量生長率最大,其余依次為弱度區(qū)、強(qiáng)度區(qū)和對照區(qū)。與對照區(qū)相比,各間伐區(qū)林分蓄積生長率均有所提高。林分總收獲量是指最后一次調(diào)查時的蓄積與間伐時收獲的間伐材材積之和。2012年中度區(qū)林分總收獲量最大,弱度區(qū)次之,強(qiáng)度區(qū)最小。1995年間伐前,中度區(qū)林分蓄積量比對照區(qū)高12.46%,2012年中度區(qū)林分總收獲量比對照區(qū)高21.49%。可見撫育間伐對蒙古櫟林蓄積生長作用明顯,這與前人的研究結(jié)果相似。3.4國中之大徑組徑階組的劃分標(biāo)準(zhǔn)為:林木調(diào)查起測胸徑為5.0cm,視林分平均胸徑以2cm或4cm為徑階距并采用上限排外法。小徑組:6~12cm,中徑組:14~24cm;大徑組:26~36cm;特大徑組:38cm以上。本文以2cm為徑階距,由于各試驗(yàn)區(qū)均未出現(xiàn)38cm以上徑階的林木,因此文中未涉及特大徑組。由表7可知,2012年不同間伐強(qiáng)度的試驗(yàn)區(qū),林分徑階分配狀況差異很大,隨著間伐強(qiáng)度的加大,林分小徑木株數(shù)比例逐漸減少,中、大徑木株數(shù)比例逐漸加大(弱度區(qū)除外),林分的徑階分布向大徑木的方向偏移。弱度區(qū)大徑材比例低于對照區(qū),其原因是由于對照區(qū)發(fā)生強(qiáng)烈的自然稀疏,并且枯損木多為小徑木,因此將大徑材的比例提高。2012年不同間伐強(qiáng)度的試驗(yàn)區(qū),隨著間伐強(qiáng)度的加大,林分小徑木蓄積比例逐漸減少,中、大徑木株數(shù)比例逐漸加大(弱度區(qū)除外),林分的徑階分布向大徑木的方向偏移。對照區(qū)大徑木蓄積僅占14.74%,而中度區(qū)大徑木蓄積達(dá)到54.53%。強(qiáng)度區(qū)大徑木蓄積比例低于中度區(qū),這與強(qiáng)度區(qū)林分平均胸徑生長率低于中度區(qū)的原因相同。由此,可見加大間伐強(qiáng)度可以提高蒙古櫟林大徑材的比例,收獲更多的大徑材,這與前人研究結(jié)論一致。3.5間伐強(qiáng)度對枯損率的影響1995年間伐后,隨著林齡的增加,林分枯損木株數(shù)逐漸增多,林分活立木株數(shù)逐漸減少,至2012年中度區(qū)林分活立木株數(shù)最少(表4)。由表8可知,各試驗(yàn)區(qū)枯損木均為小徑木,隨著間伐強(qiáng)度的加大,林木株數(shù)枯損率逐漸減少(弱度區(qū)除外)。林木蓄積量枯損率由大到小依次為對照區(qū)、強(qiáng)度區(qū)、弱度區(qū)、中度區(qū),變化規(guī)律沒有株數(shù)枯損率那么明顯,其原因是由于蒙古櫟林分異質(zhì)性造成的,但總體來說也是隨著林分間伐強(qiáng)度的加大,林分蓄積量枯損率逐漸降低?？輷p主要為小徑木、競爭力弱的樹木。對照區(qū)枯損木中所占比例最大,隨著間伐強(qiáng)度的加大,枯損木比例有所下降,因?yàn)槊晒艡凳菑?qiáng)陽性樹種,需光性強(qiáng),對照區(qū)由于未間伐,林分郁閉度大,因此枯損木樹種組成中蒙古櫟所占比例較大。對照區(qū)是通過自然稀疏來對保留木提供更多的生長空間,而間伐區(qū)則一次性伐除了這些樹木。可見加大間伐強(qiáng)度能有效地減少林木枯損量,改善林木的生長環(huán)境,促進(jìn)林木的生長,這與前人的研究結(jié)論相同。4加大間伐強(qiáng)度對林分生長的影響撫育間伐能促進(jìn)蒙古櫟林平均胸徑的生長,提高大徑材的比例。適度地?fù)嵊g伐能提高林分胸高斷面積生長率和蓄積量生長率,過度地?fù)嵊g伐降低了林分胸高斷面積生長率和蓄積量生長