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蒙古栎次生林垂直结构特征对目标树经营的响应

张晓红 张会儒

张晓红, 张会儒. 蒙古栎次生林垂直结构特征对目标树经营的响应[J]. 北京林业大学学报, 2019, 41(5): 56-65. doi: 10.13332/j.1000-1522.20190046
引用本文: 张晓红, 张会儒. 蒙古栎次生林垂直结构特征对目标树经营的响应[J]. 北京林业大学学报, 2019, 41(5): 56-65. doi: 10.13332/j.1000-1522.20190046
Zhang Xiaohong, Zhang Huiru. Response of vertical structure characteristics of natural secondary Quercus mongolica forest to crop tree release[J]. Journal of Beijing Forestry University, 2019, 41(5): 56-65. doi: 10.13332/j.1000-1522.20190046
Citation: Zhang Xiaohong, Zhang Huiru. Response of vertical structure characteristics of natural secondary Quercus mongolica forest to crop tree release[J]. Journal of Beijing Forestry University, 2019, 41(5): 56-65. doi: 10.13332/j.1000-1522.20190046

蒙古栎次生林垂直结构特征对目标树经营的响应

doi: 10.13332/j.1000-1522.20190046
基金项目: 中国林业科学研究院基本科研业务费专项(CAFYBB2016SY023)
详细信息
    作者简介:

    张晓红,博士,助理研究员。研究方向:森林可持续经营理论与技术。Email:zhangxh@ifrit.ac.cn 地址:100091北京市海淀区香山路东小府1号中国林业科学研究院资源信息研究所

    通讯作者:

    张会儒,研究员,博士生导师。研究方向:森林可持续经营。Email:huiru@ifrit.ac.cn 地址:同上

  • 中图分类号: S758.5+3

Response of vertical structure characteristics of natural secondary Quercus mongolica forest to crop tree release

  • 摘要: 目的基于单株木的目标树经营技术是实现近自然森林经营的重要途径。为揭示目标树经营对天然次生林垂直结构的影响,以长白山北部蒙古栎次生林为研究对象,探讨各林层林分结构与单木生长对不同目标树抚育间伐强度的响应,为制定科学合理的经营措施提供基础依据。方法2013年8月在吉林省汪清林业局设置16块面积0.09 hm2(30 m × 30 m)的样地开展目标树经营试验。根据间伐强度设置弱度(5%)、轻度(10%)、中度(20%)和对照4种处理,每种处理4个重复,2016年复测样地。采用树冠光竞争高法(CCH)将林分划分为上林层、中林层和下林层3个林层,比较分析不同抚育间伐强度对各林层高度、树种组成、林木竞争和生长的影响。结果(1)各林层树冠光竞争高度分别为上林层15.27 ~ 16.12 m、中林层8.76 ~ 9.65 m、下林层2.95 ~ 3.37 m。间伐提高了上、中林层高度,其中中度间伐下上林层平均高度为15.42 ~ 17.21 m,显著高于其他处理,而下林层高度基本不变。(2)间伐调整了上林层和中林层各树种所占比重,上林层中白桦下降,蒙古栎提高,且蒙古栎比重随着间伐强度的增大而增大;中林层白桦、杂木比重下降,红松比重增加。(3)上林层平均胸径在中度间伐下得到了提高,增幅达到0.57 cm,而在其他处理下有所下降。中林层平均胸径只在轻度间伐下得到提升,下林层平均胸径的变化与上林层呈现相反的趋势。林分中上林层所占蓄积比重增大,弱度、轻度、中度间伐样地上林层蓄积比重分别增加了1.92%、11.52%、13.15%。(4)间伐显著降低了各林层林木竞争指数,其中下林层对目标树抚育间伐响应最为积极,以弱度间伐的降幅最为显著,林木竞争指数由0.634降为0.455。(5)各林层直径定期生长率和材积定期生长率随林层高度的增加而降低,上、中、下林层的直径生长率分别为1.22% ~ 1.96%、1.94% ~ 2.59%、4.02% ~ 8.17%,材积生长率分别为1.74% ~ 4.10%、3.50% ~ 5.14%、10.12% ~ 18.97%。结论目标树经营能够显著影响蒙古栎次生林各林层的生长与结构,但是各林层特征对不同抚育间伐强度的响应不一致。综合来看,中度间伐(间伐强度20%左右)是研究区蒙古栎次生林较为适合的目标树抚育间伐强度,有关具体抚育方式和后续抚育时间还有待林分动态的长期观测。
  • 图  1  蒙古栎次生林样地抚育间伐前后林层平均胸径变化

    Figure  1.  Changes on mean DBH of each storey in secondary Quercus mongolica forest sample plots

    图  2  蒙古栎次生林样地抚育间伐前后林层林木竞争指数变化

    Figure  2.  Changes on mean competition index of each storey in secondary Quercus mongolica forest sample plots

    表  1  蒙古栎次生林样地基本情况

    Table  1.   Basic situation of secondary Quercus mongolica forest sample plots

    样地号
    Sample plot No.
    面积/hm2
    Area/ha
    海拔
    Altitude/m
    坡向
    Slope aspect
    坡度
    Grade/
    (°)
    林分密度/
    (株·hm− 2
    Stand density/
    (tree·ha− 1)
    断面积/
    (m2·hm− 2
    Basal area/
    (m2·ha− 1)
    蓄积/
    (m3·hm− 2
    Stock volume/
    (m3·ha− 1)
    树种组成
    Composition of
    tree species
    目标树密度/
    (株·hm− 2
    Density of crop tree/
    (tree·ha− 1)
    处理
    Treatment
    1 900 675 东南
    Southeast
    8 2 367 20.61 149.82 4Q1P1Bp1F1P1Pu1O 102 弱度
    Weak
    2 900 750 东南
    Southeast
    7 1 533 22.48 150.78 4Q2Pu1A1Bp1T1P 85 弱度
    Weak
    3 900 675 东南
    Southeast
    8 1 833 23.9 175.57 3Q1Bp1Pu1Q1T1P1O 99 弱度
    Weak
    4 900 750 东南
    Southeast
    7 2 044 23.21 193.74 5Q3Bp1P1An 86 弱度
    Weak
    5 900 675 东南
    Southeast
    8 1 667 26.37 204.36 6Q1Bp1P1Bd1O 76 轻度
    Mild
    6 900 675 东南
    Southeast
    8 1 844 22.39 176.31 4Q3Bp1P1O1L 89 轻度
    Mild
    7 900 750 东南
    Southeast
    7 2 033 22.38 180.23 6Q1Bp1Bd1P1An 93 轻度
    Mild
    8 900 705 东南
    Southeast
    10 1 289 21.05 159.76 4Q2T1A1T1P1Bp 87 轻度
    Mild
    9 900 765 东南
    Southeast
    6 1 433 21.25 171.34 2Q2Bp1Bd1OLQ1P1O1An 88 中度
    Moderate
    10 900 705 东南
    Southeast
    10 2 356 22.01 170.62 3Q3Bp1P1O1Pu1Bd 85 中度
    Moderate
    11 900 725 东南
    Southeast
    8 1 433 20.48 153.49 4Q1Bp2O1P1Bd1A 94 中度
    Moderate
    12 900 675 东南
    Southeast
    8 1 844 21.81 176.01 3Q3Bp1An1A1P1O 92 中度
    Moderate
    13 900 705 东南
    Southeast
    10 878 21.76 160.02 5Q2T1Bp1P1A 110 对照
    Control (CT)
    14 900 705 东南
    Southeast
    10 1 833 23.67 174.66 5Q1Bd1A1T1F1Q 96 对照
    Control (CT)
    15 900 705 东南
    Southeast
    10 1 343 24.4 171.54 5Q1A1T1Bp1P1O 180 对照
    Control (CT)
    16 900 715 东南
    Southeast
    8 1 333 23.18 170.81 6Q1A1T1P1Bp 122 对照
    Control (CT)
    注:Q. 蒙古栎;P. 红松;Pu. 大青杨;Bp.白桦;Bd. 黑桦;T. 紫椴;A. 色木槭;F. 水曲柳;Af. 冷杉;L. 长白落叶松;O. 杂木,杂木是指达到检尺直径的小乔木,包括暴马丁香、青楷槭、花楷槭等。表4同此。Notes: Q, Quercus mongolica; P, Pinus koraiensis; Pu, Populus ussuriensis; Bp, Betula platyphylla; Bd, Betula dahurica; T, Tilla amurensis; A, Acer mono; F, Fraxinus mandshurica; Af, Abies nephrolepis; L, Larix olgensis; O, other species refer to other small trees with diameter reaching 1 cm, including Syringa reticulata, Acer tegmentosum, Acer ukurnduense, et al. The same as Tab. 4.
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    表  2  蒙古栎次生林样地抚育间伐前后林层高度变化

    Table  2.   Changes on CCH of sample plots in secondary Quercus mongolica forest

    CTR处理
    CTR treatment
    上林层 Upper canopy layer 中林层 Middle canopy layer 下林层 Lower canopy layer
    伐前
    Before thinning
    伐后3年
    3 years after thinning
    伐前
    Before thinning
    伐后3年
    3 years after thinning
    伐前
    Before thinning
    伐后3年
    3 years after thinning
    CT 15.86 ± 0.39a 15.60 ± 0.25a 9.31 ± 0.38a 8.98 ± 0.13a 3.22 ± 0.25a 3.12 ± 0.19a
    弱度 Weak 15.27 ± 0.55a 15.42 ± 0.46b 8.76 ± 0.33b 8.85 ± 0.28a 2.95 ± 0.11b 3.09 ± 0.09a
    轻度 Mild 16.12 ± 0.47a 16.40 ± 0.49c 9.30 ± 0.28a 9.43 ± 0.30b 3.14 ± 0.09b 3.18 ± 0.10a
    中度 Moderate 15.63 ± 0.51a 17.21 ± 0.45d 9.65 ± 0.21a 9.95 ± 0.26c 3.37 ± 0.12a 3.29 ± 0.11b
    F 1.302 14.726 5.882 15.634 4.907 6.603
    P 0.319 0.000 0.010 0.000 0.019 0.007
    注:CTR.目标树经营;CT.对照;不同字母表示差异显著(P < 0.05,LSD,t检验)。下同。Notes:CTR, crop tree release; CT, control; different lowercase letters show significant differences (P < 0.05). The same below.
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    表  3  蒙古栎次生林样地抚育间伐前后林层高度方差分析

    Table  3.   ANOVA of CCH in secondary Quercus mongolica forest sample plots before and after thinning

    阶段
    Period
    CTR处理
    CTR treatment
    方差来源
    Source of variation
    离差平方和
    Sum of squares
    df 均方
    Mean square
    F Sig.
    伐前
    Before thinning
    CT 组间 Between groups 319.421 2 159.711 1 360.430 < 0.001
    组内 Within group 1.057 9 0.117
    总和 Total 320.478 11
    弱度 Weak 组间 Between groups 303.645 2 151.823 1 060.069 < 0.001
    组内 Within group 1.289 9 0.143
    总和 Total 304.934 11
    轻度 Mild 组间 Between groups 377.026 2 188.513 1 817.673 < 0.001
    组内 Within group 0.933 9 0.104
    总和 Total 377.959 11
    中度 Moderate 组间 Between groups 432.180 2 216.090 1 342.081 < 0.001
    组内 Within group 1.449 9 0.161
    总和 Total 433.629 11
    伐后3年
    3 years after thinning
    CT 组间 Between groups 312.125 2 156.063 3 983.733 < 0.001
    组内 Within group .353 9 0.039
    总和 Total 312.478 11
    弱度 Weak 组间 Between groups 344.794 2 172.397 1 703.527 < 0.001
    组内 Within group .911 9 .101
    总和 Total 345.705 11
    轻度 Mild 组间 Between groups 387.254 2 193.627 1 714.232 < 0.001
    组内 Within group 1.017 9 0.113
    总和 Total 388.271 11
    中度 Moderate 组间 Between groups 382.311 2 191.156 1 953.226 < 0.001
    组内 Within group 0.881 9 0.098
    总和 Total 383.192 11
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    表  4  蒙古栎次生林样地抚育间伐前后林层主要树种组成变化

    Table  4.   Changes on the tree species composition of each storey in secondary Quercus mongolica forest sample plots

    CTR处理
    CTR treatment
    林层
    Canopy layer
    伐前
    Before thinning
    伐后3年
    3 years after thinning
    CT 上林层 Upper canopy layer Q (45.47%) T (24.69%) Bp (9.55%) A (9.21%) Q (40.23%) T (23.88%) Bp (15.17%) A (9.93%)
    中林层 Middle canopy layer Q (73.78%) A (8.28%) T (4.77%) Bp (4.81%) Q (69.62%) A (9.90%) Bp (6.67%) T (3.14%)
    下林层 Lower canopy layer Q (40.35%) P (37.40%) A (13.11%) O (2.95%) Q (29.30%) P (44.49%) A (16.74%) O (2.29%)
    弱度 Weak 上林层 Upper canopy layer Bp (39.31%) Q (23.61%) Pu (16.63%) T (9.35%) Bp (38.11%) Q (26.30%) Pu (11.59%) T (9.24%)
    中林层 Middle canopy layer Q (57.93%) Pu (19.89%) Bp (5.65%%) P (3.60%) Q (62.07%) Pu (14.16%) Bp (5.20%) P (4.38%)
    下林层 Lower canopy layer Q (57.93%) A (20.81%) P (18.35%) O (11.52%) Q (29.69%) A (21.87%) P (17.80%) O (12.82%)
    轻度 Mild 上林层 Upper canopy layer Bp (41.12%) Q (22.39%) T (12.94%) Bd (10.80%) Bp (36.12%) Q (30.72%) T (15.68%) Bd (6.80%)
    中林层 Middle canopy layer Q (79.29%) Bp (4.77%) P (3.62%) A (3.56%) Q (79.87%) Bp (4.70%) P (4.84%) A (3.07%)
    下林层 Lower canopy layer Q (41.47%) P (38.36%) O (9.76%) A (3.33%) Q (36.09%) P (39.76%) O (10.49%) A (4.15%)
    中度 Moderate 上林层 Upper canopy layer Bp (63.76%) Bd (14.47%) Q (13.17%) L (6.53%) Bp (46.99%) Q (27.12%) Bd (15.33%) L (7.51%)
    中林层 Middle canopy layer Q (67.64%) O (11.22%) Af (5.57%) P (4.70%) Q (72.78%) O (9.14%) P (6.20%) Af (5.35%)
    下林层 Lower canopy layer Q (33.61%) P (31.91%) O (20.82%) A (3.93%) Q (30.33%) P (33.46%) O (22.12%) A (3.52%)
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    表  5  蒙古栎次生林样地抚育间伐前后各林层蓄积量比值变化

    Table  5.   Changes on volume ratio of each storey in secondary Quercus mongolica forest sample plots

    CTR处理
    CTR treatment
    伐前 Before thinning 伐后3年 3 years after thinning
    上林层
    Upper canopy layer
    中林层
    Middle canopy layer
    下林层
    Lower canopy layer
    上林层
    Upper canopy layer
    中林层
    Middle canopy layer
    下林层
    Lower canopy layer
    CT 54.60 ± 3.00a 40.40 ± 0.93a 5.00 ± 0.17a 48.03 ± 3.58 46.88 ± 2.57a 5.04 ± 0.10a
    弱度 Weak 44.30 ± 1.95b 49.70 ± 4.34b 5.84 ± 0.44b 46.22 ± 3.16 46.71 ± 1.12a 7.07 ± 1.59b
    轻度 Mild 36.13 ± 1.85c 56.83 ± 2.79c 6.91 ± 0.51c 47.65 ± 3.70 42.96 ± 0.80b 9.64 ± 0.17c
    中度 Moderate 44.82 ± 4.43b 45.43 ± 0.86d 9.75 ± 0.51d 57.97 ± 3.50 37.82 ± 0.40c 4.21 ± 0.27a
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    表  6  蒙古栎次生林各林层单木直径定期生长率和材积定期生长率

    Table  6.   DBH periodic growth rate and volume periodic growth rate of each storey in secondary Quercus mongolica forest

    CTR处理
    CTR treatment
    直径定期生长率 DBH periodic growth rate 材积定期生长率 Volume periodic growth rate
    上林层
    Upper canopy layer
    中林层
    Middle canopy layer
    下林层
    Lower canopy layer
    上林层
    Upper canopy layer
    中林层
    Middle canopy layer
    下林层
    Lower canopy layer
    CT 1.22 ± 0.16a 1.94 ± 0.46a 8.17 ± 0.40a 1.74 ± 0.59a 3.50 ± 0.34a 18.97 ± 0.85a
    弱度 Weak 1.42 ± 0.17b 2.43 ± 0.97b 5.02 ± 0.18b 2.46 ± 0.51b 5.06 ± 0.26b 12.27 ± 0.44b
    轻度 Mild 1.49 ± 0.21b 2.59 ± 0.57b 6.03 ± 0.28c 2.52 ± 0.38b 5.14 ± 0.68b 14.75 ± 0.64c
    中度 Moderate 1.96 ± 0.28c 2.32 ± 0.78b 4.02 ± 0.15d 4.10 ± 0.92c 4.94 ± 0.28b 10.12 ± 0.37d
    F 8.725 3.467 44.849 9.392 5.154 40.426
    P 0.006 0.016 0.000 0.001 0.002 0.000
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-01-17
  • 修回日期:  2019-02-26
  • 网络出版日期:  2019-04-30
  • 刊出日期:  2019-05-01

蒙古栎次生林垂直结构特征对目标树经营的响应

doi: 10.13332/j.1000-1522.20190046
    基金项目:  中国林业科学研究院基本科研业务费专项(CAFYBB2016SY023)
    作者简介:

    张晓红,博士,助理研究员。研究方向:森林可持续经营理论与技术。Email:zhangxh@ifrit.ac.cn 地址:100091北京市海淀区香山路东小府1号中国林业科学研究院资源信息研究所

    通讯作者: 张会儒,研究员,博士生导师。研究方向:森林可持续经营。Email:huiru@ifrit.ac.cn 地址:同上
  • 中图分类号: S758.5+3

摘要: 目的基于单株木的目标树经营技术是实现近自然森林经营的重要途径。为揭示目标树经营对天然次生林垂直结构的影响,以长白山北部蒙古栎次生林为研究对象,探讨各林层林分结构与单木生长对不同目标树抚育间伐强度的响应,为制定科学合理的经营措施提供基础依据。方法2013年8月在吉林省汪清林业局设置16块面积0.09 hm2(30 m × 30 m)的样地开展目标树经营试验。根据间伐强度设置弱度(5%)、轻度(10%)、中度(20%)和对照4种处理,每种处理4个重复,2016年复测样地。采用树冠光竞争高法(CCH)将林分划分为上林层、中林层和下林层3个林层,比较分析不同抚育间伐强度对各林层高度、树种组成、林木竞争和生长的影响。结果(1)各林层树冠光竞争高度分别为上林层15.27 ~ 16.12 m、中林层8.76 ~ 9.65 m、下林层2.95 ~ 3.37 m。间伐提高了上、中林层高度,其中中度间伐下上林层平均高度为15.42 ~ 17.21 m,显著高于其他处理,而下林层高度基本不变。(2)间伐调整了上林层和中林层各树种所占比重,上林层中白桦下降,蒙古栎提高,且蒙古栎比重随着间伐强度的增大而增大;中林层白桦、杂木比重下降,红松比重增加。(3)上林层平均胸径在中度间伐下得到了提高,增幅达到0.57 cm,而在其他处理下有所下降。中林层平均胸径只在轻度间伐下得到提升,下林层平均胸径的变化与上林层呈现相反的趋势。林分中上林层所占蓄积比重增大,弱度、轻度、中度间伐样地上林层蓄积比重分别增加了1.92%、11.52%、13.15%。(4)间伐显著降低了各林层林木竞争指数,其中下林层对目标树抚育间伐响应最为积极,以弱度间伐的降幅最为显著,林木竞争指数由0.634降为0.455。(5)各林层直径定期生长率和材积定期生长率随林层高度的增加而降低,上、中、下林层的直径生长率分别为1.22% ~ 1.96%、1.94% ~ 2.59%、4.02% ~ 8.17%,材积生长率分别为1.74% ~ 4.10%、3.50% ~ 5.14%、10.12% ~ 18.97%。结论目标树经营能够显著影响蒙古栎次生林各林层的生长与结构,但是各林层特征对不同抚育间伐强度的响应不一致。综合来看,中度间伐(间伐强度20%左右)是研究区蒙古栎次生林较为适合的目标树抚育间伐强度,有关具体抚育方式和后续抚育时间还有待林分动态的长期观测。

English Abstract

张晓红, 张会儒. 蒙古栎次生林垂直结构特征对目标树经营的响应[J]. 北京林业大学学报, 2019, 41(5): 56-65. doi: 10.13332/j.1000-1522.20190046
引用本文: 张晓红, 张会儒. 蒙古栎次生林垂直结构特征对目标树经营的响应[J]. 北京林业大学学报, 2019, 41(5): 56-65. doi: 10.13332/j.1000-1522.20190046
Zhang Xiaohong, Zhang Huiru. Response of vertical structure characteristics of natural secondary Quercus mongolica forest to crop tree release[J]. Journal of Beijing Forestry University, 2019, 41(5): 56-65. doi: 10.13332/j.1000-1522.20190046
Citation: Zhang Xiaohong, Zhang Huiru. Response of vertical structure characteristics of natural secondary Quercus mongolica forest to crop tree release[J]. Journal of Beijing Forestry University, 2019, 41(5): 56-65. doi: 10.13332/j.1000-1522.20190046
  • 蒙古栎(Quercus mongolica)次生林是我国东北林区的常见森林类型,多为阔叶红松(Pinus koraiensis)林屡遭破坏后形成的一种处于次生演替阶段的森林群落,存在林地生产力下降和生态功能不断退化等问题[12]。近年来,随着对栎类资源经济价值和生态价值重要性的逐步认识,如何恢复蒙古栎次生林生态功能和生产力、促进其正向演替,实现生态、经济和社会三大效益最大化的多重目标已成为国内外学者的研究热点[35]

    基于单株木的目标树经营是一种通过降低邻木冠层竞争、增加目标树生长空间,从而提高单株木质量的营林技术[6],是实现近自然森林经营的重要途径[7]。不同于下层间伐、上层间伐和机械间伐等常规抚育间伐,目标树抚育间伐的对象是影响目标树生长的竞争木、干扰木,而不涉及目标树树冠以下的邻木[8]。研究林分生长与结构对目标树经营的响应,有助于理解人为干扰下林分的发展动态,是综合评价森林经营效果、研制森林经营模式的前提。研究表明目标树经营不仅能促进单株目标树的胸径生长[911],而且能促进林分的胸径生长[12],其核心是通过调整林分结构,为目标树释放更多的生长空间,以达到充分提高林内的资源利用率和提高林分生产力的目的。以往研究主要关注林分生长对目标树经营的响应,鲜有从垂直结构的角度分析目标树经营对林分的影响,尤其是对天然次生林垂直结构的影响关注较少。林分垂直结构是森林群落中各树种彼此之间为充分利用营养空间而形成的一种适应现象[13],反映了树木之间的竞争势及其空间生态位,在很大程度上决定了林分的稳定性、演替方向、发展的可能性和经营空间的大小[1415]。因此,本文以长白山北部蒙古栎次生林为研究对象,通过分析林分垂直结构特征及其对目标树抚育间伐的响应,探讨目标树经营对林分生长与结构的影响机制,为进一步揭示天然次生林树种生长特性和林分发育动态,促进次生林正向演替,制定科学合理的经营措施提供基础依据。

    • 研究区位于吉林省汪清林业局塔子沟林场。属长白山系老爷岭山脉雪岭支脉,地理坐标为130°05′~ 130°20′E,43°17′~43°25′N。林区地貌属低山丘陵,海拔300 ~ 1 200 m,坡度主要集中在5° ~ 25°,个别陡坡在35°以上。该区属季风型气候,1月份最低平均气温− 32 ℃,7月份最高平均气温32 ℃,全年平均气温为3.9 ℃;年降水量600 ~ 700 mm,且多集中在7月份。土壤多为灰棕壤土。

      研究区植被主要有蒙古栎、红松、云杉(Picea jezoensis)、冷杉(Abies nephrolepis)、长白落叶松(Larix olgensis)、白桦(Betula platyphylla)、大青杨(Populus ussuriensis)、枫桦(Betula costata)、色木槭(Acer mono)、水曲柳(Fraxinus mandshurica)、黄菠萝(Phellodendron amurense)、胡桃楸(Juglans mandshurica)、榆树(Ulmus propinqua)、紫椴(Tilla amurensis)等。主要林下小乔木和灌木有毛榛子(Corylus mandshurica)、暴马丁香(Syringa reticulata)、青楷槭(Acer tegmentosum)、花楷槭(Acer ukurnduense)、山樱桃(Cerasus sachalinensis)、胡枝子(Lespedeza bicolor)、忍冬(Lonicera altamannii)、刺五加(Acanthopanax senticosus)、五味子(Schisandra chinensis)、珍珠梅(Sorbaria xirilowii)、山梅花(Philadelphus incanus)、柳叶绣线菊(Spiraea salicifolia)、粉枝柳(Salix rorida)、刺梅蔷薇(Rosa acicularis)等。

    • 2013年8月在研究区选择立地条件和生长情况基本一致的蒙古栎次生林,设置16块面积0.09 hm2(30 m × 30 m)的样地,其中间伐样地12块、对照样地4块。间伐样地按照目标树经营(CTR)作业体系,选择并标记目标树和干扰树,目标树选择生活力旺盛(有良好生长趋势的冠形)、干形通直、无损伤和病虫害痕迹,且位于主林层的林木,包括蒙古栎、紫椴、黄菠萝等树种;同时选择对森林生态系统具有生物多样性保护等重要生态意义的林木为特殊目标树,如乡土树种或顶级树种,包括红松、水曲柳、黄菠萝等树种;干扰树为冠层影响到目标树生长的林木。间伐强度按照采伐木蓄积占林分总蓄积的比例进行设计,分为弱度(5%)、轻度(10%)、中度(20%)3级,每种间伐强度4个重复。在间伐强度控制下,从干扰树中随机选择采伐木,12月进行间伐作业。对照样地(CT)只选择并标记目标树和干扰树,不进行间伐作业。

    • 2013年8月在间伐前对样地进行本底调查,检尺所有胸径在1 cm以上的林木胸径、树高、枝下高、冠幅等,并按照相邻格子法将样地划分为9个10 m × 10 m的小样方,用皮尺测定每株林木的空间位置信息,并进行编号。各样地基本信息见表1。2013年11月核实并记录间伐样地内保留木和采伐木的编号。2016年9月对所有样地进行复测。

      表 1  蒙古栎次生林样地基本情况

      Table 1.  Basic situation of secondary Quercus mongolica forest sample plots

      样地号
      Sample plot No.
      面积/hm2
      Area/ha
      海拔
      Altitude/m
      坡向
      Slope aspect
      坡度
      Grade/
      (°)
      林分密度/
      (株·hm− 2
      Stand density/
      (tree·ha− 1)
      断面积/
      (m2·hm− 2
      Basal area/
      (m2·ha− 1)
      蓄积/
      (m3·hm− 2
      Stock volume/
      (m3·ha− 1)
      树种组成
      Composition of
      tree species
      目标树密度/
      (株·hm− 2
      Density of crop tree/
      (tree·ha− 1)
      处理
      Treatment
      1 900 675 东南
      Southeast
      8 2 367 20.61 149.82 4Q1P1Bp1F1P1Pu1O 102 弱度
      Weak
      2 900 750 东南
      Southeast
      7 1 533 22.48 150.78 4Q2Pu1A1Bp1T1P 85 弱度
      Weak
      3 900 675 东南
      Southeast
      8 1 833 23.9 175.57 3Q1Bp1Pu1Q1T1P1O 99 弱度
      Weak
      4 900 750 东南
      Southeast
      7 2 044 23.21 193.74 5Q3Bp1P1An 86 弱度
      Weak
      5 900 675 东南
      Southeast
      8 1 667 26.37 204.36 6Q1Bp1P1Bd1O 76 轻度
      Mild
      6 900 675 东南
      Southeast
      8 1 844 22.39 176.31 4Q3Bp1P1O1L 89 轻度
      Mild
      7 900 750 东南
      Southeast
      7 2 033 22.38 180.23 6Q1Bp1Bd1P1An 93 轻度
      Mild
      8 900 705 东南
      Southeast
      10 1 289 21.05 159.76 4Q2T1A1T1P1Bp 87 轻度
      Mild
      9 900 765 东南
      Southeast
      6 1 433 21.25 171.34 2Q2Bp1Bd1OLQ1P1O1An 88 中度
      Moderate
      10 900 705 东南
      Southeast
      10 2 356 22.01 170.62 3Q3Bp1P1O1Pu1Bd 85 中度
      Moderate
      11 900 725 东南
      Southeast
      8 1 433 20.48 153.49 4Q1Bp2O1P1Bd1A 94 中度
      Moderate
      12 900 675 东南
      Southeast
      8 1 844 21.81 176.01 3Q3Bp1An1A1P1O 92 中度
      Moderate
      13 900 705 东南
      Southeast
      10 878 21.76 160.02 5Q2T1Bp1P1A 110 对照
      Control (CT)
      14 900 705 东南
      Southeast
      10 1 833 23.67 174.66 5Q1Bd1A1T1F1Q 96 对照
      Control (CT)
      15 900 705 东南
      Southeast
      10 1 343 24.4 171.54 5Q1A1T1Bp1P1O 180 对照
      Control (CT)
      16 900 715 东南
      Southeast
      8 1 333 23.18 170.81 6Q1A1T1P1Bp 122 对照
      Control (CT)
      注:Q. 蒙古栎;P. 红松;Pu. 大青杨;Bp.白桦;Bd. 黑桦;T. 紫椴;A. 色木槭;F. 水曲柳;Af. 冷杉;L. 长白落叶松;O. 杂木,杂木是指达到检尺直径的小乔木,包括暴马丁香、青楷槭、花楷槭等。表4同此。Notes: Q, Quercus mongolica; P, Pinus koraiensis; Pu, Populus ussuriensis; Bp, Betula platyphylla; Bd, Betula dahurica; T, Tilla amurensis; A, Acer mono; F, Fraxinus mandshurica; Af, Abies nephrolepis; L, Larix olgensis; O, other species refer to other small trees with diameter reaching 1 cm, including Syringa reticulata, Acer tegmentosum, Acer ukurnduense, et al. The same as Tab. 4.
    • 采用树冠光竞争高度(Canopy competition height, CCH)的方法划分林分垂直分层:采用林木的树高和冠长确定每一林层的高度值,再将林分的每一株林木划入相应林层的方法和过程[1618]。具体计算公式为:

      $$ {\rm{CCH}} = a{C_1} + {H_{\rm{w}}} $$ (1)

      式中:CCH为树冠光竞争高度(m);a为截止系数,取值范围通常在0.3 ~ 0.5之间;C1为树冠长度(m);Hw为枝下高(m)。

      根据研究区林分结构特征和实际观测情况,参考相关研究结果[19],将研究区林分划分为上林层、中林层和下林层3个垂直层。以树高和冠长最大的林木CCH值作为划分林层的依据,依次计算出各林层高度,即各林层高度最低点,树高大于等于该林层高度时,将其划入该林层,直至将所有林木划入相应林层。本研究截止系数a取值0.5。

    • 采用惠刚盈等[2021]提出的混交度和基于交角的林木竞争指数,说明树种隔离程度和林木竞争大小的变化。采用直径和材积定期生长率来说明林木生长变化,生长率采用普雷斯特公式[22]计算。利用SPSS17.0软件对CTR不同间伐强度和对照间林分因子和单木因子进行方差分析,并进行多重比较(P < 0.05,LSD,t检验)。

    • 抚育间伐前后各林层高度见表2。伐前4种处理的上林层的树冠光竞争高度为15.27 ~ 16.12 m,各处理间无显著差异;中林层高度为8.76 ~ 9.65 m,表现出中度 > CT > 轻度 > 弱度的排序,且弱度间伐显著低于其他处理;下林层高度为2.95 ~ 3.37 m,中度间伐和对照显著高于轻度和弱度,具体排序为中度 > CT > 轻度 > 弱度。经过抚育间伐3年后,上、中、下林层高度对各处理呈现不同的响应。上、中林层在间伐样地中有所增加,在对照样地有所下降。其中:上林层的变化最为显著,平均高度为15.42 ~ 17.21 m,表现出中度 > 轻度 > 弱度 > CT的排序,且各处理间存在显著差异,上林层高度随着间伐强度的增加而增加;下林层高度变幅较小,在轻度间伐和弱度间伐中略有提高,而在中度间伐和对照样地中略有降低。经F检验,伐前和伐后各林层之间高度在0.01水平上存在极显著差异(表3),表明林分分层效果较好。

      表 2  蒙古栎次生林样地抚育间伐前后林层高度变化

      Table 2.  Changes on CCH of sample plots in secondary Quercus mongolica forest

      CTR处理
      CTR treatment
      上林层 Upper canopy layer 中林层 Middle canopy layer 下林层 Lower canopy layer
      伐前
      Before thinning
      伐后3年
      3 years after thinning
      伐前
      Before thinning
      伐后3年
      3 years after thinning
      伐前
      Before thinning
      伐后3年
      3 years after thinning
      CT 15.86 ± 0.39a 15.60 ± 0.25a 9.31 ± 0.38a 8.98 ± 0.13a 3.22 ± 0.25a 3.12 ± 0.19a
      弱度 Weak 15.27 ± 0.55a 15.42 ± 0.46b 8.76 ± 0.33b 8.85 ± 0.28a 2.95 ± 0.11b 3.09 ± 0.09a
      轻度 Mild 16.12 ± 0.47a 16.40 ± 0.49c 9.30 ± 0.28a 9.43 ± 0.30b 3.14 ± 0.09b 3.18 ± 0.10a
      中度 Moderate 15.63 ± 0.51a 17.21 ± 0.45d 9.65 ± 0.21a 9.95 ± 0.26c 3.37 ± 0.12a 3.29 ± 0.11b
      F 1.302 14.726 5.882 15.634 4.907 6.603
      P 0.319 0.000 0.010 0.000 0.019 0.007
      注:CTR.目标树经营;CT.对照;不同字母表示差异显著(P < 0.05,LSD,t检验)。下同。Notes:CTR, crop tree release; CT, control; different lowercase letters show significant differences (P < 0.05). The same below.

      表 3  蒙古栎次生林样地抚育间伐前后林层高度方差分析

      Table 3.  ANOVA of CCH in secondary Quercus mongolica forest sample plots before and after thinning

      阶段
      Period
      CTR处理
      CTR treatment
      方差来源
      Source of variation
      离差平方和
      Sum of squares
      df 均方
      Mean square
      F Sig.
      伐前
      Before thinning
      CT 组间 Between groups 319.421 2 159.711 1 360.430 < 0.001
      组内 Within group 1.057 9 0.117
      总和 Total 320.478 11
      弱度 Weak 组间 Between groups 303.645 2 151.823 1 060.069 < 0.001
      组内 Within group 1.289 9 0.143
      总和 Total 304.934 11
      轻度 Mild 组间 Between groups 377.026 2 188.513 1 817.673 < 0.001
      组内 Within group 0.933 9 0.104
      总和 Total 377.959 11
      中度 Moderate 组间 Between groups 432.180 2 216.090 1 342.081 < 0.001
      组内 Within group 1.449 9 0.161
      总和 Total 433.629 11
      伐后3年
      3 years after thinning
      CT 组间 Between groups 312.125 2 156.063 3 983.733 < 0.001
      组内 Within group .353 9 0.039
      总和 Total 312.478 11
      弱度 Weak 组间 Between groups 344.794 2 172.397 1 703.527 < 0.001
      组内 Within group .911 9 .101
      总和 Total 345.705 11
      轻度 Mild 组间 Between groups 387.254 2 193.627 1 714.232 < 0.001
      组内 Within group 1.017 9 0.113
      总和 Total 388.271 11
      中度 Moderate 组间 Between groups 382.311 2 191.156 1 953.226 < 0.001
      组内 Within group 0.881 9 0.098
      总和 Total 383.192 11
    • 林分各层树种组成差异较大(表4)。上林层以白桦、蒙古栎、紫椴、黑桦等阔叶树种为主。由于上林层是受采伐活动等人为干扰直接影响发育形成的林分,因此红松等地带性植被已经降在下林层,取而代之的是白桦、黑桦等喜光、生长快的先锋树种。中林层树种组成较为复杂,既有蒙古栎、白桦、杂木等阔叶树种,也开始出现红松、冷杉等针叶树种,但蒙古栎在中林层中占有明显的优势地位。下林层中蒙古栎比重下降、红松比重增加,且白桦、黑桦等先锋树种不再占优势地位。从间伐前后各树种在各林层所占的比重来看,抚育间伐并未改变各林层的主要树种组成,只是在一定程度上调整了树种所占比重,降低了上林层中白桦的比重,提高了蒙古栎的比重,并且随着间伐强度的增大,蒙古栎所占比重逐渐增加。中林层对抚育间伐也有一定响应,特别是红松的比重有所增加,下林层树种组成基本不变,这是由于目标树抚育间伐的伐除对象主要是影响目标树生长,且树冠触及目标树的干扰木。

      表 4  蒙古栎次生林样地抚育间伐前后林层主要树种组成变化

      Table 4.  Changes on the tree species composition of each storey in secondary Quercus mongolica forest sample plots

      CTR处理
      CTR treatment
      林层
      Canopy layer
      伐前
      Before thinning
      伐后3年
      3 years after thinning
      CT 上林层 Upper canopy layer Q (45.47%) T (24.69%) Bp (9.55%) A (9.21%) Q (40.23%) T (23.88%) Bp (15.17%) A (9.93%)
      中林层 Middle canopy layer Q (73.78%) A (8.28%) T (4.77%) Bp (4.81%) Q (69.62%) A (9.90%) Bp (6.67%) T (3.14%)
      下林层 Lower canopy layer Q (40.35%) P (37.40%) A (13.11%) O (2.95%) Q (29.30%) P (44.49%) A (16.74%) O (2.29%)
      弱度 Weak 上林层 Upper canopy layer Bp (39.31%) Q (23.61%) Pu (16.63%) T (9.35%) Bp (38.11%) Q (26.30%) Pu (11.59%) T (9.24%)
      中林层 Middle canopy layer Q (57.93%) Pu (19.89%) Bp (5.65%%) P (3.60%) Q (62.07%) Pu (14.16%) Bp (5.20%) P (4.38%)
      下林层 Lower canopy layer Q (57.93%) A (20.81%) P (18.35%) O (11.52%) Q (29.69%) A (21.87%) P (17.80%) O (12.82%)
      轻度 Mild 上林层 Upper canopy layer Bp (41.12%) Q (22.39%) T (12.94%) Bd (10.80%) Bp (36.12%) Q (30.72%) T (15.68%) Bd (6.80%)
      中林层 Middle canopy layer Q (79.29%) Bp (4.77%) P (3.62%) A (3.56%) Q (79.87%) Bp (4.70%) P (4.84%) A (3.07%)
      下林层 Lower canopy layer Q (41.47%) P (38.36%) O (9.76%) A (3.33%) Q (36.09%) P (39.76%) O (10.49%) A (4.15%)
      中度 Moderate 上林层 Upper canopy layer Bp (63.76%) Bd (14.47%) Q (13.17%) L (6.53%) Bp (46.99%) Q (27.12%) Bd (15.33%) L (7.51%)
      中林层 Middle canopy layer Q (67.64%) O (11.22%) Af (5.57%) P (4.70%) Q (72.78%) O (9.14%) P (6.20%) Af (5.35%)
      下林层 Lower canopy layer Q (33.61%) P (31.91%) O (20.82%) A (3.93%) Q (30.33%) P (33.46%) O (22.12%) A (3.52%)
    • 间伐前后林分垂直各层次平均胸径均随着林层高度的增加而增大(图1)。间伐前上、中、下林层平均胸径分别为30.12 ~ 31.64 cm、13.90 ~ 17.8 cm、4.51 ~ 5.65 cm。经方差分析F检验,上林层平均胸径在各处理间无显著差异,弱度间伐的中林层平均胸径显著低于其他处理,而中度、强度间伐与对照之间不存在显著差异。抚育间伐后,各林层平均胸径对不同强度的抚育间伐处理的响应不一致,上林层平均胸径在中度间伐下得到了提高,增幅达到0.57 cm,而在其他处理下有所下降。中林层平均胸径只在轻度间伐下得到提升;下林层平均胸径的变化与上林层呈现相反的趋势,在中度间伐下有所下降,而在其他处理下增大。由此可以看出,中度间伐在促进上层林木胸径生长的同时,会引起中、下林层的平均胸径下降;轻度间伐提高了中林层的平均胸径,降低了上、下林层的平均胸径;弱度间伐促进了中、下林层平均胸径的生长,抑制了上林层平均胸径的生长;对照样地的上、中林层平均胸径均有所下降,只有下林层略有提高。

      图  1  蒙古栎次生林样地抚育间伐前后林层平均胸径变化

      Figure 1.  Changes on mean DBH of each storey in secondary Quercus mongolica forest sample plots

      各林层平均胸径直接影响各林层蓄积量。林分垂直各层次蓄积量变化较大,中、上林层蓄积量之和占林分总蓄积量的90%以上,下林层蓄积比例仅占5% ~ 9.75%。间伐样地中林层蓄积比例均高于上林层,而对照样地上林层蓄积量高于中林层,这是由间伐样地中林层株数较主林层多而引起的(表5)。抚育间伐调整了林分各垂直层的蓄积量,表现为上林层蓄积量增大、中林层蓄积量减少的趋势,并且间伐强度越大,上林层蓄积增量越大,弱度、轻度、中度间伐样地上林层蓄积量分别增加了1.92%、11.52%、13.15%;而对照样地上、中林层蓄积量的响应与间伐样地相反,呈现上林层蓄积量减少、中林层蓄积量增大的趋势。

      表 5  蒙古栎次生林样地抚育间伐前后各林层蓄积量比值变化

      Table 5.  Changes on volume ratio of each storey in secondary Quercus mongolica forest sample plots

      CTR处理
      CTR treatment
      伐前 Before thinning 伐后3年 3 years after thinning
      上林层
      Upper canopy layer
      中林层
      Middle canopy layer
      下林层
      Lower canopy layer
      上林层
      Upper canopy layer
      中林层
      Middle canopy layer
      下林层
      Lower canopy layer
      CT 54.60 ± 3.00a 40.40 ± 0.93a 5.00 ± 0.17a 48.03 ± 3.58 46.88 ± 2.57a 5.04 ± 0.10a
      弱度 Weak 44.30 ± 1.95b 49.70 ± 4.34b 5.84 ± 0.44b 46.22 ± 3.16 46.71 ± 1.12a 7.07 ± 1.59b
      轻度 Mild 36.13 ± 1.85c 56.83 ± 2.79c 6.91 ± 0.51c 47.65 ± 3.70 42.96 ± 0.80b 9.64 ± 0.17c
      中度 Moderate 44.82 ± 4.43b 45.43 ± 0.86d 9.75 ± 0.51d 57.97 ± 3.50 37.82 ± 0.40c 4.21 ± 0.27a
    • 各林层林木竞争指数随林层高度的增加,呈现逐级下降的趋势,且降幅较为明显(图2)。伐前各样地上、中、下林层的平均林木竞争指数为0.129 ~ 0.147、0.335 ~ 0.398、0.599 ~ 0.685,下林层是中林层的1.51 ~ 2.04倍,中林层是上林层的2.28 ~ 3.08倍。目标树抚育间伐显著降低了各林层林木竞争指数,缓解了林木之间的竞争压力。各林层林木竞争状况对于不同强度的间伐处理的响应不一致,下林层对目标树抚育间伐响应最为积极,其中以弱度间伐的降幅最为显著,林木竞争指数由0.634降为0.455;中林层林木竞争对间伐的响应仅次于下林层,而上林层对于目标树抚育间伐的响应最弱。这是由于上林层林木多为林分中的优势木或亚优势木,抚育间伐对其生长影响较小,而中、下林层的林木由于间伐活动获得了更多的生长空间,因此林木之间的竞争压力减小。相比间伐样地,对照样地的中、上林层林木竞争压力增大。

      图  2  蒙古栎次生林样地抚育间伐前后林层林木竞争指数变化

      Figure 2.  Changes on mean competition index of each storey in secondary Quercus mongolica forest sample plots

    • 蒙古栎次生林各林层直径定期生长率和材积定期生长率随林层高度的增加而降低,抚育间伐3年后,上、中、下林层的直径生长率分别为1.22% ~ 1.96%、1.94% ~ 2.59%、4.02% ~ 8.17%,材积生长率分别为1.74% ~ 4.10%、3.50% ~ 5.14%、10.12% ~ 18.97%。与对照林分相比,目标树抚育间伐显著促进了上、中林层的单木直径定期生长率和材积定期生长率(表6),但是不同间伐强度对林分生长的影响不同。从上林层的林木生长来看,单木直径和材积生长随间伐强度的增加而增大,中度间伐对单木直径和材积生长的促进作用显著高于弱度和轻度间伐,单木直径、材积生长率分别达到对照的1.61倍、2.34倍,而弱度和轻度之间差异不显著;中林层单木直径和材积的生长率对轻度间伐的响应最大,分别为对照的1.33倍、1.45倍,但是3种间伐强度间不存在显著差异;下林层单木直径和材积生长呈现出对照 > 轻度 > 弱度 > 中度的排序,不同处理对下林层单木直径和材积生长率的影响差异显著,对照样地下林层单木生长显著高于间伐样地,原因可能是对照样地上层林木因生长受到抑制而出现更多的枯损木,为下层林木提供了更多生长空间。

      表 6  蒙古栎次生林各林层单木直径定期生长率和材积定期生长率

      Table 6.  DBH periodic growth rate and volume periodic growth rate of each storey in secondary Quercus mongolica forest

      CTR处理
      CTR treatment
      直径定期生长率 DBH periodic growth rate 材积定期生长率 Volume periodic growth rate
      上林层
      Upper canopy layer
      中林层
      Middle canopy layer
      下林层
      Lower canopy layer
      上林层
      Upper canopy layer
      中林层
      Middle canopy layer
      下林层
      Lower canopy layer
      CT 1.22 ± 0.16a 1.94 ± 0.46a 8.17 ± 0.40a 1.74 ± 0.59a 3.50 ± 0.34a 18.97 ± 0.85a
      弱度 Weak 1.42 ± 0.17b 2.43 ± 0.97b 5.02 ± 0.18b 2.46 ± 0.51b 5.06 ± 0.26b 12.27 ± 0.44b
      轻度 Mild 1.49 ± 0.21b 2.59 ± 0.57b 6.03 ± 0.28c 2.52 ± 0.38b 5.14 ± 0.68b 14.75 ± 0.64c
      中度 Moderate 1.96 ± 0.28c 2.32 ± 0.78b 4.02 ± 0.15d 4.10 ± 0.92c 4.94 ± 0.28b 10.12 ± 0.37d
      F 8.725 3.467 44.849 9.392 5.154 40.426
      P 0.006 0.016 0.000 0.001 0.002 0.000
    • 林分垂直结构是林分某个特定阶段各物种对复杂生境适应性的垂直分化特征,随着林龄增长,在不同生长阶段的垂直结构将会发生变化[23],所以如何动态表述林分垂直结构特征是森林经营研究的重点。蒙古栎次生林的垂直结构可分为3层,树冠光竞争高度分别为上林层15.27 ~ 16.12 m、中林层8.76 ~ 9.65 m、下林层2.95 ~ 3.37 m。经过目标树抚育间伐3年后,林分垂直结构变化相对复杂,各林层对于不同强度的间伐处理的响应也存在差异。上林层通过间伐降低了林木之间的竞争,在中度间伐强度下,树冠光竞争高度增大,单木直径和材积生长率都显著高于中林层和下林层,进而平均胸径和蓄积量也显著高于其他林层。中林层在间伐处理下林木竞争压力减小,但是单木直径和材积生长率在各间伐强度间并无显著差异,这是由于中林层的发展除了受抚育强度的影响外,还与上层林木的生长动态紧密相关。上林层对整个林分树种组成和蓄积量等结构特征起到关键性作用[24],在为林分更新起到遮荫、庇护和母树作用的同时,还影响着光照资源的分配。随着上林层蒙古栎、白桦、紫椴、黑桦等阔叶树种的生长,中林层的喜光阔叶树种的生长将会受到抑制,这也为红松等耐荫树种提供了更多的生长空间,形成中林层红松蓄积比例上升的发展趋势。从下林层林木发展动态来看,间伐对单木直径和材积生长起到了抑制作用,并且这种抑制作用在中度间伐下更为显著,因此针对上林层的目标树抚育间伐还要同时考虑下林层的现状和可能的演替方向,通过采取补植和人工辅助天然更新等措施来促进下林层林分的生长。

      抚育间伐是人为主动调整林分生长、林分结构和总收获量的主要营林措施[2527],间伐方式、间伐强度、间伐时间等关键技术参数的确定要因林分类型而异[28]。目标树经营的核心是单株重点经营,林木个体大小差异是目标树经营的基础[29]。从不同林层对目标树经营的响应来看,很难给出一个同时促进3个林层生长与调整结构的抚育间伐强度,但是从上林层林木生长与结构的响应来看,中度间伐(间伐强度20%左右)是研究区蒙古栎次生林较为适合的抚育强度,其原因是林分整体价值绝大部分都集中于相对少量的林木个体上,能够提供森林经营物质的收获主体是少量的优势上层林木而不是众多小林木[3031]。因此,抚育的重心放在所有具有较大生长潜力和经济价值的少量、易于管理的目标树上,才能够满足木材生产、生物多样性保护或景观游憩等经营目标,但是具体的间伐措施还应依据目标树的密度与选择标准而定。

      从垂直结构的角度分析林分对目标树经营的响应,能够很好地分析目标树抚育间伐的经营效果,但是本文的研究结果是间伐3年后的林分的短期变化。林分的分层差异是各树种之间以及树种与环境之间相互竞争和相互选择的结果,林分中各林层对林分整体的结构与功能发挥着各自不同的作用[32],各林层对人为干扰的响应直接影响森林经营措施的经营效果。目前有关目标树经营对林分生长和结构的短期影响结论相对一致,即目标树经营能够提高目标树的邻体竞争力[33],提高亚优势木和中等木的成活率[34],能在短期内改变林分密度、结构和物种组成[35]。但从长期来看,有学者认为目标树经营对林分结构和物种组成的影响,与对照处理无明显差异[36],特别是在目标树经营对树高的影响方面。Lamson[37]曾指出目标树经营对橡树(Quercus rubra)树高的影响分两个阶段,前5年的树高生长量是下降的,但是10年后的树高生长量与未经释放的橡树相比无明显差异。因此,关于目标树经营对林分的长期影响还有待进一步观测,关于如何通过抚育措施最大程度地扩大树种利用环境的范围,缓解树种之间争夺光照、水分和生长空间的矛盾,如何调整各林层树种的大小差异更有利于林下植被更新,以及后续调整垂直结构的时间等问题还有待进一步研究。

参考文献 (37)

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