撫育間伐對(duì)川西柳杉人工林生長(zhǎng)和林下植被多樣性的影響

周鈺淮，王瑞輝，劉凱利，張 斌，李雪惠，胡佳怡

（中南林業(yè)科技大學(xué) a.林學(xué)院；b.中亞熱帶林學(xué)國(guó)家長(zhǎng)期科研基地，湖南 長(zhǎng)沙 410004）

柳杉Cryptomeria fortunei是我國(guó)亞熱帶地區(qū)優(yōu)良的速生豐產(chǎn)用材樹種，山地比丘陵和平原更適合柳杉生長(zhǎng)?！笆晃濉逼陂g，四川省曾經(jīng)把柳杉作為川西山地的主要造林樹種，根據(jù)全國(guó)第9 次森林資源調(diào)查數(shù)據(jù)，川西現(xiàn)有柳杉人工林約20 萬hm2，目前多數(shù)處于幼中齡階段[1]。在造林的初期，柳杉木材的市場(chǎng)行情較好，因?yàn)槠孀非蠼?jīng)濟(jì)效益，人們加大了柳杉的初植密度，一般達(dá)到2 500～3 000 株/hm2，進(jìn)入間伐期后，由于勞動(dòng)力成本上升、小徑材銷路不暢等原因，沒有開展撫育間伐，導(dǎo)致目前的柳杉幼、中林林內(nèi)陰暗潮潤(rùn)，地被植物發(fā)育不良，林分結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生物多樣性降低，林木生長(zhǎng)停滯，森林的多種功能得不到正常發(fā)揮[2-3]。目前柳杉人工林經(jīng)營(yíng)目標(biāo)發(fā)生了很大改變，一是中、小徑材的市場(chǎng)需求不旺，大徑材更受青睞；二是川西柳杉人工林多位于較高海拔生態(tài)脆弱地區(qū)森林的多種功能，對(duì)維護(hù)生態(tài)安全、維持生物多樣性、固碳等方面具有重要意義[4-5]。

撫育間伐作為森林生態(tài)系統(tǒng)經(jīng)營(yíng)的關(guān)鍵措施，對(duì)于改善林分生長(zhǎng)環(huán)境、優(yōu)化林分結(jié)構(gòu)和提高森林的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益具有重要的作用[6-7]。前人在撫育間伐對(duì)林木生長(zhǎng)和林下植被影響方面已經(jīng)做過許多研究，何先進(jìn)等[8]對(duì)馬尾松和邵錦鋒等[9]對(duì)濕地松的撫育間伐研究均表明撫育間伐能夠促進(jìn)胸徑、單株材積及單位面積蓄積量的增長(zhǎng)；其他對(duì)馬尾松人工林密度控制林下植被多樣性的研究，表明間伐對(duì)于林下植被的豐富度、多樣性有一定的促進(jìn)作用[10-12]。但是，前人的研究一般只針對(duì)低海拔地區(qū)，針對(duì)較高海拔地區(qū)的研究不多，多數(shù)僅從經(jīng)濟(jì)角度考慮間伐效益，缺少多功能視角，多數(shù)試驗(yàn)的觀測(cè)時(shí)間較短，沒有進(jìn)行適宜間伐期的研究，且前人對(duì)于柳杉撫育間伐的研究較少。本研究以川西較高海拔地區(qū)柳杉人工林為對(duì)象，設(shè)置不同間伐強(qiáng)度樣地，定期觀測(cè)林木和林下植被生長(zhǎng)，從經(jīng)濟(jì)和生態(tài)兩個(gè)維度研究適宜的間伐強(qiáng)度和合理的間伐間隔期，為柳杉人工林提質(zhì)增效提供理論和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于四川省雅安市雨城區(qū)國(guó)有林場(chǎng)羊子嶺工區(qū)，102°51′～103°12′E，29°40′～30°14′N。該地屬于亞熱帶濕潤(rùn)氣候，平均氣溫16.1℃，年平均降水量1 800 mm，年平均濕度79%，日照偏少，年日照率為23%，土壤類型以灰棕紫泥和山地黃壤為主[13]。試驗(yàn)地柳杉種植總面積5 000 hm2左右，平均海拔1 500 m，立地條件較好，具有適合多種植物生長(zhǎng)的生態(tài)環(huán)境。研究區(qū)內(nèi)主要物種除柳杉外，還有杉木Cunninghamia lanceolata、油桐Vernicia fordii、厚樸Magnolia officinalis、杜仲Eucommia ulmoides等，呈零星分布，約占林木總株數(shù)的2%。

1.2 樣地設(shè)置與調(diào)查

2014年11月，選擇立地條件較好（土層厚度大于50 cm，腐殖質(zhì)層厚度大于3 cm，坡度10°～21°）且基本相同，林相基本一致的8年生柳杉人工林，樣地的初始密度為2 850 株/hm2。設(shè)置4 個(gè)撫育間伐處理（間伐強(qiáng)度分別為0%、20%、30%、40%），每個(gè)處理3 次重復(fù)，共設(shè)置大小為20 m×30 m 的樣地12 個(gè)，對(duì)間伐樣地按克拉夫特法進(jìn)行林木分級(jí)，根據(jù)間伐強(qiáng)度依次伐除Ⅴ級(jí)木、Ⅳ級(jí)木和Ⅲ級(jí)木，間伐林木全部移出樣地，對(duì)照樣地不作處理。用GPS 定位儀詳細(xì)測(cè)定樣地經(jīng)緯度、海拔，觀測(cè)記錄坡向、坡度、土壤類型和林分郁閉度等環(huán)境因子。樣地設(shè)置后即進(jìn)行觀測(cè)因子調(diào)查，以后每年11—12月進(jìn)行調(diào)查。樣地基本信息見表1。

表1 樣地基本信息概況Table 1 Characteristics of the survey plot

樣地設(shè)置后，標(biāo)記樣木的胸徑位置（確保每年測(cè)量的胸徑位置相同）并實(shí)測(cè)胸徑，樹高用測(cè)高器或釣魚竿測(cè)定、并采用樹高曲線法繪制。在樣地中選擇不少于20 株林木并標(biāo)記，各徑階樹高測(cè)定株數(shù)應(yīng)與徑階檢尺株數(shù)成正比，林分平均直徑所在徑階不少于4 株，每個(gè)徑階至少有1 株。

林下植被調(diào)查采用樣方調(diào)查法，灌木樣方2 m×2 m，分別設(shè)置于樣地的4 個(gè)角。草本樣方1 m×1 m，設(shè)置于灌木樣方內(nèi)。所有植被調(diào)查樣方均用PVC 塑料管固定4 個(gè)角并標(biāo)記，確保每年在同一個(gè)樣方內(nèi)調(diào)查。

1.3 生長(zhǎng)指標(biāo)計(jì)算

1.3.1 樹高曲線

以胸徑為橫坐標(biāo)，樹高為縱坐標(biāo)，根據(jù)各測(cè)高木的胸徑和樹高繪制散點(diǎn)圖，將各點(diǎn)用圓滑曲線連接起來，形成樹高曲線圖?；诨貧w分析方法和非線性度量誤差模型分析方法，采用SPSS 19.0 軟件進(jìn)行胸徑—樹高曲線擬合得出最適樹高回歸方程。各樣地樹高回歸方程見表2。

表2 柳杉樹高回歸方程表Table 2 Height curve equation of Cryptomeria fortunei

1.3.2 林木單株材積計(jì)算

考慮到柳杉材積計(jì)算公式存在一定的區(qū)域差異，本研究采用四川省柳杉人工林二元立木材積公式計(jì)算[14]。

式中：V為單株立木材積（m3），D為胸徑（cm），H為樹高（m）。

1.3.3 喬木層生物量與生產(chǎn)力計(jì)算

采用分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)木法以及柳杉立木生物量模型計(jì)算歷年的喬木層生物量，相鄰年份樣地喬木層生物量之差即為樣地喬木層生產(chǎn)力，喬木層生物量與生產(chǎn)力計(jì)算公式如下[15-16]：

式中：Y為標(biāo)準(zhǔn)木喬木層生物量（t·hm-2）；a為林齡；D為標(biāo)準(zhǔn)木胸徑（cm）；i為徑階（cm）；W為喬木層生物量（t·hm-2）；n為株數(shù)；NPP為地上凈生產(chǎn)力（t·hm-2·a-1）。

1.3.4 植被多樣性計(jì)算

本研究選擇4 種最常用的物種多樣性指數(shù)描述群落的物種多樣性，Margalef 豐富度指數(shù)、Simpson 生態(tài)優(yōu)勢(shì)度指數(shù)、Shannon-wiener 多樣性指數(shù)和Pielou 均勻度指數(shù)，公式如下[17]：

Simpson 生態(tài)優(yōu)勢(shì)度指數(shù)：

Shannon-wiener 多樣性指數(shù)：

Pielous 均勻度指數(shù)：

式中：S為群落中的物種數(shù)；N為觀察到的個(gè)體總數(shù)，Pi為種i的個(gè)體數(shù)占群落中總個(gè)體數(shù)的比例。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2013 和SPSS 19.0 軟件進(jìn)行描述性統(tǒng)計(jì)分析、獨(dú)立樣本T 檢驗(yàn)、雙因素方差分析等運(yùn)算。采用Origin 18.0 軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 撫育間伐對(duì)柳杉胸徑樹高生長(zhǎng)的影響

表3為各處理柳杉樹高、胸徑前3年和后3年的生長(zhǎng)情況，從表3可以看出，間伐后第3年和間伐后第6年平均胸徑和平均樹高間伐均大于對(duì)照，且隨間伐強(qiáng)度的增大而增大。間伐后第3年，T3 平均胸徑和平均樹高明顯大于CK，相比CK 分別增加了3.23 cm、2.37 m；間伐后第6年，T3 平均胸徑和平均樹高相比CK 分別增加了5.05 cm、2.59 m。胸徑和樹高年生長(zhǎng)量前3年和后3年均為T3＞T2＞T1＞CK。方差分析結(jié)果表明，間伐后第3年、第6年平均胸徑T1 與CK 間差異不顯著（P＞0.05），其他處理間均具有顯著差異（P＜0.05），平均樹高第3年、第6年各處理間均存在顯著差異（P＜0.05），胸徑平均年生長(zhǎng)量前3年和后3年各處理間均存在顯著差異（P＜0.05），樹高平均年生長(zhǎng)量差異不顯著（P＞0.05）。胸徑平均年生長(zhǎng)量后3年與前3年相比呈下降趨勢(shì)，CK、T1、T2 和T3 分別下降了13.63%、15.72%、11.04%和6.04%，下降幅度總體上隨間伐強(qiáng)度增大而減小。由此可見，撫育間伐促進(jìn)了柳杉胸徑的生長(zhǎng)，一方面，間伐降低了林分密度，保留木的營(yíng)養(yǎng)空間增大，能得到更多的光照、水分、養(yǎng)分和熱量，從而促進(jìn)了林木的直徑生長(zhǎng)；另一方面，間伐除去了生長(zhǎng)較差的低矮植株，改善了林木的遺傳品質(zhì)，保留下來的相對(duì)優(yōu)良的個(gè)體具有較大的生長(zhǎng)潛力，但間伐對(duì)胸徑的促進(jìn)作用隨時(shí)間推移減弱，其減弱程度隨間伐強(qiáng)度增強(qiáng)而減緩。間伐對(duì)柳杉樹高的生長(zhǎng)量也具有一定的促進(jìn)作用，但其差異未達(dá)到顯著水平，柳杉的樹高生長(zhǎng)主要還是受立地條件和遺傳特性的影響，林分密度的影響相對(duì)較小，各處理樣地平均樹高的差異主要是由于間伐去掉了低矮林木。

表3 不同撫育間伐強(qiáng)度柳杉人工林樹高、胸徑的生長(zhǎng)變化Table 3 Growth changes of height and DBH of Cryptomeria fortunei plantations with different thinning intensities

2.2 撫育間伐對(duì)柳杉單株材積和蓄積量增長(zhǎng)的影響

表4為各處理柳杉單株材積、蓄積前3年和后3年的生長(zhǎng)情況，從表4可以看出，間伐后第3年和間伐后第6年間伐單株材積間伐均大于對(duì)照，且隨間伐強(qiáng)度的增大而增大。T1、T2、T3 單株材積間伐后第3年分別比CK 增加了0.004 5、0.028 0、0.063 3 m3，間伐后第6年比CK分別增加了0.009 7、0.047 9、0.107 9 m3。單位面積蓄積量大小第3年為T3＞CK＞T2＞T1，第6年 為T3＞T2＞CK＞T1。單株材積和單位面積蓄積年生長(zhǎng)量前3年和后3年均為T3＞T2＞T1＞CK；方差分析結(jié)果表明，第3年、第6年單株材積和前3年、后3年單株材積年生長(zhǎng)量T1 與CK 間差異不顯著（P＞0.05），其他處理間均具有顯著差異（P＜0.05）。單位面積蓄積量第3年處理間均具有顯著差異（P＜0.05），第6年CK 與T1 間差異不顯著（P＞0.05），其他處理間均具有顯著差異（P＜0.05）。單位面積蓄積年生長(zhǎng)量前3年和后3年各處理間均具有顯著差異性（P＜0.05）；從表3還可以看出，單株材積生長(zhǎng)量后3年與前3年相比，呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，CK、T1、T2、T3 分別下降了15.03%、7.21%、6.63%、4.5%，下降幅度總體上隨間伐強(qiáng)度增大而減小。單位面積蓄積年生長(zhǎng)量后3年和前3年相比，CK、T1、T2、T3分別下降了11.91%、12.18%、12.65%、1.76%。林木單株材積生長(zhǎng)量與胸徑的平方呈正相關(guān)，撫育間伐伐去了徑級(jí)較小的林木，保留木平均胸徑增大，單株材積也增大，因此撫育間伐對(duì)單株材積有顯著的促進(jìn)作用。單位面積蓄積量受單株材積和林木株樹的影響，其高低取決于兩者之間的平衡。撫育間伐對(duì)單位面積蓄積生長(zhǎng)量有顯著的促進(jìn)作用，因?yàn)閾嵊g伐從遺傳品質(zhì)和環(huán)境兩方面促進(jìn)了胸徑的生長(zhǎng)，但這種促進(jìn)作用隨時(shí)間而減弱，其減弱程度總體上與間伐強(qiáng)度成反比，因?yàn)閾嵊g伐對(duì)林分環(huán)境條件的改善作用隨時(shí)間而減弱，而減弱的程度隨間伐強(qiáng)度增大而減緩。

表4 不同撫育間伐強(qiáng)度柳杉人工林單株材積和蓄積量的生長(zhǎng)變化Table 4 Growth changes of individual tree volume and stock accumulation in Cryptomeria fortunei plantations with different thinning intensities

2.3 撫育間伐對(duì)柳杉徑階分布的影響

圖1為不同間伐強(qiáng)度的徑階分布，從圖1A中可以看出，間伐后第3年，CK 處理下徑階主要分布在10～16 cm，20～24 cm 徑階株數(shù)占比為0%，26 cm 及以上徑階株數(shù)占比為0%；T1處理下徑階主要分布在12～16 cm，20～24 cm徑階株數(shù)占比為15.20%，26 cm 及以上徑階株數(shù)占比為3.22%；T2 處理下徑階主要分布在12～20 cm，20～24 cm 徑階株數(shù)占比為34.88%，26 cm 及以上徑階株數(shù)占比為3.91%；T3 處理下徑階主要分布在16～22 cm，20～24 cm 徑階株數(shù)占比為47.06%，26 cm 及以上徑階株數(shù)占比為5.06%。20～24 cm 徑階林木株數(shù)分布大小排序?yàn)門3＞T2＞T1＞CK，26 cm 及以上徑階株數(shù)大小排序?yàn)門3＞T2＞T1＞CK。從圖1B 中可看出，間伐后第6年，CK 處理下徑階主要分布在12～20 cm，20～24 cm 徑階株數(shù)占比為24.21%，26 cm 及以上徑階株數(shù)占比為0%；T1處理下徑階主要分布在10～22 cm，20～24cm徑階株數(shù)占比為26.25%，26 cm 及以上徑階株數(shù)占比為0%；T2 處理下徑階主要分布在14～22 cm，20～24 cm 徑階株數(shù)占比為31.01%，26 cm及以上徑階株數(shù)占比為5.26%；T3 處理下徑階主要分布在16～22 cm，20～24 cm 徑階株數(shù)占比為40.06%，26 cm 及以上徑階株數(shù)占比為6.28%。20～24 cm 徑階林木株數(shù)分布大小排序?yàn)門3＞T2＞T1＞CK，26 cm 及以上徑階株樹分布大小排序?yàn)門3＞T2＞T1=CK。間伐后第6年變化趨勢(shì)與間伐后第3年變化趨勢(shì)類似，均隨著間伐強(qiáng)度的增大，徑階分布逐漸向右偏移，即大徑級(jí)林木占總株數(shù)百分比呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)，而小徑級(jí)則有所降低，而且這種趨勢(shì)隨著間伐強(qiáng)度增大而增大；由此表明，通過間伐可以促進(jìn)林木個(gè)體的生長(zhǎng)，改善林分徑階結(jié)構(gòu)，而且T3 處理下更為顯著。

圖1 不同間伐強(qiáng)度的胸徑徑階分布Fig.1 Diameter grades distribution of Cryptomeria fortunei plantations with different thinning intensities

表5為2017年柳杉徑階正態(tài)性檢驗(yàn)表，從表5可以看出，3 種間伐強(qiáng)度處理的林分直徑偏度總體均呈上升趨勢(shì)。2017年柳杉徑階分布中，CK 與T3 的徑階分布曲線偏離正態(tài)性（P＜0.05），T1和T2 的徑階分布曲線符合正態(tài)分布（P＞0.05）。表6為2020年柳杉徑階正態(tài)性檢驗(yàn)表，在2020年柳杉徑階分布中，各處理均符合正態(tài)分布（P＞0.05）。2017年CK 與T3 的徑階分布曲線偏離正態(tài)性（P＜0.05），可能是因?yàn)镃K 未間伐，小徑階林木較多，T3 間伐強(qiáng)度大，小徑階林木較少，但這種狀況隨著間伐時(shí)間推移會(huì)逐漸改變，至2020年，柳杉的徑階分布逐步呈現(xiàn)正態(tài)，隨間伐強(qiáng)度增大出現(xiàn)向右偏移趨勢(shì)。

表5 2017年柳杉徑階正態(tài)性檢驗(yàn)表Table 5 Tests for normality in different diameter grades of Cryptomeria fortune plantation in 2017

表6 2020年柳杉徑階正態(tài)性檢驗(yàn)表Table 6 Tests for normality in different diameter grades of Cryptomeria fortune plantation in 2020

2.4 撫育間伐對(duì)柳杉喬木層生產(chǎn)力和生物量的影響

圖2為不同間伐強(qiáng)度下柳杉人工林各徑階生產(chǎn)力，由圖2A 可看出，間伐后第3年20～24 cm 徑階的生產(chǎn)力占比，CK、T1、T2、T3 分別為0%、30.48%、50.02%、64.81%，26 cm 以上徑階生產(chǎn)力占比分別為0%、5.73%、8.21%、0.42%。由圖2B 可以看出，間伐后第6年20～24 cm徑階的生產(chǎn)力占比，CK、T1、T2、T3 分別為20.51%、42.94%、47.62%、59.15%，26 cm 以上徑階生產(chǎn)力占比分別為0%、0%、7.31%、6.02%。由此可見，20 cm 及以上較大徑階生產(chǎn)力占比隨間伐強(qiáng)度的增大而增大，其原因是間伐促進(jìn)了林木的生長(zhǎng)，20 cm 及以上較大徑階株數(shù)隨間伐強(qiáng)度增大而增多。

圖2 不同間伐強(qiáng)度下柳杉人工林各徑階的生產(chǎn)力Fig.2 The productivity of different diameters of Cryptomeria fortunei plantations with different thinning intensities

分析4 種不同間伐強(qiáng)度下柳杉人工林喬木層的平均生物量和生產(chǎn)力（表7）可知，在間伐后第3年和第6年，各喬木層生物量均隨著間伐強(qiáng)度增大而減少，而喬木層平均生產(chǎn)力隨間伐強(qiáng)度增大而增加。由方差分析結(jié)果可知，間伐后第3年和第6年，喬木層平均生物量T1 與T2 差異不顯著（P＞0.05）,其他各處理間差異顯著（P＜0.05），喬木層平均生產(chǎn)力T2與T3差異不顯著（P＞0.05），其他各處理間差異顯著（P＜0.05）。喬木層平均生產(chǎn)力第3年和第6年相比，CK、T1、T2、T3分別下降了8.12%、6.01%、1.04%、0.57%，總體上下降幅度隨間伐強(qiáng)度增大而減小。由此可見，間伐提高了柳杉喬木層生產(chǎn)力，并且隨著間伐強(qiáng)度的增大，喬木層生產(chǎn)力提高得更顯著。但間伐對(duì)林分生產(chǎn)力的促進(jìn)作用隨時(shí)間推移減弱，其減弱程度隨間伐強(qiáng)度增強(qiáng)而減緩。而株數(shù)對(duì)于喬木層生物量影響較大，導(dǎo)致間伐使其喬木層平均生物量減小。

表7 不同間伐強(qiáng)度林分喬木層的平均生物量、生產(chǎn)力Table 7 Average biomass and productivity of the arbor layer in stands with different thinning intensities

2.5 撫育間伐對(duì)林下植被多樣性的影響

表8為撫育間伐后前3年與后3年柳杉人工林林下植被多樣性指數(shù)的變化量表，由表8可知，柳杉林進(jìn)行撫育間伐后，4 種處理樣地的多樣性指數(shù)均有所增加，且隨著間伐強(qiáng)度的增加其增加值越大。方差分析結(jié)果表明，間伐前3年和后3年，各處理Margalef 變化量均存在顯著性差異（P＜0.05），Pielou 和Shannon-wiener 除T1 與T2 差異不顯著外（P＞0.05），其他各處理均差異顯著（P＜0.05），Simpson 間伐前3年除T1 與T2 差異不顯著外（P＞0.05），其他各處理均差異顯著（P＜0.05），后3年各處理間均存在顯著性差異（P＜0.05）。從表7中還可以看出，Margalef、Pielou、Shannon-wiener、Simpson 的變化量間伐后的后3年與前3年相比呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，CK、T1、T2、T3 的Margalef 分別下降了56.69%、40.03%、35.17%、30.10%，Pielou 分別下降了36.72%、18.62%、17.42%、8.71%，Shannon-wiener 分別下降了42.20%、37.78%、20.10%、18.70%，Simpson下降了39.74%、25.56%、17.91%、8.09%，下降幅度總體上隨間伐強(qiáng)度增大而減小。由此可見，撫育間伐促進(jìn)了林下植被的生長(zhǎng)，使得植物的多樣性增加，因?yàn)閾嵊g伐改善了林內(nèi)光照、溫度、水分等因子，為多種草本和灌木植物的生長(zhǎng)創(chuàng)造了條件。但間伐后隨著時(shí)間的推移，林分郁閉度逐漸恢復(fù)，這種促進(jìn)作用逐漸減弱，其減弱程度隨間伐強(qiáng)度增強(qiáng)而減緩。

表8 撫育間伐后前3年與后3年柳杉人工林林下植被多樣性指數(shù)的變化量Table 8 Variation of underground vegetation diversity indexes of Cryptomeria fortunei plantation in the first and last three years after thinning

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié) 論

試驗(yàn)結(jié)果表明，撫育間伐能促進(jìn)柳杉胸徑、樹高、單株材積和蓄積量的生長(zhǎng)，4 項(xiàng)指標(biāo)的年生長(zhǎng)量均隨撫育間伐強(qiáng)度的增大而增大。胸徑、單位面積蓄積量年生長(zhǎng)量各處理間差異顯著（P＜0.05）；單株材積年生長(zhǎng)量在對(duì)照與強(qiáng)度間伐、中度間伐之間存在顯著差異（P＜0.05），與輕度間伐無顯著差異（P＞0.05）；樹高年生長(zhǎng)量各處理間無顯著差異（P＞0.05）；胸徑、單株材積年生長(zhǎng)量間伐后的后3年與前3年相比呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，下降幅度總體上隨間伐強(qiáng)度增大而減小。

間伐能夠?qū)α址謴诫A結(jié)構(gòu)產(chǎn)生明顯的影響。隨著間伐強(qiáng)度的增大，徑階分布逐漸向右偏移，即大徑級(jí)林木占總株數(shù)的百分比呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)，而小徑級(jí)則呈現(xiàn)減少的趨勢(shì)，這種趨勢(shì)隨著間伐強(qiáng)度的增大而增大。低間伐強(qiáng)度下林分徑階分布向正態(tài)分布更加靠近，較高的間伐強(qiáng)度能夠使得徑階分布較為集中，縮小徑階分布離散程度，上述變化趨勢(shì)間伐后第3年與第6年類似。

撫育間伐能提高柳杉喬木層的平均生產(chǎn)力和20 cm 及以上徑階的喬木層生產(chǎn)力，且隨著間伐強(qiáng)度的增大而增大。但撫育間伐降低了喬木層的平均生物量，喬木層平均生物量隨著間伐強(qiáng)度的增大而減少。間伐后第3年和第6年，喬木層平均生物量T1 與T2 差異不顯著（P＞0.05）,其他各處理間差異顯著（P＜0.05），喬木層平均生產(chǎn)力T2 與T3 差異不顯著（P＞0.05），其他各處理間差異顯著（P＜0.05），間伐后第6年與第3年相比，喬木層平均生產(chǎn)力呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，下降幅度總體上隨間伐強(qiáng)度增大而減小。

撫育間伐能促進(jìn)林下植被的發(fā)育，增加林下植被生物多樣性，4 種處理下樣地的多樣性指數(shù)均表現(xiàn)為撫育間伐＞對(duì)照，且隨著間伐強(qiáng)度的增加，多樣性指數(shù)變化量增大。間伐后的后3年與前3年相比，4 種指數(shù)變化量呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，下降幅度總體上隨間伐強(qiáng)度增大而減小。

從上述試驗(yàn)結(jié)論可以看出，撫育間伐能促進(jìn)柳杉的生長(zhǎng)，有利于大徑階林木培養(yǎng)，能夠提高喬木層的生產(chǎn)力和林下植被的多樣性，這些作用隨間伐強(qiáng)度加大而增強(qiáng)，隨時(shí)間的推移而下降，下降程度隨間伐強(qiáng)度增大而減緩。

3.2 討 論

撫育間伐是目前我國(guó)柳杉純林改造的主要手段，研究結(jié)果表明，柳杉人工林在不同強(qiáng)度的間伐下，撫育間伐都可以獲得不錯(cuò)的成效。若以培育中小徑材為目的，可采用輕度或中度間伐，以培育大中徑材為目的，可采用中度或強(qiáng)度間伐。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，大徑材用材需求增加，重度撫育間伐更有利于大徑材培育。柳杉平均胸徑、單株材積、單位面積蓄積量的年生長(zhǎng)量在間伐后的前3年比后3年要高，所以縮短撫育間伐間隔期和增加撫育間伐次數(shù)能夠更好地促進(jìn)林木生長(zhǎng)，提高木材產(chǎn)量。

研究表明，林分徑階結(jié)構(gòu)隨著間伐強(qiáng)度增強(qiáng)，其值偏向右側(cè)，即大徑級(jí)林木占總株數(shù)百分比呈增加的趨勢(shì)，這種趨勢(shì)隨著間伐強(qiáng)度增大而增大[18-19]。白靈海等[20]對(duì)馬尾松近熟林的間伐效應(yīng)的研究表明，間伐有利于提高大徑級(jí)林木株數(shù)比例，從而提高材種規(guī)格與效益，與本研究結(jié)果一致。Zachara[21]研究了擇伐對(duì)歐洲赤松Pinussylvestris Linn.林分結(jié)構(gòu)的影響，認(rèn)為小強(qiáng)度間伐對(duì)林分的徑階結(jié)構(gòu)沒有大的影響，中、高強(qiáng)度間伐可以改善林分的徑階結(jié)構(gòu)并促進(jìn)樹木生長(zhǎng)，也與本研究結(jié)果一致。

本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)撫育間伐不能同時(shí)增加喬木層生物量與生產(chǎn)力。傅校平[22]研究了杉木人工林不同間伐強(qiáng)度對(duì)林分生物量的影響，認(rèn)為的杉木林通過中、強(qiáng)度間伐能提高單株生物量，從而提高林分生產(chǎn)力，但因單位面積株數(shù)減少，單位面積生物量并不隨間伐強(qiáng)度加大而增加，反而會(huì)降低，與本研究結(jié)果相同。通過對(duì)間伐減少的喬木層生物量與生產(chǎn)力增加量發(fā)現(xiàn)，間伐后第3年T1、T2、T3 的喬木層生物量比CK 分別損耗了11.41%、15.16%、28.53%，喬木層生產(chǎn)力增加了4.22%、12.57%、13.04%，間伐后第6年T1、T2、T3 的喬木層生物量比CK 分別損耗了10.74%、13.72%、24.86%，喬木層生產(chǎn)力增加了3.76%、6.60%、7.24%的，T2 與T3 在生產(chǎn)力增加量相當(dāng)?shù)那闆r下，T2損耗了更少的生物量，說明T2 能更好地權(quán)衡林分喬木層生物量減少量和生產(chǎn)力增加量之間的關(guān)系。商添雄等[16]研究了華北落葉松Larix principisrupprechtii人工林（28年生）生長(zhǎng)對(duì)撫育間伐的響應(yīng)，認(rèn)為重度間伐（間伐50%，保留895 株/hm2）在保留喬木層生物量的同時(shí)有效地提高了林分生產(chǎn)力，說明對(duì)于不同林齡的不同樹種，維持林分喬木層生物量和生產(chǎn)力之間平衡關(guān)系的林分密度可能不同。本試驗(yàn)的柳杉林地處川西較高海拔區(qū)域，可以將柳杉作為碳匯林經(jīng)營(yíng)，作為碳匯林，需要考慮林分生物量與生產(chǎn)力之間的平衡[23]。只有維持較高的生物量和較大的生產(chǎn)力，才能確保森林碳匯能力的持續(xù)提高，綜合本研究結(jié)果，在進(jìn)行碳匯林經(jīng)營(yíng)時(shí)，建議采取T2 即中度間伐（間伐30%）。

林下植被對(duì)改善森林結(jié)構(gòu)、豐富生物多樣性、涵養(yǎng)水源、保持水土、維持生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定等具有重要作用[24-25]。試驗(yàn)表明，重度間伐能更大程度地創(chuàng)造空曠的林下環(huán)境，為林下植被提供更多的生存空間，從而促進(jìn)林下植被生長(zhǎng)。間伐初期林下植被的競(jìng)爭(zhēng)不激烈，各物種占據(jù)各自所需的生態(tài)位，隨著時(shí)間的推移，林分郁閉度變大，物種對(duì)生態(tài)因子的競(jìng)爭(zhēng)增強(qiáng)。由于先前物種已經(jīng)占據(jù)了更多生存空間，其他物種入侵困難，導(dǎo)致多樣性指數(shù)變化變小，因此，可通過增加撫育間伐次數(shù)和縮短撫育間伐間隔期來提高林下植被多樣性[26]。川西柳杉人工林多數(shù)處于較高海拔的生態(tài)脆弱地區(qū)，如果間伐強(qiáng)度太大，可能引起生態(tài)環(huán)境的劇烈變化，短期內(nèi)對(duì)水土保持不利，但如果間伐強(qiáng)度太小，則對(duì)林下植被生長(zhǎng)不利，可以考慮采用中等強(qiáng)度（T2）間伐求得兩者之間的平衡。

撫育間伐作為森林生態(tài)系統(tǒng)植被－土壤－微生物互作關(guān)系的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力，不僅影響林分生長(zhǎng)，而且對(duì)土壤理化性質(zhì)和微生物等也會(huì)產(chǎn)生影響[27]。本研究同時(shí)觀測(cè)了土壤因子，下一步將處理土壤監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，以便從整體上分析撫育間伐對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響。柳杉撫育間伐6 a 后，無論是林木生長(zhǎng)、林下植被多樣性還是喬木層生產(chǎn)力，撫育間伐的促進(jìn)作用都呈下降趨勢(shì)，預(yù)示低間伐強(qiáng)度后可以進(jìn)行第二次間伐，但適宜間伐期的確定應(yīng)權(quán)衡間伐的綜合效益與間伐成本之間的關(guān)系，這需要進(jìn)一步研究。森林撫育成效的觀測(cè)也是一個(gè)長(zhǎng)期的過程，對(duì)于撫育間伐對(duì)柳杉人工林生態(tài)系統(tǒng)的長(zhǎng)期綜合影響，筆者及其所屬團(tuán)隊(duì)將進(jìn)一步跟蹤研究。