刘忠玲 吕跃东 姚 颖 刘建明 温爱亭 祁永会

(黑龙江省林业科学研究所，黑龙江 哈尔滨 150001)

胡桃楸(JuglansmandshuricaMaxim.)是国家二级保护树种、珍稀濒危树种三级保护植物，是东北阔叶红松林的主要伴生树种，与水曲柳、黄菠萝并称三大硬阔，是珍贵的用材树种。胡桃楸材质坚硬致密，弹性好，易加工，是优良的军用细木工和家具用材，果皮和树皮含有鞣质，种子富含脂肪，可食用或工业用，树皮及叶可药用，具有消暑解毒抗癌等作用[1]。由于过量采伐和忽视后备资源的培育，胡桃楸天然林成、过熟林资源很少，但幼、中龄林资源丰富[2]。由于管理粗放，抚育不规范、培育技术水平低等原因，致使林木生长缓慢，林分结构较差[3]。中龄林抚育经营是加快森林培育的重要手段，可调整林分结构、改善林木生长环境、提高林分质量、促进林木演替更新、提高土壤立地质量和林地生产力。因此，在当前胡桃楸天然林面积少、中幼龄林多、林分质量差的情况下，开展胡桃楸天然林经营研究是非常必要的。

1 研究区域概况

研究区位于山河屯林业局胜利林场384林班(坐标0419684，4924655)，温带湿润性季风气候，年最高温度32℃，年最低温度-40℃，年平均气温在2.8～3℃之间，全年日照时数为2350h，年积温2350～2480℃，无霜期105～120d，初霜为九月中旬，终霜为五月中旬，年平均降水量800mm。地带性土壤为暗棕壤，质地大多为壤质，土层厚度可达60～80cm。试验所选的核桃楸天然次生林，为上世纪60年代皆伐(皆伐时保留珍贵树种及母树)后天然更新形成，平均林龄48a，为中龄林，处于速生期，1995年进行过不同强度的抚育伐，形成了现在不同密度的林分。

2 研究方法

2.1 样地设置与调查

2019年秋季，在全面踏查的基础上，在1520株/hm2、1060 株/hm2、820株/hm2、260株/hm2的林内各设置3块样地(20m×25m)，样地间距大于10m，各样地均位于北坡，下坡位，郁闭度0.90～0.95，林分基本概况见表1。对样地内胸径>4 cm的所有乔木树种每木检尺，记录种类，测量树高、胸径、冠幅。

表1 山河屯林业局胡桃楸天然林试验样地基本情况Tab.1 Basic Situation of the Test Plots of Juglans mandshurica Maxim. Natural Forest of Shanhetun Forestry Bureau

2.2 数据整理与计算

将树高h>3m的树木，以2cm为径阶距，采用上限排外法，统计不同密度林分内各径阶株数。按照GB/T26424-2010《森林资源规划设计调查技术规程》中规定，径阶6～12cm为小径组，14～24cm为中径组，26～36cm为大径组，>38cm为特大径组。采用Excel(Microsoft，2007)和Spss(Spss公司，18.0)进行描述统计、单因素方差分析(one-way ANOVA)和LSD多重比较，显著性水平(P)设定为0.05，采用Excel制图。

3 结果与分析

3.1 林分密度对胡桃楸天然林生长的影响

由表2可见，260株/hm2的林分乔木群落平均树高、胸径均显著高于1520株/hm2、1060株/hm2、820株/hm2的林分。随全林乔木保留株数减少，胡桃楸株数也逐渐减少，胡桃楸林木平均树高随密度降低而增加，差异不显著(P>0.05)，平均胸径随密度降低而增加，最低密度为260株/hm2与最高密度1520株/hm2胡桃楸的胸径差异显著(P<0.05)，冠幅有增加趋势，260株/hm2的林分中胡桃楸平均冠幅高于1520株/hm2林分45%，差异不显著(P>0.05)。1060株/hm2、820株/hm2、260株/hm2的林分胡桃楸立木总材积均低于1520株/hm2的林分，主要是由于在抚育时伴随着蓄积消耗。

结果表明，胡桃楸天然林抚育间伐14a后，在促进林分的径向生长方面影响显著，树木平均树高有增加的趋势，但不显著(P<0.05)。这与以往研究结果相似[4，5]。同时随着生长空间的增加，胡桃楸树高、胸径、冠幅均增加，其中260株/hm2的林分中胡桃楸平均胸径显著高于1520株/hm2林分61%(P<0.05)，说明1520株/hm2林分因密度较大，严重制约核桃楸径向生长。

3.2 林分密度对胡桃楸天然林乔木群落和胡桃楸群落径级结构的影响

如图1所示，除特大径组(>38cm)260株/hm2的林分中乔木株数多于其他三个密度外，乔木群落其他径级组株数均为随密度降低而降低。1520株/hm2、1060株/hm2、820株/hm2、260株/hm2的林分中，小径组(6～12cm)个体数量分别为300株、300株、260株、40株，260株/hm2的林分与其他林分的差异显著(P<0.05)；中径组(14～24cm)个体数量分别为900株、460株、280株、60株，1520株/hm2的林分与其他林分差异显著(P<0.05)；大径组(26～36cm)个体数量分别为320株、300株、260株、0株，260株/hm2的林分与其他林分差异显著(P<0.05)；特大径组(>38cm)个体数量分别为20、0、20、160株，各密度间差异显著(P<0.05)。

表2 山河屯林业局胡桃楸天然林生长情况Tab.2 Growth Situation of Juglans mandshurica Maxim. Natural Forest of Shanhetun Forestry Bureau

1520株/hm2、1060株/hm2样地乔木个体数量呈现左偏单峰曲线，中径组个体数量最多，分别占约总数的58%，43%，且1060株/hm2样地无超大径组个体；820株/hm2样地内小、中、大径组乔木数量相近，分别占总数的32%、34%、32%，超大径组占2%；260株/hm2的林分缺乏大径组个体，超大径组占总数的62%。

图1 不同密度胡桃楸天然林乔木群落径级组分布图Fig.1 Distribution of Diameter Groups of Arbor Community of Juglans mandshurica Maxim.Natural Forest with Different Densities

各样地胡桃楸种群径级结构表现不同(图2)，1520株/hm2样地胡桃楸径阶个数15个，直径有明显的分化，个体数量呈现左偏单峰曲线，小径组，中径组、大径组、特大径组依次占9%、56%、33%、2%，中径组个体数量最多，且多集中在林内胡桃楸平均直径左右。22cm、26cm径阶的胡桃楸林木个体最多，占胡桃楸总数的36%；1060株/hm2样地胡桃楸径阶个数13个，小径组，中径组、大径组依次占16%、38%、47%，缺少特大径组，其中28cm、32cm径阶的胡桃楸林木个体数最多，合计占胡桃楸总数的28%；820株/hm2样地胡桃楸径阶个数10个，小径组，中径组、大径组依次为10%、20%、65%、5%，其中30cm、32cm径阶的胡桃楸林木个体最多，合计占胡桃楸总数的35%；260株/hm2样地胡桃楸径阶个数8个，集中在中径组、特大径组两个径级组，分别占胡桃楸总数的27%和73%，且以38cm径阶居多。可以发现，胡桃楸个体数量最多的径阶均大于林分中胡桃楸平均胸径的径阶，这可能是该径阶组的胡桃楸树木均在同一年萌发，当年幼苗萌发量大，保存率高，也可能是在该密度条件下，具有合适生长空间的胡桃楸生长潜力更大。

密度降低后，1060株/hm2和820株/hm2样地，大径级组胡桃楸占胡桃楸总数的比例显著提高，且从整个林分看，大径组、特大径组均为胡桃楸，无其他伴生树种。说明降低林分密度，改善了林分结构，提高了林分质量，胡桃楸径级结构有向大径级结构转化的趋势，有助于缩短森林培育周期，更符合大径材培育的目标。但降低密度后，820株/hm2样地的中、小径组胡桃楸数量显著低于1520株/hm2样地，260株/hm2样地没有小径级、大径级胡桃楸，说明对胡桃楸天然更新产生了一定影响。同时1060株/hm2、820株/hm2林分样地内中径组的伴生树种数量均为200株/hm2左右，显著低于1520株/hm2样地，260株/hm2样地仅在小径组有40株/hm2的伴生树种，说明由于实施了一些抚育措施，不仅导致胡桃楸天然林幼树数量减少，伴生树种数量也减少，随着时间的延续，会对林分更新和演替产生一定的影响。因此，在森林抚育时，应注意保护目的树种和伴生树种幼苗幼树，以达到更为合理的林分结构和可持续经营。

图2 不同密度胡桃楸天然林胡桃楸群落径阶分布图Fig.2 Diameter Distribution Map of Juglans mandshurica Maxim. Natural Forest Community with Different Densities

3.3 林分密度对胡桃楸冠幅的影响

1)随密度降低，胡桃楸平均冠幅有增加趋势，差异不显著(P>0.05)，1060株/hm2林分胡桃楸平均冠幅略高于820株/hm2林分胡桃楸，结合实地调研，与1060株/hm2林内有2株冠幅大于11m的霸王树有关。1520株/hm2林分中，胡桃楸平均冠幅4.29m，径阶26cm的胡桃楸株数最多(图2)，平均冠幅5.9m(表3)；1060株/hm2林分中，胡桃楸平均冠幅5.35m，径阶32cm的胡桃楸株数最多，平均冠幅7.2m；820株/hm2林分中，胡桃楸平均冠幅5.35m，径阶32cm的胡桃楸株数最多，平均冠幅5.6m；260株/hm2林分中，胡桃楸平均冠幅6.36m，径阶38cm的胡桃楸株数最多，平均冠幅6.6m。

2)各林分中，胡桃楸个体数量最多的径阶平均冠幅均大于胡桃楸平均冠幅，与前文胡桃楸个体数量最多的径阶均大于林分中胡桃楸平均胸径的径阶有相关性。以平均冠幅直径(假设林木树冠投影为圆形)估算每公顷胡桃楸保留株数，1060株/hm2、820株/hm2、260株/hm2样地内三个林分的胡桃楸理论密度约为404株/hm2、349株/hm2、247株/hm2，而现实林分中胡桃楸株数分别为640株/hm2、400株/hm2、220株/hm2，且胡桃楸占据主林层，可见目前820株/hm2、260株/hm2林分密度能够为胡桃楸提供较大的冠幅生长空间。

3)1060株/hm2林分和820株/hm2林分，胡桃楸株数最多的径阶均是32cm，但冠幅相差1.6m。结合林地实际情况，1060株/hm2林分内径阶32cm的胡桃楸有5株，均是其周围至少3个方向没有其他林木，并有一株冠幅达到11.6m的胡桃楸。820株/hm2林分内全部林木分布更为均匀，没有相邻木挤在一起的情况，径阶32cm的胡桃楸有4株，其中2株林木只有周围两个方向内没有其他林木，可能影响了树冠冠幅生长。

表3 山河屯林业局胡桃楸天然林不同径阶林木的平均冠幅(m)Tab.3 Average Crown Width of the Trees of Different Diameters in the Juglans mandshurica Maxim. Natural Forest in Shanhetun Forestry Bureau (m)

4 讨论与结论

1)胡桃楸天然次生林采取不同强度的抚育间伐14a后，林分乔木群落表现为密度最低的260株/hm2的林分乔木群落平均树高、胸径均显著高于其他林分(P<0.05)，1060株/hm2、820株/hm2的林分与1520株/hm2林分平均树高、胸径相近。随着密度降低，胡桃楸树高、胸径、冠幅均增加，其中260株/hm2的林分中胡桃楸平均胸径显著高于1520株/hm2林分胡桃楸61%(P<0.05)，1520株/hm2林分因密度较大，严重制约胡桃楸径向生长。

2)乔木群落小、中、大径组株数均为随林分密度降低而降低。260株/hm2的林分小径组、大径组与其他林分差异显著(P<0.05)，1520株/hm2的林分中径组与其他林分差异显著(P<0.05)，各密度间特大径组差异显著(P<0.05)。胡桃楸径阶个数随密度降低而减少，1060株/hm2和820株/hm2样地，大径组胡桃楸占胡桃楸总数的比例显著高于1520株/hm2样地，260株/hm2样地内虽无大径组，但特大径组占73%。

3)胡桃楸径级结构有向大径级结构转化的趋势，虽然在相对较长的时间内，胡桃楸立木材积低于不抚育的林分，但达到成熟林前，将与不抚育持平，并且大径材居多，能创造更多的经济价值。260株/hm2样地没有小径组胡桃楸，820株/hm2样地的中、小径组胡桃楸数量显著低于1520株/hm2样地，同时1060株/hm2、820株/hm2、260株/hm2样地内中径组伴生树种数量显著低于1520株/hm2样地，说明林内天然更新不良，应注意人工更新，培育后备树。

4)综上，从生长量分析，随密度降低，林分乔木群落和胡桃楸群落高、径生长均呈增加趋势，且260株/hm2的林分乔木群落树高、胸径均显著高于1520株/hm2胡桃楸群落的林分(P<0.05)。从胡桃楸径级组分布看，1520株/hm2的林分中径组占比例最大，1060株/hm2、820株/hm2林内均为大径组占比例最大，260株/hm2样地内胡桃楸特大径组比例最大；从林分更新看，260株/hm2样地内没有小径组和大径组胡桃楸，林分结构不利于可持续经营。从立木材积看，虽然抚育后的林分立木材积总量降低，但由于大径材比例增加，经济效益反而会有所增加；从冠幅生长看，820株/hm2、260株/hm2的林分密度能够为胡桃楸提供较大的冠幅生长空间。因此，820株/hm2为该立地条件下胡桃楸次生林经营的较为适宜保留密度，但在以后的经营过程中也应注意开展人工促进更新工作。