目標樹經營對杉檫混交林生長及天然更新影響研究

陳舒林，方文斌，陳 云，樂有彬，陳銀竹，陳興國，廖水龍，郭詩宇

(1.湖北省通山縣大幕山林場，湖北 咸寧 437652；2.湖北省通山縣林業局，湖北 咸寧 437600；3.湖北省林業局外資辦，湖北 武漢 430079；4.湖北省鐘祥市盤石嶺林場，湖北 荊門 431900；5.湖北省通山縣北山林場，湖北 咸寧 437600； 6.湖北生態工程職業技術學院，湖北 武漢 430200)

1 引言

建設國家儲備林，是推進林業供給側結構性改革、精準提升森林質量的重要舉措，對確保國家生態安全和國家木材安全、建設生態文明具有十分重要的意義。根據國家林業和草原局速生豐產用材林基地建設工程管理辦公室的有關規定，國家儲備林建設改培方式主要采用目標樹經營法[1～5]。目標樹經營法自1980年由德國弗萊堡大學教授阿貝茨(P. Abetz)系統性提出以來[6]，國內外對其經營成效的研究一直在進行。研究方法主要是設置固定樣地，通過作業樣地與對照樣地的橫向比較探索目標樹經營的效果[7～12]，目前鮮有利用間伐前后不同年份固定樣地的縱向比較來說明目標樹經營成效的報道。本研究結合國家儲備林項目的實施，通過布設固定樣地，對目標樹經營前后給林分生長帶來的影響和不同間伐強度給天然更新帶來的影響進行分析評價。

2 材料與方法

2.1 研究區概況

研究區位于大幕山林場國家儲備林項目范圍內。大幕山林場地處通山縣北部邊緣，屬幕阜山脈，是典型的鄂南低山丘陵地貌，東西長、南北窄，北高東低，坡度一般在20～35°之間，最高海拔954.1 m，最低海拔90 m。其東南部、東北部與黃沙鎮接壤，西南部和萬家鄉相連，西北部與咸寧市咸安區毗鄰。境內四季分明，氣候溫和，日照充足，雨量充沛。年均氣溫13 ℃，年均降水量1600 mm，全年無霜期235 d。成土母巖主要為頁巖、石灰巖、花崗巖，山下部多為黃沙壤和白砂土，土層較深厚肥沃，山上部較貧瘠干燥。

大幕山林場屬中亞熱帶常綠闊葉林區，國有林面積6448 hm2，其中森林面積5954 hm2，森林蓄積量25.8萬m3，森林覆蓋率90%。主要喬灌木有73科154屬255種， 主要樹種有杉木(Cunninghamialanceolata)、馬尾松(Pinusmassoniana)、檫木(Sassafrastzumu)、楓香(Liquidambarformosana)、南酸棗(Choerospondiasaxillaris)、楠竹(Phyllostachysheterocycla)等。野生動物有獾、香貍、野豬、野兔、野雞等數十種。研究區域位于山坡中部，坡向東南，所在林分為檫木與杉木混交林。檫木于2003年營造。在2003年前該林地為杉木純林，2002年采伐后留有部分杉木幼樹和天然更新幼苗，后來部分杉木伐樁出現萌條，逐步形成了目前混交比例為6檫4杉的混交林。

2.2 試驗設計

樣地設置：在杉檫混交林中布設20塊20 m×20 m的固定樣地，其中對照樣地5塊，作業樣地15塊，并在固定樣地中布設40塊5 m×5 m的樣方。400 m2樣地用于開展喬木調查，25 m2樣方用于開展天然更新調查。樣地四角用角鐵固定，樣方四角用PVC管固定。

目標樹與干擾木的選擇：在固定樣地內選擇高質量、高價值、高活力的樹木作為目標樹，目標樹之間的距離在8 m左右，固定樣地內的目標樹數量為6～9株。將影響目標樹生長的樹木定為干擾木，干擾木一般在主林層，并對目標樹的生長形成壓制。其他樹木為一般林木。

試驗方案：20塊固定樣地分為5個處理、4個重復。5個處理按蓄積間伐強度分別為：對照(0%)、低強度(16%左右)、中強度(26%左右)、高強度(36%左右)、超高強度(46%左右)，坡向、坡度、土壤、水熱狀況等基本一致，隨機分布。對20塊樣地胸徑5 cm以上的樹木進行每木調查并掛牌，調查內容包括胸徑、樹高、枝下高、冠幅(東西南北向)、生長勢等。樣方調查主要是對天然更新苗木的種類、高度等進行調查。

2.3 調查方法

2018年10月，開展本底調查，并標注目標樹。2019年10月，開展第二次調查，調查方式、內容等與第一次相同。2019年11月，按照設計的間伐強度，標注采伐木。對照樣地不選擇采伐木，輕度間伐樣地和中度間伐樣地選擇的采伐木主要是干擾木，強度間伐和超強度間伐在選擇干擾木的基礎上，可根據設計的采伐強度選擇其他林木，主要是對過密的地方進行適當疏伐。在經仔細核查無誤后，進行采伐施工。2020年10月，開展第三次調查，調查方式、內容與第一次相同。

2.4 林木蓄積量計算

根據每木檢尺的胸徑數據，杉木查鄂東杉木圍徑一元立木材積表、檫木和南酸棗查鄂東闊葉圍徑一元材積表計算。

3 結果與分析

3.1 目標樹經營對目標樹胸徑生長的影響

16個作業樣地施工后，4個處理按蓄積計算的平均間伐強度：低強度為15.7%、中強度為27.0%、高強度為36.0%、超高強度為45.6%。共有樣木1271株，其中目標樹130株，采伐木671株。從監測結果看，2020年目標樹平均胸徑生長量為1.03 cm/年，比2019年的0.51 cm/年增加0.52 cm/年。從不同間伐強度的效果來看，隨著間伐強度的加大，目標樹的胸徑生長量也隨之增加(表1)。

表1 作業樣地目標樹經營前后胸徑生長對比

對照樣地共設置4個，共有樣木381株，其中目標樹33株。從監測結果(表2)可看出，2020年目標樹平均胸徑生長量為0.75 cm/年，略高于2019年胸徑生長量0.71 cm/年，2年目標樹胸徑生長量差異不大。

作業樣地經過目標樹經營1年后，2020年樣地內目標樹胸徑平均生長量達到1.03 cm/年，遠高于2019年目標樹胸徑平均生長量(0.51 cm/年)，超過1倍還多；與2020年對照樣地相比，依然要高出0.28 cm/年。表明經過經營干擾為目標樹的生長提供了更多資源和生長空間，有效地促進了目標樹的生長。

3.2 目標樹經營對林分蓄積生長的影響

16個作業樣地，每個樣地面積400 m2，16個樣地面積共0.64 hm2。2019年作業樣地蓄積生長量為6.06 m3/年，2018年底作業樣地蓄積量為82.58 m3，年生長率為7.3%。2020年作業樣地蓄積生長量為8.86 m3/年，2019年底樣地伐后蓄積量為60.78 m3，年生長率為14.6%。與2019年相比，2020年作業樣地蓄積生長量增加2.80 m3/年，每hm2蓄積生長量增加4.38 m3/年(表3)。

3.3 目標樹經營對天然更新的影響

目標樹經營1年后，作業樣地4種不同采伐強度的天然更新情況均比對照樣地要好，并隨著采伐強度的增加天然更新的株數隨之增加(表4)。綜合來看，作業樣地4種采伐強度平均每100 m2天然更新樹種數6.25個，新增天然更新株數21株；而對照樣地每100 m2天然更新樹種數僅3個，新增天然更新株數僅12株。

表4 2020年天然更新對照樣地與作業樣地情況對比

4 結論與討論

4.1 結論

通過固定樣地監測表明，目標樹經營法是一種較好的森林經營方法。通過干擾木的間伐，能有效釋放保留木的生長空間，促進目標樹的胸徑生長和林分的蓄積增長，有助于盡快形成森林的骨架，有利于加快大徑材的培育，符合國家儲備林建設的經濟目標；通過施工作業降低林分郁閉度，能有效改善林下天然更新，促進被壓制的下木加速生長，從而盡快形成復層異齡混交林，符合國家儲備林建設的生態目標。同時，由于天然更新的持續進行，在目標樹達到目標胸徑開始收獲性擇伐后，可選擇新一代目標樹并進行干擾木間伐，從而周而復始，形成永久性森林，實現可持續發展。

4.2 討論

(1)本研究經過2年的監測，已有明顯證據證明目標樹經營可以促進目標樹胸徑生長和林分蓄積增長并改善林下天然更新，但監測時間僅2年略顯不夠，下一步研究團隊需要和大幕山林場緊密合作，持續開展樣地監測，為目標樹經營法在國家儲備林項目中的應用提供更有力的數據支持。

(2)由于監測時間較短，尚無有力證據證明何種間伐強度最適合大幕山林場國家儲備林項目。因此，在今后的監測中要持續關注不同間伐強度在目標樹胸徑生長、林分蓄積增長和天然更新方面的表現，篩選最佳間伐強度。另外，森林經營是一個動態的過程，再過5～10年，可能低強度、中強度間伐樣地需要進行再次間伐作業，這就要求研究團隊及時謀劃、早做準備，并為間伐次數不同的樣地監測提供預案。

(3)本研究計算檫木蓄積時，采用的是鄂東闊葉立木一元材積表。根據現場調查的情況，樣地的檫木長勢好，又直又高側枝少，和一般闊葉樹種的干形相差很大，以現有的闊葉一元材積表計算的檫木蓄積偏小。隨著研究的深入，可通過解析木的方式，為大幕山林場或通山縣編制檫木的一元材積表或二元材積表，以使研究更為精準。

(4)灌木、草本以及土壤微生物是生物多樣性的重要組成部分[18～22]。國家儲備林項目不僅要為國家儲備戰略木材，確保國家木材安全，還要修復和維護生物多樣性，確保國家生態安全。本研究對生物多樣性關注不夠，下一步要做好灌木、草本以及土壤微生物的監測[23～25]，從而更全面地評價目標樹經營的成效。