于世川 張文輝 尤健健 鄧 磊 黃財智 邢忠利 樊蓉蓉 何 婷(西北農(nóng)林科技大學陜西省林業(yè)綜合實驗室 楊凌 712100)

撫育間伐對黃龍山遼東櫟林木形質(zhì)的影響*

于世川 張文輝 尤健健 鄧 磊 黃財智 邢忠利 樊蓉蓉 何 婷
(西北農(nóng)林科技大學陜西省林業(yè)綜合實驗室 楊凌 712100)

【目的】 研究撫育間伐對黃龍山遼東櫟林木形質(zhì)的影響，為林木形質(zhì)評價體系、黃土高原遼東櫟撫育間伐提供理論依據(jù)。【方法】 在黃土高原黃龍山林區(qū)遼東櫟林設置撫育間伐試驗樣地，開展重度(保留郁閉度0.6)、中度(保留郁閉度0.7)和輕度(保留郁閉度0.8)間伐，同時設置對照樣地(郁閉度0.9)。為了保持郁閉度不變，每隔3年進行1次撫育間伐。以生長情況(樹高平均生長量、胸徑年均生長量、冠徑比、健康狀況)、干形情況(高徑比、尖削度、通直度、分杈情況)和側(cè)枝情況(自然整枝能力、側(cè)枝數(shù)、枝粗指數(shù)、側(cè)枝平均基徑)作為遼東櫟林木形質(zhì)評價指標，運用層次分析法構(gòu)建遼東櫟林木形質(zhì)評價體系，對3種撫育間伐強度(重度、中度、輕度間伐)與對照下遼東櫟林木形質(zhì)進行綜合評價?！窘Y(jié)果】 干形情況對遼東櫟林木形質(zhì)的影響最大，貢獻率占0.653； 生長情況對其影響次之，貢獻率占0.285； 側(cè)枝情況對其影響較小，貢獻率僅占0.062； 12個評價指標在遼東櫟林木形質(zhì)評價中的權(quán)重大小依次為： 通直度(0.344 6)gt;分杈情況(0.227 1)gt;健康狀況(0.190 7)gt;胸徑年均生長量(0.051 3)gt;高徑比(0.046 3)gt;自然整枝能力(0.037 7)gt;尖削度(0.035 2)gt;樹高平均生長量(0.031 6)gt;側(cè)枝平均基徑(0.012 6)gt;冠徑比(0.011 4)gt;枝粗指數(shù)(0.008 9)gt;側(cè)枝數(shù)(0.003 0)； 綜合評價得分依次為： 中度間伐(92.892)gt;輕度間伐(83.314)gt;重度間伐(79.644)gt;對照(74.376)，林木形質(zhì)得分隨間伐強度增加先增加后減少，中度間伐得分最高，林木形質(zhì)最好?！窘Y(jié)論】 撫育間伐可改善遼東櫟林木形質(zhì)，評價指標樹高平均生長量、健康狀況隨間伐強度增加而增加，高徑比隨間伐強度增加而減少； 與對照相比，中度、重度間伐對冠徑比、側(cè)枝數(shù)、側(cè)枝平均基徑影響顯著，間伐對通直度、分杈情況有顯著影響； 中度間伐(保留郁閉度0.7)對改善遼東櫟林木形質(zhì)的作用最大，輕度間伐(保留郁閉度0.8)次之，重度間伐(保留郁閉度0.6)最小，可為黃土高原遼東櫟撫育間伐技術(shù)提供依據(jù)。利用層次分析法構(gòu)建遼東櫟林木形質(zhì)評價體系，可為其他樹種形質(zhì)評價提供借鑒。

撫育間伐； 形質(zhì)評價； 層次分析法； 遼東櫟

撫育間伐是指在林分郁閉后直至主伐期間，對未成熟的森林定期而重復地伐去部分林木，為保留的林木創(chuàng)造更好的生長環(huán)境條件，同時獲取一部分木材的一種森林培育技術(shù)措施(沈國舫等， 2011)。通過撫育間伐，可清除劣質(zhì)林木，調(diào)整樹種組成，改善林分衛(wèi)生狀況，促進林木生長，提高林木質(zhì)量，建立適宜的林分結(jié)構(gòu)，發(fā)揮森林多種效益(周建云等， 2012)。

國內(nèi)外的撫育間伐研究多集中在林木生長(Primiciaetal.， 2016； Kuehneetal.， 2015； Diaconuetal.， 2015； Newton， 2015； 周建云等， 2012； 韓文娟等， 2013； 龔固堂等， 2015)、材質(zhì)(Lowelletal.， 2012；tefaníketal.， 2014； 周崟等， 1980； 童雀菊等， 2005)、林分結(jié)構(gòu)(Sullivanetal.， 2016； Yücesanetal.， 2015； 周建云等， 2012)、林下植物多樣性(Hedo de Santiagoetal.， 2016； 馬履一等， 2007； Haughianetal.， 2016)、水源涵養(yǎng)(翟凱燕等， 2015； 賈忠奎等， 2012)、土壤性質(zhì)(成向榮等， 2010； 張建國等， 2012； 柳思勉等， 2015)、碳貯量與分配(方晰等， 2010； 明安剛等， 2013)等方面，而對林木形質(zhì)的研究罕見報道，僅見尤健健等(2015)對不同郁閉度下油松(Pinustabulaeformis)林木形質(zhì)進行了研究。

層次分析法是將一個復雜問題看成一個系統(tǒng)，將定性問題定量化，通過分析復雜問題所包含的元素及其相互關(guān)系，進而選擇解決問題的最佳措施(王乃江等， 2010； 彭舜磊等， 2011； 陳俊華等， 2012； 國政等， 2013)。層次分析法在林業(yè)上的應用主要集中在樹種選擇(柳新紅等， 2006)、種源選擇(蔣艾平等， 2015)、自然度評價(彭舜磊等， 2011； 趙中華等， 2011)和生態(tài)系統(tǒng)效益評價(鄭景明， 2003)等方面。

遼東櫟(Quercuswutaishanica)為殼斗科(Fagaceae)櫟屬(Quercus)植物，是黃土高原地區(qū)主要建群種之一，形成了遼東櫟純林和以遼東櫟為優(yōu)勢種的落葉闊葉混交林，作為生態(tài)公益林，其對該區(qū)水源涵養(yǎng)、水土保持和防風固沙發(fā)揮著重要生態(tài)功能(Xiaoetal.， 2004； 周建云等， 2012)。同時，遼東櫟也可為當?shù)靥峁┠静模桥囵B(yǎng)食用菌的主要原料，種子可以釀酒，葉子可以養(yǎng)蠶，具有重要經(jīng)濟價值(張志翔， 2008)。目前，遼東櫟經(jīng)營多集中在其生長發(fā)育、結(jié)構(gòu)組成、競爭關(guān)系等單方面研究，缺乏對其綜合評價的報道，培育高品質(zhì)、大徑級林木對遼東櫟林發(fā)揮生態(tài)效益與經(jīng)濟效益具有重要意義。鑒于此，本研究采用層次分析法對遼東櫟林木形質(zhì)指標進行綜合評價，研究不同撫育間伐強度對遼東櫟林木形質(zhì)的影響，為林木形質(zhì)評價體系、黃土高原遼東櫟撫育間伐提供理論依據(jù)。

1 研究區(qū)概況與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)選擇在陜北黃土高原延安市黃龍山林業(yè)局蔡家川林場，地理位置109°38′49—110°12′47″E，35°28′46″—36°02′01″N，海拔 962.6～1 783.5 m，屬暖溫帶半濕潤與半干旱氣候的過渡地帶，年均氣溫8.6 ℃，最高氣溫36.7 ℃，最低氣溫-22.5 ℃，無霜期 126～186天，年均降水量611.8 mm。該林區(qū)屬暖溫帶落葉闊葉林，以遼東櫟、油松、白樺 (Betulaplatyphylla) 為建群種形成的純林或混交林呈鑲嵌性分布，并伴有茶條槭 (Acerginnala)、山楊 (Populusdavidiana)、漆(Toxicodendronvernicifluum)、鵝耳櫪(Carpinusturczaninowii)等樹種；灌木層主要有華北繡線菊 (Spiraeafritschiana)、胡枝子(Lespedezabicolor)、虎榛子(Ostryopsisdavidiana)、陜西莢蒾(Viburnumschensianum)、灰栒子(Cotoneasteracutifolius)、金銀忍冬(Loniceramaackii)、黃刺玫(Rosahugonis)等；草本層主要有大披針薹草(Carexlanceolata)、白茅(Imperatacylindrica)、披堿草(Elymusdahuricus)等(李榮等， 2011； 鄧磊等， 2011； 尤健健等， 2015)。

研究區(qū)遼東櫟為天然次生林，撫育前，林分表現(xiàn)為純林多、密度大、生長不良，劣質(zhì)木、病蟲木比例大； 林分基本郁閉，由于郁閉后競爭作用和自然稀疏，使林分基本維持郁閉度0.9左右。2004 年實施間伐作業(yè)，以近自然經(jīng)營理念為指導，對林地進行目標樹單株經(jīng)營，選擇培養(yǎng)目標樹，采取間密留勻、留優(yōu)去劣間伐原則，使林木分布均勻，林分結(jié)構(gòu)更為合理，提升林分質(zhì)量。為了比較間伐強度對林木形質(zhì)的影響，本研究采取3種間伐強度，包括重度(保留郁閉度0.6)、中度(保留郁閉度0.7)、輕度(保留郁閉度0.8)撫育間伐，同時設置對照樣地(郁閉度0.9)。為了保持郁閉度不變，每隔3年進行1次撫育間伐，共撫育間伐3次。本研究所用數(shù)據(jù)為2004年設置對照與間伐樣地的調(diào)查數(shù)據(jù)和2014年樣地監(jiān)測數(shù)據(jù)。

1.2 研究方法

1.2.1 樣地設置與調(diào)查 2004年對遼東櫟林進行充分踏查發(fā)現(xiàn)，遼東櫟在陰坡長勢明顯好于陽坡，故在蔡家川林場143林班的陰坡、半陰坡，通過典型取樣，共設置20 m×20 m樣地12個(其中3個樣地為對照樣地)，每個間伐強度(保留郁閉度0.6、0.7、0.8)各設置3個樣地，并對設置不同間伐強度的樣地進行作業(yè)，對照樣地不作業(yè)。樣地間伐前基本情況見表1。

對樣地遼東櫟進行林木形質(zhì)指標調(diào)查，包括樹高、胸徑、冠幅、樹干基徑、樹干中央直徑、通直度、枝下高、側(cè)枝數(shù)(基徑≥1.5 cm)、側(cè)枝基徑、分杈高度和有無病蟲害。

表1 遼東櫟調(diào)查樣地間伐前(2004年)基本特征Tab.1 Stand characteristics of the plots before thinning of the studied Q.wutaishanica forest in 2004

1.2.2 形質(zhì)指標 形質(zhì)指標(孟憲宇， 2006； 陳曉陽等， 2005； 尤健健等， 2015)包括：

1) 樹高平均生長量： 樹高年均生長量以新梢生長量代替。

2) 胸徑年均生長量： 胸徑年均生長量θ10=(DBH2014-DBH2004)/10，式中： DBH2014為2014年胸徑測量值，DBH2004為2004年胸徑測量值。

3) 冠徑比： 冠徑比為樹冠指標，冠徑比=樹冠直徑/胸徑。

4) 健康狀況： 根據(jù)樹木有無病害、枯死程度，按健康、較健康、一般、不健康和非常不健康分5級，分別記為5、4、3、2和1分，分數(shù)越高越健康。

5) 高徑比： 高徑比=樹高/胸徑。

6) 尖削度： 尖削度=(樹干基部直徑 -樹干中央直徑)/0.5樹高。

7) 通直度： 根據(jù)樹干彎曲數(shù)目確定。

8) 分杈情況： 分杈情況=分杈高度/樹高。

9) 自然整枝能力： 自然整枝能力=枝下高/樹高。

10) 側(cè)枝數(shù)： 調(diào)查基徑大于1.5 cm的側(cè)枝個數(shù)。

11) 枝粗指數(shù)： 反映樹冠主枝粗細，枝粗指數(shù)=最粗枝基徑/胸徑。

12) 側(cè)枝平均基徑： 各側(cè)枝基徑的均值。

1.2.3 形質(zhì)評價體系建立 基于形質(zhì)指標與層次分析法的基本原理，將遼東櫟形質(zhì)評價體系分為有隸屬關(guān)系的3層遞階層次結(jié)構(gòu)(圖1)，分別為：

最高層： 表示解決問題的目的，即AHP所要達到的目標——林木形質(zhì)最佳(劉豹等， 1984)。

中間層： 包括為實現(xiàn)目標所涉及的中間環(huán)節(jié)，由若干個層次組成。本研究分為2個層次： 準則層A為生長情況、干形情況和側(cè)枝情況； 準則層B為樹高平均生長量、胸徑年均生長量、冠徑比、健康狀況、高徑比、尖削度、通直度、分杈情況、自然整枝能力、側(cè)枝數(shù)、枝粗指數(shù)和側(cè)枝平均基徑。

最低層： 表示為實現(xiàn)目標可供選擇的各種措施、決策、方案等，又稱為措施層或方案層，即重度間伐、中度間伐、輕度間伐和對照(劉豹等， 1984)。

圖1 遼東櫟林木形質(zhì)評價體系Fig.1 System of tree form quality evaluation of Q. wutaishanicaA: 樹高平均生長量Height mean increment; B: 胸徑年均生長量DBH mean annual increment; C:冠徑比 Crown diameter ratio;D: 健康狀況Health condition; E: 高徑比Ratio of height to diameter; F:尖削度Tree tapering; G:通直度 Stem straightness; H:分杈情況 Bifurcation situation; I:自然整枝能力Natural ability of self thinning; J: 側(cè)枝數(shù)Lateral branch number; K: 枝粗指數(shù)Index of branch coarse;L:側(cè)枝平均基徑 Average base diameter of branches.

1.2.4 判斷矩陣構(gòu)建 請專家根據(jù)理論和實踐經(jīng)驗對各元素進行評價，將同一層次中兩兩元素間相對重要性給出一定尺度判斷, 按照兩元素A與B同等重要、A比B稍重要、A比B重要、A比B明顯重要和A比B極端重要，分別以 1、3、5、7、9作為標度，以2、4、6、8表示相鄰判斷的中間值，用這些值的倒數(shù)表示2個元素的反比較，構(gòu)建判斷矩陣(Saaty， 1978； 王乃江等， 2010； 尤健健等， 2015),并求出矩陣最大特征根及其相應的特征向量，進行一致性檢驗，保證矩陣具有滿意的一致性。

1.2.5 林木形質(zhì)綜合評價

式中：Ai為第i種間伐強度的林木形質(zhì)綜合評價得分；Xij為第i種間伐強度第j個指標所對應得分；Wj為第j個指標的權(quán)重(尤健健等， 2015)。

1.2.6 數(shù)據(jù)處理 采用Excel軟件對原始數(shù)據(jù)進行初步整理和計算，SPSS20.0軟件進行單因素方差分析(one-way ANOVA)，用最小顯著法(LSD)結(jié)合Duncan檢驗比較參數(shù)間差異性(α=0.05)，采用Origin 8.1軟件進行圖表繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 建立判斷矩陣并進行一致性檢驗

林木形質(zhì)評價的判斷矩陣、貢獻率和CR見表2，生長情況、干形情況和側(cè)枝情況的判斷矩陣、貢獻率和CR見表3、表4和表5，各判斷矩陣隨機一致性比率CR分別為0.070 7、0.085 7、0.047 4和0.067 5，均小于0.1，說明各判斷矩陣具有滿意的一致性，可用于權(quán)重計算。

表2 林木形質(zhì)評價判斷矩陣Tab.2 Determining matrix of trees form quality evaluation

表3 生長情況指標判斷矩陣Tab.3 Determining matrix of growth situation

表4 干形情況指標判斷矩陣Tab.4 Determining matrix of stem form situation

表5 側(cè)枝情況指標判斷矩陣Tab.5 Determining matrix of lateral branch situation

2.2 評價指標權(quán)重

采用高斯迭代法求解各層次上評價指標判斷矩陣的最大特征根及其對應的特征向量，得到林木形質(zhì)評價指標權(quán)重，見表6。由表2可看出，準則層A各指標權(quán)重為： 干形情況(0.653)gt;生長情況(0.285)gt;側(cè)枝情況(0.062)，說明干形情況對林木形質(zhì)影響最大，生長情況對林木形質(zhì)有一定影響，側(cè)枝情況對林木形質(zhì)影響較小。由表6可看出，準則層B各指標權(quán)重為： 通直度(0.344 6)gt;分杈情況(0.227 1)gt;健康狀況(0.190 7)gt;胸徑年均生長量(0.051 3)gt;高徑比(0.046 3)gt;自然整枝能力(0.037 7)gt;尖削度(0.035 2)gt;樹高平均生長量(0.031 6)gt;側(cè)枝平均基徑(0.012 6)gt;冠徑比(0.011 4)gt;枝粗指數(shù)(0.008 9)gt;側(cè)指數(shù)(0.003 0)，通直度、分杈情況和健康狀況對林木形質(zhì)影響較大，胸徑年均生長量、高徑比、自然整枝能力、尖削度、樹高平均生長量和側(cè)枝平均基徑對林木形質(zhì)影響一般，冠徑比、枝粗指數(shù)和側(cè)枝數(shù)對林木形質(zhì)影響較小。

表6 評價指標權(quán)重Tab.6 Relative weight of evaluating indicators

2.3 評價指標分級和林木形質(zhì)等級

表7是對形質(zhì)評價12個指標進行單因素方差分析的結(jié)果，可以看出，與對照相比，隨著間伐強度增加，胸徑年均生長量和尖削度增加，但尖削度增加不利于形質(zhì)質(zhì)量提高，且間伐強度對二者沒有顯著影響； 間伐強度對其他10個指標均有顯著影響，樹高平均生長量、健康狀況和自然整枝能力隨間伐強度增加而增加，高徑比隨間伐強度增加而減少，但均有利于形質(zhì)質(zhì)量提高； 與對照相比，輕度間伐對冠徑比、側(cè)枝數(shù)和側(cè)枝平均基徑影響不顯著，但中度、重度間伐對其影響顯著，輕度、中度間伐對枝粗指數(shù)影響不顯著，重度間伐對其影響顯著； 與對照相比，間伐對通直度和分杈情況有顯著影響。

表7不同間伐強度與對照下遼東櫟形質(zhì)評價指標的情況
Tab.7ThesituationofQ.wutaishanicaformqualityevaluationindexwithdifferentthinningintensityandcontrolplots

評價指標Evaluationindex重度間伐Heavythinning中度間伐Mediumthinning輕度間伐Lightthinning對照Controlplots樹高平均生長量Heightmeanincrement46 5±3 347a45 3±2 156a36 7±1 423b24 8±1 748c胸徑年均生長量DBHmeanannualincrement0 214±0 00875a0 1954±0 01126a0 1733±0 00781a0 1776±0 0064a冠徑比Crowndiameterratio4 1±0 1928a4±0 2430ab3 6±0 1321b3 4±0 1098b健康狀況Healthcondition4 9756±0 323a4 7623±0 265a4 585±0 193a3 789±0 146b高徑比Ratioofheighttodiameter0 5654±0 02682a0 6364±0 02253ab0 7136±0 02487b0 8885±0 04979c尖削度Treetapering1 9027±0 17661a1 7116±0 14506a1 638±0 09711a1 58638±0 12896a通直度Stemstraightness3 56±0 33206a3 5667±0 28641a3 0385±0 26300a4 76±0 38419b分杈情況Bifurcationsituation0 62±0 0356a0 68±0 0390b0 72±0 0450b0 76±0 0380c自然整枝能力Naturalabilityofselfthinning5 76±0 6172a4 9286±0 3812a6 3333±0 2992a6 2791±0 4012b側(cè)枝數(shù)Lateralbranchnumber4 548±0 34781ab4 1679±0 39121a5 4923±0 40350b6 4±0 56654b枝粗指數(shù)Indexofbranchcoarse0 5034±0 04010a0 3773±0 03563b0 4±0 02552b0 3996±0 02461b側(cè)枝平均基徑Averagebasediameterofbranches0 459±0 02886a0 4207±0 03346a0 4051±0 03223ab0 282±0 01951b

結(jié)合單因素方差分析結(jié)果與12個指標具體數(shù)值波動范圍，將各指標劃分為5個區(qū)間，表示5個質(zhì)量等級，根據(jù)各形質(zhì)指標表達的生物學意義，按百分制給質(zhì)量等級賦值，質(zhì)量等級依次用好、較好、中、較差和差表示，對應得分依次為100、80、60、40和20(表8)。

依據(jù)表9對遼東櫟林木形質(zhì)綜合得分計算并劃分等級，≥90分，林木形質(zhì)好，記為Ⅰ級； 80～90分，林木形質(zhì)較好，記為Ⅱ級； 70～80分，林木形質(zhì)中等，記為Ⅲ級； 60～70分林木形質(zhì)較差，記為Ⅳ級； lt;60分，林木形質(zhì)差，記為Ⅴ級。中度間伐的遼東櫟林木形質(zhì)好，綜合得分達92.892，輕度間伐的遼東櫟林木形質(zhì)較好，重度間伐和對照的遼東櫟林木形質(zhì)中等。與對照相比，隨著間伐強度增加，遼東櫟林木形質(zhì)先增加后減少，中度間伐是其最佳間伐強度。

表8 林木形質(zhì)評價指標等級及評分標準Tab.8 Criteria and indicator interval partition，quality class and scores for tree form quality evaluation

表9 林木形質(zhì)綜合得分及形質(zhì)等級Tab.9 Tree form synthesis value and quality grade

3 討論

干形情況對遼東櫟林木形質(zhì)影響最大，生長情況次之，側(cè)枝情況最小，說明干形對林木形質(zhì)起主要作用，這符合用材林的實際情況。在12個指標中，通直度、分杈情況、健康情況對林木形質(zhì)的影響起主要作用，林木越通直、無分杈或分杈處越高，其干形質(zhì)量越好，形質(zhì)質(zhì)量越高； 林木無病蟲害、無枯死，其生長健康，形質(zhì)質(zhì)量好。

由于撫育間伐，去劣留優(yōu)，促進了林下植被生長，提高了林木整體質(zhì)量，增加了林內(nèi)光照強度，使林木能充分進行光合作用，但林木自然整枝能力變?nèi)?，枝下高降低?同時，林內(nèi)光照增強，導致林內(nèi)、林地溫度升高，林木生理生化反應加快，生長發(fā)育加速，且林地溫度增加，利于林木從土壤中吸收水分并加快土壤有機質(zhì)分解，增加土壤肥力，利于林木生長(薛建輝， 2006； 韓文娟等， 2013； 龔固堂等， 2015)，因此與對照相比，撫育間伐森林的健康狀況、樹高平均生長量、胸徑年均生長量和尖削度增加。但間伐對胸徑年均生長量、尖削度增加影響不顯著，可能因為林分是異齡林，各齡級林木的胸徑生長對間伐響應不同，不同間伐強度之間差異不明顯，現(xiàn)有間伐量對胸徑生長影響還不夠大。間伐強度對其他10個指標均有顯著影響，因為隨間伐強度增加，林內(nèi)生境條件改善，適合林木生長，林木通直、分杈少，樹冠能充分進行光合作用，新梢能快速生長； 輕度間伐林內(nèi)生境變化小，冠徑比、側(cè)枝數(shù)、側(cè)枝平均基徑、枝粗指數(shù)和對照相比變化不明顯，加大間伐強度，冠徑比、側(cè)枝數(shù)、側(cè)枝平均基徑會出現(xiàn)顯著變化，枝粗指數(shù)在重度間伐才表現(xiàn)出顯著變化。

中度間伐的遼東櫟林木形質(zhì)優(yōu)于輕度間伐、重度間伐和對照，是因為重度間伐林內(nèi)過于稀疏，有利于樹冠生長，但不利于自然整枝，樹干彎曲多，干形較差； 輕度間伐林內(nèi)光照弱，部分個體在競爭中出現(xiàn)枯死，不利于林木生長(尤健健等， 2015)； 而中度間伐為林內(nèi)提供了適宜的光照條件，遼東櫟能在優(yōu)越的生境中生長。因此中度間伐所保留的郁閉度為遼東櫟林木擁有高質(zhì)量形質(zhì)提供了較好生境，可以為黃土高原遼東櫟撫育間伐提供借鑒。

作為試驗樣地，每3年撫育間伐1次，探索郁閉度對遼東櫟林木形質(zhì)的影響是必要的，但在集約經(jīng)營程度不高的條件下，考慮撫育間伐經(jīng)濟效益，要做到每3年1個撫育間伐期是不現(xiàn)實的。本研究試驗得出間伐強度(保留郁閉度)對林木形質(zhì)的影響是存在的，因此，考慮黃土高原遼東櫟林經(jīng)營實際情況，以10年1個撫育間伐期在經(jīng)營成本上可能更為合理。

目前，對林木形質(zhì)指標的設定沒有統(tǒng)一標準，各指標應占權(quán)重也沒有統(tǒng)一規(guī)定，本研究選取的12個指標是在陳曉陽等(2005)、尤健健等(2015)研究基礎上選取的比較直觀、適合林業(yè)工作者調(diào)查的指標，能夠較全面反映遼東櫟林木生長、干形和側(cè)枝情況，進而反映遼東櫟林木形質(zhì)情況。將樹高平均生長量、胸徑年均生長量代替樹高、胸徑劃為形質(zhì)指標，將分杈高度占樹高比值作為分杈情況的賦分標準，能更合理地反映林木形質(zhì)，同時以層次分析法評價林木形質(zhì)可以將定性問題定量化、復雜問題簡單化，但層次分析法主觀性強，本研究在指標的選擇與評價都經(jīng)過了多個專家論證，因此該方法對遼東櫟林木形質(zhì)的評價是科學的，可以為評價林木形質(zhì)提供進一步的理論依據(jù)。但是本研究選取的12個指標是林分調(diào)查獲取的宏觀數(shù)據(jù)，對木材化學性質(zhì)、物理性質(zhì)、力學性質(zhì)等方面還有待進一步研究。

4 結(jié)論

撫育間伐可改善遼東櫟林木形質(zhì)質(zhì)量，其中形質(zhì)指標樹高平均生長量、健康狀況隨間伐強度增加而增加，高徑比隨間伐強度增加而減少，但均有利于林木形質(zhì)質(zhì)量提高； 與對照相比，中度、重度間伐對冠徑比、側(cè)枝數(shù)、側(cè)枝平均基徑影響顯著，間伐對通直度、分杈情況有顯著影響； 中度間伐(保留郁閉度0.7)對改善遼東櫟林木形質(zhì)質(zhì)量的作用最大，輕度間伐(保留郁閉度0.8)次之，重度間伐(保留郁閉度0.6)最小，可為黃土高原遼東櫟撫育間伐技術(shù)提供依據(jù)。利用層次分析法構(gòu)建遼東櫟林木形質(zhì)評價體系可以為其他樹種形質(zhì)評價提供借鑒。

陳俊華, 龔固堂, 朱志芳, 等.2012. 小流域防護林體系的空間對位配置. 林業(yè)科學, 48(2):38-47.

(Chen J H, Gong G T, Zhu Z F,etal. 2012. Spatial para allocation of a small watershed protection forest system. Scientia Silvae Sincae, 48(2):38-47. [in Chinese])

陳曉陽, 沈熙環(huán). 2005. 林木育種學. 北京： 高等教育出版社.

(Chen X Y, Shen X H. 2005. Forest tree breeding. Beijing: Higher Education Press. [in Chinese])

成向榮, 馮 利, 虞木奎, 等.2010. 間伐對生態(tài)公益林冠層結(jié)構(gòu)及土壤養(yǎng)分的影響. 生態(tài)環(huán)境學報, 19(2):355-359.

(Cheng X R, Feng L, Yu M K,etal. 2010. Effects of thinning on canopy structure and soil nutrient in ecological plantation. Ecology and Environmental Sciences, 19(2): 355-359. [in Chinese])

鄧 磊, 張文輝, 何景峰, 等.2011. 不同采伐強度對遼東櫟林幼苗更新的影響. 西北林學院學報, 26(2):160-166.

(Deng L, Zhang W H, He J F,etal. 2011. Effects of different cutting intensities on seedling regeneration ofQuercusliaotungensis. Journal of Northwest Forestry University, 26(2):160-166. [in Chinese])

方 晰, 田大倫, 項文化.2010. 間伐對杉木人工林生態(tài)系統(tǒng)碳貯量及其空間分配格局的影響. 中南林業(yè)科技大學學報, 30(11):47-53.

(Fang X, Tian D L, Xiang W H. 2010. Effects of thinning on carbon storage and its spatial distributions in Chinese fir plantation ecosystem. Journal of Central South University of Forestry amp; Technology, 30(11): 47-53. [in Chinese])

龔固堂, 牛 牧, 慕長龍, 等.2015. 間伐強度對柏木人工林生長及林下植物的影響.林業(yè)科學, 51(4):8-15.

(Gong G T, Niu M, Mu C L,etal. 2015. Impacts of different thinning intensities on growth ofCupressusfunebrisplantation and understory plants. Scientia Silvae Sincae, 51(4): 8-15. [in Chinese])

國 政, 臧潤國. 2013. 中國極小種群野生植物瀕危程度評價指標體系. 林業(yè)科學, 49(6):10-17.

(Guo Z, Zang R G. 2013. Evaluation index system of endangered levels of the wild plants with tiny population in China. Scientia Silvae Sincae, 49(6):10-17. [in Chinese])

韓文娟, 何景峰, 張文輝, 等.2013. 黃龍山林區(qū)油松人工林林窗對幼苗根系生長及土壤理化性質(zhì)的影響. 林業(yè)科學, 49(11):16-23.

(Han W J, He J F, Zhang W H,etal. 2013. Effects of gap size on root growth of seedlings and soil physical and chemical properties inPinustabulaeformisplantation in the Huanglong forest. Scientia Silvae Sincae, 49(11): 16-23. [in Chinese])

賈忠奎, 溫志勇, 賈 芳, 等.2012. 北京山區(qū)側(cè)柏人工林水源涵養(yǎng)功能對撫育間伐的響應. 水土保持學報, 26(1):62-66,71.

(Jia Z K, Wen Z Y, Jia F,etal. 2012. Effects of thinning on water conservation ofPlatycladusorientalisplantation in Beijing mountain area. Journal of Soil and Water Conservation, 26(1): 62-66, 71. [in Chinese])

蔣艾平, 劉 軍, 姜景民, 等. 2015.基于層次分析法的樂東擬單性木蘭優(yōu)良種源選擇. 林業(yè)科學研究, 28(1):50-54.

(Jiang A P, Liu J, Jiang J M,etal. 2015. Excellent provenance selection ofParakmerialatungensisby analytic hierarchy process. Forest Research, 28(1):50-54. [in Chinese])

李 榮, 張文輝, 何景峰, 等.2011. 不同間伐強度對遼東櫟林群落穩(wěn)定性的影響. 應用生態(tài)學報, 22(1):14-20.

(Li R, Zhang W H, He J F,etal. 2011. Effects of thinning intensity on community stability ofQuercusliaotungensisforest on Loess Plateau. Chinese Journal of Applied Ecology, 22(1):14-20. [in Chinese])

劉 豹，許樹柏，趙煥臣，等. 1984. 層次分析法——規(guī)劃決策的工具. 系統(tǒng)工程, 2(2):23-30.

(Liu B, Xu S B, Zhao H C,etal. 1984. AHP―Planning decision-making tool. Systems Engineering, 2(2):23-30. [in Chinese])

柳思勉, 田大倫, 項文化, 等. 2015. 間伐強度對人工杉木林地表徑流的影響. 生態(tài)學報, 35(17):5769-5775.

(Liu S M, Tian D L, Xiang W H,etal. 2015. The impacts of thinning intensity on overland flow in a Chinese fir plantation. Acta Ecologica Sinica, 35(17):5769-5775. [in Chinese])

柳新紅, 王章榮. 2006. 浙西南速生工業(yè)原料林闊葉樹種評價與選擇研究. 林業(yè)科學研究, 19(4)： 497-503.

(Liu X H,Wang Z R.2006. Evaluation and selection of broad leaved tree species for fast-growing industrial plantation in southwest Zhejiang. Forest Research, 19(4)： 497-503. [in Chinese])

馬履一, 李春義, 王希群, 等. 2007. 不同強度間伐對北京山區(qū)油松生長及其林下植物多樣性的影響.林業(yè)科學, 43(5):1-9.

(Ma L Y, Li C Y, Wang X Q,etal. 2007. Effects of thinning on the growth and the diversity of undergrowth ofPinustabulaeformisplantation in Beijing mountainous areas. Scientia Silvae Sincae, 43(5): 1-9. [in Chinese])

孟憲宇. 2006. 測樹學.3版. 北京： 中國林業(yè)出版社.

(Meng X Y. 2006. Forest mensuration.3rded. Beijing: China Forestry Publishing House. [in Chinese])

明安剛, 張治軍, 諶紅輝, 等. 2013. 撫育間伐對馬尾松人工林生物量與碳貯量的影響. 林業(yè)科學, 49(10):1-6.

(Ming A G, Zhang Z J, Chen H H,etal. 2013. Effects of thinning on the biomass and carbon storage inPinusmassonianaplantation. Scientia Silvae Sincae, 49(10): 1-6. [in Chinese])

彭舜磊, 王得祥. 2011. 秦嶺主要森林類型近自然度評價. 林業(yè)科學, 47(1):135-142.

(Peng S L, Wang D X. 2011. Naturalness assessment of the main forest communities in Qinling Mountains. Scientia Silvae Sincae, 47(1): 135-142. [in Chinese])

沈國舫，翟明普. 2011. 森林培育學. 北京:中國林業(yè)出版社.

(Shen G F, Zhai M P.2011.Silviculture. Beijing: China Forestry Publishing House. [in Chinese])

童雀菊, 張述垠. 2005. 撫育間伐對北美短葉松的生長及材質(zhì)的影響.南京林業(yè)大學學報： 自然科學版, 29(6):73-76.

(Tong Q J, Zhang S Y. 2005. Effects of precommercial thinning on tree growth and stem quality in Jack Pine stands. Journal of Nanjing Forestry University:Natural Science Edition,29(6):73-76. [in Chinese])

王乃江, 張文輝, 同金霞, 等. 2010. 黃土高原蔡家川林場森林質(zhì)量評價. 林業(yè)科學, 46(9):7-13.

(Wang N J, Zhang W H, Tong J X,etal. 2010. Forest quality evaluation in Caijiachuan state forest station on Loess Plateau. Scientia Silvae Sinicae, 46(9):7-13. [in Chinese])

薛建輝. 2006. 森林生態(tài)學. 北京:中國林業(yè)出版社.

(Xue J H. 2006. Forest ecology. Beijing: China Forestry Publishing House. [in Chinese])

尤健健, 張文輝, 鄧 磊. 2015. 黃龍山不同郁閉度油松中齡林林木形質(zhì)評價. 應用生態(tài)學報, 26(7):1945-1953.

(You J J, Zhang W H, Deng L. 2015. Evaluation of the tree form quality of middle-aged plantation under different canopy densities in Huanglong Mountains，northwest China. Chinese Journal of Applied Ecology, 26(7):1945-1953. [in Chinese])

翟凱燕，陳信力，馬婷瑤，等.2015.間伐對杉木人工林土壤多酚氧化酶活性的影響.東北林業(yè)大學學報，43(7)： 88-91.

(Zhai K Y, Chen X L, Ma T Y,etal. 2015.Effects of thinning on soil polyphenol oxidase activity in Chinese fir plantation. Journal of Northeast Forestry University, 43(7): 88-91.[in Chinese])

張建國, 李應罡, 徐新文, 等.2012. 間伐對塔里木沙漠公路防護林喬木狀沙拐棗生長與土壤水鹽分布的影響. 應用生態(tài)學報, 23(9):2377-2382.

(Zhang J G, Li Y G, Xu X W,etal. 2012. Effects of thinning onCalligonumarborescensgrowth and soil water-salt distribution in Tarim Desert Highway shelterbelt. Chinese Journal of Applied Ecology, 23(9):2377-2382. [in Chinese])

張志翔. 2008. 樹木學.北方本. 北京:中國林業(yè)出版社.

(Zhang Z X. 2008. Dendrology. The north.Beijing: China Forestry Publishing House. [in Chinese]).

趙中華, 惠剛盈. 2011. 基于林分狀態(tài)特征的森林自然度評價——以甘肅小隴山林區(qū)為例. 林業(yè)科學, 47(12):9-16.

(Zhao Z H,Hui G Y.2011. Forest naturalness evaluation method based on stand state characters:a case study of Gansu Xiaolongshan forests. Scientia Silvae Sincae, 47(12):9-16. [in Chinese])

鄭景明, 姜鳳岐, 曾德慧. 2003.長白山闊葉紅松林生態(tài)價位分級與生態(tài)系統(tǒng)經(jīng)營對策. 應用生態(tài)學報, 14(6):839-844.

(Zheng J M, Jiang F Q, Zeng D H.2003. Ecovalue level classification and ecosystem management strategy of broad-leaved Korean pine forest in Changbai Mountain. Chinese Journal of Applied Ecology, 14(6):839-844. [in Chinese])

周建云, 李 榮, 張文輝, 等.2012. 不同間伐強度下遼東櫟種群結(jié)構(gòu)特征與空間分布格局. 林業(yè)科學, 48(4):149-155．

(Zhou J Y, Li R, Zhang W H,etal.2012. Effects of thinning intensity on structure characteristics and spatial distribution ofQuercuswutaishanicapopulations.Scientia Silvae Sinicae, 48(4):149-155. [in Chinese])

周 崟, 盧鴻俊. 1980. 落葉松間伐幼齡材的材質(zhì)及其造紙性質(zhì)兼論短輪伐期的造林問題. 林業(yè)科學, 16(3):161-173，241.

(Zhou Y, Lu H J. 1980. A study on wood quality and paper-making properties of larch thinning juvenile wood and evaluation of short-rotation intensively cultured plantations.Scientia Silvae Sinicae, 16(3):161-173，241. [in Chinese])

Diaconu D, Kahle H P, Spiecker H. 2015. Tree-and stand-level thinning effects on growth of european beech (FagussylvaticaL.) on a northeast- and a southwest-facing slope in southwest Germany. Forests, 6(9): 3256-3277.

Haughian S R, Frego K A. 2016.Short-term effects of three commercial thinning treatments on diversity of understory vascular plants in white spruce plantations of northern New Brunswick. Forest Ecology and Management, 370: 45-55.

Hedo de Santiago J, Lucas-Borja M E, Wic-Baena C,etal. 2016.Effects of thinning and induced drought on microbiological soil properties and plant species diversity at dry and semiarid locations. Land Degradation amp; Development,27(4):1151-1162.

Kuehne C, Weiskittel A R, Fraver S,etal. 2015. Effects of thinning-induced changes in structural heterogeneity on growth, ingrowth, and mortality in secondary coastal Douglas-fir forests. Canadian Journal of Forest Research, 45(11): 1448-1461.

Lowell E C, Dykstra D P, Monserud R A. 2012.Evaluating effects of thinning on wood quality in southeast Alaska. Western Journal of Applied Forestry, 27(2): 72-83.

Newton P F. 2015.Quantifying growth responses of black spruce and jack pine to thinning within the context of density management decision-support systems. Open Journal of Forestry, 5(4): 409-421.

Primicia I, Artázcoz R, Imbert J B,etal. 2016. Influence of thinning intensity and canopy type on Scots pine stand and growth dynamics in a mixed managed forest. Forest Systems, 25(2): e57.

Saaty T L. 1978.Modeling unstructured decision problems—the theory of analytical hierarchies. Math Comput Simulation, 20(3)：147 -158.

Sullivan T P, Sullivan D S. 2016. Acceleration of old-growth structural attributes in lodgepole pine forest: tree growth and stand structure 25 years after thinning. Forest Ecology and Management, 365: 96-106.

Xiao Z, Zhang Z, Wang Y. 2004.Dispersal and germination of big and small nuts ofQuercusserratain a subtropical broad-leaved evergreen forest. Forest Ecology and Management,195(1/2):141-150.

Yücesan Z, ?z?elik S, Oktan E. 2015.Effects of thinning on stand structure and tree stability in an afforested oriental beech (FagusorientalisLipsky) stand in northeast Turkey. Journal of Forestry Research, 26(1): 123-129.

(責任編輯 石紅青)

EffectofThinningonQuercuswutaishanicaTreesFormQualitybytheAnalyticHierarchyProcessinHuanglongMountains

Yu Shichuan Zhang Wenhui You Jianjian Deng Lei Huang Caizhi Xing Zhongli Fan Rongrong He Ting
(KeyComprehensiveLaboratoryofForestryinShaanxiProvince,NorthwestAamp;FUniversityYangling712100)

【Objective】 In this study,the effects of thinning onQuercuswutaishanicatrees form quality were investigated by the analytic hierarchy process in Huanglong Mountains in order to provide theoretical basis of trees form quality evaluation system and thinning onQ.wutaishanicaon Loess Plateau.【Method】 Experimental sample plots, which are the heavy thinning (keeping canopy density of 0.6), medium thinning (keeping canopy density of 0.7), light thinning(keeping canopy density of 0.8) and control plots (canopy density of 0.9) onQ.wutaishanicaforest in Huanglong Mountains of the Loess Plateau were set up. In order to keep invariant canopy density of different thinning intensities of the experimental sample plots, every three years proceed on a tending thinning. TheQ.wutaishanicaform quality evaluation system was constructed by using the analytic hierarchy process (AHP), with growth situation(height mean increment, DBH mean annual increment, crown diameter ratio, health condition), stem form situation (ratio of height to diameter, tree tapering, stem straightness, bifurcation situation), lateral branch situation (natural ability of self thinning, lateral branch number, index of branch coarse, average base diameter of branches) asQ.wutaishanicaform quality evaluation index, calculatedQ.wutaishanicatrees form quality scores of comprehensive evaluation with the heavy thinning (keeping canopy density of 0.6), medium thinning (keeping canopy density of 0.7), light thinning(keeping canopy density of 0.8) and control plots (canopy density of 0.9).【Result】 The stem form situation was the most significant influencing for the tree form quality with the relative contribution rate of 0.653, followed by growth situation, which influenced the tree form quality had the relative contribution rate of 0.285, the less influencing of lateral branch situation for the tree form quality with the relative contribution rate of 0.062. Weights with all the evaluation indexes ofQ.wutaishanicaform quality evaluation were in sequence of stem straightness (0.344 6) gt; bifurcation situation (0.227 1)gt; health condition (0.190 7) gt; DBH mean annual increment (0.051 3) gt;ratio of height to diameter (0.046 3) gt; natural ability of self thinning (0.037 7) gt; tree tapering (0.035 2) gt; height mean increment (0.031 6) gt; average base diameter of branches (0.012 6) gt; crown diameter ratio (0.011 4) gt; index of branch coarse (0.008 9) gt; lateral branch number (0.003 0); Comprehensive evaluation score was in sequence of medium thinning (92.892) gt; light thinning (83.314) gt; heavy thinning (79.644) gt; control plots (74.376), trees form quality score firstly increased and then decreased with the increase of thinning intensity so that medium thinning had the highest score and the form quality ofQ.wutaishanicawas the best.【Conclusion】Quercuswutaishanicatrees form quality were promoted by thinning, and the height mean increment and health condition of the form indexes increased with thinning intensity, and ratio of height to diameter decreased with increasing thinning intensity. Compared with the control, the medium thinning and heavy thinning had significant influence on the crown diameter ratio, lateral branch number and average base diameter of branches.The thinning had significant influence on the stem straightness and bifurcation situation. The best thinning intensity for form quality ofQ.wutaishanicawas medium thinning (keeping canopy density of 0.7), followed by the light thinning(keeping canopy density of 0.8), the heavy thinning (keeping canopy density of 0.6) being the last,which should be suitable for application inQ.wutaishanicaforest tending thinning. With AHP to establish the trees form quality evaluation system can provide the basis for other species form quality evaluation.

tending thinning； form quality evaluation； analytic hierarchy process；Quercuswutaishanica

10.11707/j.1001-7488.20171112

2016-01-29;

2016-10-24。

楊凌示范區(qū)科技推廣能力提升項目 “水保型櫟林目標樹經(jīng)營技術(shù)示范”(2015-TS-29);國家林業(yè)局全國森林經(jīng)營基礎研究項目“全國森林經(jīng)營樣板基地典型經(jīng)營模式及成效監(jiān)測研究與示范”(1692016-03)。

*張文輝為通訊作者。

S753

A

1001-7488(2017)11-0104-10