马尾松天然次生林间伐效应研究

唐效蓉, 房彩林, 伍新云

(1.湖南省林业科学院， 湖南 长沙 410004； 2.桂阳县林业局， 湖南 桂阳 423300)

马尾松天然次生林间伐效应研究

唐效蓉1, 房彩林2, 伍新云2

(1.湖南省林业科学院， 湖南 长沙 410004； 2.桂阳县林业局， 湖南 桂阳 423300)

于平均年龄为23年生、地位指数为14和12的2种立地的马尾松天然次生林中，分别设置固定标准样地，并分别设计5个和6个密度水平，对其抚育间伐4年后的间伐效应进行研究。结果表明：不同地位指数的林分，其间伐前或间伐后立木径级分布均呈现正态分布的规律；间伐前林分分化强烈，立木径级大小悬殊；间伐后林分最小株距和平均株距较接近，大径级林木比例提高；间伐4年后平均径级左右的立木比例明显增加。间伐4年后，当14地位指数林分的密度大于1500株/hm2，12地位指数林分的密度大于1950株/hm2时，其胸径离散度较间伐当年间伐后的反而明显增大；平均胸径和单株材积的增长均随保留密度的加大而减小，但单位面积蓄积量增长则在其适宜密度时最大；不同保留密度各处理间平均胸径、单株材积以及单位面积材积增长的差异均达极显著，但树高和比重增长的差异均不显著；间伐各处理的平均胸径、单株材积以及单位面积材积增长均大于对照；14地位指数马尾松林以保留密度为1500/hm2处理的单位面积材积增长最大，增长30.29%；12地位指数马尾松林以保留密度为1950/hm2处理的单位面积材积增长最大，增长24.38%。

马尾松； 天然次生林； 抚育间伐； 保留密度； 地位指数

天然次生林是我国南方森林资源的重要组成部分。湖南全省年度新增林地面积中，天然次生林年度新增面积达年度新增林地总面积的25%～30%[1]。湖南省为马尾松(Pinusmassonianalamb.)资源分布的中心区，全省现有马尾松林面积占全省森林总面积的28.1%，但马尾松天然次生林普遍存在多代自然更新，且分布区立地条件较差，林分密度大和分布不匀等特点[2]。抚育间伐是促进林分速生丰产的重要技术措施。通过间伐可提高单位面积保留木的生长量和木材质量以及木材利用率，从而增加经济产量和经济价值。目前，对马尾松人工林和飞播林抚育间伐的研究报导[1,3-15]较多，但对马尾松天然次生林抚育间伐的研究少有报导。本试验对间伐4年后，不同保留密度马尾松天然次生林的间伐效应进行了研究。

1 试验地概况

试验地设在湖南省桂阳县，地理位置112.65°E，25.75°N，位于南岭山地骑田岭北麓，属低山丘岗地貌。海拔281.8～301.8m，年均气温17.1～18.6℃，平均年降雨量1400～1600mm；土壤为砂岩发育的红壤，坡度20°，枯落物层厚1～6cm，腐殖质层厚1～2cm，黑土层厚27～45cm，新土层厚27～105cm，pH值5.4；主要植被有杜鹃、檵木、水竹、蔷薇、黄栀子及蕨类、莎草等；立地指数为12～14，在南岭北坡低山丘岗区马尾松天然次生林中属具有代表性的中等立地[1]。试验林为1977—1983年飞籽形成的天然次生纯林[16]，间伐前林分自然密度为1200～3825株/hm2，郁闭度0.9，自然稀疏较为强烈，长势一般。

2 研究方法

2.1 试验设计

分别于14和12地位指数2种立地的林分中，选择林分组成、林龄、林相基本一致的林地设置固定标准样地。14地位指数林分按保留1050、1200、1350、1500、1650(CK1)株/hm2设计5个密度水平，12地位指数林分按保留1650、1800、1950、2100、2250、2505(CK2)株/hm2设计6个密度水平，各重复3次，共设置样地33块，各样地面积均为25m×25m。在样地设置时，考虑到可能存在的边际效应，每样地四周均设置10～15m的缓冲区域，样地内保留木按“样地号—株号”，于树干1m高处采用红色油漆统一进行编号。

2.2 间伐方法

采用综合疏伐加生长伐[16-17]的方法进行间伐。

2.3 调查与统计方法

1999年9月进行林木生长本底调查，同时实施间伐；2003年8月进行间伐效果调查。

(1) 调查时以样地为单元，采用每木调查法分别观测与记录间伐前、后及间伐4年后各处理林分林木的胸径、树高和冠幅，同时按上、下、左、右4个方向测量相邻2株间的距离。其中胸径(D)和冠幅采用每木调查法进行，树高(H)按各径级每5株实测1株，然后以一元线性回归求得各立木树高。立木材积由V=0.000062341803×D1.8551497×H0.95682492二元材积公式求得。

(2) 每样地分别取平均木、优势木以及被压木各1株进行解析木分析，并取解析木基部园盘测算树龄；同时，于每株解析木胸高处取约2cm厚园盘，去皮后采用最大饱和含水法测定其木材比重。木材比重由Sc=1/((m-m0)/m0+1/Dw)求得。其中：m为园盘饱和水湿重；m0为园盘烘干重；Dw为构成木材细胞壁物质的比重，取平均值1.53[1]。

2.4 数据处理

采用Excel 2003 和SPSS 17.0进行数据统计分析。

3 结果与分析

3.1 间伐前、后林分立木水平分布及径级分布

间伐当年间伐前、后林分立木水平分布特征值见表1，间伐前及间伐4年后各处理立木径级分布见图1、图2。由表1可见：间伐前林分立木树龄跨度大，一般相差3～5年，最大相差7年；立木水平分布呈现稀密极不均匀，最小株距和平均株距相差较大，局部呈团、丛状密集分布。间伐后林分最小株距和平均株距较接近，大径级立木比例提高。这是因为间伐前团、丛间林下透光率明显高于团、丛内透光率，造成局部立木间竞争、分化强烈。这种水平分布的不均匀性造成局部空间竞争与生长分化明显的状况经间伐后已明显得到改善。

由图1、图2可见，不同地位指数的林分，间伐前或间伐后其立木径级分布均呈现正态分布规律；间伐前林分分化强烈，立木径级大小悬殊；间伐4年后平均径级左右的立木比例明显增加。表明间伐对立木生长营养空间的调整有较好的效果，林分立木径级的一致性得到明显改善。

表1 间伐当年间伐前、后林分立木水平分布特征Tab.1 Distributioncharacteristicsofstandbeforeandafterthinning地位指数处理间伐前间伐后原始密度(株/hm2)树龄范围(年)平均株距(m)最小株距(m)最大株距(m)平均冠幅(m)保留密度(株/hm2)树龄范围(年)平均株距(m)最小株距(m)密度11200～157519～242.81.112.33.5105019～243.12.6密度21575～187521～252.41.09.73.3120021～252.92.214密度31875～217521～242.21.19.42.9135021～242.72.5密度41875～217520～242.30.811.12.8150020～242.62.3密度52175～247520～252.11.28.62.71650(ck1)21～252.52.1密度62640～294020～261.90.79.32.8165021～262.52.2密度73315～361521～251.70.37.52.6180021～252.42.012密度83855～415520～261.60.96.22.6195021～252.32.1密度92670～297020～251.91.37.72.7210020～252.22.0密度102970～327019～251.81.18.22.4225021～252.11.9密度113525～382519～261.60.57.52.32505(ck2)21～262.01.7

图1 间伐前不同密度林分立木径级分布Fig.1 Diameter-class distribution of stand with different density before thinning

图2 间伐4年后不同密度林分立木径级分布Fig.2 Diameter-class distribution of stand with different density after 4 years of thinning

3.2 间伐前、后林分胸径离散度的变化

胸径离散度的变化准确反映了林分立木的分化状况[18]。由表2及图3可见：由于间伐主要以下层间伐为主，间伐当年不同地位指数林分在间伐后较间伐前平均胸径离散度减小0.25～0.28，反映林分立木径级分布得到明显优化。间伐4年后，当14地位指数林分的密度大于1500株/hm2，12地位指数林分的密度大于1950株/hm2时，其胸径离散度较间伐当年间伐后的反而明显增大。说明当间伐间隔期大于4年或当次间伐后不再进行间伐时，14地位指数的林分间伐保留密度不应大于1500株/hm2，而12地位指数的林分保留密度不应大于1950株/hm2。

3.3 间伐对林分及单株生长的影响

方差分析结果(表3)表明：不同保留密度林分的平均胸径、单株材积以及单位面积材积增长的差异均达极显著，但树高和比重增长的差异均不显著。进一步多重比较(见表4)可知：14地位指数的林分，保留密度为1200～1500株/hm2的3个处理，其胸径增长、单株材积增长和单位面积材积增长与对照间差异均达极显著；12地位指数的林分，保留密度为1650～2100株/hm2的4个处理，其胸径增长及单位面积材积增长与对照间差异均达极显著，单株材积增长与其他处理以及对照间差异均达极显著。

表2 间伐前、后平均胸径离散度变化Tab.2 ChangeofaverageDBHdispersionbeforeandafterthinning地位指数保留密度(株/hm2)间伐前胸径间伐后当年胸径间伐4年后胸径最大(cm)最小(cm)平均(cm)离散度最大(cm)最小(cm)平均(cm)离散度最大(cm)最小(cm)平均(cm)离散度105018.44.0010.551.3618.45.7010.721.1821.007.1012.321.13120016.454.0010.071.2416.455.2510.801.0418.356.9012.320.9314135018.404.009.911.4518.406.1011.081.1121.107.7912.561.06150019.134.0010.701.4119.135.3311.371.2121.776.9312.641.171650(ck1)16.964.009.821.3214.655.8010.530.8417.957.0411.360.96平均17.874.0010.211.3617.415.6410.901.0820.037.1512.241.05165017.185.009.441.2917.155.3110.571.1221.157.9712.201.08180015.854.008.301.4315.854.059.601.2318.655.8511.371.13195014.204.008.471.2014.204.209.741.0317.407.5011.380.8712210014.504.008.681.2114.206.009.580.8619.506.8010.921.16225017.204.008.361.5817.205.209.331.2921.606.1010.491.482505(ck2)17.444.008.961.5017.405.859.791.1819.205.8510.681.25平均16.064.178.71.3716.005.109.771.1219.586.6811.171.16

图3 间伐前、后不同密度林分胸径离散度变化Fig.3 Change of DBH dispersion with different density before and after thinning

3.4 不同间伐处理的密度效应

由表1、5、6及图4可看出： 由于该试验林为天然飞籽形成的次生林，各处理间伐前密度相差近3倍，单位面积立木蓄积量相差近1倍，间伐材蓄积量亦差异明显。间伐4年后，除14地位指数林分中保留密度为1500株/hm2处理的总蓄积量超过对照外，其他处理的单位面积立木总蓄积量并未超过对照，但间伐各处理的平均胸径、单株材积以及单位面积材积增长均大于对照；平均胸径和单株材积的增长均随保留密度的加大而减小，但单位面积蓄积量增长则在其适宜密度时最大。14地位指数林分，保留密度为1500株/hm2处理的单位面积材积增长最大，增长30.29%；平均胸径增长和单株材积增长均以保留密度为1050株/hm2的处理最大，分别增长88.81%和62.63%；12地位指数林分以保留密度为1950/hm2处理的单位面积材积增长最大，增长24.38%；平均胸径增长以保留密度为1800株/hm2的处理最大，增长95.39%；单株材积增长以保留密度为1650株/hm2的处理最大，增长80.66%。由此可见，14地位指数马尾松林以保留密度为1500/hm2较为适宜，12地位指数马尾松林以保留密度为1950/hm2较为适宜。

表3 林分主要生长性状方差分析Tab.3 Varianceanalysisofmaingrowthcharactersofstand项目地位指数变异来源平方和自由度均方F值p值区组间0.005920.00300.5250.610712处理间1.135440.283850.4550.0001误差0.045080.0056平均胸径增长总变异1.186314区组间0.002220.00110.1070.899514处理间1.746050.349233.4280.0001误差0.1045100.0104总变异1.852717区组间0.000420.00020.1480.865112处理间0.014340.00362.6870.1092误差0.010680.0013平均树高增长总变异0.025314区组间0.000920.00050.2880.755614处理间0.016950.00342.0590.1550误差0.0164100.0016总变异0.034317区组间0.000020.00000.0860.918512处理间0.000140.000056.4780.0001误差0.000080.0000单株平均材积增长总变异0.000114区组间0.000020.00003.9350.054914处理间0.000150.000086.2830.0001误差0.0000100.0000总变异0.000117区组间0.000320.00020.0660.936212处理间0.244540.061125.7450.0001误差0.019080.0024单位面积材积增长总变异0.263814区组间0.033520.01674.0230.052214处理间0.268850.053812.9260.0004误差0.0416100.0042总变异0.343917区组间0.000420.00022.4000.1526平均木材比重增长12处理间0.000840.00022.7280.1059误差0.000680.0001总变异0.001714

4 结论与讨论

(1) 不同地位指数的林分，其间伐前或间伐后立木径级分布均呈现正态分布的规律；间伐前林分分化强烈，立木径级大小悬殊；间伐后林分最小株距和平均株距较接近，大径级立木比例提高。这与耿顺桂[3]和林信良[11]的研究结果一致。而间伐4年后平均径级左右的立木比例明显增加，表明间伐对立木生长营养空间调整有较好的效果，林分立木径级的一致性得到明显改善。

表4 林分主要生长性状LSD法多重比较Tab.4 Multiplecomparisonofmaingrowthcharactersofstand项目地位指数保留密度(株/hm2)均值显著水平(5%)极显著水平(1%)平均胸径增长10501.6016aA12001.5498aA1413501.4806aA15001.2699bB1650(ck1)0.8483cC16501.7200aA18001.7106aA1219501.6183aA21001.3371bB22501.1623bB2505(ck2)0.8755cC单位面积材积增长150020.0505aA135019.7805aA14120017.6175bB105015.9255cBC1650(ck1)15.3885cC195026.4165aA180025.8330abA12165025.2750abA210024.4110bAB225022.5690cBC2505(ck2)21.2385cC平均单株材积增长10500.0152aA12000.0147aAB1413500.0147aAB15000.0134bB1650(ck1)0.0093cC16500.0153aA18000.0144bAB1219500.0135bB21000.0116cC22500.0100dD2505(ck2)0.0085eE

(2) 间伐4年后，当14地位指数林分的密度大于1500株/hm2，12地位指数林分的密度大于1950株/hm2时，其胸径离散度较间伐当年间伐后的反而明显增大。说明当间伐间隔期大于4年或当次间伐后不再进行间伐时，14地位指数的林分间伐保留密度不应大于1500株/hm2，而12地位指数的林分保留密度不应大于1950株/hm2。

表5 间伐对林分及单株生长的影响Tab.5 Effectofthinningongrowthofstandandindividual地位指数保留密度(株/hm2)间伐当年全部林木平均胸径(cm)保留木平均胸径(cm)总蓄积(m3/hm2)105010.5510.9045.8745120010.0910.9753.67751413509.9011.0862.6235150010.7011.3767.1071650(ck1)9.8110.6766.685516509.4410.1968.640018008.299.7671.18701219508.479.8580.368521008.689.6961.581022508.369.3261.36802505(ck2)8.969.7286.2350间伐当年间伐4年后间伐木蓄积(m3/hm2)平均胸径增长(cm)总蓄积(m3/hm2)蓄积增长单位面积(m3/hm2)单株(m3/株)9.96151.6061.800015.92550.00042211.1541.5571.293517.61750.00034513.0291.4882.404019.78050.0002958.74651.2787.156020.04900.00022912.58050.8582.074015.38850.00017218.90001.7293.915025.27500.00030821.20851.7197.021525.83300.00028727.11851.62106.785026.41650.0002546.50251.3485.992024.41100.0002116.62551.1683.937022.56900.00018318.87750.88107.473521.23850.000126

图4 保留密度与D、V增长关系Fig.4 Relation of reserve density and growth of D and V

表6 间伐4年后不同保留密度的间伐效果Tab.6 Thinningeffectofdifferentreservedensityafter4years地位指数保留密度(株/hm2)平均胸径增(%)材积(%)单株增长单位面积增长105088.8162.633.49120082.7057.4214.4814135074.5557.1228.54150049.7143.3330.291650(ck1)0.000.000.00165096.3080.6619.00180095.3969.2621.6312195084.8159.7724.38210052.7237.0914.94225032.7618.306.262505(ck2)0.00000.000.00

(3) 在一定的保留密度范围内，平均胸径和单株材积的增长均随保留密度的加大而减小，但单位面积蓄积量增长则在其适宜密度时最大。不同保留密度各处理间平均胸径、单株材积以及单位面积材积增长的差异均达极显著，但树高和比重增长的差异均不显著。这与杨福贵[10]、林少华[12]和施向东[14]的研究结果一致。

(4) 间伐4年后，除14地位指数林分中保留密度为1500株/hm2处理的总蓄积量超过对照外，其他处理的单位面积立木总蓄积量并未超过对照，间伐各处理的平均胸径、单株材积以及单位面积材积增长均大于对照。14地位指数马尾松林以保留密度为1500/hm2处理的单位面积材积增长最大，增长30.29%；12地位指数马尾松林以保留密度为1950/hm2处理的单位面积材积增长最大，增长24.38%。

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EffectofthinningonnaturalsecondaryforestryofPinusmassoniana

TANG Xiaorong1, FANG Cailin2, WU Xinyun2

(1.Hunan Academy of Forestry, Changsha 410004, China; 2.Forestry Bureau of Guiyang County, Guiyang 423300, China)

Set five and six density levels respectively in site index 14 and 12 natural secondary forestry of 23-year-oldPinusmassoniana, the effect of thinning on natural secondary forestry ofPinusmassonianaafter 4 years was studied. The results showed that, the diameter-class distribution of different site index stand before and after thinning showed normal distribution. Before thinning, there were strong differentiation in stand and great disparity in diameter-class. After thinning, the smallest interplant spacing of stand was more close to the average interplant spacing, and the percentage of big diameter-class stand increased, while the percentage of average diameter-class stand increased significantly after 4 years. After 4 years of thinning, when stand density of site index 14 and 12 was greater than 1500 tree/ hm2and 1950 tree/ hm2respectively, DBH dispersion increased markedly compared with the current year of thinning. The growth of average DBH and individual volume decreased with the increase of reserve density, but the growth of stock volume per unit area reached maximum at the suitable density. There existed very significant difference in average DBH, individual volume and unit area volume growth among different reserve density, but there were no significant difference in height and specific weight growth. The growth of average DBH, individual volume and unit area volume with treatment of thinning were higher than CK, the unit area volume growth of site index 14Pinusmassonianaforest was the greatest when the reserve density was 1500 tree/ hm2, which reached 30.29%. And the unit area volume growth of site index 12Pinusmassonianaforest was the greatest when the reserve density was 1950 tree/ hm2, which reached 24.38%.

Pinusmassoniana; natural secondary forestry; thinning; reserve density; site index

2013-12-18

国家林业局行业攻关项目“马尾松天然林、飞播林抚育间伐技术研究” (199703)。

S 791.248

A

1003 — 5710(2014)02 — 0004 — 08

10. 3969/j. issn. 1003 — 5710. 2014. 02. 002

(文字编校：唐效蓉)