遼東山區(qū)撫育間伐對紅松林分生長的影響

姚榮升

(遼寧省森林經(jīng)營研究所,遼寧 丹東 118005)

1 試驗地基本情況

試驗地設(shè)在遼寧省森林經(jīng)營研究所試驗基地，位于遼寧東部山區(qū)的草河口鎮(zhèn)境內(nèi)。地處遼寧省本溪市滿族自治縣南部，123°54′ E，40°53′ N。東鄰丹東市，北與南芬毗鄰，南與鳳城接壤，總面積201 km2。

研究區(qū)域?qū)儆跍貛Т箨懶詺夂?，溫度低，雨量大，冬季干冷，夏季多雨，年平均氣?.1 ℃，最高氣溫36.1 ℃，最低氣溫-31.7 ℃。無霜期127.6 d。年降水量926.3 mm。年蒸發(fā)1 072.5 mm。年平均相對濕度為72%。日照時數(shù)2 285.3 h，平均日照率51%。全年降水量的2/3在夏季，7月10日至8月25日在此地區(qū)極易發(fā)生暴雨。

土壤為棕色森林土，土層厚度50～70 cm，pH值5.5～6.5。該區(qū)屬長白和華北植物區(qū)系相交匯處，有木本植物191種。森林植被類型是以人工林為主，主要有紅松人工林、落葉松人工林、遼東櫟類天然次生林等。

2 研究方法

2.1 樣地設(shè)置

共設(shè)置固定觀測樣地4組：第Ⅰ組試驗區(qū)設(shè)置于1962年春，林齡17 a，初植密度4 400株·hm-2，林分已郁閉并有明顯林木分化與自然枯死現(xiàn)象。首次間伐設(shè)計采用采伐株數(shù)(%)控制強(qiáng)度，設(shè)3個間伐強(qiáng)度試驗小區(qū)，分別為26%、36%、50%和一個對照區(qū)(只伐除枯死木)。第Ⅱ組試驗區(qū)設(shè)置于1967年春，林齡為18 a，該組間伐強(qiáng)度以單位面積保留林木株數(shù)控制，共設(shè)置4個試驗小區(qū)，保留1 900、1 700、1 200和700株·hm-2。間伐株數(shù)強(qiáng)度分別為31%、38%、53%、71%，設(shè)對照2 340株·hm-2，樣地面積均為0.1 hm2。歷經(jīng)1972年、1982年、1996年3次間伐后，現(xiàn)存株數(shù)為1 260、1 070、820、550株·hm-2，對照1 660株·hm-2。第Ⅲ組試驗區(qū)設(shè)置于1968年春，當(dāng)時林齡為33 a，該組設(shè)4個試驗小區(qū)，間伐后分別保留460、610、730株·hm-2、對照區(qū)則保留原始密度1 300株·hm-2。第Ⅳ組試驗區(qū)設(shè)置于1972年春，林齡16 a，初植密度4 400株·hm-2。該組試驗區(qū)亦設(shè)4個小區(qū)，分別保留密度1 670、1 960、2 270株·hm-2，對照區(qū)為2 940株·hm-2。

2.2 調(diào)查統(tǒng)計

試驗樣地設(shè)置后每間隔2年測定一次，測定因子為：立木株數(shù)、胸高直徑、冠幅、樹高、結(jié)實(shí)量，林地植被及病蟲害發(fā)生情況等。其中平均胸徑由試驗地內(nèi)每木檢尺、按徑階歸類斷面積加權(quán)平均后求得，樹高、冠幅、干型指數(shù)等則按徑階比例標(biāo)準(zhǔn)木法和平均木法選擇一定數(shù)量標(biāo)準(zhǔn)木定期實(shí)測。

3 結(jié)果與分析

林分密度的適宜與否是決定林分生長進(jìn)程及林分質(zhì)量的第一要素?？茖W(xué)和及時地對林分密度進(jìn)行相關(guān)聯(lián)的指標(biāo)調(diào)整(如林分生長狀況、林分生態(tài)環(huán)境的綜合表現(xiàn)、間隔期、間伐強(qiáng)度等等)，這不單是生產(chǎn)活動中普遍存在的問題，而且是一直探索的目標(biāo)。這些問題的解決是建立在了解該物種生長規(guī)律的基礎(chǔ)上完成的。

紅松林木生長規(guī)律的觀測過程在遼寧省森林經(jīng)營研究所試驗基地試驗區(qū)內(nèi)完成，迄今已有47年，匯總觀測數(shù)據(jù)及以往研究成果。

圖1樹高生長曲線

圖2 胸徑生長曲線

通過試驗數(shù)據(jù)的分析整理(見表1、2)：2013年不同間伐強(qiáng)度的樹高單因素試驗方差分析結(jié)果為F0.05(4,20)=2.866 08

表1 2013年不同對比區(qū)域的樹高單因素試驗方差分析

表2 2013年不同對比區(qū)域的胸徑單因素試驗方差分析

通過數(shù)據(jù)的調(diào)查分析結(jié)果看(見表1、2)，中度和弱度間伐區(qū)活立木蓄積量平均比對照區(qū)高，各種間伐強(qiáng)度的林分總蓄積量(間伐區(qū)三次間伐的蓄積量)均高于對照區(qū)，說明間伐能夠增加總收獲量。

表3 撫育間伐對林分蓄積量的影響

撫育間伐對林木直徑生長量有提高作用，促使每株樹的材積變大，使得材種的質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)材出材率有所提高。通過對草河口地區(qū)55年生間伐區(qū)的樹干胸徑≥30 cm林木的材積產(chǎn)量(見表3、4)與對照區(qū)對比分析可以看出：間伐區(qū)保留株數(shù)減少288株·hm-2，平均胸徑提高15%，胸徑≥30 cm立木材積產(chǎn)量提高17%，胸徑≥30 cm材積產(chǎn)量占總產(chǎn)量提高21%。

通過55年生間伐區(qū)的對比試驗平均直徑亦可看出，間伐區(qū)平均直徑達(dá)到33.9 cm，符合國家主伐齡的作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，對照區(qū)直徑僅為27.2 cm，若要達(dá)到國家主伐齡的作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，則至少需要20 a的時間，這表明適當(dāng)?shù)拈g伐強(qiáng)度是能夠?qū)⒅鞣r間提前20 a以上。

表4 間伐對55年生紅松大徑材出材的影響

4 結(jié)論與討論

在不同生長階段進(jìn)行間伐后，與對照區(qū)域相比，間伐區(qū)域紅松直徑的生長量可提高6%～15%，生長量的增加幅度隨間伐強(qiáng)度而增大。同時，撫育間伐對立木材積影響明顯，通過間伐能生產(chǎn)出高規(guī)格、高質(zhì)量的大徑級材，大強(qiáng)度撫育間伐可使紅松主伐時間提前20 a以上，但撫育間伐對樹高的生長影響較小。

林分的密度是決定林木生長的關(guān)鍵性因素。撫育間伐能促進(jìn)紅松人工林平均胸徑的生長，提高大徑材的比例，縮短大徑材的培育年限，適度地?fù)嵊g伐能提高林分活立木蓄積量連年生長量，過度地?fù)嵊g伐降低了林分活立木蓄積量連年生長，合理適度撫育間伐能提高林分總蓄積量。這與本研究的結(jié)論基本相符。林分的密度是決定林木生長的關(guān)鍵性因素。因此要做到紅松人工林科學(xué)集約化經(jīng)營管理，可以說紅松林初植密度是培育的首要問題，密度過大，增加培育成本，也同時會抑制樹木的正常生長；密度過小，易造成林地資源浪費(fèi)，延長林分正常郁閉時間，增加不必要的割灌除草次數(shù)而增加成本投入。