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Initial Effects of Crop Trees Growth after Crop Tree Release on Pinus massoniana Plantation

干扰树间伐对马尾松人工林目标树生长的初期效应


2007年10月在相同林分条件的14年生马尾松人工纯林中进行干扰树间伐,在间伐和对照地块各建立固定样地20块,并于2010年11月进行复测。基于间伐试验后的3年数据,研究干扰树间伐对目标树胸径、树高、枝下高、冠幅直径和材积生长的影响。结果表明: 干扰树间伐前后,目标树生长均明显快于非目标树; 干扰树间伐后3年,目标树的胸径生长量和材积生长量分别高于未间伐林分目标树的80%和55%,树高生长则差异较小,枝下高生长明显减慢,冠幅直径生长年均提高0.44 m,同时林分内较大径级的林木数量增加; 随着目标树自由生长方向数的增加,目标树的胸径和材积生长增加,树高和枝下高生长没有明显的规律性; 影响目标树生长的决定因素是目标树自由生长方向数。因此,间伐不应该仅仅注重间伐强度,而且要注重哪些林木(即干扰树)应当被间伐,以便目标树生长得更好。

Crop trees were selected and released in a 14-year-old even-aged Pinus massoniana stand in Guangxi in October 2007, in which 20 plots for no cut as control and 20 plots for thinning were set up and all plots were remeasured in November 2011. Three-year increments of DBH, height, clear bole height, crown width and volume of crop trees were observed to demonstrate the growth effects of crop tree release treatment on crop trees. Results indicated that the growth of crop trees was significantly greater than non-crop trees. The 3-year DBH and volume increments of released crop trees were 80% and 55% higher than that of unreleased trees in control stand, respectively, while the height growth difference decreased and clear bole height increment significantly decreased. DBH and volume increments increased with an increase in the number of sides of the crown that was measured as free-to-grow(FTG). However, the increments of height and clear bole height had no obvious rules with the increase of FTG. FTG is the determinant reason that affects the crop trees growth instead of thinning intensity. It suggested thinning should not just focus on thinning intensity, but also pay attention to which tree (i.e. interference tree) should be cut in order to make crop tree growth faster and healthier.


全 文 :第 50 卷 第 10 期
2 0 1 4 年 10 月
林 业 科 学
SCIENTIA SILVAE SINICAE
Vol. 50,No. 10
Oct.,2 0 1 4
doi:10.11707 / j.1001-7488.20141009
收稿日期: 2013 - 11 - 20; 修回日期: 2014 - 07 - 15。
基金项目: “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) ; 浙江农林大学科研
启动基金项目(2013FR015)。
* 中国林业科学研究院热带林业实验中心对本研究工作给予大力帮助,于浩龙、唐继新、赵总、刘志龙参与外业调查工作,特此致谢。
干扰树间伐对马尾松人工林目标树
生长的初期效应*
王懿祥1,2 张守攻2 陆元昌3 孟京辉4 曾 冀3
(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 临安 311300;
2.中国林业科学研究院林业研究所 北京 100091; 3.中国林业科学研究院资源信息研究所 北京 100091;
4.北京林业大学林学院 北京 100083)
摘 要: 2007 年 10 月在相同林分条件的 14 年生马尾松人工纯林中进行干扰树间伐,在间伐和对照地块各建立
固定样地 20 块,并于 2010 年 11 月进行复测。基于间伐试验后的 3 年数据,研究干扰树间伐对目标树胸径、树高、
枝下高、冠幅直径和材积生长的影响。结果表明: 干扰树间伐前后,目标树生长均明显快于非目标树; 干扰树间伐
后 3 年,目标树的胸径生长量和材积生长量分别高于未间伐林分目标树的 80%和 55%,树高生长则差异较小,枝下
高生长明显减慢,冠幅直径生长年均提高 0. 44 m,同时林分内较大径级的林木数量增加; 随着目标树自由生长方
向数的增加,目标树的胸径和材积生长增加,树高和枝下高生长没有明显的规律性; 影响目标树生长的决定因素是
目标树自由生长方向数。因此,间伐不应该仅仅注重间伐强度,而且要注重哪些林木(即干扰树)应当被间伐,以便
目标树生长得更好。
关键词: 干扰树间伐; 近自然森林经营; 目标树; 间伐; 马尾松
中图分类号: S753. 7; S758. 8 文献标识码: A 文章编号: 1001 - 7488(2014)10 - 0067 - 07
Initial Effects of Crop Trees Growth after Crop Tree Release on
Pinus massoniana Plantation
Wang Yixiang1,2 Zhang Shougong2 Lu Yuanchang3 Meng Jinghui4 Zeng Ji3
(1 . Zhejiang Provincial Key Laboratory of Carbon Cycling in Forest Ecosystems and Carbon Sequestration Zhejiang A & F University Lin’an 311300;
2 . Research Institute of Forestry,CAF Beijing 100091; 3 . Research Institute of Forest Resources Information Techniques,CAF Beijing 100091;
4 . College of Forestry,Beijing Forestry University Beijing 100083)
Abstract: Crop trees were selected and released in a 14-year-old even-aged Pinus massoniana stand in Guangxi in
October 2007,in which 20 plots for no cut as control and 20 plots for thinning were set up and all plots were remeasured
in November 2011. Three-year increments of DBH,height,clear bole height,crown width and volume of crop trees were
observed to demonstrate the growth effects of crop tree release treatment on crop trees. Results indicated that the growth of
crop trees was significantly greater than non-crop trees. The 3-year DBH and volume increments of released crop trees were
80% and 55% higher than that of unreleased trees in control stand,respectively,while the height growth difference
decreased and clear bole height increment significantly decreased. DBH and volume increments increased with an increase
in the number of sides of the crown that was measured as free-to-grow(FTG) . However,the increments of height and clear
bole height had no obvious rules with the increase of FTG. FTG is the determinant reason that affects the crop trees growth
instead of thinning intensity. It suggested thinning should not just focus on thinning intensity,but also pay attention to
which tree ( i. e. interference tree) should be cut in order to make crop tree growth faster and healthier.
Key words: crop tree release; close-to-nature siviculture; crop trees; thinning; Pinus massoniana
森林可持续经营和多功能林业要求森林经营朝 着近自然的方向发展(Kota,2006),更多地利用天
林 业 科 学 50 卷
然更新实现混交异龄林分结构和森林的连续覆盖
(Larsen et al.,2007)。近自然森林经营可以维持植
被群落的稳定性,使森林植物组成与立地条件朝着
健康的演替方向发展(李荣等,2011)。基于单株林
木的目标树经营是实现近自然森林经营的重要途
径。目标树经营将林分中所有的林木分为目标树、
干扰树、特殊目标树和一般林木。目标树是实现经
营目标、能够响应经营措施并长期保持竞争力的林
木(Perkey et al.,1993),在目标树经营的整个过程
中,所有经营措施都围绕着目标树进行,包括促进生
长、间伐、保护和利用 (陆元昌,2006; 陆元昌等,
2009)。正确识别和标记目标树,对干扰树进行间
伐,从而调节目标树的竞争关系,以最大化林分价值
生产,是大径级、高价值人工林培育的关键,也是调
整同龄人工林向异龄复层林发展的重要经营措施
(陆元昌,2006)。
干扰树间伐是指以目标树为中心,将树冠接触
或一定距离内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。干扰树间伐是目标树经
营的主要措施,不同于下层间伐、上层间伐和机械间
伐等方法,主要区别在于: 1) 是否专注于林分中最
有发展前途的林木,干扰树间伐时围绕能满足经营
目标的目标树展开,经营目标通常是指木材生产、野
生动物栖息环境、美学、水土保持、水源涵养或上述
目标的组合(Perkey et al.,1993); 2) 间伐的对象不
同,干扰树间伐影响目标树生长的周围竞争木,而下
层间伐、上层间伐和机械间伐等通常采伐生长慢、低
价值、平均木以下和将要死亡的林木(成向荣等,
2012)。
关于间伐对林分和单株林木影响的研究较多
(雷相东等,2005; 王祖华等,2013; 高云昌等,
2013),绝大多数关注常规间伐,而干扰树间伐对林
分目标树生长的影响研究较少。干扰树间伐不仅能
促进商品材成材前林分的胸径生长 (Miller,2000;
Schuler,2006; Ward,2008a),而且能促进商品材成
材后林分的胸径生长 ( Stringer et al.,1988; Ward,
2002)。有研究表明,干扰树间伐能够促进 70 ~ 94
年红橡(Quercus rubra)成熟林分的胸径生长( Smith
et al., 1991; Miller et al., 2004; Ward, 2008b;
2011)。目前干扰树对树高生长的研究结论可以分
为减慢(Trimble,1973; Lamson et al.,1978; Miller,
2000)和基本不变( Smith et al.,1983),2 类研究均
在硬阔林分(大多是橡树)中进行,而且大多比较了
常规间伐方式下不同间伐强度在林分层面的生长差
异,较少研究单株林木生长之间的差异。干扰树间
伐对针叶林的影响,尤其是间伐后单株目标树生长
的差异未见报道。本文拟探讨干扰树间伐对马尾松
(Pinus massoniana)人工林目标树生长的影响和引
起目标树生长差异的影响因素,旨在明确干扰树间
伐后目标树的生长是否有显著变化及其影响因子,
以期为森林经营者进行间伐提供科学依据。
1 研究地概况与研究方法
1. 1 研究地概况
研究地位于广西壮族自治区西南部大青山地区
的中国林业科学研究院热带林业实验中心(21°57
47″—22°1927″N,106°3950″—106°5930″E),平均
海拔 700 m。该地区属南亚热带季风性气候,年均
气温 21. 5 ℃,≥10 ℃积温 7 518. 4 ℃,年均降雨量
1 309 mm,降雨多集中在 7—8 月份,土壤为砖红壤,
土 层 厚 度 50 ~ 100 cm,广 泛 分 布 着 杉 木
(Cunninghamia lanceolata)和马尾松人工纯林,常绿
阔叶林居次(蔡道雄等,2008)。目前该区的森林经
营方式正从传统的皆伐林业过渡到连续覆盖的近自
然林业(郭文福,2009; Stone,2009)。
1. 2 试验设计
试验林分为 1993 年种植的马尾松人工纯林,面
积约 10 hm2,坡度 20°,郁闭度 0. 9,立地指数 18。
主要下木有三叉苦 ( Evodia lepta )、铁冬青 ( Ilex
rotunda)和鹅掌柴 ( Schefflera octophylla)等,主要草
本有山姜 ( Alpinia japonica)、铁芒萁 ( Dicranopteris
dichotoma)、五节芒 ( Miscanthus floridulu ) 和蕨类
(Adiantum spp. )等。对该林分进行目标树经营的
目的是逐步导向形成异龄混交复层林分。2007 年
10 月选择立地条件和生长情况基本一致的地段,设
置间伐地块和对照地块。间伐地块: 每公顷选择
175 株生长旺盛(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(陆元昌,2006),永久性标记。11 月在现场人
为选择影响目标树生长的干扰树,并将其间伐,避免
刮擦目标树,如果在干扰树伐倒过程中损伤到周围
林木,也将其伐倒。将所有伐倒的树木除去树枝和
树叶后移出林分加以利用。除目标树之外的其余保
留 木 统 称 为 非 目 标 树。 间 伐 后 套 种 红 椎
(Castanopsis hystrix)、大叶栎(Quercus griffithii)和灰
木莲(Magnoliaceae glanca)等珍贵乡土阔叶树种。
对照地块: 每公顷同样选择 175 株目标树,永久性
标记,不采伐,不套种。在间伐和对照地块建立
30 m × 20 m 的固定样地各 20 块。对照样地和间伐
样地林分在试验期初期末的林分调查因子基本情况
86
第 10 期 王懿祥等: 干扰树间伐对马尾松人工林目标树生长的初期效应
见表 1。
表 1 2007—2010 年林分调查因子基本情况变化
Tab. 1 Dynamic change of stand attributes
during 2007—2010(mean ± SE)
林分
Stand
株数
Stem
number /
hm - 2
平均直径
Mean
DBH /cm
平均树高
Mean
height /m
蓄积量
Volume /
(m3·hm - 2 )
对照(2007)
Control(2007)
1 093 18. 7 ±1. 5 11. 8 ±1. 3 168. 4 ±8. 5
对照(2010)
Control(2010)
1 093 20. 4 ±2. 1 13. 3 ±1. 5 218. 2 ±12. 4
间伐前(2007)
Pre-thinning(2007)
1 062 19. 2 ±1. 7 12. 1 ±1. 3 161. 7 ±10. 8
间伐后(2007)
Post thinning(2007)
850 18. 6 ±1. 6 11. 6 ±1. 2 125. 3 ±16. 6
间伐后(2010)
Post thinning(2010)
850 21. 9 ±2. 4 12. 8 ±1. 6 186. 9 ±20. 5
1. 3 调查方法
2007 年 10 月,在间伐作业前对所有胸径在
5 cm以上的林木进行编号和调查,调查内容包括胸
径、树高、枝下高、东西南北 4 个方向的冠幅等。树
高和枝下高采用 VERTEX 超声波测高器测量。间
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。2010 年 11
月对间伐样地和对照样地内所有林木进行复测,调
查样地内所有目标树的自由生长空间( free-to-grow,
简称 FTG)(Lamson et al.,1990)。用目标树的自由
生长方向数定量自由生长空间的大小,即以目标树
为中心,用虚拟的 2 条相互垂直的线段将目标树树
冠划分为 4 个象限,如果有 n 个象限的树冠与邻近
树的树冠没有接触,则 FTG 赋值为 n( n = 0,1,2,3,
4,其含义是目标树在 0,1,2,3 和 4 个方向上可以自
由生长)。FTG 值为 0 表示目标树完全郁闭,竞争
激烈; FTG 值为 4 则表示目标树在 4 个方向上都没
有邻近树与其直接竞争,相当于自由树。
1. 4 数据处理
单株材积采用部颁二元材积公式求算: V =
0. 000 062 341 803D1. 855 149 7 H0. 956 824 92。采用 SPSS
13. 0 软件进行数据统计分析,采用单因素方差分析
( one-way ANOVA)和 Tukey HSD 法检验各数据组间
的差异性(α = 0. 05)。
2 结果与分析
2. 1 干扰树间伐对林分胸径分布和目标树胸径生
长的影响
由图 1 可以看出,2007 年马尾松林分和 2010
年对照组林分在径阶为 18. 0 cm 时的林木株数百分
比最多,小于 18. 0 cm 的林木株数较多,呈右偏态分
布。干扰树间伐 3 年后径阶为 24. 0 cm 时的林木株
数百分比最多,大于 22. 0 cm 的林木株数较多,呈左
偏态分布。与对照相比,干扰树间伐后的直径分布
发生了变化,较小径阶的林木株数显著减少,较大径
阶的林木株数显著提高,说明干扰树间伐有助于大
径级林木的生产。
图 1 马尾松人工林干扰树间伐 3 年后径阶分布
Fig. 1 3-years DBH distribution after crop tree release
in Pinus massoniana plantation
按径阶分别统计间伐林分和对照林分的年胸径
生长量(表 2)。干扰树间伐后马尾松林分胸径生长
量明显大于对照林分,较大径阶 20. 0 ~ 28. 0 cm的
胸径生长量显著高于较小径阶 10. 0 ~ 18. 0 cm,说
明干扰树间伐对较大径阶的林木胸径生长促进效应
明显。而目标树一般为林分内较大径阶的林木,说
明目标树的胸径生长对干扰树间伐响应显著。
表 2 马尾松林分干扰树间伐后年胸径生长量
Tab. 2 DBH annual increments after crop tree
release in Pinus massoniana plantation
径阶
Diameter
class
年胸径生长量
DBH annual increment /( cm·a - 1 )
处理组
Released
对照组
Control
10 0. 45 0. 05
12 0. 65 0. 26
14 0. 68 0. 26
16 0. 95 0. 56
18 0. 88 0. 45
20 1. 35 0. 52
22 1. 34 0. 61
24 1. 33 0. 63
26 1. 33 0. 70
28 1. 25 0. 68
由表 3 可以看出,间伐组目标树的年胸径生长
量是对照组目标树的 1. 8 倍,是对照组非目标树的
3. 3 倍;间伐组非目标树的年胸径生长量是对照组
96
林 业 科 学 50 卷
目标树的 1. 2 倍,是对照组非目标树的 2. 2 倍;间伐
组目标树的年胸径生长量是非目标树的 1. 5 倍。可
见,干扰树间伐能显著促进目标树和非目标树胸径
生长,但是对目标树胸径的促进生长效应更大。图
1 中较大径阶林木株数增多、表 2 中较大径阶胸径
生长量更大都是源于目标树对干扰树间伐的积极
响应。
表 3 干扰树间伐 3 年后马尾松人工林目标树
和非目标树的年胸径生长量
Tab. 3 DBH annual increment of Pinus
massoniana 3 years after crop tree release
树木类型
Tree type
处理
Treatment
胸径 DBH
初值
Initial / cm
年生长量
Increment /( cm·a - 1 )
非目标树
Non-crop tree
对照组 Control 17. 4 0. 4 ± 0. 1a
间伐组 Released 18. 8 0. 9 ± 0. 2b
目标树
Crop tree
对照组 Control 21. 6 0. 8 ± 0. 2b
间伐组 Released 20. 9 1. 4 ± 0. 3c
2. 2 干扰树间伐对目标树树高、枝下高、冠幅和材
积生长的影响
无论是间伐组还是对照组,马尾松人工林中目
标树与非目标树的 3 年树高和单株材积生长均呈极
显著差异(表 4)。在对照组中,目标树的年树高和
单株材积生长量分别是非目标树的 1. 6 和 2. 1 倍;
在间伐组中,目标树的年树高和单株材积生长量分
别是非目标树的 1. 6 和 3. 3 倍。无论是间伐组还是
对照组,目标树与非目标树的枝下高生长均无显著
差异。间伐组目标树的年冠幅直径生长量是非目标
树的 2. 2 倍,二者有极显著差异; 对照组目标树和
非目标树的年冠幅直径生长量则无显著差异。
间伐组目标树年树高生长量与对照组目标树之
间无显著差异; 枝下高生长则差异显著,3 年枝下
高生长减少 1. 26 m。与对照相比,间伐组目标树的
冠幅直径和单株材积生长量年提高了 0. 44 m 和
55%。可见,干扰树间伐能显著促进目标树冠幅和
材积生长,显著降低枝下高生长,对树高生长无显著
影响,目标树对干扰树间伐的响应十分明显。
表 4 干扰树间伐 3 年后马尾松人工林目标树的年均生长量①
Tab. 4 Annual increment of Pinus massoniana 3 years after crop tree release(mean ± SE) m·a - 1
林木类型
Tree type
处理
Treatment
树高生长量
Height
increment
枝下高生长量
Clear bole height
increment
冠幅生长量
Crown width
increment
材积生长量
Volume increment
目标树
Crop tree
对照组 Control 0. 67 ± 0. 18a 0. 70 ± 0. 22a 0. 24 ± 0. 05a 0. 025 ± 0. 006a
间伐组 Released 0. 56 ± 0. 15a 0. 28 ± 0. 15b 0. 68 ± 0. 10b 0. 039 ± 0. 003b
非目标树
Non-crop tree
对照组 Control 0. 41 ± 0. 20b 0. 57 ± 0. 34a 0. 26 ± 0. 05a 0. 012 ± 0. 004c
间伐组 Released 0. 35 ± 0. 23b 0. 52 ± 0. 31a 0. 31 ± 0. 08a 0. 012 ± 0. 005c
①同列不同小写字母表示处理间差异显著(P < 0. 05)。Different small letters in the same column meant significant difference at 0. 05 level.
2. 3 自由生长空间(FTG)对目标树生长的影响
2. 3. 1 FTG 对胸径生长的影响 从表 5 可以看出,
目标树的胸径生长量随着 FTG 值的上升呈现上升
趋势,且与 FTG 值极显著正相关。与 FTG 值为 0,
1,2,3 的目标树相比,FTG 值为 4 的目标树 3 年胸
径生长量分别增加了 3. 84,2. 33,1. 64 和1. 04 cm。
将目标树周围的干扰树间伐出 4 个方向的自由生长
空间,可以极显著提高其胸径生长量,越多方向的竞
争被消除,胸径生长量越大。目标树的自由生长空
间在促进目标树胸径生长上有明显的决定性作用。
2. 3. 2 FTG 对树高和枝下高的影响 从表 5 可以
看出,FTG 值为 1,2,3,4 的马尾松目标树的树高和
枝下高生长量均小于 FTG 值为 0 的目标树。无自
由生长方向的目标树与释放 1 ~ 4 个生长方向竞争
的目标树之间树高生长无显著差异、枝下高生长有
显著差异。FTG 值为 1,2,3,4 的目标树之间的树高
生长和枝下高生长无显著差异。
2. 3. 3 FTG 对冠幅的影响 从表 5 可以看出,马尾
松无自由生长方向的目标树与释放 2 ~ 4 个生长方
向竞争的目标树之间的冠幅直径生长有显著差异。
释放目标树 1 ~ 4 个方向的竞争压力时,可明显增加
冠幅生长量,释放 3 ~ 4 个方向的竞争压力使得目标
树 3 年的冠幅直径生长比无自由生长空间的目标树
增加 1. 7 m 左右。
2. 3. 4 FTG 对材积的影响 从总体上看,材积生长
量随着 FTG 值的增加而增加(表 5)。与 FTG 值为 0
的目标树相比,FTG 值为 1,2,3,4 的目标树 3 年材
积 生 长 量 分 别 增 加 了 0. 023,0. 045,0. 052,
0. 067 m3。FTG 值为 4 的目标树比完全郁闭的目标
树(FTG = 0)可提高材积生长量 93%。目标树周围
的干扰树间伐 2 ~ 4 个方向可显著提高材积生长量,
越多生长空间的竞争被消除,材积生长量越大。
07
第 10 期 王懿祥等: 干扰树间伐对马尾松人工林目标树生长的初期效应
表 5 马尾松人工林目标树 3 年生长量与自由生长空间的关系①
Tab. 5 Relationship of 3 year growth to free-to-grow rating for crop trees in Pinus massoniana plantation(mean ± SE)
生长因子
Growth factors
FTG 值 Free-to-grow rating
0 1 2 3 4
胸径 DBH /cm 1. 98 ± 0. 31a 3. 19 ± 0. 49b 3. 88 ± 0. 42bc 5. 48 ± 0. 51cd 5. 52 ± 0. 46d
树高 Height /m 2. 01 ± 0. 25a 1. 87 ± 0. 19a 1. 62 ± 0. 15a 1. 75 ± 0. 18a 1. 60 ± 0. 02a
枝下高 Clear bole height /m 2. 19 ± 0. 18a 0. 96 ± 0. 09b 0. 89 ± 0. 07b 0. 74 ± 0. 07b 0. 76 ± 0. 08b
冠幅 Crown width /m 0. 57 ± 0. 11a 1. 15 ± 0. 13ab 1. 68 ± 0. 15b 2. 25 ± 0. 20b 2. 06 ± 0. 18b
材积 Volume /m3 0. 072 ± 0. 009a 0. 095 ± 0. 010ab 0. 118 ± 0. 022b 0. 125 ± 0. 022b 0. 140 ± 0. 024b
①同行不同小写字母表示处理间差异显著(P < 0. 05)。Different small letters in the same row meant significant difference at 0. 05 level.
3 讨论
3. 1 胸径生长对干扰树间伐的响应
早期的研究表明,红橡目标树的胸径生长能响
应干扰树间伐,例如美国弗吉尼亚西部 54 年生的红
橡林分( Lamson et al.,1990)、75 ~ 80 年生红橡林
分(Smith et al.,1991); 美国阿肯色州 61 年生红橡
林分(Graney,1998); 美国加利福尼亚州红橡林分
(Beck,1986),康涅狄格州 70 ~ 75 年生红橡林分
(Miller et al.,2004)、74 ~ 94 年生红橡林分(Ward,
2008b)、80 ~ 112 年生红橡林分(Ward,2011)等研
究均表明干扰树间伐能促进胸径生长。
针叶林对干扰树间伐的响应未见报道。本文研
究了马尾松人工林目标树胸径生长量随树冠释放程
度增加而变化的情况,结果表明,胸径生长量随着
FTG 值的增加而增加。完全间伐干扰树的 14 年生
马尾松林目标树( FTG = 4) 与完全郁闭的目标树
(FTG = 0 ) 的 3 年胸径生长量分别为 5. 52 和
1. 98 cm;而完全释放的红橡目标树( FTG = 4)和完
全郁闭的目标树(FTG = 0)的 5 年胸径生长量分别
为 3. 55 和 2. 4 cm (Ward,2011 )。相比该红橡林
分,马尾松人工林目标树胸径生长对干扰树间伐的
响应更敏感,这可能与针叶树和阔叶树之间以及林
龄不同有关。
胸径生长量对目标树树冠释放的响应因树种而
异,但都是促进作用。应用干扰树间伐技术去除了
限制目标树树冠水平扩张的树木,目标树从拥挤的
生长空间中释放出来,树根和树冠逐步占有先前干
扰树所占据的生长空间( Smith,1977; Oliver et al.,
1996)。这些增加的自由生长空间为目标树提供了
更多的光照和地下资源,目标树冠层的叶面积增加,
光合作用和生活力得到提高,促进了单株木的生产
潜力(Healy et al.,1999; Johnson et al.,2002)。
目标树只能从林分的优势层和亚优层中选出
(陆元昌,2006)。有研究表明,干扰树间伐后处于
林冠优势层的目标树胸径生长响应速度小于亚优层
的目标树(Smith,1977; Ward,1995)。而马尾松林
分中处于优势层和亚优层的目标树之间胸径生长没
有显著差异,这可能与树种特性有关。
3. 2 树高生长对干扰树间伐的不确定响应
干扰树间伐对树高生长影响的研究较少。本研
究表明,干扰树间伐后马尾松目标树树高生长量没有
显著变化,这与美国西弗吉尼亚幼龄硬阔林干扰树间
伐的研究结果(Smith et al.,1983)一致;但是,一些研
究认为干扰树间伐会显著降低树高生长量(Miller,
2000; Trimble,1973; Lamson et al.,1978)。这些试验
的间伐处理都等同于 FTG 值为 4 的情况,有些处理
不仅完全采伐干扰树,而且把与目标树树冠相隔一定
距离的邻近树全部采伐,这些试验的树高生长量降低
可能与目标树生长空间释放过多有关。可见,干扰树
间伐对树高生长的影响研究结论并不一致,这可能与
参试树种、试验林年龄和间伐强度有关。
目标树对生长空间释放后的树高生长响应可通
过目标树获取干扰树的生长空间得到解释。树冠郁
闭限制了树冠横向伸展(阔叶树尤其明显),目标树
通过较快的树高生长维持其林冠优势地位,伐除干
扰树后,树冠扩张转为横向发展,树高生长可能减慢
(Miller,2000)。试验林年龄、树种树冠生长的特性
决定了树高生长量的变化。幼龄林间伐时树高还处
于快速生长期,树高生长影响则会较大,间伐形成的
林隙可能在短短几年内郁闭,影响持续时间较短;
近成熟林中间伐时树高生长基本完成,树高生长影
响则会较小,间伐产生的林隙更大,树冠横向扩张郁
闭的时间大于幼龄林,影响的持续时间较长。
在同龄人工林的中幼林分中,树高生长是决定
目标树在林冠中能否维持上层位置的决定因素,任
何减慢树高生长的经营措施都会减弱选择目标树的
意义,间伐时的林龄特别关键。由于树高快速生长
大多发生在林分早期阶段,虽然高生长在后期还会
缓慢生长,但干材高的生长已经达到最大值,因此,
对于干扰树间伐后树高生长显著降低的树种可在树
高快速生长完成后再进行间伐。
3. 3 目标树生长响应差异的原因
目标树自由生长方向数( FTG 值)越多,胸径生
17
林 业 科 学 50 卷
长量和材积生长量越大,树高生长则未呈现明显规
律。FTG 值可以很好地解释目标树之间生长响应的
差异。
常规间伐对目标树自由生长空间的释放考虑较
少,因为常规间伐是基于林分层面作业,而干扰树间
伐是基于单株层面作业。在干扰树间伐完全释放目
标树生长空间所需的间伐强度下,常规间伐方式虽
然将林分密度降到了同样的水平,但目标树的竞争
关系并没有得到恰当的释放,大多只能释放 1 ~ 2 个
生长方向。间伐不应该仅仅注重间伐强度,还要注
重哪些林木(即干扰树)应当被间伐,以便目标树生
长得更好。
4 结论
不管在间伐还是未间伐目标树都比非目标树生
长快,干扰树间伐可以高效释放目标树的生长空间
和竞争压力,促进目标树的生长。影响单株目标树
生长的决定因素是目标树的自由生长方向数,而不
是间伐强度。因此,为了使得林分中最好的林木获
得最大的生长速度,应当把林分中的目标树正确挑
选出来,综合考虑胸径、冠幅、树高、枝下高和材积生
长对干扰树间伐的响应,在合适的间伐期对马尾松
人工林进行 3 ~ 4 个方向的干扰树间伐较为适宜。
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(责任编辑 石红青)
《生物质化学工程》征订启事
《生物质化学工程》(双月刊)是由国家林业局主管、中国林业科学研究院林产化学工业研究所主办的,
面向国内外公开发行的全国生物质化工行业的技术类刊物。A4 开本,56 页,邮发代号 28 - 205,国内年订价
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质化学工程》是美国《化学文摘》(CA)收录期刊、《乌利希国际期刊指南》收录、RCCSE 中国核心学术期刊
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料、生物基功能高分子材料、胶黏剂化学、森林植物资源提取物化学利用、环境保护工程、木材制浆造纸为主
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