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Effects of crop tree release on stand growth and stand structure of Cunninghamia lanceolata plantation.

干扰树间伐对杉木人工林林分生长和林分结构的影响


在浙江临安选择26年生杉木人工林进行干扰树间伐,以不间伐为对照,间伐3 a后,研究干扰树间伐对林分生长和林分结构的影响.结果表明:间伐3 a后,间伐林分单木平均胸径和单株平均材积生长量均显著高于对照,分别是对照林分的1.30和1.25倍;目标树的胸径和单株材积生长量均显著高于间伐林分一般树以及对照林分目标树和一般树,表明不同保留木对间伐的响应不一致.间伐后目标树的平均最近距离显著增加,生长空间较一般树明显扩大,目标树竞争压力释放显著,仅为间伐前的68.2%.间伐林分的林木株数仅为对照林分的81.5%,但蓄积生长量两者无显著差异.间伐3 a后,间伐林分14 cm径阶及以上林木株数提高了18.0%,显著高于对照林分的12.0%,表明干扰树间伐有利于较大径阶林木的生产.林木总体分布格局趋向于随机分布,符合林木分布格局随生长变化的一般性规律.干扰树间伐促进了杉木人工林的林分生长,优化了林分结构,有利于目标树的持续快速生长和较大径级林木的生产.

Crop trees were selected in a 26-year-old evenaged Cunninghamia lanceolata plantation in  Lin’an, and compared in plots that were released and unreleased to examine growth and structure responses for 3 years after thinning. Crop tree release significantly increased the mean increments of diameter and volume of individual tree by 1.30 and 1.25 times relative to trees in control stands, respectively. The increments of diameter and volume of crop trees were significantly higher than those of general trees in thinning plots, crop trees and general trees in control plots, which suggested that the responses from different tree types to crop tree release treatment were different. Crop tree release increased the average distances of crop trees to the nearest neighboring trees, reducing competition among crop trees by about 68.2%. 3year stand volume increment for thinning stands had no significant difference with that of control stands although the number of trees was only 81.5% of the control. Crop trees in thinned plots with diameters over than 14 cm reached 18.0% over 3 years, compared with 12.0% for trees without thinning, suggesting that crop tree release benefited the larger individual trees. The pattern of tree locations in thinning plots tended to be random, complying with the rule that tree distribution pattern changes with growth. Crop tree release in C. lanceolata plantation not only promoted the stand growth, but also optimized the stand structure, benefiting crop trees sustained rapid growth and larger diameter trees production.


全 文 :干扰树间伐对杉木人工林林分生长
和林分结构的影响∗
吴建强1,2  王懿祥1,2,∗∗  杨  一1,2  朱婷婷1,2  朱旭丹1,2
( 1浙江农林大学浙江省森林生态系统碳循环与固碳减排重点实验室, 浙江临安 311300; 2浙江农林大学环境与资源学院, 浙
江临安 311300)
摘  要  在浙江临安选择 26年生杉木人工林进行干扰树间伐,以不间伐为对照,间伐 3 a后,
研究干扰树间伐对林分生长和林分结构的影响.结果表明:间伐 3 a 后,间伐林分单木平均胸
径和单株平均材积生长量均显著高于对照,分别是对照林分的 1.30 和 1.25 倍;目标树的胸径
和单株材积生长量均显著高于间伐林分一般树以及对照林分目标树和一般树,表明不同保留
木对间伐的响应不一致.间伐后目标树的平均最近距离显著增加,生长空间较一般树明显扩大,
目标树竞争压力释放显著,仅为间伐前的 68.2%.间伐林分的林木株数仅为对照林分的 81.5%,但
蓄积生长量两者无显著差异.间伐 3 a后,间伐林分 14 cm径阶及以上林木株数提高了 18.0%,显
著高于对照林分的 12.0%,表明干扰树间伐有利于较大径阶林木的生产.林木总体分布格局趋向
于随机分布,符合林木分布格局随生长变化的一般性规律.干扰树间伐促进了杉木人工林的林分
生长,优化了林分结构,有利于目标树的持续快速生长和较大径级林木的生产.
关键词  干扰树间伐; 杉木人工林; 目标树; 林分生长; 林分结构
文章编号  1001-9332(2015)02-0340-09  中图分类号  S753.5; S753.7  文献标识码  A
Effects of crop tree release on stand growth and stand structure of Cunninghamia lanceolata
plantation. WU Jian⁃qiang1,2, WANG Yi⁃xiang1,2, YANG Yi1,2, ZHU Ting⁃ting1,2, ZHU Xu⁃
dan1,2 ( 1Zhejiang Provincial Key Laboratory of Carbon Cycling in Forest Ecosystems and Carbon Se⁃
questration, Zhejiang A&F University, Lin’ an 311300, Zhejiang, China; 2School of Environment
and Resource, Zhejiang A&F University, Lin’an 311300, Zhejiang, China) . ⁃Chin. J. Appl. Ecol.,
2015, 26(2): 340-348.
Abstract: Crop trees were selected in a 26⁃year⁃old even⁃aged Cunninghamia lanceolata plantation
in Lin’an, and compared in plots that were released and unreleased to examine growth and struc⁃
ture responses for 3 years after thinning. Crop tree release significantly increased the mean incre⁃
ments of diameter and volume of individual tree by 1.30 and 1.25 times relative to trees in control
stands, respectively. The increments of diameter and volume of crop trees were significantly higher
than those of general trees in thinning plots, crop trees and general trees in control plots, which
suggested that the responses from different tree types to crop tree release treatment were different.
Crop tree release increased the average distances of crop trees to the nearest neighboring trees, re⁃
ducing competition among crop trees by about 68.2%. 3⁃year stand volume increment for thinning
stands had no significant difference with that of control stands although the number of trees was only
81.5% of the control. Crop trees in thinned plots with diameters over than 14 cm reached 18.0%
over 3 years, compared with 12.0% for trees without thinning, suggesting that crop tree release ben⁃
efited the larger individual trees. The pattern of tree locations in thinning plots tended to be random,
complying with the rule that tree distribution pattern changes with growth. Crop tree release in
C. lanceolata plantation not only promoted the stand growth, but also optimized the stand structure,
benefiting crop trees sustained rapid growth and larger diameter trees production.
Key words: crop tree release; Cunninghamia lanceolata plantation; crop tree; stand growth; stand
structure.
∗“十二五”国家科技支撑计划项目(2012BAD22B0503)、浙江省重点科技创新团队项目(2010R50030⁃15)和浙江农林大学科研启动项目
(2013FR015)资助.
∗∗通讯作者. E⁃mail: w_yixiang@ 126.com
2014⁃06⁃03收稿,2014⁃11⁃19接受.
应 用 生 态 学 报  2015年 2月  第 26卷  第 2期                                                           
Chinese Journal of Applied Ecology, Feb. 2015, 26(2): 340-348
    抚育间伐作为一种重要的营林技术措施可通过
调控林分密度、释放林木竞争、改善林分环境,从而
促进林木和林分的生长[1-2] .在合理的间伐强度内,
间伐强度越大,林木的胸径、断面积和单株材积生长
量越大[3-5],但对林分总的收获量来说并没有一个
确定的结论,有的认为增大[6],有的认为减少[7],需
要根据实际的林分情况进行分析.目前,对不同间伐
强度在林分层面的生长差异研究较多[2,5],而对单
株林木生长之间的差异,以及不同间伐方式之间的
比较研究较少.事实上,相同间伐强度下林分生长对
不同间伐方式有不同的响应差异,如 Hoover 等[8]研
究认为,相对上层疏伐和中层疏伐,下层疏伐后林分
蓄积在间伐后增长较多.同时,间伐也会改变林分胸
径结构和林分空间结构,尤其是林分空间结构的变
化会对林分的生长、稳定性及生物多样性等产生影
响[9-10],因为林分空间结构在很大程度上决定了林
分的稳定性、发展的可能性和经营空间的大小[11] .
近年来,林分空间结构的变化研究越来越受重视,林
分空间结构主要包括树种的隔离程度、林木之间的
竞争和林木的空间分布情况[12],它们对不同间伐方
式的响应不一致,但总体而言间伐有利于林分空间
结构的改善[13-14] .
目前,关于间伐对林分和单株林木的影响研究
较多[15-17],但多关注于常规间伐,而关于干扰树间
伐对林分生长和林分结构的研究较少.干扰树间伐
作为近自然经营目标树作业体系中重要的抚育措
施,是以目标树为中心,将树冠接触或有一定距离的
周围林木作为影响目标树生长的干扰树进行采伐的
一种方式[18] .近年来,我国各地初步实践表明,近自
然经营能够实现人工林长期稳定的林木生长和林分
发育,是改变我国人工林质量低下的可行方
法[18-19] .但对于干扰树间伐对林分生长和林分结构
影响的研究尚未见报道,有必要在推广干扰树间伐
前,正确评价其对林分的影响.
杉木(Cunninghamia lanceolata)是我国南方的
重要用材林,具有速生、丰产、优质等优点[20],不仅
在我国用材林生产中发挥着巨大的经济效益,也在
缓解我国经济发展对木材需求增长压力和支持天然
林保护等重大生态工程的实施方面起着重要作
用[21-22] .目前,杉木是我国现有人工林中面积和蓄
积量最多的树种[23],但是大面积的杉木人工林由于
自身特性和管理不善等问题,容易导致地力衰退、林
分生产力下降和病虫害等[24-25],对林木培育等目标
的实现带来不利影响,因此加强对杉木人工林的可
持续管理十分必要.本研究在杉木人工林中引用干
扰树间伐技术,从林分生长和林分结构两方面评估
干扰树间伐对杉木人工林的影响,以期为杉木人工
林经营管理与大径阶林木培育提供一种新的可行的
间伐技术.
1  研究地区与研究方法
1􀆰 1  研究区概况
本研究区位于浙江省临安市 ( 30° 15′ N,
119°50′ E),该区为浙西北典型低山丘陵区,属中亚
热带季风气候,年均温 16.4 ℃,年降水量 1629 mm,
降水主要集中在 6—9 月,该区适合杉木生长.选择
1984年种植的低产杉木人工林作为试验林分,林分
郁闭度 0.9,立地指数 12 m,林地平均坡度 20°,海拔
50 m,土壤主要是发育于凝灰岩和粉砂岩的红壤.林
下灌木主要有白背叶(Mallotus apelta)、山胡椒(Lin⁃
dera glauca)、郁香安息香(Styrax odoratissimus)、窄
基红褐柃 ( Eurya rubiginosa var. attenuata)、蓬蘽
(Rubus hirsutus)等,草本主要有鸡矢藤 ( Paederia
scandens)、绞股蓝(Gynostemma pentaphyllum)、井栏
边草(Pteris multifida)、阔鳞鳞毛蕨(Dryopteris cham⁃
pionii)和三脉紫菀(Aster ageratoides)等.
1􀆰 2  试验设计
2010年 12月选择立地条件和生长情况基本一
致的杉木人工林作为试验林,根据近自然经营理念,
每公顷选择 150 株生长旺盛,具有良好生长趋势的
冠型,干形通直,没有损伤和病虫害,且位于主林层
的林木作为目标树,做永久性标记.设置间伐处理和
对照(不间伐)地块.在间伐地块中,围绕每株目标树
选择对目标树生长有影响且位于林分中上层的林木
作为干扰树进行标记.在标记完所有干扰树后,于 12
月底将干扰树伐倒,除去树枝和树叶后移出林分.对
照地块不进行干扰树间伐.在间伐地块设置样地 6
块,在对照地块设置样地 3 块,样地大小 25 m×25
m,随机排列,样地之间间隔>10 m.对照样地和间伐
样地林分在作业前后的基本情况见表 1.
1􀆰 3  样地调查
在干扰树间伐作业前,对胸径≥5 cm 的林木编
号并作每木调查,调查因子包括胸径、树高、枝下高、
东西南北 4个方向的冠幅等,每株杉木都挂牌标记,
树高和枝下高采用 VERTEX 超声波测高器测量,用
全站仪测量树木坐标.采伐后,对间伐样地内的保留
木(包括目标树和非目标树)进行核实,确认被采伐
的树木号.2013年 11月对间伐样地和对照样地内所
1432期                      吴建强等: 干扰树间伐对杉木人工林林分生长和林分结构的影响           
表 1  林分作业前后杉木人工林概况
Table 1  Basic stand status before and after thinning treatment (2010)
处理
Treatment
间伐强度
Thinning intensity
(%)
间伐前 Before thinning
平均胸径
DBH
(cm)
平均树高
Tree height
(m)
密度
Density
( trees·hm-2)
间伐后 After thinning
平均胸径
DBH
(cm)
平均树高
Tree height
(m)
密度
Density
( trees·hm-2)
对照 Control 0 12.0±0.3 12.5±0.2 2544±51 - - -
间伐 Thinning 19.5±0.9 12.1±0.1 12.2±0.1 2444±42 12.2±0.2 12.1±0.2 2028±21
间伐强度以株数比例计算 Thinning intensity calculated by tree number ration.
有林木进行复测.
1􀆰 4  数据处理
1􀆰 4􀆰 1材积与蓄积量  单株杉木材积计算使用部颁
二元材积公式,林分蓄积量为所有杉木材积累加得
到,并转化为每公顷蓄积:
Vi = 0.0000587770D1.9699831H0.89646157 (1)
式中:i为第 i 株杉木;V 为材积;D 为胸径;H 为树
高.
1􀆰 4􀆰 2角尺度  角尺度定义为从对象树出发,任意 2
株最邻近林木之间的较小夹角 α 小于标准角 α0
(α0 = 72°)的个数占所考察 4 株最邻近木的比
例[11,26]:
Wi =

4∑

j = 1
αij (2)
式中:当第 j个 α 角小于标准角 α0时,αij = 1;否则,
αij = 0.
林木平均角尺度值在[0.475,0.517]属于随机
分布,> 0. 517 时为聚集分布,< 0. 475 时为均匀分
布[27] .
1􀆰 4􀆰 3竞争指数  采用应用较普遍的 Hegyi 简单竞
争指数[28]计算林木所承受的竞争压力,用四邻木法
确定竞争木:
CIi =∑

j = 1
D j / Di
DISTij
(3)
式中:CIi为对象树 i的简单竞争指标;N为竞争木数
量(N= 4),Di为对象树 i的胸径;D j为对象树周围第
j竞争树的胸径 ( j = 1,2,3,4);DISTij为对象树 i 与
竞争树 j之间的距离.
1􀆰 4􀆰 4平均最近距离  对象树的平均最近距离是以
对象树为中心的周边最邻近 4株树与对象树之间距
离的平均值,其中每株对象树的最邻近 4 株树按四
邻木法查找.
对样地进行 4 m 向内缓冲区边缘校正,最外 4
m缓冲区的林木不作为对象木.采用 Excel 2003 和
SPSS 18.0软件对数据进行统计分析,并利用 ArcGIS
对林分进行空间分析.采用单因素方差分析法(one⁃
way ANOVA)和 Duncan 法进行方差分析和多重比
较(α= 0.05).利用 Excel 2003软件作图.图表中数据
为平均值±标准差.
2  结果与分析
2􀆰 1  干扰树间伐对杉木人工林林分生长的影响
2􀆰 1􀆰 1干扰树间伐对胸径的影响   由表 2 可知,间
伐林分平均胸径在间伐当年由干扰树被移除林分引
起的非生长变化较间伐前只增加 0.1 cm.干扰树间
伐 3 a后间伐林分生长引起的胸径生长量是对照林
分生长量的 1.3倍,两者存在显著差异.将林分内林
木以一般树和目标树分类对比胸径生长量(表 3),
干扰树间伐 3 a 后,间伐林分目标树胸径生长量是
对照林分目标树的 1.6 倍,间伐林分一般树胸径生
长量是对照林分一般树的 1.2 倍,间伐林分的目标
树 3 a胸径生长量与间伐林分的一般树以及对照林
分的目标树和一般树之间均存在显著差异.表明间
伐林分目标树的生长速度明显加快,是间伐林分 3 a
表 2  干扰树间伐后杉木人工林林分平均胸径生长
Table 2  Mean stand DBH growth after crop tree release
(cm)
处理
Treatment
间伐前
Before
thinning
(2010)
间伐后
After
thinning
(2010)
间伐后
After
thinning
(2013)
3年生长量
3⁃year
growth
对照 Control 12.0±0.3a 12.0±0.3a 13.0±0.3b 1.0±0.1b
间伐 Thinning 12.1±0.1a 12.2±0.2a 13.5±0.2a 1.3±0.1a
同列不同小写字母表示差异显著(P<0.05) Different small letters in
the same column meant significant difference at 0. 05 level. 下同 The
same below.
表 3  干扰树间伐后杉木人工林单株胸径生长
Table 3   DBH growth of individual tree after crop tree
release
林木类型
Tree type
处理
Treatment
初值
Initial
(cm)
3年生长量
3⁃year growth
(cm)
一般树 对照 Control 11.5 1.0±0.1b
General tree 间伐 Thinning 11.7 1.2±0.1b
目标树 对照 Control 17.6 1.2±0.2b
Crop tree 间伐 Thinning 16.7 1.9±0.1a
243                                       应  用  生  态  学  报                                      26卷
表 4  干扰树间伐下杉木人工林平均材积生长
Table 4  Mean volume growth of forest after crop tree release (m3)
处理
Treatment
间伐前
Before thinning (2010)
间伐后
After thinning (2010)
间伐后
After thinning (2013)
3年生长量
3⁃year growth
对照 Control 0.0867±0.0048a 0.0867±0.0048a 0.1059±0.0059a 0.0192±0.0014a
间伐 Thinning 0.0884±0.0024a 0.0920±0.0029a 0.1161±0.0035a 0.0241±0.0009a
表 5  干扰树间伐下杉木人工林单株材积生长
Table 5  Mean volume growth of single tree after crop tree release (m3)
处理
Treatment
树种类
Tree type
间伐前
Before thinning (2010)
间伐后
After thinning (2013)
3年生长量
3⁃year growth
对照 一般树 General tree 0.0766±0.0040b 0.0944±0.0051b 0.0177±0.0013c
Control 目标树 Crop tree 0.2037±0.0210a 0.2397±0.0251a 0.0359±0.0059b
间伐 一般树 General tree 0.0822±0.0026b 0.1030±0.0031b 0.0207±0.0008c
Thinning 目标树 Crop tree 0.1793±0.0102a 0.2337±0.0113a 0.0544±0.0031a
胸径生长量显著高于对照林分(表 2)的主要原因.
目标树和一般树对间伐林分胸径显著增加的贡献大
小并不一致,而且对照林分的目标树和一般树 3 a
胸径生长量没有显著差异,说明对照林分的目标树
生长优势正在消失,需要间伐干预.
2􀆰 1􀆰 2干扰树间伐对单株杉木材积的影响  间伐林
分 3 a单株杉木平均材积生长量是对照林分平均单
株材积生长量的 1.25 倍(表 4),其中,间伐林分一
般树和目标树 3 a单株杉木材积生长量分别比对照
林分一般树和目标树 3 a 单株材积生长量增加
16􀆰 9%和 51.4%,间伐林分单株目标树平均材积生
长量显著高于间伐林分一般树以及对照林分目标树
和一般树,而间伐林分一般树平均单株材积生长量
虽高于对照林分一般树生长量,但差异不显著(表
5) .表明间伐林分3a单株材积生长量高于对照林
图 1  干扰树间伐 3年杉木人工林蓄积量变化
Fig.1   Dynamics of stand volume before and after crop tree
release.
A: 对照 2010 Control stand ( 2010); B: 对照 2013 Control stand
(2013); C: 间伐前 2010 Thinning stand ( 2010); D: 间伐后 2010
Thinning stand after thinning ( 2010); E: 间伐 2013 Thinning stand
(2013) .Ⅰ: 一般树 General tree; Ⅱ: 目标树 Crop tree; Ⅲ: 干扰树
Interference tree. 下同 The same below.
分主要是由林分较少的目标树单株材积生长量起主
导作用.
2􀆰 1􀆰 3干扰树间伐对杉木人工林蓄积生长的影响 
对照林分蓄积由 2010年的 227.26 m3·hm-2增加到
3 a后 279.48 m3·hm-2,增加了 52.22 m3·hm-2,生
长率为 6.9%.2010 年干扰树间伐实施后,间伐林分
蓄积从 228.77 m3·hm-2减少到 191.48 m3·hm-2,
减少了 37.29 m3·hm-2;3 a后间伐林分蓄积增长到
241. 99 m3 · hm-2,相比间伐后当年增加 50􀆰 51
m3·hm-2,与对照林分蓄积增加量基本相当,生长
率为 7.8%,高于对照林分蓄积生长率.虽然间伐林
分蓄积生长量与对照林分基本相当,但是由于采伐
了干扰树,间伐林分林木株数减少了 19.5%,间伐林
分以较少林木增加的蓄积与对照林分以较多林木增
加的蓄积相当,且间伐林分蓄积生长率明显高于对
照林分,表明干扰树间伐对保留木的生长具有明显
的促进作用.
图 2  干扰树间伐前后杉木人工林林分胸径分布
Fig.2   Distribution of stand DBH before and after crop tree
release.
3432期                      吴建强等: 干扰树间伐对杉木人工林林分生长和林分结构的影响           
表 6  干扰树间伐前后杉木人工林 Hegyi竞争指数变化
Table 6  Dynamics of Hegyi competition index before and after crop tree release
时间
Time
对照 Control
一般树
General tree
目标树
Crop tree
间伐 Thinning
一般树
General tree
目标树
Crop tree
间伐前 Before thinning (2010) 3.02±0.09a 2.14±0.13a 2.94±0.10a 2.11±0.15a
间伐后 After thinning (2010) - - 2.81±0.09a 1.44±0.15b
间伐后 After thinning (2013) 3.05±0.09a 2.15±0.13a 2.85±0.10a 1.46±0.15b
    在间伐林分中,增加的蓄积量中 22.6%由株数
仅占林分总数 10.1%的目标树提供,77.4%由株数
占林分总数 89.9%的一般树提供.在对照林分中,增
加的蓄积量中 14.4%由株数占林分总数 8.0%的目
标树提供,85.6%由株数占林分总数 92.0%的一般
树提供.与对照相比,干扰树间伐后间伐林分蓄积生
长率明显提高,这主要是由目标树的蓄积量贡献度
显著提高所致,同时间伐林分目标树的蓄积生长率
为 8.8%,显著高于对照林分目标树的蓄积生长率
(5.4%).表明干扰树间伐后目标树对林分蓄积的增
加具有重要作用.
2􀆰 2  干扰树间伐对杉木人工林林分结构的影响
2􀆰 2􀆰 1干扰树间伐对胸径结构的影响   由图 2 可
知,间伐前对照林分和间伐林分径阶分布均呈偏左
正态分布,峰值均在 12 cm 径阶处.间伐 3 a 后对照
林分和间伐林分胸径峰值均在 14 cm 径阶处,趋于
典型正态分布.但间伐林分 14 cm 径阶及其以上
林木株数所占比例 ( 54. 7%)明显高于对照林分
(48􀆰 3%),间伐林分还出现了对照林分没有的 26
cm径阶.与间伐前相比,间伐林分 14 cm 径阶及以
上林木株数提高了 18.0%,显著高于对照林分所提
高的比例(12.0%).表明干扰树间伐有助于促进林
木向较大径阶林木生长的趋势.
2􀆰 2􀆰 2干扰树间伐对林木竞争压力的影响  由表 6
可知,干扰树间伐前,对照林分和间伐林分的目标树
和一般树所受竞争压力相似,且目标树所受竞争压
力明显小于一般树所受竞争压力.干扰树间伐实施
后当年,间伐林分目标树所受竞争压力显著变小,仅
为间伐前的 68.2%;而一般树竞争压力释放有限,说
明干扰树间伐能有效释放目标树竞争压力,这主要
是由于干扰树间伐是围绕目标树开展,移除目标树
周围的竞争木,而一般树周围没有直接移除竞争木.
干扰树间伐 3 a 后,对照林分一般树和目标树所受
竞争压力与间伐前略有增加,间伐林分一般树和目
标树竞争压力与间伐后当年基本一致,且目标树所
受竞争压力依然最小,表明干扰树间伐 3 a 后,目标
树竞争压力不大,有利于目标树继续保持竞争优势,
符合干扰树间伐的初衷.
    由表 7可知,间伐前目标树邻近木平均最近距
离略大于一般树.间伐后,目标树的邻近木平均最近
距离显著增加(0.42 m),显著高于较间伐前平均最
近距离略有增加的一般树(0.14 m).这与间伐主要
围绕目标树进行有关,导致一般树与周围林木之间
的距离变化较小,而目标树与周围林木之间的距离
变化较大.干扰树间伐不仅在表象上扩大了目标树
的生长空间,在实质上也减小了目标树所受竞争
压力.
2􀆰 2􀆰 3干扰树间伐对林木分布格局的影响  由表 8
可知,间伐前间伐林分和对照林分角尺度值基本一
致,均表现为聚集分布,其中一般树角尺度值与林分
平均角尺度值接近,表现为聚集分布,但目标树角尺
表 7  干扰树间伐前后平均最近距离变化
Table 7  Dynamics of average nearest distance before and
after crop tree release (m)
处理
Treatment
林木类型
Tree type
间伐前
Before thinning
(2010)
间伐后
After thinning
(2010)
对照 一般树 General tree 1.93±0.05a -
Control 目标树 Crop tree 2.14±0.13a -
间伐 一般树 General tree 1.94±0.03aA 2.08±0.03A
Thinning 目标树 Crop tree 2.13±0.12aA 2.55±0.12B
同列不同小写字母表示差异显著,同行不同大写字母表示差异显著
(P< 0. 05) Different small letters in the same column meant significant
difference, and different capital letters in the same row meant significant
difference at 0.05 level. 下同 The same below.
表 8  间伐前后角尺度变化
Table 8  Dynamics of uniform angle index before and after
crop tree release
处理
Treatment
林木类型
Tree type
间伐前
Before thinning
(2010)
间伐后
After thinning
(2010)
对照 一般树 General tree 0.537±0.011a -
Control 目标树 Crop tree 0.472±0.027b -
林分平均 Stand average 0.534±0.011a -
间伐 一般树 General tree 0.534±0.009aA 0.516±0.009aA
Thinning 目标树 Crop tree 0.473±0.029bB 0.545±0.028aA
林分平均 Stand average 0.531±0.007aA 0.519±0.007aA
443                                       应  用  生  态  学  报                                      26卷
度值较低,属于均匀分布.间伐后间伐林分平均角尺
度值较间伐前呈下降趋势,略大于随机分布与聚集
分布的临界值 0.517,表明间伐后林分有向随机分布
发展的趋势.目标树平均角尺度值在间伐后显著增
加,相反,一般树角尺度平均值间伐后略微下降,表
明干扰树间伐对目标树的角尺度值影响显著大于一
般树.
3  讨    论
3􀆰 1  干扰树间伐对杉木人工林林分生长的影响
林分常采用的抚育间伐主要有上层疏伐、下层
疏伐、机械疏伐等,不同的间伐方式会导致不同的林
分结构[29],对林分的生长产生不同的影响.20 年生
异林复层阔叶红松林(Pinus koraiensis)在上层抚育
间伐 8 a后胸径生长量是对照的 140.6%[30],7 年生
光皮桦(Betula luminifera)在下层抚育间伐 10 a 后,
强度间伐效果最好,林分的平均胸径、树高、单株材
积和蓄积量分别比对照林分提高 31. 3%、28. 2%、
116.5%和 44.7%[31],8 年生杉木在间伐 10 a 后,各
种疏伐方式对杉木生长和产量影响显著,机械疏伐
最好,下层疏伐次之,在立地条件较好的杉木林中,
机械疏伐林分材积产量比对照增加 5.6%[6] .杉木林
常用的抚育间伐方式是下层疏伐[6,32],主要是伐除
林冠下层生长不良的林木和一些被压木,在林木自
然死亡前收获利用,但是下层疏伐对林冠层疏开作
用不大,不利于林分内光照条件改善[6,33] .同时,杉
木较为喜光,因此有研究指出下层疏伐不是最利于
杉木生长的抚育间伐方式[6,33],但对于哪种方式最
有利则结论不一致.赵炳华等[33]认为,上层疏伐会
导致林冠层疏开,利于上下林分层光照疏通,对保留
木生长效果较好;而秦建华等[6]认为,机械疏伐效
果较好.干扰树间伐与下层间伐等常规间伐方式不
同,旨在通过采伐影响林分内最有培养前途的林木
即目标树周围的林木,来实现减小目标树的竞争压
力,而其他林木则顺其自然.
关于干扰树间伐对美国红橡林(Quercus mon⁃
golica)分的影响研究较多,如美国弗吉尼亚西部 54
年生红橡林分[34],75~ 80 年生红橡林分[35],康涅狄
格州 74~94 年生红橡林分[36],以及 80~112 年生红
橡林分的研究均表明,干扰树间伐能促进目标树的
胸径生长和蓄积生长[37] .干扰树间伐后红橡林分目
标树的 5 a胸径生长量为 3.55 cm,显著高于对照林
分目标树的 2.40 cm[37] . 本研究结果与上述红橡林
的研究结果类似,干扰树间伐后杉木目标树的 3 a
胸径生长量为 1.9 cm,显著高于对照林分目标树的
1.2 cm.无论是平均胸径生长量还是单株木平均材
积生长量均高于对照林分,表明干扰树间伐对杉木
目标树生长的促进作用明显.在林分蓄积方面,间伐
林分以较少林木增加的蓄积量与对照林分以较多林
木增加的蓄积量相当,表明干扰树间伐对保留木蓄
积生长具有促进作用,若将移除林分的干扰树材积
视为间伐林分增长的材积,与其 3 a 生长的材积
综合考虑,则 3 a 后间伐林分蓄积增长 87􀆰 81
m3·hm-2,比对照林分 3 a蓄积增长高 68.2%,显著
高于对照林分的蓄积生长量,这进一步表明林地生
产力在干扰树间伐后得到显著提高,这对林分固碳
具有积极意义.
以往研究表明,上层疏伐、下层疏伐和机械疏伐
等间伐方式将重点放在要被采伐的林木,认为保
留木之间的生长响应具有一致性从而没有加以区
分[30-31] .而干扰树间伐根据林木在林分中的地位和
作用将林木划分为不同的类型,将间伐的重点放在
抚育目标树上,强调和利用保留木之间的生长响应
差别.本研究中,间伐林分中目标树在胸径生长量、
单株材积生长量和蓄积生长率上均显著高于一般
树,而这正是间伐林分能够快速生长的主要原因,同
时也表明保留木之间对间伐后的生长响应不一致.
对马尾松和杉木 2 种林分实施干扰树间伐后,结果
表明干扰树间伐会拉大林木个体之间的大小差距,
有助于保持目标树在林分中的优势地位[38] .本研究
也表明,对照林分的目标树生长优势正在消失,干扰
树间伐可以促使目标树在林分中继续保持优势
地位.
3􀆰 2  干扰树间伐对杉木人工林林分结构的影响
在间伐的作用下,由于移除了部分林木,胸径结
构不但在短期内迅速变化,在未来几年甚至十几年
都会受到间伐作用的影响,单株保留木胸径生长的
快慢直接改变了林分胸径结构.人工同龄纯林的径
阶分布规律一般为中间径阶的树木占多数,小径阶
和大径阶林木各占小部分,且随着林龄的增加,由正
偏趋向负偏[4,39] .刘红梅等[4]研究认为,间伐与未间
伐杉木人工林胸径结构均为偏左正态分布,但间伐
林分胸径分布偏向中、大径级木;辛力等[40]研究认
为,间伐前后落叶松(Larix gmelinii)林、华山松(Pi⁃
nus armandii)林、油松(Pinus tabuliformis)林和锐齿
栎(Quercus aliena)林 4种林分的胸径结构均为正态
分布,但间伐后调整了林木在各径阶的分布,生长能
力强的林木比例得到增加.本研究表明,干扰树间伐
5432期                      吴建强等: 干扰树间伐对杉木人工林林分生长和林分结构的影响           
3 a后,间伐林分径阶分布由偏左正态分布趋向典型
正态分布,间伐林分≥14 cm 径阶的林木所占比例
高于对照林分,干扰树间伐有利于较大径阶林木的
生产.干扰树间伐作为一种间伐方式同样能够释放
林木之间的竞争,但它并非把所有林木同等看待,而
其主要是围绕目标树进行间伐,对其余林木则顺其
自然.本研究中,干扰树间伐显著减少了目标树所受
的竞争压力,且间伐 3 a 后目标树竞争压力依然最
小,表明干扰树间伐有利于目标树的生长,而对林分
内的一般树竞争释放有限.
林木分布格局一般有随机、聚集和均匀分布 3
种情况[41] .有研究表明,林木分布格局具有一定的
规律性,即不管初始分布如何,随着林木的生长,都
有聚集分布向随机分布转变,随机分布向均匀分布
转变的趋势[42-43],但一般来说,天然林顶级群落个
体为随机分布[44-45],所以调整林木格局分布时一般
将非随机分布调整为随机分布或朝随机分布的方向
发展[46] .各林分林木分布格局对间伐响应并不一
致,如下层疏伐时虽然天然林间伐前后均表现为聚
集分布,但中度间伐下呈随机分布的林木数量大幅
增多[47] .而在柳杉(Cryptomeria fortunei)纯林改造中
应用下层疏伐时林分各级角尺度变化不大,间伐前
后林木均为均匀分布,角尺度值由 0. 4522 下降到
0􀆰 4507[14],总体而言间伐方式对林木分布格局影响
的研究较少.本研究中,杉木人工林属于低产林,生
长状况不佳,林分经过 26 a 的生长,林木分布格局
为聚集分布,亟须人为干预,调整林分空间格局.干
扰树间伐后林分平均角尺度值减小,接近随机分布,
表明间伐后林木分布格局有向随机分布发展的趋
势,结合间伐林分 3 a 胸径、单株材积和蓄积生长
量,可见这种趋势对林分生长有利.间伐对目标树角
尺度的影响显著大于一般树,表明间伐有效调节了
目标树的空间关系,实现了干扰树间伐的初衷.综上
所述,干扰树间伐 3 a后目标树的生长空间增加,林
分空间结构优化,有利于林分的生长促进和结构的
调整;同时目标树的生长优势依然存在,竞争压力依
然不大,所以对目标树的生长在一定时期内还将保
持影响,这有待于进一步观察验证.
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作者简介  吴建强,男,1988 年生,硕士研究生.主要从事森
林可持续经营理论与技术研究. E⁃mail: wx_wujq@ 126.com
责任编辑  孙  菊
843                                       应  用  生  态  学  报                                      26卷