张甜 朱玉杰 董希斌

(森林持续经营与环境微生物工程黑龙江省重点实验室(东北林业大学)，哈尔滨，150040)

抚育间伐和修枝对落叶松用材林生长和冠层的影响1)

张甜 朱玉杰 董希斌

(森林持续经营与环境微生物工程黑龙江省重点实验室(东北林业大学)，哈尔滨，150040)

为了更好地揭示抚育对林木生长的影响，确定森林抚育经营方式，以大兴安岭林区兴安落叶松用材林为研究对象，研究不同间伐强度(10种)和不同修枝强度(4种)对林分生长和冠层的影响。结果表明：抚育间伐强度对林分生长和冠层的主效应显著。随着间伐强度的增加，胸径和单株材积4 a总生长量逐渐增加，且各抚育间伐强度间存在显著性差异；不同抚育间伐强度下，树高4 a总生长量间差异性不显著，随着间伐强度的增加呈现先增再减的趋势。在不同修枝强度下，胸径年平均生长量、单木材积年平均生长量与抚育间伐强度的关系符合指数模型，树高年平均生长量与抚育间伐强度呈现二次多项式的关系。各抚育间伐样地冠层的叶面积指数、冠下总辐射通量存在显著性差异，随着间伐强度的增加叶面积指数呈现先增再减的趋势，冠下总辐射通量呈现先减再增的变化趋势。不同修枝强度间各项指标差异性不显著，综合分析来看，兴安落叶松用材林最适宜的修枝强度为1/2。

抚育间伐；修枝；落叶松用材林；生长量；冠层

随着天保工程的实施，大兴安岭林区森林覆盖率正逐步提高，有林地面积呈现上升趋势，但林区林分结构仍不合理，比如中龄林比重偏大、阔叶树种面积蓄积量快速增加等，同时近成过熟林面积蓄积减小，活立木蓄积量增长缓慢，这些不合理因素严重制约着森林生态功能的发挥。如何采取有效的方式管理林地，实现林业生态效益和经济利益最优化已成为亟需解决的问题。目前森林抚育已成为重要的森林经营方式，在调整森林结构功能，提高森林质量上发挥着重要作用[1]。抚育间伐和修枝是抚育经营中的关键环节，如何合理选择抚育强度是重中之重。目前针对抚育间伐对林分生长的研究很多[2-6]，研究指标包括树高，胸径，蓄积量等，同时基于抚育间伐效应建立了林分生长模型[7-8]。欧建德[9]、肖兴翠等[10]研究了修枝强度对林木生长与干形的影响，田小琴等[11]研究了修枝强度对猴樟人工林冠层特性的影响，赵匡记等[12]和孙志虎等[13]从间伐和修枝两方面研究了对林木生长的影响，但是在间伐和修枝对兴安落叶松林木生长量综合影响方面的研究较少。本研究以大兴安岭地区兴安落叶松作为研究对象，对不同间伐强度和修枝强度处理后兴安落叶松用材林生长量和林分冠层的变化情况进行了分析，为大兴安岭地区用材林经营提供理论依据。

1 研究区概况

研究区域位于大兴安岭林区新林林业局新林林场106、107、108、109林班，该区域地势平缓，坡度在6°以下，土壤中类为棕色森林土，平均厚度为14 cm。气候类型为寒温带大陆性气候，年平均气温为-2.6 ℃，最高气温达到37.9 ℃，最低气温达到-46.9 ℃。年降水量为513.9 mm，且分布不均，主要降水多集中在7—8月份。全年无霜期为90 d左右。全年日照时间为235.7 h，日照百分率为51%～56%。年平均风速为2.5 m/s，主要集中在5月份。乔木树种以兴安落叶松(Larixgmelinii)为主，也有少量的山杨(Populusdavidiana)、白桦(Betulaplatyphylla)、樟子松(Pinussylvestrisvar.mongolica)等，下木以杜鹃(Rhododendrondauricum)为主，覆盖度为30%，地被物以越桔(Vacciniumvitis-idaea)为主，多度为68%。

2 研究方法

根据对研究区域实地调查，于2007年3月，在研究区设置10块抚育间伐强度不同的用材林样地，样地面积为60 m×60 m，编号为T1—T10，抚育间伐强度是依据采伐蓄积量与总蓄积量之比进行设计，其中T1样地为对照样地，即未进行抚育间伐，同时在每个样地上分别选12株兴安落叶松(处于同一个龄级且生长状况良好)，按0、1/4、1/2、2/3的树高高度进行修枝，分别记为P0、P1、P2、P3。样地概况见表1。2012年6月，2015年6月对样地进行每木检尺，调查指标包括林木树高、胸径。用 Winscanopy冠层分析仪采集图像，并用软件进行处理，得到各样地林木叶面积指数和冠下总辐射通量。

表1 样地基本概况

所得数据采用Excel 2007进行整理，运用SPSS 19.0对各项指标从抚育间伐强度和修枝强度两方面进行差异性分析，同时进行交互效应的检验，拟合模型的建立运用R软件进行编程。

3 结果与分析

3.1 抚育间伐和修枝对兴安落叶松胸径的影响

对兴安落叶松2012—2016年的4 a胸径生长量进行分析，可以得出：各抚育间伐强度间存在显著性差异，从表2中可以看出，胸径4 a生长量随着间伐强度的增加呈现逐渐增加的趋势，变化范围为0.77～3.00 cm。在修枝强度一定时，样地1、2、3，样地4、5，样地6、7、8，样地9、10之间存在显著差异性。对不同修枝强度处理后兴安落叶松4 a生长量整体进行分析，得出随修枝强度增加，胸径(D)生长量呈现先增再减趋势，表现为DP2(1.92 cm)>DP3(1.85 cm)>DP1(1.78 cm)>DP0(1.58 cm)，各修枝强度间差异性不显著。从表2可以看出，在样地3、4、7、8时各修枝强度间存在显著性差异。

运用SPSS 19.0对以胸径生长量为因变量，抚育间伐强度和修枝强度为因子进行交互效应分析，结果表明抚育间伐的主效应显著，F(9,80)=138.05，P=0；修枝强度的主效应显著，F(3,80)=12.52，P=0；两者交互作用不显著，F(27,80)=1.04，P=0.44>0.05。从表1中可以看出，以10号样地修枝高度为1/2时胸径生长量最大，为3.13 cm，1号样地未修枝时胸径生长量最小，为0.77 cm。

3.2 抚育间伐和修枝对兴安落叶松树高的影响

不同抚育间伐强度下，兴安落叶松4 a树高生长量间不存在显著性差异，从表2中可以看出，树高4 a生长量随着间伐强度的增加呈现先增再减的趋势，在6号样地达到最大值，为1.28 m，在1号样地达到最小，为0.77 m。综合分析修枝对树高增长量的影响，可以看出随着修枝强度的增加，树高(H)增长量表现为HP3(1.10 m)>HP2(1.05 m)>HP0(1.02 m)>HP1(1.00 m)。5号样地各修枝处理后树高生长量存在显著差异，其余样地各修枝强度间差异性不显著。通过交互效应的结果可以看出抚育间伐的主效应显著，F(9,80)=22.70，P=0；修枝强度的主效应显著，F(3,80)=3.22，P=0.03<0.05；但两者交互作用不显著，F(27,80)=1.18，P=0.28>0.05。从表3结果可以看出，在5号样地修枝高度为2/3时树高生长量最大，为1.41 m，1号样地未修枝时树高生长量最小，为0.77 m。

3.3 抚育间伐和修枝对兴安落叶松单木材积的影响

设计样地前，选取样地中147棵兴安落叶松，制作解析木，通过解析木的结果进行单木材积公式推算。通过对材积、树高、胸径进行拟合，可以发现当材积与胸径满足多项式关系时，拟合精度最好，达到0.99以上，得到的单木材积计算公式为y=0.000 6x2-0.004 1x+0.010 7。

随着抚育间伐强度增加，单木材积生长量呈现逐渐增加趋势，各抚育间伐强度间存在显著性差异，在10号样地达到最大值，为0.415 m3，在2号样地达到最小，为0.076 m3。对不同修枝强度处理后的兴安落叶松单木材积(V)生长量进行分析，可以得出各修枝处理间差异性不显著，整体表现为VP1(0.230 5 m3)>VP2(0.227 3 m3)>VP0(0.224 9 m3)>VP3(0.224 1 m3)。从表2可以看出，在10号样地修枝高度为1/4时材积生长量最大，为0.523 m3，在1号样地修枝高度为1/4时材积生长量最小，为0.08 m3。通过交互效应结果，得出抚育间伐的主效应显著，F(9,80)=9.73，P=0；修枝强度的主效应不显著，F(3,80)<1；两者交互作用不显著，F(27,80)<1。

表2 各样地不同修枝强度下各量变化

样地编号叶面积指数/%P0P1P2P3冠下总辐射通量/mol·m-2·d-1P0P1P2P3T1(3．99±0．22)a(4．58±0．15)b(5．09±0．44)bc(5．46±0．27)c(1．49±0．12)a(1．37±0．340)a(1．15±0．21)a(1．11±0．351)aT2(4．33±0．24)a(4．51±0．05)a(5．53±0．29)b(5．68±0．39)b(1．52±0．02)c(1．36±0．140)bc(1．15±0．12)ab(1．07±0．090)aT3(4．70±0．05)a(5．03±0．185)b(5．54±0．03)c(5．7±0．19)c(1．23±0．30)a(1．19±0．260)a(1．14±0．05)a(0．96±0．270)aT4(4．95±0．19)a(6．43±0．48)b(7．09±0．23)c(7．14±0．26)c(0．91±0．62)a(0．87±0．110)a(0．82±0．04)a(0．67±0．110)aT5(6．84±0．42)a(6．68±0．36)a(7．42±0．56)a(7．29±0．22)a(0．77±0．03)a(0．72±0．090)a(0．70±0．05)a(0．82±0．160)aT6(8．25±0．72)a(9．28±0．49)b(9．23±0．52)ab(8．96±0．06)ab(0．66±0．26)a(0．60±0．030)a(0．63±0．04)a(0．56±0．050)aT7(7．15±0．05)a(6．49±0．66)a(7．22±0．03)a(6．49±0．54)a(0．71±0．06)a(0．76±0．020)ab(0．65±0．04)a(0．87±0．130)bT8(4．31±0．33)a(4．77±0．22)a(4．55±0．42)a(4．18±0．19)a(1．29±0．34)a(1．13±0．162)a(0．90±0．13)a(0．94±0．240)aT9(4．11±0．35)a(3．92±0．14)a(3．93±0．15)a(3．76±3．69)a(1．57±0．24)a(1．49±0．124)a(1．42±0．24)a(1．54±0．174)aT10(3．31±0．15)b(3．17±0．13)ab(2．67±0．16)a(2．51±0．08)ab(1．66±0．24)a(1．72±0．020)a(1．76±0．08)a(1．84±0．200)a

注：表中数据为平均值±标准差，同列不同字母表示修枝强度间差异显著(P<0.05)；P0～P3分别代表修枝高度为0、1/4、1/3、1/2。

3.4 不同修枝强度下的林分生长因子统计预测模型

运用R软件对得到的数据进行拟合分析，分析在不同修枝强度下，抚育间伐强度与林分生长因子的关系。拟合结果见表3。

表3抚育间伐强度与胸径年平均生长量、树高年平均生长量和单木材积平均年生长量的关系

生长量修枝强度拟合模型R2胸径年平P0y=0．767e1．981x0．977均生长量P1y=0．859e1．995x0．942P2y=1．045e1．667x0．949P3y=1．043e1．621x0．961树高年平P0y=-0．766x2+0．597x+0．1810．821均生长量P1y=-0．51766x2+0．378x+0．2050．653P2y=-0．763x2+0．506x+0．2140．753P3y=-0．987x2+0．636x+0．2140．761单木材积平P0y=0．023e2．401x0．862均年生长量P1y=0．023e2．466x0．939P2y=0．028e1．937x0．936P3y=0．029e1．866x0．941

在不同修枝强度下，胸径年平均生长量和单木材积年平均生长量随着抚育间伐强度的增加逐渐升高，因此采用指数函数对其进行拟合，拟合效果很好(R2>0.85)，同时各参数也通过了检验。在修枝强度为0即不进行修枝处理时，胸径年平均生长量和抚育间伐强度的关系最显著；在修枝强度为2/3时，单木材积年平均生长量和抚育间伐强度的相关性最强。树高年平均生长量随着间伐强度的增加呈现先增再减的趋势，因此采用二次多项式函数进行拟合，拟合效果较好，R2为0.653～0.821，其中修枝强度为0时，树高年平均生长量和抚育间伐强度的关系最显著。

3.5 抚育间伐和修枝对兴安落叶松冠层的影响

抚育间伐强度对兴安落叶松用材林叶面积指数有显著差异，随着间伐强度的增加呈现先增再减的趋势，表现为6号样地达到最大值，为8.25%，10号样地达到最小值，为3.31%。不同修枝强度间叶面积指数并无显著性差异，整体来看，在修枝强度为1/2时数值较高。在1、2、3号和4样地，各修枝强度间存在显著差异，叶面积指数随着修枝强度的增加逐渐升高；其余样地各修枝强度间无显著差异，随着间伐强度的增加，最大值逐渐偏向于较小的修枝强度。通过交互效应检验，可以看出抚育间伐的主效应显著，F(9,80)=363.2，P=0；修枝强度的主效应显著，F(3,80)=22.61，P=0；两者交互作用显著，F(27,80)=7.03，P=0。交互效应显著说明两个因子间必定一个因素受另一个因素的影响，因此要进行简单效应检验，结果显示修枝强度不受任何抚育间伐强度的影响，而抚育间伐强度对任意修枝强度的主效应都显著。从表8结果可以看出，在6号样地修枝高度为1/4时叶面积指数最大，为9.28%，在10号样地修枝高度为2/3时叶面积指数最小，为2.51%。

兴安落叶松用材林冠下总辐射通量各抚育间伐强度间存在显著差异，随着间伐强度的增加呈现先减再增的变化趋势，其中6号样地达到最小值，为0.66 mol·m-2·d-1，10号样地达到最大值，为1.66 mol·m-2·d-1，这与叶面积指数的变化正好相反。不同修枝强度间的冠下总辐射通量不存在显著性差异，分别为1.18，1.12，1.04，1.03 mol·m-2·d-1。在2号样地，P0与P2、P3处理存在显著差异。通过交互效应检验结果可以看出抚育间伐的主效应显著，F(9,80)=42.58，P=0；修枝强度的主效应显著，F(3,80)=3.31，P=0.02；两者交互作用不显著，F(27,80)<1。从表2可以看出，在10号样地修枝高度为2/3时冠下总辐射通量最大，为1.84 mol·m-2·d-1，在6号样地修枝高度为2/3时冠下总辐射通量最小，为0.56 mol·m-2·d-1。

4 结论与讨论

对大兴安岭林区兴安落叶松用材林进行10种不同强度抚育间伐和4种不同强度的修枝处理，分析2012—2016年样地中兴安落叶松胸径、树高、单株材积生长量的变化情况以及两种处理对林分冠层的影响。

随着间伐强度的增加，兴安落叶松胸径和单株材积4 a总生长量逐渐增加，且各抚育间伐强度间存在显著性差异，这与赵麟萱等[14]、黄鑫春等[15]、余碧云等[16]的研究结果相似。分析原因，这可能与伐后林分密度有很大关系。一定的抚育强度后，样地内林分空间、营养环境得到很大程度优化，环境条件的改善大大促进了林木生长，尤其是胸径增长显著。不同抚育间伐强度下，兴安落叶松4 a树高生长量间差异性不显著，随着间伐强度的增加呈现先增再减的趋势，数值上相差不大，范围为0.77～1.28 m。这可能与观测时间较短有关，有研究表明树种高生长对环境条件的要求有所差异，尤其是在立地条件上[17]。抚育间伐强度对兴安落叶松用材林叶面积指数、冠下总辐射通量有显著差异，随着间伐强度的增加叶面积指数呈现先增再减的趋势，冠下总辐射通量呈现先减再增的变化趋势，这与李祥等[18]的研究结果一致。

不同修枝强度间胸径、树高和单株材积生长量差异不显著。合适的修枝强度能很好地促进林木径级生长，修枝能除去阻碍主干生长的侧枝，枯枝等，减少了不必要的营养消耗，改善了林内的生长条件。过度修枝会严重破坏林木同化物质的积累，在短时间内造成林木生长缓慢。整体来看，胸径平均生长量在修枝强度为1/2时达到最大，树高平均生长量在修枝强度为2/3达到最大，单株材积平均生长量在修枝强度为1/4达到最大，其次为修枝强度为1/2时；在修枝高度为1/2时平均叶面积指数达到最大，平均冠下总辐射通量达到最小。综合分析来看，兴安落叶松用材林最适宜的修枝高度为1/2。

通过交互效应检验结果可以发现抚育间伐强度对林分生长和冠层的主效应显著，修枝强度对单株材积生长量的主效应不显著，同时二者的交互作用显著仅体现在叶面积指数上。在不同修枝强度下，通过建立林分生长各项指标与抚育间伐强度的拟合模型，可以发现胸径年平均生长量、单木材积年平均生长量与抚育间伐强度的关系符合指数模型，树高年平均生长量与抚育间伐强度呈现二次多项式的关系。

本文研究的内容是抚育间伐和修枝强度对林木生长和冠层的短期影响，此项结果仅是对后期研究的一个参考，研究还需要更长时期的观测。今后还需不断完善研究指标，比如蓄积量，冠长、冠高等，建立林分生长动态模型，为森林抚育经营提供科学依据[7，19-20]。

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EffectsofThinningandPruningontheGrowthandCanopyofLarchForest

Zhang Tian, Zhu Yujie, Dong Xibin

(Key Laboratory of Forest Sustainable Management and Environmental Microorganism Engineering of Heilongjiang Province, Northeast Forestry University, Harbin 150040, P. R. China) Journal of Northeast Forestry University，2017,45(12)：8-11，21.

Thinning; Pruning; Timber forest larch; Growth; Canopy

1)国家级林业科学技术推广项目([2015]06号)。

张甜，女，1993年1月生，森林持续经营与环境微生物工程黑龙江省重点实验室(东北林业大学)，博士研究生。E-mail：346168733@qq.com。

董希斌，森林持续经营与环境微生物工程黑龙江省重点实验室(东北林业大学)，教授。E-mail：xibindong@163.com。

2017年7月13日。

潘 华。

S753.5

In order to reveal the influence of thinning on the forest growth better, and determine the way of forest tending, with larch forest in Daxing’an Mountains, we studied the effects of different thinning intensities (10 species) and different pruning intensities (4 species) on the growth and canopy. The main effect of thinning intensity on stand growth and canopy was significant. With the increase of thinning intensity, the DBH growth and the single tree volume growth increased gradually, and there was significant difference among the thinning intensity. The tree height showed the trend of increasing first and then decreasing as thinning intensity increased, and there was no significant difference under the thinning intensity. The relationship between the average annual growth of DBH, the average annual growth of single tree volume and the thinning intensity was consistent with the index model, and the relationship between the average annual growth of tree height and thinning intensity was the quadratic polynomial. There was a significant difference on the LAI and total PPFD under canopy among different thinning intensities. With the increase of thinning intensity, the LAI showed the trend of increasing first and then decreasing, and the total PPFD under canopy showed the trend of decreasing first and then increasing. There was no significant difference in the various indexes between different pruning intensities. Comprehensively, the optimum pruning strength of Larch forest is 1/2.