第40卷第3期 东北林业大学学报 Vo1.40 No.3 2012年3月 JOURNAL OF NORTHEAST FORESTRY UNIVERSITY Mar.2012 间伐强度对塞罕坝华北落叶松人工林生长进程和生物量的影响 ) 贾忠奎 公宁宁 姚 凯 司瑞雪 程 顺 王立东 (省部共建森林培育与保护重点实验室(北京林业大学),北京,100083) (河北省塞罕坝机械林场) 刘 杰 王西洋 游伟斌 张田田 (省部共建森林培育与保护重点实验室(北京林业大学)) 摘要根据塞罕坝机械林场总场阴河林场生产经营现有的间伐强度(24.0%、25.9%、38.6%),设置标准地 9块并制作解析木9株,对不同间伐强度条件下的华北落叶松( principis—rupprechtii Mayr.)人工林生长状况、生 物量及生产力进行了调查研究。结果表明:随着间伐强度的增加,胸径、树高、材积生长量均有明显增加;相同龄组 不同间伐强度条件下,林木树干、树皮、树枝、树叶、树根生物量及总生物量有随间伐强度增大而增加的趋势。间伐 强度为38.6%的林分树干的含碳量为48.20 t・hm~,比间伐强度24.0%、25.9%的林分分别大2.81、1.08 t・ hm~,林木碳储量的积累主要在树干部分,大约占总碳储量的50%左右。从生产实际来说间伐强度为38.6%条件 下林分平均生产力比24.0%、25.9%间伐林分分别高出4%、5%。针对林场生产经营现有的3种问伐措施来讲, 最适间伐强度为38.6%。 关键词间伐;华北落叶松人工林;生物量;生产力 分类号s753.7l;s719.22 Effects of Thinning Intensity on the Growth and Biomass of Lar/x principis—rupprechtii Plantation in Saihanba, Hebei Province/Jia Zhongkui,Gong Ningning(Key Laboratory for Silviculture and Conservation(Beijing Forestry Univer— sity),Ministry ofEducation,Beijing 100083,P.R.China);Yao Kai,Si Ruixue,Cheng Shun,Wang Lidong(Saihanba Jixie Forest Farm of Hebei Province);Hu Jie,Wang Xiyang,You Weibin,Zhang Tiantian(Key Laboratory for Silvicul— ture and Conservation(Beijing Forestry University),Ministry of Education)//Joumal of Northeast Forestry University.一 2012,40(3).一5—7,31 Nine sample plots were set up in Lar/x principis—rupprechtii plantations in Saihanba State..owned Forest Farm based on the existing thinning intensities(24.0%,25.9%and 38.6%).One anMy-tic tree was selected in each sample plot(3 re. epated trials for every thinning intensity)to study the effects of various thinning intensities on the growth.biomass and pro. ductivity of .prineipis—rupprechtii plantations.Results showed that diameter at breast height.tree height and wood volume were positively affected by the increase of thinning intensity.Biomasses of tree trunks,bark,branches.1eaves.roots and the total biomass of L principis—rupprechti plantations in the same age group showed an increasing trend with increasing thinning intensity.The carbon content in trunks was highest(48.20 t・hm )under thinning intensity of 38.6%.which was 2.81 and 1.08 t・hm hi小er than that of the other two thinning intensity treatments(24.0%,25.9%),respective. 1y.Forest carbon storage was mainly accumulated in the trunks(5O%of the total carbon storage).Similarly.plantation productivity was highest(5.2 t・hm~・a )under the thinning intensity of 38.6%。which was 4%and 5%higher than that of the other two treatments.respectively.For the existing thinning measures.the optimal thining intensity was 38.6%. Keywords Thinning:Larix principis—rupprechtii plantations:Biomass:Productivity 华北落叶松( principis-rupprechtii Mayr.)为 提供科学依据。 我国华北地区特有树种,对华北地区的木材生产、水 源涵养、水土保持等起着重要作用。在塞罕坝林区, 1试验地概况 华北落叶松人工林是主要的人工林类型,对林区森 塞罕坝机械林场位于河北省围场满族蒙古族自 林产品效益、生态效益和社会效益的维持和提高具 治县北部(116。51 ~117。39 E,42。02 一42。36 N), 有重要意义。塞罕坝林区的华北落叶松人工林林分 地处河北省最北端,属内蒙古高原的南缘山地,整个 初植密度过大和抚育间伐工作滞后,从而导致了林 地势分坝上和坝下两大类。试验地点设在阴河林场 分普遍长势衰弱,树势下降,生产力下降等问题。本 的前曼甸营林区,海拔1 650~1 830 m,年均气温一1.5 研究对不同间伐强度对华北落叶松人工林林木生长 ℃,年均降水量433 mm。昼夜温差大,降水少,蒸发 进程及生物量的影响进行研究,以期为建立华北落 量大,无霜期60 d,土壤为暗灰色森林土。试验林分 叶松人工林合理经营技术,提高其森林资源的质量 为华北落叶松人工纯林,林相整齐。 1)高校基本科研业务费专项资金(BLJD200904);北京林 2 研究方法 业大学科技创新计划项目(TD201 1—08);林业公益性行业科研专项 经费项目(201004021);林业科技推广项目(2011—44)。 第一作者简介:贾忠奎,男,1976年7月生,省部共建森林培育 2.1固定样地设置 与保护重点实验室(北京林业大学),副教授。 选择具有代表性、生长正常的林分,根据生产经 收稿日期:2011年8月4日。 责任编辑:程红。 营现有的蓄积量问伐强度(24.0%、25.9%、38.6%), 6 东北林业大学学报 第40卷 设置标准地(20 m ̄20 m),每种间伐强度设置3个 重复,计9块样地。其主要林分因子见表1。 表1 华北落叶松标准地调查因子概况 时,胸径连年生长量达到了最大值,为0.96 cm,之后 胸径的连年生长量一直小于平均生长量,与间伐强度 24.0%条件下规律基本一致。间伐强度38.6%条件 下,华北落叶松人工林胸径平均生长量在第2O年达 到生长高峰,最大值为0.69 cm,连年生长量在第l5 年时达到最大值,为1.1 cm,在第25年胸径的连年 生长量与平均生长量相等。总体上看,间伐强度 24.O%、25.9%条件下,胸径连年生长量、平均生长 量生长进程基本一致;间伐强度38.6%条件下,胸 径的连年生长量达到高峰的时间有所滞后。 表3 间伐强度对华北落叶松人工林林木生长进程的影响 2.2测定内容及方法 标准地内每木检尺,记录胸径、树高、冠幅等生 长因子以及坡度、坡向、海拔等立地因子。每样地选 取1株生长正常、无病虫害、不断梢的平均木作为解 析木。按1 m区分段进行解析。利用解析木资料, 计算树高、胸径和材积的连年生长量,进行生长进程 分析…。 根据刘志刚等 的坝上华北落叶松生物量方程 (参数见表2)进行预估华北落叶松人工林乔木层生 物量。采用马钦彦等通过干烧法研究的华北落叶松 各组分的含碳率 (树干0.497 1%、树皮 527 6%、 树枝0.510 O%、树叶0.510 7%、树根0.533 7%), 根据生物量进行换算得到各组分的碳储量。采用年 平均净生产量作为生产力的估测指标 ],N=W/a, 式中,Ⅳ为年平均净生产量, 为林分或器官生物 量,0为林分或器官年龄。文中树干、树皮、树根的 年龄取林分年龄。 表2华北落叶松单木生物量方程参数 ] 组分方程类型lna b C R 干树树皮 枝 叶 (2) (1) (1) (1) 一3.79947 0.71967 一3.859 46 2.18973 一1.855 14 2.643 240.00006 0.966 0.00703 0.925 —0.079 73 0.855 一5.23676 2.737 84—0.069 12 0.940 I1-P面积 3.1.2树高生长进程 盟堡 ! 2 :!: ! :兰箜 : : ! :!!! 注:方程类型(1)、(2)分别为lnW=lna+blnD+cD、lnW=lna+ blnD H+cD H,式中, 为生物量,D为胸径,I4为树高。 表3结果显示,问伐强度24.O%条件下,华北 落叶松树高平均生长量和连年生长量在第l0年达 到最大值,分别为0.55、0.70 rll,之后都呈下降趋 势;在第15年树高平均生长量与连年生长量相等, 3结果与分析 3.1不同问伐强度对华北落叶松人工林林木生长 进程的影响 3.1.1胸径生长进程 l5年后,树高平均生长量一直大于连年生长量;间 伐强度25.9%条件下,树高平均生长量和连年生长 量在第l0年达到最大值,分别为0.65、0.80 1TI,树高 的平均生长量与连年生长量在2O年时相等,之后连 年生长量均小于平均生长量;问伐强度38.6%条件 下,树高的连年、平均生长量在第l5年时,达到生长 高峰。这与胸径生长量具有一致的规律性。 3.1.3材积生长进程 表3结果显示,24,0%的问伐强度下,华北落叶 松生长的第5~20年其胸径平均生长量小于连年生 长量;第l0年时,胸径连年生长量达到了最大值,为 0.80 cm,胸径的平均生长量在第20年达到了生长 高峰,平均生长量达到0.59 em,连年生长量达到最 高峰的时间比平均生长量达到最高峰的时间要早。 在间伐强度24.0%的条件下,材积的平均生长 25.9%的间伐强度下,华北落叶松胸径平均生长量 在第20年时达到生长高峰,为0.67 cm;在第10年 量和连年生长量均呈增长趋势,在第30年时,出现 降低趋势;间伐强度25.9%的条件下,华北落叶松 \ 第3期 贾忠奎等:间伐强度对塞罕坝华北落叶松人工林生长进程和生物量的影响 7 材积平均生长量与连年生长量早期生长缓慢,在第 2O年时,材积的连年生长量达到了最大值,而材积 条件下一致。间伐强度38.6%条件下,树干、树皮、 树枝、树叶生物量所占比例的变化趋势同前两者一 的平均生长量还一直处于增长的趋势;间伐强度 38.6%条件下,材积连年生长量在第30年下降,出 现增长趋势的转折,但连年生长量与平均生长量不 相等(表3)。 3.2不同间伐强度对华北落叶松林分生物量的影响 由表4可见,林分各组分生物量及总量都随着 林龄的增大而增加。问伐强度24.0%条件下,林分 乔木层每公顷总生物量变动于6.47—168.65 t,其 中地上生物量为5.30~138.67 t・hm~,地下生物 量为1.17—29.98 t・hm~。间伐强度25.9%条件 下,林分乔木层总生物量变动于7.98—175.08 t・ hm~,其中地上生物量为6.22~144.31 t・hm~,地 下生物量为1.76—3O.77 t・hm~。间伐强度38.6% 条件下,林分乔木层每公顷总生物量变动于8.33— 182.16 t,其中地上生物量为6.54—150.42 t・ hm~,地下生物量为1.79~31.74 t・hm~。可见, 相同龄组不同间伐强度条件下,林木树干、树皮、树 枝、树叶、树根生物量及总生物量有随间伐强度增加 而增大的趋势。林龄35 a,间伐强度38.6%条件下 林木总生物量、树干生物量为182.16、96.97 t・ hm~,分别比24.O%、25.9%间伐强度下林木总生 物量高出8%、4%,比树干生物量分别高出6.2%、 2.3%。华北落叶松生长的第5一lO年,林木生物量 增加缓慢,可能是是由于林木的生长,林分逐渐郁 闭,林木间竞争加剧造成的;第10~20年,林木生物 量增加较快,是由于林场在第15年左右对其进行了 第1次抚育间伐,林分密度降低,林木间竞争减小, 林木个体拥有足够的营养空间,因而生长较快;第 2O一25年,林木生物量又增加缓慢,主要是因为第1 次抚育间伐后,经过几年的生长,林分又重新达到郁 闭减缓了林木个体的生长;第25~30年,林木生物 量增加迅速,是由于进行了第2次抚育间伐的结果, 30 a以后由于林分进人成熟期,林木生物量增加缓 慢,逐渐趋于稳定。 通过表5可看出,林分生物量组成比例随林龄 的增大而发生变化,间伐强度24%条件下,树干生 物量所占比例随着树龄的增大逐渐上升,35 a时树 干生物量占总生物量的54.14%;树皮、树枝、树叶 生物量所占比例随树龄的增大有下降的趋势,20 a 以后比例下降缓慢;树根的生物量所占比例随树龄 的增大先下降后上升,35 a时树根生物量占总生物 量的17.78%。间伐强度25.9%条件下,树干生物 量所占比例随树龄的增加也逐渐上升,树皮、树枝、 树叶生物量所占比例变化趋势与间伐强度24.0% 致。通过对不同间伐强度(24.0%、25.9%、 38.6%)条件下林木在相同龄组时各组分生物量占 总生物量的比例进行比较,发现差异不明显;树干是 林木的重要组成部分,林龄35 a,间伐强度24.0%、 25.9%、38.6%条件下树干生物量都占总生物量的 50%左右。 表4 间伐强度对华北落叶松人工林生物量的影响 表5 华北落叶松人工林各组分生物量与总生物量之比 (下转31页) 第3期 姚剑飞等:人为干扰对黄【lJ高海拔木本植被生长的影响 31 脆弱景区植被的封闭轮休提供了重要的参考和决策 依据。但是研究过程中仍存在不足的问题和一些未 知的环节有待进一步研究和探讨。 植被恢复的评价体系有待完善。限于研究主体 的特殊环境条件,要对植被恢复或受损的状况进行 价的偏颇。目前拟在前期研究基础上,建立植被恢 复评价监测网络,进行长期动态监测,加强植被恢复 评价的量化研究。 参 考 文 献 [1] 包维楷,陈庆恒.退化山地植被恢复和重建的基本理论和方法 [J].长江流域资源与环境,1998,7(4):370—377. 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[9] 张厚华,傅德志,孙谷畴.森林植被恢复重建的理论基础[J]. 北京林业大学学报,2004,26(1):97—99. 科学客观的评价和预测,以不同年限受损或恢复的 生长量百分比,作为植被恢复效益评价指标,只考虑 了植被本身的可测性量化特征,很难检测到植物体 内部生理生化特征在时空上的变化 J。尽管坡 向、土壤厚度、地形状况等立地条件的差异,通过增 大调查范围和样本容量的措施予以了部分抵消,但 其精度仍然受到一定影响。建立高海拔生态脆弱环 境下植被恢复效益的综合评价体系,虽然方法不足 难度较大,但仍需不断努力探索和完善。 建立中长期的固定检测样点,系统掌握海拔、立 地、土壤等环境因子对不同植被物种的影响程度,可 以克服短期观测对植被正向、逆向人为干扰分析评 (上接7页)・ 间伐强度的华北落叶松人工林生长状况、生物量及 林龄35 a,间伐强度24.0%、25.9%、38.6%条 生产力的研究,得出以下结论:①问伐改变了林分密 度,调整了林木之间的关系,改善了林分的生长环 境,促进了林分的生长,随着间伐强度的增加,胸径、 树高、材积生长量均有明显增加。②间伐强度为 38.6%条件下树干含碳量比间伐强度24.0%、25.9% 条件下分别高出3.8%、6.2%。这主要是由于间伐 强度增大,有利于个体的生长以及生物量的积累,从 而能够积累到较多的碳;林木碳储量的积累主要在 树干部分。③目前从林场生产实际来说间伐强度为 38.6%条件下平均生产力最高,分别比间伐强度 件下,树干的含碳量分别为45.39、47.12、48.20 t・ hm (表6)。.问伐强度为38.6%条件下,树干含碳 量比间伐强度24.0%、25.9%条件下分别高出 3.8%、6.2%§这主要是由于问伐强度增大,林分内 个体的生长占用较多的营养空间,有利于个体的生 长以及生物量的积累,从而能够积累到较多的碳;林 木碳储量的积累主要在树干部分。 表6华北落叶松各组分的碳储量 问伐强 鏖 笪 24.0 25.9 38.6 45.39 47.12 48.20 鱼塑坌 熊量 : :: 鏖 煎笪 1O.o2 10.56 11.15 10.77 10.99 12.40 3.70 4.O8 4.09 塑塑 16.00 l6.42 l6.94 24.0%、25.9%条件下高出4%、5%。树干、树皮、 树根及平均生产力随间伐强度增大而增高,说明进 行适当的抚育间伐有利于华北落叶松人工林生产力 的提高。 不同的经营方式对林木的生长有不同程度的促 进作用,进行适当抚育,能够很好地调节树种之间的 竞争矛盾,能够及时调整林分密度,保证林木有一定 的营养空间,加速林木的直径生长、树高生长和材积 通过分析得出(表7),随着间伐强度的增大,树 干、树皮、树根及平均生产力均增高,说明进行适当 的抚育问伐有利于华北落叶松人工林生产力的提 高。目前,从生产实际来说间伐强度为38.6%条件 下,林分平均生产力比间伐强度24.0%、25.9%条 件下分别高出4%、5%。 表7华北落叶松各组分的生产力 问伐强 各组分生产力/t・hm~・a ’ 生长,有利于林木生物量的积累,从而提高林木的含 碳量和生产力。 塑堕 4.96 5.oo 5.2O 壅 24.0 25.9 38.6 塑王 2.69 2.71 2.77 堕堡 O.56 O.57 O.6O 笪壑 O.88 O.88 O.91 参 考 文 献 [1] 黄文彬,郑小贤.黑龙江落叶松人工复层林生长过程分析[J]. 林业科技开发,2007,21(3):52—54. [2] 刘志刚,马钦彦.华北落叶松人工林生物量估测方法的探讨 [J].北京林业大学学报。1992,14(增刊):105一¨3. [3] 马钦彦,陈遐林,王娟,等.华北主要森林类型建群种的含碳率 分析[j].北京林业大学学报,2002,24(5/6):96—100. [4] 叶镜中,姜志林.苏南丘陵杉木人工林的生物量结构f J].生态 学报,1983,3(1):7一l4. 4结论与建议 人工林存在结构单一的问题,要想发挥高效的 生态和经济效益,必须进行科学经营。通过对不同