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Impacts of Different Thinning Intensities on Growth of Cupressus funebris Plantation and Understory Plants

间伐强度对柏木人工林生长及林下植物的影响


【目的】 针对川中丘陵区普遍存在的柏木人工林密度过大、木材生产力低、林下灌草盖度低和天然更新不良等问题,开展生态疏伐试验,探讨间伐强度对林分生长和林下植物的影响,为开展柏木生态经济型防护林的营林活动提供参考。【方法】 以25年生柏木人工林为研究对象,采用随机区组方法,设置4种间伐强度(20%~25%,15%~20%,10%~15%和对照)的处理,观察林分胸径、树高、蓄积量、生物多样性和天然更新幼苗数量,探讨间伐强度对其影响。【结果】 不同强度间伐5年后林分平均胸径和胸径连年生长量在各处理之间均存在显著差异,胸径生长量随间伐强度加大而增加; 平均树高以20%~25%间伐强度最大, 达10.7 m,但20%~25%间伐强度与15%~20%间伐强度和10%~15%间伐强度之间无显著差异,而树高连年生长量在不同处理之间差异显著; 20%~25%,15%~20%和10%~15%不同强度间伐5年后林分蓄积量分别为97.35,93.43和93.19 m3 ·hm-2,均比对照小,但蓄积连年生长量随间伐强度由高到低分别为6.11,4.58和3.66 m3 ·hm-2a-1,均高于对照; 20%~25%间伐强度林分的灌木和草本 Simpson 指数分别为0.769 5和0.444 6,Shannon-Wiener 指数分别为1.702 5和0.769 0,都比其他处理高; 不同间伐强度天然更新幼苗株数仅在苗高5~30 cm 等级存在显著差异,30~50 和 50~150 cm的幼苗在不同处理之间差异不明显; 评价结果表明,综合得分以20%~25%间伐强度最大,且随间伐强度降低而减小。【结论】 间伐后保留木的生长空间和营养空间得到有效改善,林分胸径和树高生长量随间伐强度增大而增加,但不同间伐强度蓄积量差异不显著;适度间伐可提高林下灌木和草本生物多样性指数; 林分更新幼苗数量也随着间伐强度的增大而增加;就本研究的4种间伐强度而言,中龄阶段柏木人工林的适宜间伐强度为20%~25%。

【Objective】 Aimed at the problems of high stand density, poor timber productivity, low coverage of understory vegetation and poor natural regeneration of Cupressus funebris plantation in hilly areas in central Sichuan, a thinning experiment was carried out to analyze the impacts of different thinning intensities on the stand growth and the understory plants and to provide guidance for managing eco-economic protection forests in the region. 【Method】 A 25 years old cypress plantation was used for the experiment, four thinning intensities (20%-25%, 15%-20%, 10%-15%, and control) were used with a randomized block experimental design. DBH, height, volume, biodiversity, and number of naturally regenerated seedlings were measured to determine their responses to different thinning intensities.【Result】The results indicated that the mean stand DBH and current annual increment (CAI) of DBH were significantly different among various thinning intensities, and a higher thinning intensity led to a higher DHB increment. The maximum mean height (10.7 m) occurred in stands with 20%-25% thinning intensities, but not significantly different from those of thinning intensity of 15%-20% and 10%-15%.However, significant differences were found in the height CAI among the four thinning intensities. Standing volume was 97.35, 93.43, and 93.19 m3 ·hm-2 respectively in stand with thinning intensity of 20%-25%, 15%-20%, and 10%-15%, and were lower than that of the control. But the volume CAI was 6.11, 4.58, and 3.66 m3 ·hm-2a-1 respectively and higher than that of the control. The Simpson index of shrubs and herbs for stand thinned at 20% -25% was 0.769 5 and 0.444 6, Shannon-Wiener index was 1.702 5 and 0.769 0 respectively, and the values of both indices were higher than that of the other thinning intensities. The number of naturally-regenerated seedlings was significantly different among different thinning intensities only for seedlings of 5-30 cm in height, but no significant differences for seedlings of 30-50 and 50-150 cm height classes. A comprehensive evaluation showed that the highest score was found for the thinning intensity of 20%-25%, and the total score decreased with the lowering of thinning intensity. 【Conclusion】The growing space and nutritional condition were effectively improved for the retained trees after thinning, stand DBH and height were increased with the increase of thinning intensity. However, the stand volume was not significantly different among the four thinning intensities. Besides, thinning at appropriate intensities can increase the biodiversity indices of shrubs and herbs, the quantity of naturally regenerated seedlings also increased with the increase of thinning intensity. 20%-25% was the better one among the 4 thinning intensities for silvicultural interventions for the middle aged cypress plantation in the region.


全 文 :第 51 卷 第 4 期
2 0 1 5 年 4 月
林 业 科 学
SCIENTIA SILVAE SINICAE
Vol. 51,No. 4
Apr.,2 0 1 5
doi:10.11707 / j.1001-7488.20150402
收稿日期: 2014 - 05 - 19; 修回日期: 2014 - 11 - 30。
基金项目: 林业公益性行业科研专项“川中丘陵区人工柏木林健康经营技术研究”(20100400208)。
* 慕长龙为通讯作者。
间伐强度对柏木人工林生长及林下植物的影响*
龚固堂1 牛 牧2 慕长龙1 陈俊华1 黎燕琼1 朱志芳1 郑绍伟1
(1. 四川省林业科学研究院 成都 610081; 2. 北京林业大学林学院 北京 100083)
摘 要: 【目的】 针对川中丘陵区普遍存在的柏木人工林密度过大、木材生产力低、林下灌草盖度低和天然
更新不良等问题,开展生态疏伐试验,探讨间伐强度对林分生长和林下植物的影响,为开展柏木生态经济型防护
林的营林活动提供参考。【方法】以 25 年生柏木人工林为研究对象,采用随机区组方法,设置 4 种间伐强度
(20% ~ 25%,15% ~ 20%,10% ~ 15%和对照)的处理,观察林分胸径、树高、蓄积量、生物多样性和天然更新幼
苗数量,探讨间伐强度对其影响。【结果】不同强度间伐 5 年后林分平均胸径和胸径连年生长量在各处理之间均
存在显著差异,胸径生长量随间伐强度加大而增加; 平均树高以 20% ~ 25% 间伐强度最大,达 10. 7 m,但
20% ~ 25% 间伐强度与 15% ~ 20% 间伐强度和 10% ~ 15% 间伐强度之间无显著差异,而树高连年生长量在
不同处理之间差异显著 ; 20% ~ 25% ,15% ~ 20% 和 10% ~ 15% 不同强度间伐 5 年后林分蓄积量分别为
97. 35,93. 43 和 93. 19 m3·hm - 2,均比对照小,但蓄积连年生长量随间伐强度由高到低分别为 6. 11,4. 58 和
3. 66 m3·hm - 2 a - 1,均高于对照 ; 20% ~ 25% 间伐强度林分的灌木和草本 Simpson 指数分别为 0. 769 5 和
0. 444 6,Shannon-Wiener 指数分别为 1. 702 5 和 0. 769 0,都比其他处理高; 不同间伐强度天然更新幼苗株数
仅在苗高 5 ~ 30 cm 等级存在显著差异,30 ~ 50 和 50 ~ 150 cm 的幼苗在不同处理之间差异不明显 ; 评价结
果表明,综合得分以 20% ~ 25% 间伐强度最大,且随间伐强度降低而减小。【结论】间伐后保留木的生长空
间和营养空间得到有效改善,林分胸径和树高生长量随间伐强度增大而增加,但不同间伐强度蓄积量差异不
显著 ;适度间伐可提高林下灌木和草本生物多样性指数 ; 林分更新幼苗数量也随着间伐强度的增大而增加 ;
就本研究的 4 种间伐强度而言,中龄阶段柏木人工林的适宜间伐强度为 20% ~ 25% 。
关键词: 间伐强度; 柏木人工林; 林分生长; 生物多样性; 天然更新
中图分类号: S753 文献标识码: A 文章编号: 1001 - 7488(2015)04 - 0008 - 07
Impacts of Different Thinning Intensities on Growth of
Cupressus funebris Plantation and Understory Plants
Gong Gutang1 Niu Mu2 Mu Changlong1 Chen Junhua1 Li Yanqiong1 Zhu Zhifang1 Zheng Shaowei1
(1 . Sichuan Academy of Forestry Chengdu 610081; 2 . College of Forestry,Beijing Forestry University Beijing 100083)
Abstract: 【Objective】 Aimed at the problems of high stand density,poor timber productivity, low coverage of
understory vegetation and poor natural regeneration of Cupressus funebris plantation in hilly areas in central Sichuan,a
thinning experiment was carried out to analyze the impacts of different thinning intensities on the stand growth and the
understory plants and to provide guidance for managing eco-economic protection forests in the region. 【Method】A 25
years old cypress plantation was used for the experiment,four thinning intensities (20% - 25%,15% - 20%,10% -
15%,and control) were used with a randomized block experimental design. DBH,height,volume,biodiversity,and
number of naturally regenerated seedlings were measured to determine their responses to different thinning intensities.
【Result】The results indicated that the mean stand DBH and current annual increment (CAI) of DBH were significantly
different among various thinning intensities,and a higher thinning intensity led to a higher DHB increment. The maximum
mean height (10. 7 m) occurred in stands with 20% - 25% thinning intensities,but not significantly different from those
of thinning intensity of 15% - 20% and 10% - 15% . However,significant differences were found in the height CAI
among the four thinning intensities. Standing volume was 97. 35,93. 43,and 93. 19 m3·hm - 2 respectively in stand with
第 4 期 龚固堂等: 间伐强度对柏木人工林生长及林下植物的影响
thinning intensity of 20% - 25%,15% - 20%,and 10% - 15%,and were lower than that of the control. But the
volume CAI was 6. 11,4. 58,and 3. 66 m3·hm - 2 a - 1 respectively and higher than that of the control. The Simpson index
of shrubs and herbs for stand thinned at 20% - 25% was 0. 769 5 and 0. 444 6,Shannon-Wiener index was 1. 702 5 and
0. 769 0 respectively,and the values of both indices were higher than that of the other thinning intensities. The number of
naturally-regenerated seedlings was significantly different among different thinning intensities only for seedlings of 5 - 30
cm in height,but no significant differences for seedlings of 30 - 50 and 50 - 150 cm height classes. A comprehensive
evaluation showed that the highest score was found for the thinning intensity of 20% - 25%,and the total score decreased
with the lowering of thinning intensity. 【Conclusion】The growing space and nutritional condition were effectively improved
for the retained trees after thinning,stand DBH and height were increased with the increase of thinning intensity.
However,the stand volume was not significantly different among the four thinning intensities. Besides, thinning at
appropriate intensities can increase the biodiversity indices of shrubs and herbs,the quantity of naturally regenerated
seedlings also increased with the increase of thinning intensity. 20% - 25% was the better one among the 4 thinning
intensities for silvicultural interventions for the middle aged cypress plantation in the region.
Key words: thinning intensity; Cupressus funebris plantation; stand growth; biodiversity; natural regeneration
抚育间伐一直是森林经营的重要手段,影响林
分生长、林分结构和生物多样性等方面 ( Lahde et
al.,2002; Karlsson et al.,2002; 徐金良等,2014; 成
向荣等,2014)。间伐对单株林木和林分生长量影
响研究较多,在提高单株林木生长量方面的结论比
较一致,但对林分总收获量的影响还没有一致结论
(高昌云等,2013; 王懿祥等,2014)。间伐对林下
植被影响方面的研究已受到重视,但对生物多样性
的长期影响仍缺乏系统研究,结论也不尽相同
(Smith et al.,1987; 雷相东等,2005; 李春义等,
2007; Verschuyl et al.,2011)。
川 中 丘 陵 区 广 泛 分 布 的 柏 木 ( Cupressus
funebris)林主要是 20 世纪 80 年代长江防护林工
程中营造的 (杨玉坡,1993 ),普遍存在密度过
大、木材生产力低、林下灌草盖度低、天然更新不
良的问题。迄今为止,对柏木人工林营建和生态
效益的研究较多 (王金锡等,2006; 吴鹏飞等,
2008 ),但对生态经济型柏木防护林经营方面的
研究较少。雷静品等 ( 2009 ) 和黎燕琼等 ( 2013 )
研究了柏木人工林不同带宽改造对林下植被多
样性及水土保持功能的影响; 龚固堂等 ( 2012 )
对柏木林适宜林分结构进行了研究,认为郁闭度
为 0. 6 ~ 0. 7 时,林分水土保持功能最佳。本研
究基于 2008 年对川中丘陵区盐亭县柏木人工林
进行的生态疏伐试验,拟探讨不同间伐强度对林
分生长和林下植被的影响,为开展柏木生态经济
型防护林的营林活动提供参考。
1 研究区概况
研究区位于四川省盐亭县林山乡(105°27E,31°
16N),丘陵地貌,属中亚热带湿润季风气候区,年均
气温 17. 5 ℃,年均降水量 826 mm。该区广泛出露岩
层为紫色泥岩和砂页岩,易风化崩解破碎,土壤抗蚀
力弱,土壤类型主要为紫色土。现有森林类型为柏木
人工纯林,林下灌草种类简单,植被盖度低。
2 研究方法
2008 年在盐亭县林山乡 25 年生柏木人工林连续
坡面上交替区划 4 个区组。由于立地条件差,间伐强
度过大可能影响林分稳定性,该试验设置 20% ~
25%,15% ~ 20%,10% ~ 15%间伐强度(蓄积)和对
照 4 种处理,样地面积 20 m × 20 m,完全随机排列,3
次重复,共 12 块样地。初次调查和间伐时间为 2008
年 6 月,复查时间为 2013 年 10 月。
间伐方法为生态疏伐,伐除影响目标树生长的
竞争木和过密林木。间伐前对样地进行每木检尺,
计算林分密度、树高、胸径、蓄积量,经 F 检验表明
间伐前林分树高、胸径、蓄积量等均无显著差异。逐
个样地进行间伐木选择、标记、测量、采伐,并计算间
伐前后各样地林分因子(表 1,2)。
胸径: 用围尺在胸高位置逐株测量,用断面积
加权法求算林分平均胸径和断面积。
树高: 用测高标杆测量林木高度,并绘制树高
生长曲线,以林分平均胸径所对应的曲线树高作为
林分平均树高。
单株材积:由二元材积公式 V = 0. 000 057 173
591 D1 . 88 1 330 5H0. 995 688 45求算。式中:D 为胸径,H 为
树高。
蓄积量: 以样地平均单株材积乘以株数表示,
再由样地面积换算为每公顷蓄积量。
9
林 业 科 学 51 卷
生物多样性: 在每块试验样地 4 角和中央设置
2 m × 2 m 小样方,调查灌木种类、分种盖度和高
度; 设置 1 m × 1 m 小样方,调查草本种类、分种盖
度和高度。物种丰富度 S 为种 i 所在样方物种总
数; Simpson 指数 D = 1 -∑
S
i = 1
(Ni /N)
2 ; Shannon-
Weiner 多样性指数 H = -∑Pi lnPi 。式中: Ni为
种 i 的重要值,N 为种 i 所在样方的各个种重要值之
和,Pi为种 i 的相对重要值。
将柏木更新幼苗按高度划分为 3 个等级: 5 ~
30,30 ~ 50 和 50 ~ 150 cm(150 cm 以上的为幼树,
结合每木检尺进行计数),在 1 m × 1 m 草本小样
方中进行调查。
采用层次分析法,并使用离差标准化对原始数
据进行归一化处理。
表 1 间伐前样地林分因子
Tab. 1 Stand factors before thinning
样地号
No. of
sample
plot
密度
Density /
( individual·
hm - 2 )
平均胸径
Mean
DBH /cm
高度
Mean
height /m
蓄积量
Volume /
(m3·hm - 2 )
1 2 465 9. 5 8. 6 84. 1
2 2 130 10. 5 9. 3 85. 94
3 2 340 9. 8 8. 4 83. 11
4 2 550 9. 7 8. 9 87. 48
5 2 210 9. 6 8. 9 79. 38
6 2 385 9. 5 9. 1 85. 6
7 2 610 9. 2 8. 6 83. 6
8 2 245 9. 8 9. 5 81. 04
9 2 385 9. 4 8. 7 85. 53
10 2 430 10. 4 8. 2 90. 95
11 2 625 9. 4 8. 5 86. 8
12 2 200 10. 2 8. 9 89. 04
F 1. 076 2. 620 1. 521 1. 066
表 2 2008 年间伐后样地林分因子
Tab. 2 Stand factors after thinning in 2008
间伐强度
Thinning
intensity
样地号
No. of
sample
plot
密度
Density /
( individual·hm - 2 )
DBH /
cm
高度
Height /
m
蓄积量
Volume /
(m3·hm - 2 )
间伐株数
Tree
removed /
( individual·hm - 2 )
株数强度
Intensity
in tree
number
(% )
间伐蓄积
Volume
removed /
(m3·hm - 2 )
蓄积强度
Intensity in
volume
(% )
20% ~ 25%
1 1 555 9. 9 9. 5 62. 92 910 36. 9 21. 19 25. 2
2 1 405 11 9. 7 71. 28 725 34. 0 23. 67 24. 9
3 1 500 10. 3 9. 6 64. 58 840 35. 9 18. 53 22. 3
15% ~ 20%
4 1 840 10. 1 9. 3 75. 98 710 27. 8 17. 50 18. 7
5 1 540 9. 8 9. 6 64. 04 670 30. 3 15. 32 19. 3
6 1 640 10. 2 9. 4 69. 71 745 31. 2 15. 89 18. 6
10% ~ 15%
7 2 165 9. 3 9. 1 74. 52 445 17. 0 9. 08 10. 9
8 1 795 10 9. 9 76. 87 450 20. 0 12. 17 13. 7
9 1 905 9. 6 9. 3 71. 17 480 20. 1 9. 35 11. 6
对照
Control
10 2 430 10. 4 8. 2 94. 95
11 2 625 9. 4 8. 5 86. 80
12 2 200 10. 2 8. 9 89. 04
3 结果与分析
3. 1 间伐强度对直径生长的影响
20% ~ 25%,15% ~ 20%和 10% ~ 15%不同强
度间伐后第 5 年林分平均胸径分别为 12. 0,11. 2 和
10. 5 cm,都高于对照林分(10. 4 cm),胸径连年生长
量分别为 0. 31,0. 23 和 0. 17 cm·a - 1,分别为对照
的 3. 4,2. 6 和 1. 9 倍,表明林分胸径生长量随间伐
强度增大而增加(表 3)。
方差分析表明,不同强度间伐后第 5 年林分平
均胸径存在显著差异,以 20% ~ 25%间伐强度的最
大。LSD 检验表明,20% ~ 25%间伐强度平均胸径
与 10% ~ 15%间伐强度和对照之间存在显著差异,
15% ~ 20% 间伐强度与 10% ~ 15% 间伐强度和对
照之间差异不明显。胸径连年生长量在各处理之间
均存在显著差异,20% ~ 25%间伐强度的胸径连年
生长量为 0. 31 cm·a - 1,而对照仅 0. 09 cm·a - 1。林
分胸径生长随着间伐强度的加大而增加,主要原因
是间伐强度越大,保留木的生长空间和营养空间越
大,生长也越快。
3. 2 间伐强度对树高生长的影响
20% ~ 25%,15% ~ 20%和 10% ~ 15%不同强
度间伐后第 5 年林分平均树高以 20% ~ 25% 间伐
强度最大,达 10. 7 m,而随间伐强度的降低依次减
小; 5 年后不同间伐强度林分平均树高分别是对照
的 117. 9%,112. 1% 和 110. 9%。 20% ~ 25%,
15% ~ 20%和 10% ~ 15% 不同间伐强度树高连年
生长量分别为 0. 23,0. 15 和 0. 14 m·a - 1,为对照的
01
第 4 期 龚固堂等: 间伐强度对柏木人工林生长及林下植物的影响
2. 0,1. 4 和 1. 3 倍,表明林分树高生长量有随间伐
强度增加而提高(表 4)。
表 3 间伐 5 年后柏木林胸径生长①
Tab. 3 DBH increment of C. funebris
stand after thinning 5 years
间伐强度
Thinning
intensity
样地号
No. of
sample plot
DBH / cm
总生长量
Total
increment /
cm
连年生长量
Current annual
increment /
( cm·a - 1 )
20% ~ 25%
1 11. 4 1. 5 0. 30
2 12. 7 1. 7 0. 34
3 11. 8 1. 5 0. 30
平均 Mean 12. 0 a 1. 6 0. 31 a
15% ~ 20%
4 11. 3 1. 2 0. 24
5 10. 9 1. 1 0. 22
6 11. 3 1. 1 0. 22
平均 Mean 11. 2 ab 1. 1 0. 23 b
10% ~ 15%
7 10. 1 0. 8 0. 16
8 10. 8 0. 8 0. 16
9 10. 5 0. 9 0. 18
平均 Mean 10. 5 b 0. 8 0. 17 c
对照
Control
10 10. 8 0. 4 0. 08
11 10. 1 0. 5 0. 1
12 10. 8 0. 4 0. 08
平均 Mean 10. 4 b 0. 4 0. 09 d
① 同列不同小写字母表示处理间差异显著 ( P < 0. 05)。下
同。Different small letters in the same column mean significant difference
at 0. 05 level. The same below.
表 4 间伐 5 年后林分树高生长
Tab. 4 Height increment at stand level
after thinning 5 years
间伐强度
Thinning
intensity
样地号
No. of
sample
plot
树高
Tree
height /m
总生长量
Total
increment /
m
连年生长量
Current annual
increment /
(m·a - 1 )
20% ~ 25%
1 10. 5 1. 0 0. 20
2 10. 8 1. 1 0. 22
3 10. 9 1. 3 0. 26
平均 Mean 10. 7 a 1. 1 0. 23 a
15% ~ 20%
4 10. 2 0. 9 0. 18
5 10. 4 0. 8 0. 16
6 10 0. 6 0. 12
平均 Mean 10. 2 ab 0. 8 0. 15 b
10% ~ 15%
7 9. 9 0. 8 0. 16
8 10. 5 0. 6 0. 12
9 10. 0 0. 7 0. 14
平均 Mean 10. 1 b 0. 7 0. 14 b
对照
Control
10 8. 7 0. 5 0. 10
11 9 0. 5 0. 10
12 9. 6 0. 7 0. 14
平均 Mean 9. 1 c 0. 6 0. 11 b
方差分析表明,不同间伐强度 5 年后林分平均
树高 F 为 7. 29,大于 F0. 05(3,8),F0. 05(3,8) = 4. 07。LSD
检验表明,不同间伐处理显著大于对照,20% ~ 25%
间伐强度与 15% ~ 20%间伐强度、15% ~ 20%间伐
强度与 10% ~ 15%间伐强度之间无显著差异; 树高
连年生长量在 20% ~ 25% 间伐强度与其他处理间
均存在显著差异,但另外 3 种处理之间差异不明显。
上述分析表明,林分树高生长随着间伐强度的加大
而增加,20% ~ 25%强度间伐释放的空间大,高生长
增加最为明显。
3. 3 间伐强度对林分蓄积生长的影响
20% ~ 25%,15% ~ 20%和 10% ~ 15%不同强
度间伐后第 5 年林分蓄积量分别为 97. 35,93. 43 和
93. 19 m3·hm - 2,均比对照(106. 59 m3·hm - 2 )小,分
别是对照的 91. 3%,87. 7% 和 87. 4% (表 5);但林
分蓄积连年生长量随间伐强度由高到低分别为
6. 11,4. 58 和 3. 66 m3·hm - 2 a - 1,均高于对照(3. 26
m3·hm - 2 a - 1),均随间伐强度增加而增大。
表 5 间伐 5 年后柏木林蓄积生长
Tab. 5 Volume increment of C. funebris
stand after thinning 5 years
间伐强度
Thinning
intensity
样地号
No. of
sample
plot
林分蓄积
Stand
volume /
(m3·hm -2)
总生长量
Total
increment /
m3
林分连年
生长量
Stand current
annual in crement /
(m3·hm -2 a - 1)
20% ~ 25%
1 90. 87 27. 96 5. 59
2 104. 17 32. 89 6. 58
3 95. 36 30. 78 6. 16
平均 Mean 97. 35 a 30. 54 6. 11 a
15% ~ 20%
4 102. 97 26. 99 5. 40
5 84. 07 20. 03 4. 01
6 95. 66 21. 70 4. 34
平均 Mean 93. 43 a 22. 90 4. 58 b
10% ~ 15%
7 94. 55 20. 03 4. 01
8 94. 30 17. 43 3. 49
9 90. 73 17. 50 3. 50
平均 Mean 93. 19 a 18. 32 3. 66 bc
对照
Control
10 107. 85 12. 90 2. 58
11 105. 25 18. 45 3. 69
12 106. 65 17. 61 3. 52
平均 Mean 106. 59 a 16. 32 3. 26 c
经方差分析,间伐 5 年后林分蓄积量 F 为
2. 81,小于 F0. 05(3,8),F0. 05(3,8) = 4. 07,表明差异不显
著。但蓄积连年生长量存在显著差异,F 为 15. 69,
大于 F0. 05(3,8),F0. 05(3,8) = 4. 07。林分蓄积量差异不
显著的原因是 20% ~ 25% 强度间伐样地单位面积
株数大量减少,虽单株蓄积增长较快,但短时间内仍
未弥补株数减少造成的单位面积蓄积量损失。
3. 4 间伐强度对生物多样性的影响
不同间伐强度林分中灌木和草本物种丰富度均
11
林 业 科 学 51 卷
高于未间伐林分,20% ~ 25%间伐强度林分的灌木
和草本 Simpson 指数分别为 0. 769 5 和 0. 444 6,
Shannon-Wiener 指数分别为 1. 702 5 和 0. 769 0,都
比其他处理高(表 6),表明间伐能有效改善林下生
长空间,灌木和草本盖度随间伐强度加大而明显
增加。
表 6 间伐 5 年后生物多样性指数
Tab. 6 Biodiversity indices after thinning 5 years
间伐强度
Thinning
intensity
样地号
No. of
sample
plot
丰富度
Richness
Simpson 指数
Simpson index
Shannon-Wiener 指数
Shannon-Wiener index
灌木
Shrub
草本
Herb
灌木
Shrub
草本
Herb
灌木
Shrub
草本
Herb
20% ~ 25%
1 7 12 0. 751 9 0. 407 2 1. 628 4 0. 821 8
2 10 8 0. 803 7 0. 451 8 2. 051 7 0. 696 1
3 8 10 0. 752 8 0. 474 9 1. 427 3 0. 789 1
平均 Mean 8. 3 a 10 a 0. 769 5 a 0. 444 6 a 1. 702 5 a 0. 769 0 a
15% ~ 20%
4 6 8 0. 684 1 0. 369 4 1. 162 8 0. 354 7
5 9 6 0. 700 4 0. 298 5 1. 354 7 0. 325 9
6 7 9 0. 728 5 0. 436 1 1. 529 6 0. 506 2
平均 Mean 7. 3 a 7. 7 a 0. 704 3 a 0. 368 0 ab 1. 349 0 ab 0. 395 6 b
10% ~ 15%
7 5 5 0. 436 9 0. 381 4 0. 974 1 0. 328 5
8 8 7 0. 617 3 0. 225 7 1. 397 2 0. 297 4
9 6 8 0. 581 2 0. 338 2 1. 172 5 0. 316 8
平均 Mean 6. 3 a 6. 7 b 0. 545 1 b 0. 315 1 b 1. 181 3 b 0. 314 2 bc
对照
Control
10 7 4 0. 374 1 0. 307 1 0. 852 4 0. 251 8
11 4 7 0. 359 4 0. 281 6 0. 742 9 0. 307 2
12 5 5 0. 261 9 0. 215 9 0. 586 1 0. 195 7
平均 Mean 5. 3 b 5. 3 b 0. 331 8 b 0. 268 2 b 0. 727 1 c 0. 251 6 c
方差分析表明,不同处理之间灌木丰富度差异
不显著,而草本丰富度存在显著差异。LSD 分析表
明,灌木丰富度指数除各间伐处理与对照之间存在
显著差异外,不同间伐处理之间差异不明显。草本
丰富度指数在 20% ~ 25% 间伐强度与 10% ~ 15%
间伐强度和对照之间存在显著差异,其他处理之间
没有明显差异。灌木 Simpson 指数除 20% ~ 25%间
伐强度与 15% ~ 20% 间伐强度之间没有明显差异
外,其他处理之间均存在显著差异。20% ~ 25%间
伐强度样地中草本 Simpson 指数为 0. 444 6,与
15% ~ 20%和 10% ~ 15%间伐强度样地之间存在显
著差异。灌木 Shannon-Wiener 指数在各处理与对照
均存在显著差异,20% ~ 25%间伐强度与 15% ~ 20%
间伐强度、15% ~ 20%间伐强度与 10% ~ 15%间伐强
度之间差异不显著; 20% ~ 25%间伐强度样地的草
本 Shannon-Wiener 指数最大(0. 769 0),与各处理
之间均存在显著差异; 但 15% ~ 20% 间伐强度与
10% ~ 15%间伐强度、10% ~ 15% 间伐强度与对照
之间差异不明显。出现上述差异的原因在于间伐时
间短,不同处理之间灌木种类没有明显增加。
3. 5 间伐强度与天然更新的关系
间伐可改善林内光照条件,从而改变地被物盖
度和天然更新。方差分析表明(表 7),不同间伐强
度天然更新仅在 5 ~ 30 cm 苗高等级存在显著差异,
20% ~ 25%间伐强度样地的幼苗株数为 16 000 株·
hm - 2,10% ~ 15%间伐强度样地的幼苗株数为9 333
表 7 不同间伐强度下天然更新幼苗数量
Tab. 7 Quantities of natural regeneration seedling
with different thinning intensities
间伐强度
Thinning
intensity
样地号
No. of
sample plot
幼苗数量 Seedling quantities /
( individual·hm - 2 )
5 ~ 30 cm 30 ~ 50 cm 50 ~ 150 cm
20% ~ 25%
1 16 000 4 000 2 000
2 14 000 2 000 —
3 18 000 2 000 2 000
平均 Mean 16 000 a 2 667 a 1 333 a
15% ~ 20%
4 8 000 2 000 —
5 10 000 — 2 000
6 10 000 4 000 —
平均 Mean 9 333 b 2 000 a 667 a
10% ~ 15%
7 10 000 2 000 —
8 10 000 2 000 2 000
9 6 000 4 000 —
平均 Mean 6 667 b 2 667 a 667 a
对照
Control
10 8 000 4 000 —
11 6 000 — 2 000
12 4 000 2 000 —
平均 Mean 6 000 b 2 000 a 667 a
21
第 4 期 龚固堂等: 间伐强度对柏木人工林生长及林下植物的影响
株·hm - 2。LSD 分析进一步表明,5 ~ 30 cm 等级幼
苗只在 20% ~ 25% 间伐强度与其他处理之间存在
显著差异,而另外 3 种处理之间差异不明显。天然
更新于间伐后刚启动,只在 5 ~ 30 cm 等级存在显著
差异,30 ~ 50 cm 和 50 ~ 150 cm 的幼苗都是在间伐
前形成的,因而间伐对这两个等级的影响不大。
3. 6 合理间伐强度评价
采用层次分析法,选择林分生长因子、生物
多样性和天然更新作为准则层指标。指标层采
用胸径连年生长量、胸径连年生长量、胸径连年
生长量、丰富度、Simpson 指数、Shannon- Wiener
指数、5 ~ 30 cm 高度幼苗数量、30 ~ 50 cm 高度
幼苗数量和 50 ~ 150 cm 高度幼苗数量。生物多
样性指标均采用灌木层和草本层数值的平均值。
使用离差标准化对表 3 至表 7 各指标的原始数
据进行归一化处理,对准则层和指标层指标进行
权重计算和一致性检验,计算出不同间伐强度的
综合得分值。评价结果表明,综合得分以 20% ~
25% 间伐强度最大,且随间伐强度降低而减小。
4 结论与讨论
间伐后保留木的生长空间和营养空间得到
有效改善,林分胸径和树高生长量随间伐强度增
大而增加,与多数研究结论一致 ( Montero et al.,
2001 ; Caňella et al.,2004; 张水松等,2005 )。
由于林分蓄积量取决于单株蓄积和单位面积株
数,间伐能否提高林分总蓄积历来有较大争议,
部分学者认为需到主伐时才能得到结论 (童书振
等,2000 ; 董希斌等,2003; 谌红辉等,2010 ) ;
本研究表明不同间伐强度蓄积量差异不显著,原
因在于 20% ~ 25% 间伐后单位面积株数大量减
少,虽单株蓄积增长较快,但仍弥补不了株数减
少造成的单位面积蓄积量损失。
由于间伐后能增加林下环境异质性,林下空
间和光照条件可得到改善,使得灌木和草本种类
及盖度增加; 因此通过间伐手段来培育林下植被
已经得到广泛认可 ( Roberts,2004; 马履一等,
2007 )。欧洲云杉 ( Picea abies) 和美国花旗 松
( Pseudotsuga menziesii)间伐试验也表明,间伐后
林下物种丰富度和灌草盖度随间伐强度增大而
增加 ( Heinrichs et al.,2009; Ares et al.,2010 ) ;
王凯等(2013)的研究也表明林下灌草物种数、盖
度和生物量都随间伐强度的增强而增多。本研
究表明,适度间伐可提高林下灌木和草本生物多
样性指数,这与间伐后灌木和草本物种、盖度增
加有关,与上述研究结论比较一致。
郑丽风等(2008)研究表明,随着间伐强度增
大,天然更新幼苗数量增大; 张象君等 ( 2011 )对
林隙间伐的研究也表明,更新幼苗数量和高度也
随林隙增大而增大。但本研究表明,5 ~ 30 cm 苗
高等级幼苗只在 20% ~ 25% 间伐强度与其他处
理之间存在显著差异,而其余处理之间差异不明
显。天然更新于间伐后刚启动,30 ~ 50 cm 和
50 ~ 150 cm的幼苗都是在间伐前形成的,因而间
伐对这 2 个等级的影响不大。
该区域立地条件差,间伐强度过大可能严重
影响林分稳定性,因此本研究没有采用 25% 以上
的强度间伐。综合评价结果表明,20% ~ 25% 强
度间伐后胸径、树高和蓄积连年生长量均高于其
他处理,且间伐后的天然更新和生物多样性变化
都优于其他处理。因此,就本研究的 4 种间伐强
度而言,中龄阶段的柏木人工林间伐以 20% ~
25%的强度为宜,可为下步开展该区域人工柏木
林营林活动提供参考。
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(责任编辑 于静娴)
作者更正
本刊 2012 年 3 月( 48 卷 3 期)发表的文章“不同海拔梯度川滇高山栎林土壤颗粒组成及养分含
量”,3 . 1 节第 1 段第 1 句“从表 2 可知 :巴郎山高山栎林地土壤颗粒组成中粉粒含量最高,为
15 . 16% ~ 17 . 06% ,平均达 48 . 26% ;其次是砂砾,为 35 . 73% ~ 64 . 88% ,平均为 26 . 83% ;粘粒含
量最低,为 44 . 61% ~ 72 . 28% ,平均为 24 . 92% 。”作如下更正 :从表 2 可知,巴郎山高山栎林地土
壤颗粒组成中粉粒含量最高(平均为 48 . 98% ) ,其次是砂粒 (平均为 27 . 56% ) ,粘粒含量最低 (平
均为 23 . 47% ) 。
51