不同間伐強度對華山松人工林生長的影響

張世清

甘肅省小隴山林業保護中心，甘肅 天水 741020

0 引言

森林資源是陸地生態系統的主體和重要資源，不僅具有調節氣候、防風固沙、涵養水源、吸收大氣污染物等生態效益，還可以為人們提供木材等林產品經濟效益［1-2］。華山松（Pinus armandiiFranch.）是松科松屬的高大喬木，高可達35 m［3］；樹皮平滑、呈灰色，幼樹的顏色較淺，呈灰綠色或淡灰色；枝條平展，樹冠呈圓錐狀；針葉5針1束，雄球花呈黃色圓柱狀，球果呈圓錐狀長卵圓形［4］。華山松是我國北方地區重要的造林樹種之一，在西北、西南等地區廣泛分布［5］。受人為活動、自然環境變化、林齡老化等因素的影響，華山松的生長和發展面臨著各種挑戰［6］。撫育間伐是重要的森林管護措施，可以優化森林結構，促進木材生產，并提高森林生態系統的穩定性［7-8］。然而，撫育間伐的方式、強度和頻率等因素對林分的生長均可產生一定影響［9］。因此，深入評估撫育間伐對林分生長的具體影響，對做好森林管護工作具有重要意義。周鈺淮等［10］研究了不同間伐強度對川西柳杉人工林生長和林下植被多樣性的影響，結果表明：撫育間伐能促進柳杉的生長，有利于培養大徑階林木，能夠提高喬木層的生產力和林下植物的多樣性，對林分健康狀況有明顯改善作用。尤文忠等［11］分析了撫育間伐對蒙古櫟次生林生長的影響，結果表明：輕度、中度、強度間伐對蒙古櫟次生林的胸徑、林分蓄積增長量均存在顯著影響，且幼齡林采用3 種間伐強度均可，而中齡林則以強度間伐為宜。王蕓等［12］分析了間伐對華北落葉松林林分結構穩定性的影響，結果表明：間伐有助于減少林內樹木競爭，改善華北落葉松林的林分結構。Vernon 等［13］研究發現，間伐處理后3 年開始，樹木徑向生長量更大；不同處理，樹木中的樹脂、淀粉、蔗糖的豐度沒有差異，但未間伐林分內樹木的葡萄糖和果糖的豐度較低；間伐后3～4 年，林分內的物種豐富度和多樣性增加，研究認為是地面受到擾動后雜草的再生引起的。筆者以甘肅省小隴山林區為研究區域，研究不同間伐強度對華山松人工林的樹高、胸徑、冠幅、單株材積和林分蓄積量的影響，旨在探究撫育間伐影響華山松人工林生長的機制，為該地區華山松人工林管護提供科學依據。

1 研究區概況

甘肅省小隴山林區（以下簡稱小隴山林區），位于秦嶺山脈西段（東經104°22′～106°43′、北緯33°30′～34°49′），以熔巖地貌、喀斯特地貌為主，海拔700～3 300 m，屬溫帶季風氣候區，年平均氣溫10.9 ℃，年平均降水量757 mm［14］。小隴山林區地處我國南北方交界處，森林資源豐富，林區內有9 處森林公園、3 處自然保護區，包含溫性闊葉林、溫性針葉林、溫帶竹林、森林草甸等10 余種植被類型，是典型的天然次生林區［15］。據相關統計，小隴山林區共有被子植物1 000 余種［15］，常見喬木樹種有華山松（Pinus armandiiFranch.）、冷杉［Abies fabri（Mast.）Craib］、雪松［Cedrus deodara（Roxb.）G.Don］、油 松（Pinus tabuliformisCarrière）、三角槭（Acer buergerianumMiq.）、合歡（Albizia julibrissinDurazz）、白 樺（Betula platyphyllaSuk）、楓楊（Pterocarya stenopteraC.DC）、山楊（Populus davidianaDode）及銳齒槲櫟（Quercu salienavar.acutiserrataMaxim.ex Wenz.）等。

2 試驗材料與方法

2.1 試驗材料

試驗材料為小隴山林區內的華山松。

2.2 試驗設計

于2022年在小隴山林區選取3種不同間伐強度的華山松人工林作為試驗林，間伐時間均為2016 年，間伐強度分別為20%、30%和40%；選擇未經間伐的華山松人工林作為對照樣地。在每塊試驗林和對照樣地內隨機選取1 塊20 m×20 m 的試驗樣地，記錄樣地基本信息（見表1）。在每塊試驗樣地內沿對角線布設3 個5 m×5 m 的調查樣方，用于調查華山松人工林生長情況。

表1 樣地基本信息

2.3 華山松林分生長狀況測定

在每個調查樣方內對華山松進行每木檢尺，使用勃魯萊式測高器測定華山松樹高，使用胸徑尺測定華山松胸徑，使用皮尺用投影法測定華山松冠幅。

采用單株材積作為華山松林分生長狀況指標［16］，計算公式為

式（1）中：V為單株材積（m3），D為胸徑（m），H為樹高（m）。

根據調查樣方蓄積量M 和調查樣方面積S計算林分蓄積量（m3/hm2），并將其作為林分生長狀況指標，其中調查樣方林分蓄積量計算公式為

式（2）中：M為調查樣方蓄積量（m3/hm2），Vi為第i株華山松的材積（m3），n為每個調查樣方內的華山松總株數。

2.4 統計分析

使用Excel軟件記錄測定的華山松生長指標，并進行單株材積和林分蓄積量的計算；使用SPSS軟件進行單因素方差分析（One-Way ANOVA），采用最小顯著性差異法（Least Significant Difference，LSD）進行多重比較；使用SPSS軟件對撫育間伐強度與華山松人工林生長情況進行Pearson相關性分析。

3 試驗結果與分析

3.1 不同間伐強度對華山松人工林樹高的影響

由表2 可知，不同間伐強度對華山松人工林樹高存在顯著影響（P＜0.05）。間伐強度40%條件下，華山松人工林樹高達到最大值，為（13.983±0.528）m，且與其他3 種間伐強度之間存在顯著差異（P＜0.05）；其次是間伐強度20%、30%和未間伐條件下，但三者之間未見顯著差異（P＞0.05）。綜上所述，華山松人工林樹高對間伐強度的響應不敏感，適當間伐條件下（20%、30%），華山松樹高與對照組之間未見顯著差異，當間伐強度達到40%時，華山松人工林樹高才有顯著提高。

表2 不同間伐強度下華山松人工林生長情況

3.2 不同間伐強度對華山松人工林胸徑的影響

由表2 可知，不同間伐強度對華山松人工林胸徑存在顯著影響（P＜0.05）。間伐強度40%條件下，華山松人工林胸徑達到最大值，為（19.037±0.873）cm，且與其他3 種間伐強度之間存在顯著差異（P＜0.05）；其次是間伐強度30%條件下，胸徑為（17.816±0.897）cm，且與間伐強度20%和未間伐條件下的胸徑存在顯著差異（P＜0.05）；再次是間伐強度20%條件下，胸徑為（16.613±0.921）cm，且與未間伐條件下存在顯著差異（P＜0.05）；未間伐條件下的胸徑最小，為（16.613±0.921）cm。綜上所述，華山松人工林胸徑對間伐強度的響應較為敏感，適當間伐（20%）后，華山松人工林胸徑便有顯著增高。這可能是因為間伐后，林內空間增大，同時林內水、肥、光照競爭減小，致使華山松人工林胸徑有所增加。

3.3 不同間伐強度對華山松人工林冠幅的影響

由表2 可知，不同間伐強度對華山松人工林冠幅存在顯著影響（P＜0.05）。間伐強度40%條件下，華山松人工林冠幅最大，為（4.981±0.415）m，且與其他3 種間伐強度之間存在顯著差異（P＜0.05）；其次是間伐強度30%條件下，冠幅為（4.363±0.338）m，且與間伐強度20%和未間伐條件下存在顯著差異（P＜0.05）；間伐強度20%和未間伐條件下的冠幅較小，分別為（4.235±0.389）m和（4.107±0.331）m，且二者之間未見顯著差異（P＞0.05）。綜上所述，華山松人工林冠幅對間伐強度的響應相對敏感，適當間伐（20%）后，華山松人工林冠幅未見顯著增高，當間伐強度達到30%后，其冠幅顯著增加。這可能是因為華山松人工林間伐后，林內空間增大，其樹冠獲得伸展空間。

3.4 不同間伐強度對華山松人工林單株材積的影響

由表2可知，不同間伐強度對華山松人工林單株材積存在顯著影響。間伐強度40%條件下，華山松人工林單株材積最大，為（0.185±0.006）m3，且與其他3 種間伐強度之間存在顯著差異（P＜0.05）；其次是間伐強度30%條件下，單株材積為（0.163±0.006）m3，且與間伐強度20%和未間伐條件下存在顯著差異（P＜0.05）；再次是間伐強度20%條件下，單株材積為（0.139±0.007）m3，且與未間伐條件下存在顯著差異（P＜0.05）；未間伐條件下的單株材積最小，為（0.102±0.009）m3。綜上所述，華山松人工林單株材積對間伐強度的響應較為敏感，間伐處理后華山松人工林單株材積均有顯著提高，這可能與林內種間競爭減小有關。

3.5 不同間伐強度對華山松人工林林分蓄積量的影響

由表2可知，不同間伐強度對華山松人工林林分蓄積量存在顯著影響（P＜0.05）。未間伐條件下的華山松人工林林分蓄積量最大，為（190.183±3.203）m3/hm2，且與其他3 種間伐強度之間存在顯著差異（P＜0.05）；其次是間伐強度20%條件下，林分蓄積量為（185.369±2.684）m3/hm2，且與間伐強度30%和間伐強度40%條件下存在顯著差異（P＜0.05）；而間伐強度30%和間伐強度40%條件下，其林分蓄積量較小，分別為（182.058±2.369）m3/hm2和（181.893±2.843）m3/hm2。綜上所述，華山松人工林林分蓄積量對間伐強度的響應相對敏感，適當間伐（20%）對華山松人工林林分蓄積量的影響較小，但隨著間伐強度的增大，林內華山松總株數減少，林分蓄積量也有所降低。

3.6 間伐強度與華山松人工林生長情況的相關性

由表3 可知，間伐強度與華山松人工林胸徑之間存在顯著正相關關系（P＜0.05），即隨著間伐強度的增大，華山松人工林的胸徑隨之增加。間伐強度與華山松人工林單株材積之間存在極顯著正相關關系（P＜0.01），即隨著間伐強度的增大，華山松人工林的單株材積隨之增大。而間伐強度與華山松人工林的林分蓄積量之間存在顯著負相關關系（P＜0.05），即隨著間伐強度的增大，華山松人工林的林分蓄積量隨之減小。

表3 撫育間伐強度與華山松人工林生長情況的相關性

4 結論與討論

撫育間伐是人工林管護中實施的重要管理措施之一，其中間伐強度對林分的生長影響較為顯著。筆者以甘肅省小隴山林區為研究區域，分析了間伐強度對華山松人工林樹高、胸徑、冠幅、單株材積和林分蓄積量的影響，結果表明，不同間伐強度對華山松人工林樹高、胸徑、冠幅、單株材積和林分蓄積量均存在顯著影響。

①華山松人工林樹高對間伐強度的響應不敏感，當間伐強度達到40%時，華山松人工林樹高才有顯著提高。王懿祥等［17］在馬尾松林中也發現了類似的現象。這可能是由于伐除干擾樹后，林木橫向生長加快，導致縱向生長在一定程度上有所減緩。

②華山松人工林胸徑和單株材積對間伐強度的響應較為敏感，適當間伐（20%）后，其胸徑便有顯著增加，間伐強度40%條件下，其胸徑和單株材積達到最大值。

③華山松人工林冠幅對間伐強度的響應相對敏感，當間伐強度達到30%后，其冠幅開始顯著增加，間伐強度40%條件下其冠幅最大。鄭鳴鳴等［18］、尤文忠等［11］在分別對杉木林和蒙古櫟林研究中也發現這一現象。究其原因，可能是間伐后林木間競爭減弱，林地空間增大，林木橫向生長加快。

④華山松人工林林分蓄積量對間伐強度的響應相對敏感，適當間伐（20%）對其林分蓄積量的影響不顯著，加大間伐強度后，林內干擾樹被伐除，從整體看，林分蓄積量有所降低，間伐強度40%條件下林分蓄積量最小。

⑤間伐強度與華山松人工林胸徑存在顯著正相關關系，與華山松人工林單株材積之間存在極顯著正相關關系，與華山松人工林林分蓄積量之間存在顯著負相關關系。