近自然經(jīng)營對(duì)杉木人工林的影響

摘 要：在三明市大田縣赤頭坂國有林場(chǎng)設(shè)置4種近自然改造作業(yè)樣地。T1：間伐、擇伐降低密度（1 500株/hm2），定株施肥（250 g NPK復(fù)合肥），林中空地或開窗補(bǔ)植；T2：間伐、擇伐降低密度（1 500株/hm2），林中空地或開窗補(bǔ)植；T3：間伐、擇伐降低密度（1 500株/hm2；CK：密度（2 500株/hm2），對(duì)照樣地?zé)o作業(yè)。根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)，比較分析近自然作業(yè)后3年各處理的胸徑、樹高、冠幅、林分蓄積生長量、單木生長量的動(dòng)態(tài)變化。結(jié)果表明：（1）T1、T2、T3的平均胸徑、樹高、冠幅、林分蓄積生長量、單木生長量的方差及多重比較分析差異顯著；（2）T1、T2、T3的平均胸徑、單木生長量、林分蓄積生長量均大于CK，分別為T1（1.03 cm、0.011 1 m3和0.60 m3）、T2（0.79 cm、0.006 9 m3和0.22 m3）、T3（0.58 cm、0.0060 m3和0.23 m3）、CK（0.48 cm、0.005 5 m3

和0.20 m3）且林分蓄積生長量T1＞T3＞T2＞CK，因此，針對(duì)研究區(qū)域的杉木純近自然改造，T1的效果最好。驗(yàn)證了近自然改造措施的合理性與可實(shí)施性，為全國范圍內(nèi)的人工純林近自然化改造與管理提供了實(shí)例參照和數(shù)據(jù)支撐。

關(guān)鍵詞：杉木；近自然經(jīng)營；生長動(dòng)態(tài)

中圖分類號(hào)：S714 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號(hào)：2095–3305（2024）12–0-03

杉木（Cunninghamia lanceolata）作為中國南方廣泛種植的主要造林樹種，偏好肥沃、濕潤、排水良好的生長環(huán)境，尤其在Ⅰ、Ⅱ類土壤條件的陰坡或半陰坡上表現(xiàn)出顯著的速生特性。然而，在Ⅲ類及更高類別的立地上，其生長表現(xiàn)則顯著下降[1-2]。

在福建省，杉木的種植面積已超過170萬hm2，且這一數(shù)字仍在持續(xù)增長。隨著種植規(guī)模不斷擴(kuò)大，不少肥力較差的Ⅲ類及以上林地也被用于杉木栽培，導(dǎo)致這些區(qū)域的林木因土壤貧瘠而未能充分發(fā)揮其應(yīng)有的生長潛力。同時(shí)，許多Ⅰ、Ⅱ類地由于經(jīng)營管理不當(dāng)也出現(xiàn)了地力衰退的現(xiàn)象，導(dǎo)致林分蓄積量下降，對(duì)森林資源的長期可持續(xù)利用構(gòu)成了威脅[3-5]。轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的人工林經(jīng)營模式已成為實(shí)現(xiàn)人工林經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)效益和諧統(tǒng)一的必然選擇。

1898年，德國科學(xué)家嘎耶（Gayer）首次提出了一種林業(yè)經(jīng)營理念，主張人類應(yīng)盡可能遵循森林的自然規(guī)律進(jìn)行生產(chǎn)活動(dòng)，這標(biāo)志著近自然林業(yè)思想的誕生。

20世紀(jì)60～70年代，中歐國家因頻繁遭受自然災(zāi)害，紛紛開展近自然林業(yè)的實(shí)踐探索，并取得了一系列顯著成果。進(jìn)入20世紀(jì)80年代，無論是德國還是整個(gè)歐洲，近自然林業(yè)的理論與實(shí)踐均進(jìn)入了全新發(fā)展階段。同時(shí)，國際上涌現(xiàn)出一批專業(yè)機(jī)構(gòu)，積極推動(dòng)近自然林業(yè)的普及與發(fā)展。

我國近自然林業(yè)的研究起步于對(duì)德國成功經(jīng)驗(yàn)的引進(jìn)與借鑒。邵青還等[6-9]率先發(fā)表了一系列關(guān)于近自然林業(yè)的文章，深入探討了中歐國家，尤其是德國在近自然林業(yè)方面的技術(shù)政策、實(shí)施路徑以及天然林恢復(fù)的現(xiàn)狀與趨勢(shì)。針對(duì)我國獨(dú)特的國情與林情，劉建軍等[10]提出了一系列促進(jìn)我國近自然林業(yè)發(fā)展的策略與具體建議。近自然林業(yè)理論的演進(jìn)與人們對(duì)人工林利弊和生態(tài)環(huán)境重要性的深刻認(rèn)識(shí)密不可分。

鑒于此，擬對(duì)杉木人工林實(shí)施近自然經(jīng)營，重點(diǎn)分析其對(duì)目標(biāo)樹培育的實(shí)際效果。通過實(shí)施近自然經(jīng)營策略，旨在優(yōu)化林分結(jié)構(gòu)，改善林地條件，進(jìn)而促進(jìn)單位蓄積量的增長與經(jīng)營效益的提高，最終實(shí)現(xiàn)林分的長效可持續(xù)發(fā)展。

1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)樣地位于福建省三明市大田縣赤頭坂國有林場(chǎng)，地貌主要為山地和丘陵，地形復(fù)雜，海拔范圍為430～800 m，坡度多為20°～30°。

該地區(qū)氣候溫和，雨量充沛，年平均溫度為18.3 ℃，

年平均相對(duì)濕度為17.7 %，年平均降雨量達(dá)1 900 mm，

年平均蒸發(fā)量為1 374.7 mm，年平均無霜期為275 d。

土壤類型主要為酸性巖黃紅壤和泥質(zhì)巖黃紅壤、酸性巖黃壤，土壤深厚、濕潤且松軟，肥力較高，適宜多種植物生長，土壤質(zhì)量大多為Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ類地。

2 研究方法

2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)小班面積不小于3.33 hm2，且未曾發(fā)生盜伐事件。地勢(shì)平緩，地理位置交通便利，便于管護(hù)。齡組選擇中齡林。

試驗(yàn)小班設(shè)置4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)地，每塊標(biāo)準(zhǔn)地面積為666.67 m2，并進(jìn)行編號(hào)（表1）。使用羅盤儀或手持GPS進(jìn)行繞測(cè)，精準(zhǔn)確定各標(biāo)準(zhǔn)地的四至邊界，隨后拉設(shè)邊界繩，并加以明顯標(biāo)記和保護(hù)。

2.2 測(cè)定指標(biāo)與方法

2.2.1 林木生長量

對(duì)每個(gè)處理進(jìn)行檢尺，記錄林木的樹高、胸徑、冠幅，計(jì)算平均值。計(jì)算公式為：

△H＝Hi-H1（1）

△D＝Di-D1（2）

△P＝Pi-P1（3）

上述公式中，△H（△D、△P）為樹高（胸徑、冠幅）生長量；Vi為期末樹高（胸徑、冠幅）；V1為期初樹高（胸徑、冠幅）。

2.2.2 林分單木材積生長量和定期平均生長量

林分單木材積生長量計(jì)算公式為：

△V＝Vi-V1（4）

式（4）中，△V為蓄積生長量；Vi為期末蓄積；V1為期初蓄積。立木材積計(jì)算采用福建省杉木人工林二元立木材積公式V＝0.0 000 872 D1.785 388 607H 0.9313 923 697計(jì)算樣地定株目標(biāo)樹的蓄積量。

林分蓄積的定期年平均生長量（PAI，Periodic Annual

Increment）可通過以下公式計(jì)算：

PAI=（Vn-Vn-a）/a（5）

式（5）中，Vn為期末所有胸徑≥5 cm林木的材積之和；Vn-a為期初所有胸徑≥5 cm林木的材積之和；a為間隔的年數(shù)。

2.2.3 單木生長

為了全面評(píng)估單株樹木的生長狀況，選用徑階年均胸徑增長量和材積增長量作為核心指標(biāo)，計(jì)算各徑階內(nèi)單株樹木的胸徑和材積年均增長量。公式如下：

Ii=y2-y1/（ni·a）（6）

式（6）中，y2代表i徑階在期末時(shí)所有樹木的胸徑（或材積）總和；y1代表i徑階在期初時(shí)所有樹木的胸徑（或材積）總和；ni表示i徑階內(nèi)的樹木數(shù)量；a為兩次測(cè)量之間的時(shí)間間隔，以年為單位。

2.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

本研究所收集的數(shù)據(jù)通過Excel表格進(jìn)行整理與初步處理。針對(duì)單因素方差分析和相關(guān)性分析，借助了專業(yè)的統(tǒng)計(jì)軟件完成。在進(jìn)行多重比較時(shí)，選用新復(fù)極差法（Duncan’s法）以確保結(jié)果的準(zhǔn)確性。所有統(tǒng)計(jì)結(jié)果均以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差（x±s）的形式展現(xiàn)，并且當(dāng)P＜0.05時(shí)，差異具有顯著性。

3 結(jié)果與分析

3.1 林木生長量

根據(jù)表2的調(diào)查數(shù)據(jù)得出，T1、T2、T3平均胸徑、樹高、冠幅的方差及多重比較分析差異顯著（P＜0.05）。T1、T2、T3的平均胸徑優(yōu)于對(duì)照樣地，T1、T3的樹高和冠幅均優(yōu)于對(duì)照樣地，平均胸徑增長從高到低為T1＞T2＞T3＞CK，平均樹高增長從高到低為T1＞T3＞CK＞T2，平均冠幅增長從高到低為T1＞T3＞CK＝T2。T1胸徑生長分別比T2、T3和CK高出30.34%、76.7%和114.6%，T1樹高生長分別比T2、T3和CK高出88.9%、37.8%和75.9%，T1冠幅生長分別比T2、T3和CK高出100.0%、80.0%和100%。

3.2 林分單木材積生長量及定期平均生長量

表3顯示的是調(diào)查期間林分蓄積生長與變化動(dòng)態(tài)。

T1、T2、T3的林分單木材積生長量、林分蓄積定期平均生長量（PAI）的方差及多重比較分析差異顯著（P＜0.05）。經(jīng)過為期三年的近自然經(jīng)營改造，作業(yè)樣地T1、T2、T3的PAI均呈現(xiàn)出超越對(duì)照樣地的增長態(tài)勢(shì)。

具體而言，作業(yè)樣地T1、T2、T3的PAI相對(duì)于CK分別增加200%、10%、15%，而T1＞T2、T3，說明定株施肥（250 g 氮磷鉀復(fù)合肥））能有效提高林分蓄積生長量；在所有作業(yè)樣地中，年單位面積內(nèi)新增達(dá)到起測(cè)胸徑

（5 cm）的林木蓄積量，超過了對(duì)照樣地的相應(yīng)數(shù)值。

3.3 單木生長

在經(jīng)過近自然改造的樣地中，2015—2017年間，各徑階林木的胸徑生長量（圖1）均一致高于對(duì)照樣地的林木。具體而言，T1、T2、T3樣地中，單木年平均胸徑生長量分別達(dá)到0.52、0.41和0.35 cm，而對(duì)照樣地的單木年平均胸徑生長量?jī)H為0.26 cm。

進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，T1、T2、T3樣地中各徑階的單木胸徑生長量均超越了對(duì)照樣地中相同徑階的單木生長量，這表明相較于對(duì)照樣地，近自然改造的樣地更有利于單木的生長發(fā)育。此外，觀察到胸徑生長量隨著林木徑階的增大而呈現(xiàn)遞增趨勢(shì)。各徑階林木的材積生長量（圖2）也呈現(xiàn)出與胸徑生長量相似的結(jié)果，即T1、T2、T3處理樣地的單木生長量均高于CK。

4 結(jié)論

經(jīng)過三年近自然經(jīng)營模式實(shí)施，T1、T2、T3樣地的林分平均胸徑、蓄積年生長量、林分進(jìn)界蓄積均顯著超越了CK。這一積極變化主要?dú)w因于T1、T2、T3樣地通過實(shí)施間伐和擇伐措施，有效降低了林分密度至1 500株/hm2，從而減輕了林木間的競(jìng)爭(zhēng)壓力，并改善了林內(nèi)的光照、水分和熱量條件。這些改善為保留林木提供了更為充裕的生長資源，同時(shí)促進(jìn)了原本因競(jìng)爭(zhēng)而受到抑制的林下林木的生長，使其成為有價(jià)值的林木資源，進(jìn)而提升了林分的整體蓄積量。這一發(fā)現(xiàn)與陳科屹等[11]的研究結(jié)論相吻合，即合理的采伐作業(yè)能夠促進(jìn)林分蓄積的生長。

然而，值得注意的是，T2樣地的林分樹高生長量和冠幅生長量卻低于CK。這可能是由于強(qiáng)度間伐在提供足夠生長空間的同時(shí)，減弱了林木間的相互激勵(lì)作用，對(duì)林木的生長速度產(chǎn)生了一定的減緩作用。此外，強(qiáng)度間伐后形成的大面積林中空地或進(jìn)行的開窗補(bǔ)植操作，可能導(dǎo)致新補(bǔ)植的苗木與原有林木之間產(chǎn)生養(yǎng)分競(jìng)爭(zhēng)，進(jìn)一步影響了T2樣地林木的樹高和冠幅生長，使其表現(xiàn)不如CK。

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收稿日期：2024-09-22

作者簡(jiǎn)介：陳來賀（1995—），男，福建大田人，助理工程師，研究方向?yàn)樯峙嘤?/p>