全 文 ：书第 43卷 第 7期 东 北 林 业 大 学 学 报 Vol．43 No．7
2015年 7月 JOUＲNAL OF NOＲTHEAST FOＲESTＲY UNIVEＲSITY Jul． 2015
1)国家林业局“948”项目(2013－4－66)。
第一作者简介:周梦丽，女，1990年 10 月生，北京林业大学林学
院，硕士研究生。E－mail:1257304343@ qq．com。
通信作者:张青，北京林业大学林学院，教授。E－mail:zhangq@
bjfu．edu．cn。
收稿日期:2015年 3月 4日。
责任编辑:王广建。
不同采伐强度对云冷杉天然林主要针叶树种生长的影响1)
周梦丽 张青 亢新刚 田猛 杨英军 王全军
(北京林业大学，北京，100083) (吉林省汪清林业局)
摘 要 以云冷杉天然速生丰产林的 12块固定样地为研究对象，研究不同采伐强度(对照、20%、30%、40%)
对全林及不同林层的主要针叶树种(红松、云杉、冷杉)的断面积生长率、蓄积生长率的影响。结果表明:采伐与对
照相比，能显著促进林分生长，全林及各林层的断面积生长率和蓄积生长率均大于对照，全林及第Ⅰ、Ⅱ林层的断
面积和蓄积生长率随采伐强度的增加先增后减，第Ⅲ林层的断面积和蓄积生长率随采伐强度的增加而增加。所有
样地中，断面积和蓄积生长率由大到小的排序为:第Ⅲ林层、第Ⅱ林层、全林、第Ⅰ林层。在伐后 6、9 a，不同采伐强
度的全林和第Ⅰ、Ⅱ林层的断面积和蓄积生长率之间的差异性显著，而第Ⅲ林层的差异性不显著。采伐过的样地
各林层生长率均大于对照样地同林层的生长率，其中采伐强度为 30%的样地的第Ⅱ、Ⅲ林层的生长率与对照样地
差异性显著。故采伐强度为 30%的森林经营措施更有利于天然云冷杉林的伐后恢复生长。
关键词 天然云冷杉;采伐强度;林层;断面积生长率;蓄积生长率
分类号 S752．9
Effects of Different Cuttings on Growth of Primary Coniferous Species in Natural Spruce-fir Forest / /Zhou Mengli，
Zhang Qing，Kang Xingang，Tian Meng(Beijing Forestry University，Beijing 100083，P． Ｒ． China);Yang Yingjun，Wang
Quanjun(Wangqing Forestry Bureau of Jilin Province)/ / Journal of Northeast Forestry University，2015，43(7) :7－10，30．
With 12 fixed sample plots with different cutting intensity (20%，30%，and 40%)in natural spruce-fir forest，we
studied the effects of different cutting intensities on basal area and volume growth rate of primary coniferous species (Kore-
an，spruce，and fir)in stand and tree layers． Compared with the control (cutting intensity of 0%) ，different cuttings had
significant effects on the stand growth and the basal area，and the volume growth rates of the stand and tree layers of prima-
ry coniferous species in different cutting intensity stands were higher than that in the control stand． The basal area and vol-
ume growth rates of the whole stand，first tree layer and second tree layer were increased with the increase of cutting inten-
sity，but when the cutting intensity reached a certain value，it was reduced． However，the basal area and volume growth
rates of the third tree layer was increased with the increase of cutting intensity． Among all stands，the growth rate descend-
ing order of basal area and volume was the third tree layer，the second tree layer，the whole stand，and the first tree layer．
After six-and nine-year cutting，the difference of basal area and volume growth rates of the whole stand，first tree layer
and second tree layer among different cutting intensity stands was significant，but the difference in third tree layer was not
significant． The growth rates of basal area and volume for three tree layers under different cutting intensities were higher
than that in the control stand． The growth rates of first tree layer and second tree layer of stands with the cutting intensity of
30% differed significantly with that of the control stand． Therefore，the cutting intensity of 30% was more conductive to the
growth recovery of natural spruce-fir forest after cutting．
Keywords Natural spruce-fir forest;Cutting intensity;Tree layer;Basal area growth rate;Volume growth rate
森林采伐是人类为获得木材而进行的一种森林
经营活动。然而，不合理的森林采伐作业会破坏森
林生态系统的健康与稳定，使其结构和功能遭到严
重的破坏，不能充分发挥森林的经济、生态和社会效
益。因此，森林采伐一直是国内外学者关注和研究
的热点问题［1－5］。伴随着森林可持续经营理念的进
一步深入及人类在理论和实践中的不断探索，我国
的森林采伐方式得到了进步和完善，“生态采伐”概
念被提出并应用于东北天然林经营［6］。在诸多森
林采伐方式中，择伐被普遍认为是能将森林采伐对
生态系统危害降到最小，并能保证森林生态系统稳
定的一种可持续采伐方式。
多数研究表明，择伐能促进林木和林分的生长，
不需进行代价很高的造林，就能促进树种组成极为
理想的天然更新［7－11］。但不同的择伐强度对林分的
影响有所差异，且不同的林分类型，其采伐强度亦不
同。董希斌［12］分析得出云冷杉林、阔叶红松混交
林、针阔混交林、落叶松林等的择伐强度分别为
60%、30%～ 50%、20%、40%时，林分年平均蓄积生
长量较大;而云冷杉为主的林分、以落叶松为主的林
分和红松针阔混交林择伐强度分别不超过 25%、
60%和 24% ～ 35%时，更新效果最佳［13］。30%的择
伐强度即可发挥阔叶红松林的多种效益，提高森林
生产力，又可保持生态系统的稳定性。Lei 等［14］研
究表明:不同择伐强度下，林分的总收获量和物种组
成没有明显差异，但胸径、断面积和蓄积的定期连年
生长量(PAD)与采伐强度正相关。Makinen 等［15］
通过研究择伐强度对欧洲赤松(Pinus sylvestris)的断
DOI:10.13759/j.cnki.dlxb.20150703.023
面积、材积生长量、树干形态和树冠高的影响，发现
断面积生长量随择伐强度增加而增加(0 ～ 42%)。
戎建涛等［16］以 5 条天然阔叶米槠林样带为研究对
象，研究了不同择伐强度对林分及不同林层的断面
积生长率、蓄积生长率的影响。然而，关于不同采伐
强度对天然云冷杉林的全林及各林层林木生长的影
响很少有报道。
长白山天然云冷杉林是我国北部应对恶劣自然
天气的天然屏障，又是保证我国北部地区人民生活
的重要资源，发挥着不可估量的经济、生态和社会效
益。本研究以长白山天然云冷杉速生丰产林的 12
块固定样地为研究对象，分析不同采伐强度对林分
生长的影响，探讨合理的采伐强度，以期为天然云冷
杉林可持续经营提供一定的参考价值。
1 研究区概况
研究地区位于我国东北部吉林省汪清林业局金
沟岭林场，属于长白山系老爷岭山脉雪岭支脉，经营
面积约为 16 286 hm2。地貌属于低山丘陵，海拔在
300～1 200 m，坡度为 5° ～ 25°。受海洋湿气团的影
响，本区具有温带海洋季风气候的特点，全年平均气
温 3．9 ℃左右，≥10 ℃的积温为 2 144 ℃;1 月份气
温最低，平均－32 ℃;7 月份气温最高，平均 22 ℃。
年降水量 600 ～ 700 mm，且多集中在 7 月份;无霜期
为 110～130 d，土壤为棕灰化土。本研究区的主要
树种有白桦(Betula platyphylla)、山杨(Populus da-
vidiana)、色木(Acer mono)、椴树(Tilia amurensis)、
鱼鳞云杉(Picea jezoensis)、红皮云杉(Pinuskoraien-
sis)、臭冷杉(Abies nephrolepis)、红松等;林下灌木主
要有忍冬(Lonicera japonica)、暴马丁香(Syringa
amurensis)、毛榛子(Corylus mandshurica)等。主要
的禾本科草类有珍珠梅(Sorbaria sorbifolia)、柳叶绣
线菊(Spiraea salicifolia)等。
2 研究方法
2．1 样地的布设和调查
1986年在吉林省汪清林业局金沟岭林场 33 分
区 45林班 16 小班、35 分区 37 林班 5 小班和 32 分
区 23林班 1小班设置具有典型代表性的 12 块云冷
杉林固定样地。各样地立地条件基本一致，采伐强
度分别设置为弱度(20%)(样地编号 5号、6号和 11
号)、中度(30%)(样地编号 2号、3号和 4号)、强度
(40%) (样地编号 7号、10号和 12号)以及对照(不
采伐) (样地编号 1 号、8 号和 9 号)。其中，1 ～ 4 号
样地(30 m×70 m)于 1995年进行采伐，5 ～ 8 号样地
(40 m×50 m)于 1997年进行采伐，9 ～ 12 号样地(40
m×50 m)于 1999年进行采伐。
每块样地采伐当年，对样地内的胸径≥5 cm 的
所有林木进行编号，并测定其树种、胸径、树高、枝下
高和冠幅(东西、南北)等。在采伐后 2、6、9 年时，
分别对每块样地进行 3 次复测，并记录样地内的枯
立木、风倒木、风折木的种名及树号等。
2．2 内业处理
在根据国家林业局相关规程和研究区相关
研究成果［17］，将树高划分为 3 个层次:第Ⅰ林层
树高≥18 m，第Ⅱ林层树高＞10 ～ 18 m，第Ⅲ林层
树高≤10 m。
伐后不同时间林分内主要针叶树种(红松、云
杉、冷杉)的断面积和蓄积的年生长率的计算采用
普雷斯特公式。即:pn =［(ya －ya－n)÷(ya +ya－n) ］×
200÷n。式中:pn 为 n 年间的断面积(蓄积)平均
生长率;ya、ya－n分别表示为 a、a － n 年的断面积
(蓄积)。
采用 SPSS 19．0 中的单因素方差分析，对不同
采伐强度的样地主要针叶树种的全林及各林层的断
面积和蓄积生长率进行差异性分析，并对差异显著
的数据进行多重比较(p＜0．05，LSD，t检验)。
3 结果与分析
3．1 伐前林分状况及其因子分析
伐前的林分特征状况见表 1。由表 1 可知，第
Ⅰ林层的单位面积蓄积在全林蓄积比例中所占比例
最大(55%～ 61%)，第Ⅱ林层的单位面积蓄积量占
全林蓄积比例为 37% ～ 43%，第Ⅲ林层蓄积量在全
林单位面积蓄积量中所占的比例最小(1%～2%)。
对伐前各样地林分的测树因子进行方差分析及
多重比较后，结果表明，各样地的林分胸径、平均树
高、单位面积株数、全林单位面积蓄积量、第Ⅰ林层
单位面积蓄积量、第Ⅱ林层单位面积蓄积量及第Ⅲ
林层单位面积蓄积量，均没有显著性差异(见表 2)。
3．2 采伐后各测树因子方差分析
不同采伐强度样地的采伐木各测树因子状况见
表 3。由表 3可知，从伐去林木林层蓄积比例来看，
采伐强度为 20%的样地，采伐林木主要分布在第Ⅱ
林层，占伐去总蓄积的 66%;采伐强度为 30%、40%
样地的采伐林木主要分布在第Ⅰ林层，分别占各自
伐去总蓄积的 92%和 74%。但从总体来看，采伐林
木主要集中在第Ⅰ林层，占伐去总蓄积的 70%。
8 东 北 林 业 大 学 学 报 第 43卷
表 1 伐前林分特征
采伐强度 样地号 平均胸径 / cm 平均树高 /m 林分密度 /株·hm－2
单位面积蓄积量 /m3·hm－2
全林 第Ⅰ林层 第Ⅱ林层 第Ⅲ林层
对照 1 18．03 15．44 980 256．85 135．73 114．78 6．34
8 19．88 15．74 925 291．18 137．79 148．48 4．91
9 21．25 17．57 845 241．64 163．43 76．76 1．45
平均 19．72 16．25 917 263．23 145．65 113．34 4．23
20% 5 22．11 17．04 810 267．29 156．27 108．64 2．38
6 20．97 15．68 775 224．07 122．29 99．46 2．32
11 21．25 17．19 850 247．59 173．04 70．89 3．66
平均 21．45 16．64 812 246．31 150．53 93．00 2．79
30% 2 20．92 15．84 890 260．29 141．05 116．31 2．93
3 19．76 16．11 743 181．26 86．96 91．59 2．71
4 21．99 16．39 781 257．92 163．47 92．33 2．12
平均 20．89 16．11 805 233．16 130．49 100．08 2．59
40% 7 19．24 15．63 870 208．05 98．79 105．06 4．20
10 22．51 18．82 780 255．63 175．57 76．98 3．07
12 21．53 16．53 915 275．68 179．89 92．03 3．76
平均 21．10 16．99 855 246．45 151．41 91．36 3．68
表 2 伐前林分因子方差分析
采伐强度 平均胸径 / cm 平均树高 /m 林分密度 /株·hm－2
单位面积蓄积量 /m3·hm－2
全林 第Ⅰ林层 第Ⅱ林层 第Ⅲ林层
对照 19．72±1．61 16．25±1．19 917±67．88 263．23±25．38 145．65±15．43 113．34±35．88 4．23±2．51
20% 21．45±0．57 16．64±0．81 812±37．53 246．31±21．64 150．53±25．86 93．00±19．69 2．79±0．76
30% 20．89±1．10 16．11±0．30 805±76．30 233．16±44．96 130．49±39．33 100．08±14．06 2．59±0．42
40% 21．10±1．69 16．99±1．65 855±68．74 246．45±34．74 151．41±45．63 91．36±14．05 3．68±0．57
注:表中数值为“平均值±标准差”。
表 3 伐后林木各测树因子方差分析
采伐强度 平均胸径 / cm 株数 /株·hm－2
单位面积蓄积量 /m3·hm－2
全林 第Ⅰ林层 第Ⅱ林层 第Ⅲ林层
20% (20．32±2．85)b (193±33．29)ab (50．86±6．90)b (17．03±22．81)b (33．36±17．34)a (0．46±0．36)a
30% (29．08±2．44)a (145±5．00)b (68．88±15．17)b (63．22±16．51)ab (5．53±1．53)a (0．14±0．03)a
40% (25．54±4．88)ab (202±27．54)a (103．13±20．09)a (75．94±39．46)a (27．14±20．41)a (0．04±0．08)a
注:表中数值为“平均值±标准差”，同列不同小写字母表示差异显著(p＜0．05)。
3．3 采伐对林分生长的影响
为了消除除采伐外其他因素的影响，首先对采
伐后的各样地的枯立木、风倒木、风折木等进行胸
径、树高的反演。然后计算伐后各时期的林分生长
率。伐后 2、6、9 a林分生长率见表 4。采伐后，采伐
强度为 20%、30%、40%的样地的主要针叶树种(红
松、云杉、冷杉)的全林及各林层的断面积和蓄积生
长率均大于对照样地。全林及第Ⅰ林层和第Ⅱ林层
生长率(断面积和蓄积生长率)随着采伐强度的增
加而增加，但当采伐强度达到一定值时，其值会降
低;第Ⅲ林层的生长率与采伐强度呈正相关关系。
在各样地中，各林层与全林生长率排序为第Ⅲ林层＞
第Ⅱ林层＞全林＞第Ⅰ林层。
对伐后 2、6、9 a全林及各林层的断面积及蓄积
生长率分别进行方差分析得出，在伐后 2 a，全林及
第Ⅰ、Ⅱ林层的生长率没有显著性差异，第Ⅲ林层的
生长率呈显著差异;在伐后 6、9 a，全林及第Ⅱ、Ⅲ林
层的生长率差异性显著，而第Ⅰ林层的生长率差异
性不显著。
在对各个时期及各不同采伐强度全林及各林层
生长率进行多重比较后，可以看出，伐后 2 a，30%与
对照样地全林及第Ⅱ林层生长率差异性显著;采伐
强度 40%的样地与对照、采伐强度 20%样地的第Ⅲ
林层生长率差异性均显著。伐后 6 a，采伐强度 30%
的样地与对照、采伐强度 20%的样地全林、Ⅱ、Ⅲ林
层生长率均差异显著;采伐强度 40%的样地与对
照、采伐强度 20%样地的第Ⅲ林层生长率具有显著
差异，且采伐强度 40%的样地与对照的全林断面积
生长率差异显著。伐后 9 a，采伐强度 30%的样地与
对照、采伐强度 20%样地的全林、Ⅱ、Ⅲ林层的生长
9第 7期 周梦丽，等:不同采伐强度对云冷杉天然林主要针叶树种生长的影响
率均差异显著;采伐强度 40%的样地与对照、采伐
强度 20%样地的第Ⅲ林层生长率均有显著性差异。
伐后不同时期，从生长率的总体变化及其方差
分析结果看，对照及采伐强度 20%样地的全林及各
林层生长率呈现下降趋势，采伐强度 30%、40%样地
的全林及各林层生长率随年份的增加先增加后减
少。各采伐强度的不同年份之间断面积和蓄积生长
率的差异性不显著。伐后 2、6、9 年，采伐强度为
30%的样地的全林断面积和蓄积生长率最大，断面
积生长率分别为 3．68%、3．95%、3．76%，蓄积生长率
分别为 4．43%、4．73%、4．49%。
表 4 不同采伐强度不同时期全林及林层生长率
择伐强度
伐后 2 a
断面积生长率 /% 蓄积生长率 /%
伐后 6 a
断面积生长率 /% 蓄积生长率 /%
伐后 9 a
断面积生长率 /% 蓄积生长率 /%
全林 对照 (2．31±0．52)b (2．77±0．60)b (2．17±0．29)c (2．59±0．31)b (2．17±0．52)b (2．59±0．61)b
20% (2．65±0．83)ab (3．14±1．01)ab (2．48±0．53)bc (2．91±0．61)b (2．22±0．38)b (2．60±0．43)b
30% (3．68±0．59)a (4．43±0．77)a (3．95±0．71)a (4．73±0．90)a (3．76±0．51)a (4．49±0．66)a
40% (3．16±0．67)ab (3．81±0．94)ab (3．36±0．84)ab (4．06±1．14)ab (3．13±0．77)ab (3．78±1．04)ab
第Ⅰ林层 对照 (2．05±0．47)a (2．44±0．53)a (1．93±0．19)a (2．28±0．22)a (1．93±0．43)a (2．29±0．48)a
20% (2．39±0．88)a (2．83±1．07)a (2．24±0．49)a (2．63±0．61)a (2．00±0．31)a (2．34±0．39)a
30% (2．96±0．41)a (3．53±0．56)a (3．11±0．64)a (3．68±0．76)a (2．97±0．32)a (3．51±0．43)a
40% (2．68±0．98)a (3．26±1．25)a (2．98±1．15)a (3．59±1．43)a (2．77±1．06)a (3．33±1．32)a
第Ⅱ林层 对照 (2．57±0．50)b (3．19±0．64)b (2．40±0．37)b (2．98±0．46)b (2．38±0．58)b (2．96±0．74)b
20% (2．98±0．83)ab (3．74±1．03)ab (2．80±0．60)b (3．46±0．70)b (2．52±0．48)b (3．10±0．56)b
30% (4．03±0．58)a (5．00±0．73)a (4．34±0．63)a (5．35±0．77)a (4．12±0．49)a (5．06±0．61)a
40% (3．29±0．53)ab (4．13±0．75)ab (3．45±0．70)ab (4．31±0．96)ab (3．22±0．68)ab (4．02±0．90)ab
第Ⅲ林层 对照 (2．60±0．78)b (3．34±1．05)b (2．37±0．53)b (3．08±0．73)b (2．32±0．68)b (3．04±0．93)b
20% (3．28±1．14)b (4．38±1．50)b (3．28±0．93)b (4．35±1．17)b (2．94±0．72)b (3．88±0．88)b
30% (3．84±0．17)ab (5．14±0．36)ab (4．49±0．51)a (6．06±0．74)a (4．17±0．23)a (5．59±0．34)a
40% (5．02±0．65)a (6．69±0．67)a (4．92±0．45)a (6．49±0．43)a (4．34±0．21)a (5．76±0．12)a
注:表中数值为“平均值±标准差”，同列不同小写字母表示差异显著(p＜0．05)。
4 结论与讨论
通过对 12块云冷杉天然林的固定样地上的主
要针叶树种(红松、云杉和冷杉)在采伐后的生长率
变化情况的研究分析，在伐后 2 a，不同采伐强度下
主要针叶树种的断面积和蓄积生长率之间的差异性
不明显，伐后的 6、9 a，断面积和蓄积生长率的差异
性显著，主要树种的断面积和蓄积生长率随采伐强
度的增加而呈先增加后减少的趋势，而究其减少的
原因可能在于，云、冷杉为耐荫树种，红松为弱阳性
树种，过大强度的采伐，致使林内光照强度急剧增
加，林下的温湿度也随之发生了很大变化，红松、云
杉、冷杉难以适应林内光照、湿度、温度的骤变，所以
其断面积和蓄积生长率会减少。从总体上看，采伐
强度为 30%的样地全林及各林层的断面积和蓄积
生长率最高，且与其它采伐强度的样地的差异性显
著。故认为云冷杉天然林较佳的采伐强度为 30%。
云冷杉天然林是具有明显垂直结构的异龄混交
林，其生态、社会价值远远高于经济价值。采伐作业
可以促进林分的更新和生长，节约更新造林成本，而
且对涵养水源、保持水土、调节气候、保护环境，实现
生态的良性循环起到持续稳定的作用［18］。本文的
创新点在于通过采用云冷杉天然林主要树种生长率
这一指标研究采伐经营对云冷杉天然林的影响，试
图为云冷杉天然林的经营提供依据。随着采伐强度
的增大，林地释放的生长空间会随之加大，而林地上
的活立木的单位面积株数会随之减少，但是林分总
收获量是否会随着采伐强度的增大而有所增加，林
分的整体的空间结构是否会随着采伐强度的增加而
有所优化，林分的固碳作用以及对土壤肥力的调控
作用等的能力是否会随着采伐强度的变化而有所改
变，这些都需要作进一步研究分析。因此，在后期研
究中，期望通过研究采伐对云冷杉天然林收获量及
其空间结构的影响，进而为云冷杉天然林的经营管
理提供更好的依据。
参 考 文 献
［1］ Crow T Ｒ，Buckley D S，Nauertz E A，et al． Effects of manage-
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01 东 北 林 业 大 学 学 报 第 43卷
酮、单宁、总酚及紫杉醇质量分数(p＜0．05)。徐茂
军等［22］试验结果表明，添加 0． 5 mmol NO 淬灭剂
(cPTIO)预处理可以完全抑制 UV－B对桦树叶中 NO
水平的促进作用，并且抑制 UV－B处理下桦树叶中黄
酮的合成积累，并认为 cPTIO本身对桦树幼叶中黄酮
合成积累无抑制作用。外源 NO 供体对植物细胞次
生代谢产物质量分数的影响呈明显的剂量效应［26］，
例如，施用高剂量的外源 NO供体 SNP 可刺激苦参细
胞中苦参碱的合成积累，而低剂量的外源 NO体 SNP
却对次生代谢产物的合成积累无影响［27］。
综上所述，提高环境 UV－B 辐射强度可显著增
加南方红豆杉针叶内紫杉醇等重要次生代谢产物的
质量分数，但 UV－B 辐射胁迫处理会降低针叶光合
色素质量分数，影响植物生长，从而无法达到提高紫
杉醇产量的目的。在 UV－B 胁迫处理下，喷施低浓
度外源 NO供体 SNP 可提高南方红豆杉次生代谢产
物质量分数，并明显降低针叶内 H2O2 质量分数和·
OH的水平，提高光合色素质量分数，缓解 UV－B 胁
迫所导致的氧化损伤，进而提高紫杉醇产量。因此，
通过合理提高环境 UV－B 辐射强度并喷施外源 NO
供体以调节植物生长，促进紫杉醇等次生代谢产物
合成，对于有效提高南方红豆杉的经济价值具重要
实践意义。
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