不同間伐強度對桉樹人工林林分生長的影響

王毓靖，顏忠鵬，李志輝

不同間伐強度對桉樹人工林林分生長的影響

王毓靖1，顏忠鵬2，李志輝1＊

(1.中南林業(yè)科技大學(xué)林學(xué)院，湖南 長沙 410004；2.中國林科院亞熱帶林業(yè)實驗中心，江西 新余 336603)

本文以廣西國有七坡林場桉樹人工林為研究對象，設(shè)置4種間伐強度樣地(對照0%、弱度20%、中度30%、強度40%)，通過對比分析研究5 a內(nèi)不同間伐強度桉樹人工林林分生長因子、單株材積、蓄積量等一系列指標(biāo)參數(shù)，旨在為桉樹人工林的經(jīng)營提供理論依據(jù)。研究結(jié)果表明：間伐5 a后，間伐林分的平均樹高和平均胸徑均有顯著提高，弱度、中度、強度間伐的胸徑較對照分別增加了1.32、3.21和4.29 cm，樹高分別增加了0.65、1.05和1.93 m。樹高、胸徑的年平均增長量的大小順序為強度間伐>中度間伐>弱度間伐>對照。間伐措施在一定程度上減緩了樹高平均生長量的下降速度，但對樹高的生長影響較小。不同間伐強度下各樣地的徑階分布均呈偏正態(tài)分布。林分大徑材的數(shù)量隨著間伐強度的增大而增多，林分胸徑隨著間伐強度的增大而增大。間伐顯著促進(jìn)了單株木材積的增長量，且以強度間伐最為明顯；而相較于對照樣地，弱度、中度、強度間伐各樣地林分蓄積量分別減少了19.90 m3，減少了6.02 m3，增加了4.77 m3，強度間伐下林分單位面積蓄積量最大。

桉樹；人工林；撫育間伐；林分生長；蓄積量

隨著人類現(xiàn)代化生產(chǎn)發(fā)展以及生活所需，木材在人們?nèi)粘Ｉ钪兴l(fā)揮的作用越來越重要，在一定時間內(nèi)生產(chǎn)更多優(yōu)良的木材以滿足社會所需是林業(yè)工作者的任務(wù)。人工林對緩解木材市場日益明顯的供需矛盾發(fā)揮了重要作用。相較于天然林，人工林有著適應(yīng)性強、林分分布合理、遺傳能力強以及集約經(jīng)營等特點。

桉樹()是全世界最為廣泛栽培的用材林樹種之一，具有生長快、豐產(chǎn)性高、適應(yīng)性強等特點，是我國短周期工業(yè)原料林的首選樹種。桉樹是世界三大造林樹種之一，其在我國的人工林面積僅低于印度和巴西[1]，位居世界第三位。桉樹作為大徑材生產(chǎn)，間伐可達(dá)到單株高產(chǎn)的目的[2]。研究間伐強度對桉樹在經(jīng)濟效益和環(huán)境建設(shè)方面都具有戰(zhàn)略意義。

1　材料與方法

1.1　研究區(qū)概況

研究區(qū)位于廣西壯族自治區(qū)南寧市西南部的國有七坡林場(22°39′29.51″N，108°13′52.01″E)，海拔100 ~ 200 m，屬濕潤的亞熱帶季風(fēng)氣候。試驗地處于七坡林場主要1.9萬公頃林區(qū)內(nèi)，年平均氣溫21℃。年均降雨量為1 300 mm，平均相對濕度為80%，干濕季節(jié)分明，夏季降水時間長。日照充足，降水充沛，霜期降雪極少，氣候溫和。冬季最冷的1月平均12℃，夏季最熱的7、8月平均28℃。土壤以由頁巖發(fā)育的赤紅壤為主，土層厚，土壤酸度高，表土pH值小于4.5。七坡國有林場擁有林地3.92萬公頃，其中場內(nèi)經(jīng)營面積1.9萬公頃，森林總蓄積320多萬立方米，森林覆蓋率80.5%。

1.2 研究方法

本研究以保留木株數(shù)為基準(zhǔn)確定間伐強度，所有桉樹人工林樣地于2011年植苗造林，造林密度均為1 667株·hm-2，株行距2 m × 3 m。2013年采用下層疏伐法，對生長不良，干形較差的林木進(jìn)行優(yōu)先砍伐，同時兼顧保留木空間位置均勻分布，根據(jù)撫育間伐強度不同選取弱度間伐樣地(20%)、中度間伐樣地(30%)、強度間伐樣地(40%)以及對照樣地(0%)。

標(biāo)準(zhǔn)地設(shè)置：各強度分別重復(fù)3次，共計12塊樣地，面積為20.0 m × 30.0 m。

標(biāo)準(zhǔn)地調(diào)查：2018年對每塊標(biāo)準(zhǔn)地進(jìn)行每木檢尺，調(diào)查的內(nèi)容包括樹高、胸徑等測樹因子。在標(biāo)準(zhǔn)地外選擇 6 ~ 9 株標(biāo)準(zhǔn)木，做樹干解析。

單株材積計算公式：=g1.31.3

式中：為樹干材積；1.3為胸高斷面積；為樹高；1.3為胸高形數(shù)。

式中：為標(biāo)準(zhǔn)木材積；為標(biāo)準(zhǔn)木斷面積；Σ為標(biāo)準(zhǔn)地總斷面積。

連年生長量計算公式：=y-y

式中：為連年生長量；y為本年生長量；y為前一年生長量。

式中：為平均生長量；y為總生長量；為齡值。

1.3 數(shù)據(jù)分析

本試驗數(shù)據(jù)釆用Excel軟件進(jìn)行整理和繪圖。

2　結(jié)果與分析

2.1　間伐強度對桉樹人工林林木生長的影響

通過對3種撫育間伐強度下(弱、中、強)及對照樣地的調(diào)查、數(shù)據(jù)采集并整理分析后，計算各樣地的胸徑和樹高平均值(表1)。間伐后，桉樹人工林的平均胸徑和平均樹高明顯高于未間伐林分。

表1　林分因子調(diào)查表

2.1.1間伐強度對林分徑階分布的影響

通過對4種間伐強度的樣地調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在不同撫育間伐強度下桉樹人工林均呈現(xiàn)偏“正態(tài)分布”。其中，對照、弱度、中度、強度的徑階分布峰值有所不同，分別為16徑階、18徑階、20徑階、22徑階。隨著間伐強度的增大，徑階分布的峰值也增大。可見，撫育間伐使森林的林分結(jié)構(gòu)得到調(diào)整，隨著強度的提升，大徑材的相對比例也在提升(圖1)。

2.1.2間伐強度對林分胸徑的影響

通過將4種間伐強度下經(jīng)過樹干解析取平均后得到的平均標(biāo)準(zhǔn)木進(jìn)行計算分析，得到各間伐強度下林分胸徑的總生長量、連年生長量和平均生長量。

從圖2可知，通過比較間伐后(4 ~ 8 a)強度間伐林分、中度間伐林分、弱度間伐林分和對照林分在間伐5 a內(nèi)的平均胸徑年生長量和平均生長量發(fā)現(xiàn)，平均胸徑的連年長量和平均生長量的大小順序均為:強度間伐>中度間伐>弱度間伐>對照。說明撫育間伐有利于促進(jìn)桉樹的胸徑增長，且間伐強度越大，對林分胸徑增長的促進(jìn)作用越大。

圖1　不同間伐強度各徑階分布圖

由圖2還可知，各樣地的連年生長量和平均生長量的交點都處于2 ~ 3 a期間，整個林分達(dá)到郁閉的時間較短。在進(jìn)行間伐處理后(4 ~ 8 a)，對照、弱度、中度、強度樣地的連年生長量均處于遞減的趨勢，遞減幅度大小順序為：對照>弱度>中度>強度，經(jīng)過撫育間伐后的弱度、中度、強度樣地相對于對照組連年生長量的降低趨勢得到平緩，撫育間伐強度越大，連年生長量的減小幅度越小。

圖2　不同間伐強度下各齡級胸徑連年生長量和平均生長量曲

2.1.3間伐強度對林分樹高的影響

由圖3可知，對照、弱度、中度、強度間伐各樣地桉樹人工林林分樹高總生長量分別達(dá)到25.80、26.45、26.85和27.73 m。不同間伐強度下桉樹人工林樹高的生長過程基本趨于一致，隨著林齡增加，樹高隨之增加，整體呈現(xiàn)隨時間推移增長速度趨于平緩的趨勢。隨著間伐強度的增大，桉樹人工林林分樹高增大，但各樣地之間的樹高總生長量相差不大，相差比例均在8%以內(nèi)，說明不同間伐強度對桉樹人工林林分樹高的生長有促進(jìn)作用，但是作用較小。在0 ~ 3 a期間內(nèi)，各樣地的連年生長量都比較接近，不同間伐強度下各樣地樹高的連年生長量都在1 a生時達(dá)到最大值。間伐作業(yè)在3 ~ 4 a生期間內(nèi)進(jìn)行，在3 ~ 8 a生期間，各樣地樹高的連年生長量呈不斷減小的趨勢，直到8 a生時對照、弱度、中度、強度間伐樣地的樹高連年生長量分別達(dá)到1.28、1.38、1.10和1.34 m。在平均生長量方面，各樣地都處于一個不斷下降的趨勢。且隨著間伐強度的增大，樹高的平均生長量的減小幅度不斷減小，說明撫育間伐對樹高生長的影響較小。

圖3　不同間伐強度下林分樹高連年生長量和平均生長量曲線

由圖3還可知，不同間伐強度下桉樹人工林林分樹高連年生長量和平均生長量的曲線均無交點，從1 a生開始，平均生長量始終大于連年生長量，這與其他樹高生長速度較慢樹種的連年生長量和平均生長量曲線有所區(qū)別，桉樹的生長速度高峰期為造林前幾年，之后的生長速度慢慢減緩后達(dá)平穩(wěn)。2.1.4間伐強度對單株材積和蓄積量的影響

本文采用伐倒木求材積的方法，通過對各平均標(biāo)準(zhǔn)木樹干解析后得到材積的生長規(guī)律(表2)。

從表2可知，不同間伐強度下各樣地的單株材積總生長量隨著樹齡的增長而增大，對照、弱度、中度、強度間伐各樣地分別達(dá)到0.249 9、0.297 4、0.351 9和0.421 1m3，可見間伐強度越大，桉樹人工林林分單株材積總生長量越大。且隨著間伐強度的增大，桉樹人工林林分單株材積總生長量的增長速度不斷遞增。不同間伐強度下桉樹林分單株材積的連年生長量均呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢。對照、弱度、中度、強度間伐各樣地單株材積的連年生長量分別在4、4、5和5 a生時，達(dá)到最大值0.050 4、0.055 7、0.072 5和0.084 4 m3，且在單株材積連年生長量峰值附近，對照和弱度間伐樣地的連年生長量生長曲線波動幅度較陡，而中度間伐和強度間伐樣地的連年生長量生長曲線較為平緩。在單株材積平均生長量方面，對照、弱度、中度、強度間伐樣地分別在6、7、7和8 a生時達(dá)到最大值，分別為0.031 9、0.037 7、0.044 4和0.052 6 m3。可見隨著間伐強度的增大，桉樹林分單株材積的連年生長量和平均生長量的峰值在時間上都有一定的延后。

通過比較對照、弱度、中度、強度間伐各樣地林分蓄積量發(fā)現(xiàn)(圖4)，各樣地的林分蓄積量差距不大，均在390 ~ 430 m3之間。相較于對照，弱度、中度、強度間伐樣地林分蓄積量分別減少了19.90 m3，減少了6.02 m3，增加了4.77 m3。其中林分蓄積量最大的為強度間伐樣地，弱度、中度間伐樣地均小于對照樣地，可見間伐強度的增大并不是直接增加林分蓄積量，40%的間伐強度對蓄積量的積累最好。

圖4　不同間伐強度下林分蓄積量

表2　不同間伐強度下林分單株材積生長過程表　　　　m

3　結(jié)論與討論

3.1　結(jié)論

(1) 本研究中，隨著間伐強度的增大，徑階分布所在的峰值也增大，各樣地中20 cm以上大徑材分布比例最高的為強度間伐樣地，隨著間伐強度的升高，大徑材分布的比例也增加，對照樣地由于林分密度過大，林木生長受到抑制，20 cm以上大徑材的數(shù)量很低。

(2) 對照、弱度、中度和強度間伐各樣地桉樹人工林林分胸徑分別達(dá)16.22、17.54、19.43和20.51 cm。隨著撫育間伐強度的增大，桉樹人工林林分胸徑的總生長量也增大。各樣地胸徑的連年生長量和平均生長量均在2 a生時達(dá)到最大，都呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢。間伐后的時期內(nèi)，隨著間伐強度的增大，胸徑連年生長量減小的幅度越小；經(jīng)過間伐后，強度間伐樣地桉樹林分胸徑增長速度最快，對照樣地增長速度最慢，撫育間伐對桉樹人工林胸徑生長的影響較大。

(3) 對照、弱度、中度和強度間伐各樣地桉樹人工林林分樹高分別達(dá)25.80、26.45、26.85和27.73 m。不同間伐強度下桉樹人工林樹高的生長過程基本趨于一致，各樣地林分樹高的連年生長量和平均生長量均在1 a生時為最大值，且從1 a生開始，平均生長量是始終大于連年生長量。不同間伐強度對桉樹人工林林分樹高的生長的促進(jìn)作用較小，但間伐在一定程度上減緩了樹高平均生長量的下降速度。

(4) 隨著間伐強度的增大，桉樹人工林林分單株材積總生長量逐漸增大。不同間伐強度下桉樹林分單株材積的連年生長量均呈現(xiàn)出一個先增大后減小的趨勢；平均生長量呈先增大后穩(wěn)定的趨勢。撫育間伐對于桉樹林分單株材積的影響很大。在林分蓄積量方面，強度間伐樣地最大，弱度和中度間伐樣地均小于對照樣地。

3.2　討論

本研究通過分析不同間伐強度對桉樹人工林林分生長的影響，設(shè)置弱度(20%)、中度(30%)、強度(40%)3種間伐強度以及對照組，對比分析得出林分的胸徑、樹高、材積的一系列規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn)，在林分徑階分布，經(jīng)過撫育間伐的樣地大徑材的比例均高于對照，且林分大徑材的數(shù)量隨間伐強度的增大而增多，小徑材的數(shù)量隨著間伐強度的增大而減少。這與謝華[3]強度間伐使胸徑主要分布在中、大徑級木的研究結(jié)果相似。間伐強度對胸徑的影響程度大，林分胸徑隨著間伐強度的增大而增大，這與已有的研究結(jié)果[4-5]一致。胸徑的連年生長量在桉樹幼年期表現(xiàn)突出。在撫育間伐后，各樣地胸徑生長速度的差別越來越大，胸徑連年生長量的下降速度隨著間伐強度的增加而減緩。在桉樹林分快速生長、郁閉度逐漸增大的過程中，林分內(nèi)競爭壓力過大，通過撫育間伐措施，去除一部分優(yōu)劣林木，從而可以促進(jìn)保留木的生長，間伐的強度則按照造林的目的和相應(yīng)的需求綜合確定，如需培育大徑材林木，則采用相對應(yīng)較高強度的間伐措施來進(jìn)行。

本研究間伐強度對樹高的影響程度小，樹高隨著間伐強度的增大而少許增加，強度間伐下的樣地樹高與對照樣地的差值在2 m以內(nèi)。間伐強度對林分單株材積的影響程度很大，特別是中度、強度間伐樣地，比對照樣地分別高出40%左右和70%左右，差值較大。撫育間伐可以促進(jìn)單株材積的增長，但不一定經(jīng)過撫育間伐后的樣地林分單位面積的蓄積量都大于對照樣地。本研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)撫育間伐強度為40%時，林分單位面積蓄積量最大，弱度、中度間伐都小于對照樣地，這與朱玉杰等[6]研究不同間伐強度下落葉松()最適間伐強度結(jié)果相似。

本文在間伐強度對林分生長因子、單株材積、林分蓄積量等方面開展了研究，今后可以在桉樹人工林林下植物多樣性以及林分生長模型方面做進(jìn)一步探討，為不同間伐強度對桉樹人工林的影響提供更全面的理論支撐。

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Effects of Different Thinning Intensities on Stand Growth ofPlantation

WANG Yujing1, YAN Zhongpeng2, LI Zhihui1

)

In this study, plots of four thinning intensities (control 0%, light thinning – 20%, moderate thinning – 30%, intense thinning – 40%) were established. From these plots, a series of indexes, including growth factors and volume of eucalypt plantations, were studied for different thinning intensities by comparative analysis in order to provide theoretical basis for the management of eucalypt plantation. The results showed that 5 years after thinning, the average tree height and mean DBH of thinned plantations increased significantly; the average DBH with light, moderate and intense thinning increased by 1.32 cm, 3.22 cm, 4.29 cm respectively, and tree height increased by 0.65 m, 1.05 m and 1.93 m respectively. The order of annual average increase of tree height and DBH was as follows: intense thinning > moderate thinning > light thinning > control. To a certain extent, thinning slowed down the rate of decline in average tree height growth, but had little effect on total tree height. The diameter distributions under different thinning intensities all approximated partial normal distributions. The number of large diameter trees increased with increased thinning intensity, and the average DBH also increased with thinning intensity. Thinning significantly promoted the growth of volume per tree, with clear benefits of increased thinning intensities. Compared to control (unthinned), thinning at light, moderate and intense levels resulted stand volume decreasing by 19.90 m3, decreasing by 6.02 m3, and increasing by 4.77 m3 respectively; the volume per unit area was highest for intense thinning.

; plantation; tending thinning; stand growth; accumulation

S758.5+2

A

10.13987/j.cnki.askj.2019.03.006

桉樹豐產(chǎn)及大徑材培育集成和示范項目(2017YFD0601202)

王毓靖（1995— ），男，森林培育專業(yè)在讀碩士研究生，E-mail:1091145679@qq.com

*李志輝為通信作者