福建省清流國有林場 嚴宇晨

人工林已經(jīng)成為新時期，我國生態(tài)環(huán)保建設(shè)的重要工程，人工林不僅有著極強的生態(tài)價值，也有一定的經(jīng)濟效益，因此近些年加大力度做好多元化人工林培養(yǎng)，有利于提升地方經(jīng)濟發(fā)展水平，同時也可以營造多元化的林區(qū)生態(tài)環(huán)境?？茖W有效地進行人工林培育，通過不同樹種的混種、套種來提升林分資源的多樣性，能夠大大增強人工林培育的效果。

1 基礎(chǔ)理論及背景分析

1.1 人工林冠下套種樹種的背景

我國生態(tài)環(huán)保工程已經(jīng)開展了較長的歷史，但是最初的生態(tài)環(huán)保工程往往通過大面積植樹的方式統(tǒng)一造林，這些樹種單一大面積的造林會嚴重影響森林質(zhì)量，損害森林多功能效果，尤其是以馬尾松為主要樹種的人工造林項目，若單純利用馬尾松進行造林，必然會造成大規(guī)模的病蟲害，甚至會導致生產(chǎn)力下降，不僅制約了馬尾松人工林生態(tài)系統(tǒng)的實際功能也會導致經(jīng)濟損失[1]。因此進一步提升馬尾松人工林林分質(zhì)量已經(jīng)成為多方關(guān)注的重點，若想進行優(yōu)化，不僅要考慮林業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求，還需要考慮森林生態(tài)功能的恢復需求。近些年的不斷實踐和研究表明，針闊混交林的實驗?zāi)軌虼蟠笤鰪娚锓N類多樣性，進一步提升林木生長質(zhì)量，在獲得可持續(xù)木材產(chǎn)出的同時，也可以維持良好的地方生態(tài)環(huán)境。

1.2 針闊混交林高質(zhì)量發(fā)展的研究方向

隨著近些年馬尾松人工林優(yōu)化工作的不斷開展，部分地區(qū)相繼通過間伐以及冠下套種闊葉樹種的方式，進行林木資源的優(yōu)化，誘導同齡的針葉純林逐漸向復層、異齡針闊混交林方向轉(zhuǎn)化，這已經(jīng)成為新時期馬尾松人工林優(yōu)化的主要模式。其中，撫育間伐是當前較受歡迎的經(jīng)營方法，能夠及時調(diào)整林分結(jié)構(gòu)，改變整個林木區(qū)域中的樹種組成以及生長空間，合理利用光照條件，科學進行養(yǎng)分分化，可以大大提升原有的林木資源發(fā)展質(zhì)量，更可以為套種樹種提供良好的生存環(huán)境。而通過不間斷地研究發(fā)現(xiàn)，結(jié)合林區(qū)的環(huán)境條件合理地調(diào)整間伐強度以及時間，其中產(chǎn)生的差異性會對闊葉林的生長狀態(tài)產(chǎn)生一定影響。因此及時定位套種樹種生長的關(guān)鍵影響因素，不僅能夠預(yù)測闊葉林的生長狀態(tài)，更可以為我國針闊混交林的高質(zhì)量經(jīng)營提供有效參考[2]。因此本文建立在具體案例的基礎(chǔ)上，圍繞某區(qū)域馬尾松人工林實驗區(qū)，選擇了三種不同的間伐強度作為變量因素，將馬尾松冠下套種的闊葉樹作為分析對象，主要分析直徑、高度以及樹冠的實際影響情況。

2 研究區(qū)域及具體方法

2.1 研究區(qū)域的概況分析

某研究區(qū)域為當?shù)厣稚鷳B(tài)系統(tǒng)國家定位觀測研究站的實驗場地，該區(qū)域?qū)儆谀蟻啛釒О霛駶?、濕潤氣候，年降雨量最高達到了1500mm，相對濕度維持在80%~84%左右，年均溫度在20℃以上。實驗林區(qū)的土壤主要以花崗巖發(fā)育成的紅壤以及赤紅壤為主，土層的厚度在80cm以上，酸堿度為4.8~5.5。

2.2 實驗方法設(shè)計

該實驗區(qū)域的平均林分密度為每公頃1200株，樹木為自然生長未進行人工施肥干預(yù)，在實地勘察的基礎(chǔ)上，選擇了立地條件和生長狀況基本一致的區(qū)域作為實驗區(qū)，按照林木生長競爭因子將其劃分成一般木、干擾樹、特殊目標樹、目標樹4個不同的類別，然后進行標記和編號。將其中的干擾樹木以及一部分一般樹木伐除，按照伐除樹木的數(shù)量設(shè)計三個不同的間伐強度，分別為80%、50%以及30%?？撤ブ?，保留的密度為每公頃246、579、704株，在砍伐結(jié)束之后，三塊不同試驗田的馬尾松冠下種植大葉櫟、紅錐、格木和灰木蓮，套種的樹苗均為一年生的闊葉樹，通過隨機排列的方式進行種植，每一棵樹苗之間的距離為4m×5m，種植密度為每公頃450~520棵。

2.3 林分以及環(huán)境影響因素的調(diào)查

在種植結(jié)束之后每兩年進行一次調(diào)查，要記錄所有樹木生長的狀態(tài)，主要記錄直徑、生長高度、冠輻和株數(shù)，結(jié)合馬尾松冠下套種闊葉林的數(shù)量計算最終成活率，按照樹冠率判斷樹木的生長活力；同時檢測實驗林區(qū)內(nèi)灌木種類、數(shù)量、平均高度、覆蓋率、草本，植物覆蓋率。階段性檢測環(huán)境影響因素中的土壤厚度、枯葉厚度、腐殖質(zhì)厚度、土壤理化性質(zhì)。在土壤樣品采集的過程中，要按照科學采集方式進行采集，要具備代表性。

3 數(shù)據(jù)處理以及結(jié)果顯示

3.1 數(shù)據(jù)處理

整個過程選擇單因素方法分析法進行計算。主要分析間伐強度對于不同類型的闊葉林產(chǎn)生的實際影響，差異控制在0.05以下，利用Pearson相關(guān)分析并繪制熱力圖解釋套種樹種生長狀況與林分因子、環(huán)境因子的相關(guān)關(guān)系。所有數(shù)據(jù)分析及圖表繪制均在國際通用軟件R-4.0.3和Sigmaplot 14.0中完成。

3.2 結(jié)果和分析

3.2.1 間伐強度對于套種樹種的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響

結(jié)合多年來的持續(xù)性觀察，馬尾松人工林套種樹種中的大葉櫟胸徑和樹高的生長，會隨著間伐強度的增加而不斷變大；而在同樣間伐強度不斷增加的條件下，紅錐的生長高度顯著增加；間伐強度達到80%以及50%時，灰木蓮的胸徑和樹高達到了最大水平，但是平均冠幅和不同的間伐強度之間并無較為明顯差異。

綜合存活率來講，間伐強度在80%時，大葉櫟的存活率高達89.7%，格木則正好相反，生活率最高的間伐強度適用范圍為30%。

3.2.2 套種闊葉林胸徑變化情況

針對整個實驗區(qū)域進行了為期9年的跟蹤性觀察和記錄，發(fā)現(xiàn)4個不同的闊葉林樹種在不同的間伐強度下體現(xiàn)出的胸徑變化情況有一定的差異，從其具體發(fā)展狀態(tài)來看，如圖1所示。大葉櫟>灰木蓮>紅錐>格木，其中大葉櫟的生長速度高峰期，在種植之后三年內(nèi)達到了最高水平，灰木蓮和紅錐在種植第5年之后達到了生長快速水平，格木的生長速度較慢，第3年以及第5年并無較為明顯的變化，在第7年之后才開始逐步快速生長。

圖1 馬尾松林下套種闊葉樹胸徑生長變化

3.2.3 間伐強度對闊葉林樹高產(chǎn)生的影響

如圖2所示，大葉櫟在種植后3年內(nèi)樹高快速生長，第9年時，間伐強度為80%的條件下，達到了最大生長水平為14.88米。紅錐和灰木蓮分別在第5年以及第7年達到了最大生長速度，這樣的間伐強度為80%。格木的高度變化較慢，但是在間伐強度為50%時，第7年之后速度逐步加快。

圖2 馬尾松林下套種闊葉樹高生長變化

3.2.4 間伐強度對闊葉林樹冠產(chǎn)生的影響

如圖3所示，間伐強度為80%的條件下，前5年大葉櫟的冠長率變化最大，但是紅錐、灰木蓮和格木在5年之后速度逐步加快，并且超過了大葉櫟；在間伐強度為50%的條件下，冠長率生長最快的數(shù)目為紅錐和格木，第5年之后，生長速度逐步加快；間伐強度在30%的條件下，前3年大葉櫟的冠長率生長極為快速，但是在第7年被灰木蓮超過。

圖3 馬尾松林下套種闊葉樹冠長率變化

3.3 馬尾松人工林冠下套種樹種的影響因素分析

結(jié)合具體的細節(jié)來看，密度以及樹高和土壤有機質(zhì)的含量呈現(xiàn)正相關(guān)，樹高和冠幅分別和腐殖質(zhì)厚度以及郁閉度呈現(xiàn)正相關(guān)。

當中有機質(zhì)的含量、土壤含水率會直接影響紅錐的密度，但是和喬木的密度之間呈現(xiàn)負相關(guān)。

灰木蓮的生長高度以及直徑的變化情況和土壤的厚度之間呈現(xiàn)正相關(guān)。

格木的密度與喬木密度為正相關(guān)，與灌木蓋度則呈現(xiàn)顯著負相關(guān)，郁閉度、腐殖質(zhì)厚度和直徑發(fā)展狀態(tài)呈現(xiàn)正相關(guān)，高度變化情況與郁閉度和灌木蓋度、平均冠幅與土壤厚度這兩者之間也呈現(xiàn)正相關(guān)。

4 馬尾松人工林冠下套種樹種成長影響因素討論

4.1 套種闊葉林生長關(guān)鍵因子分析

“間伐+補闊”這一模式在實施之后產(chǎn)生的實際差異，不僅是由于數(shù)目本身生物學以及林學特征造成的，還和林分結(jié)構(gòu)變化有一定的關(guān)聯(lián)，這些關(guān)聯(lián)會影響套種樹種的生長狀態(tài)。因此從具體應(yīng)用的理論層面上來看，間伐強度是一種經(jīng)營措施，但是在采取了這項措施之后，是否會影響闊葉林的實際增長狀態(tài)，還取決于林分狀況以及其他影響因素。

本次研究結(jié)果顯示，馬尾松冠下套種闊葉林，4種不同的樹種會受到上層喬木密度、下層灌木蓋度、土壤有機質(zhì)含量、水分含量、土壤厚度等相關(guān)因素的影響。因此合理掌握關(guān)鍵影響因子的作用機理，可以為調(diào)整馬尾松人工林經(jīng)營策略奠定良好基礎(chǔ)。本次研究中顯示，大葉櫟、紅錐的林分密度、平均胸徑與上層喬木密度呈現(xiàn)顯著負相關(guān)，由此證明上層密度較大的馬尾松會導致下層光照不足，并不利于一部分闊葉林的生長，因此需要嚴格按照不同樹木種類的差異，以及對光照的需求強度合理調(diào)整馬尾松的間伐強度。除了考慮光照條件以及生物學特性，還需要了解土壤狀況，這是人工林培育過程中必須要關(guān)注的重點問題，肥沃的土壤環(huán)境可以為大葉櫟和紅錐幼樹生長提供良好保障，因此即便立地條件較差，在間伐之后，大葉櫟根深且萌芽力強，有著較厚的落葉層和腐殖質(zhì)層，能夠降低地表徑流對樹木根系產(chǎn)生的影響，同時可以有效改良土壤，增加其中的有機質(zhì)含量，促進樹木生長。格木的密度與上層喬木密度呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)，平均胸徑與郁閉度、腐殖質(zhì)厚度呈顯著正相關(guān)，平均樹高分別和郁閉度、灌木蓋度呈顯著正相關(guān)。產(chǎn)生該種情況的主要因素在于，上層密度較高的馬尾松可以為下層的環(huán)境以及土壤優(yōu)化提供條件，適合格木早期的穩(wěn)定生長，因此針對這一類生長速度較慢且對環(huán)境要求不高的樹種，需要考慮科學地延長間伐時間，也可以通過補植樹種的方式來調(diào)整周邊生長環(huán)境。從樹木本身的生長特點角度來看，格木早期生長較為緩慢，因此不容易受到其他競爭性的樹木生長產(chǎn)生的影響，當前期生長較為快速的大葉櫟、灰木蓮已經(jīng)作為小徑材被利用之后，便可以為格木的后續(xù)生長預(yù)留更好的環(huán)境[4]。

這種不同類型影響因素，對于不同種類闊葉林產(chǎn)生影響的邏輯關(guān)系，可以為馬尾松人工林的后期樹種調(diào)整提供參考，更可以結(jié)合其經(jīng)濟價值以及種植時間進行調(diào)整。比如結(jié)合樹木的生長周期以及對周邊環(huán)境的實際需求發(fā)展定向培育方案，早期可以收獲小徑材，收獲之后形成的林分結(jié)構(gòu)和環(huán)境又可以為生長較慢的樹木提供更好的生長環(huán)境，有助于后期收獲高價值的大徑材。

5 結(jié)語

間伐強度調(diào)整在馬尾松人工林經(jīng)營管理中有著極強的應(yīng)用作用，需要考慮不同的套種樹種、樹木生長規(guī)律、影響因子、生態(tài)效益、經(jīng)濟效益，通過合理調(diào)控間伐強度、間伐時間，能夠創(chuàng)造多層次的林區(qū)環(huán)境。這種方式有助于改善林地土壤結(jié)構(gòu)，進一步增強人工林的生態(tài)功能和經(jīng)濟價值，反映出了一種順應(yīng)自然、知時經(jīng)營的生態(tài)化理念，更是新時期人們生產(chǎn)生活與自然協(xié)調(diào)發(fā)展的重要體現(xiàn)，這種模式可以充分應(yīng)用到多種類型的人工林撫育工作中，能夠進一步提升林區(qū)生產(chǎn)力，打造多元化的人工林生態(tài)系統(tǒng)。