撫育間伐對林木生長及生態(tài)環(huán)境的影響

王 杰，楊中寧

（廣西壯族自治區(qū)國有七坡林場，廣西南寧 530219）

隨著社會的發(fā)展和國家建設的加快，木材作為可再生資源，其需求量逐年增加。受環(huán)境保護壓力和生態(tài)林建設的制約，大力發(fā)展人工林已成為緩解木材壓力、恢復森林生長、改善生態(tài)環(huán)境和促進林農(nóng)增收的有效途徑。當前我國人工林以用材林為主，人工林經(jīng)營存在生產(chǎn)力不足、地力衰退、生物多樣性銳減等諸多問題，同時人工林質(zhì)量有待提升。撫育間伐作為森林培育的重要手段，是培育大徑材林和混交林的基礎，是實現(xiàn)森林經(jīng)營綜合效益提升的重要措施。撫育間伐通過調(diào)整林木間的關系，改善林分結(jié)構和林內(nèi)光照及溫濕條件，進一步增加生物多樣性及群落數(shù)量，同時在穩(wěn)定土壤理化性質(zhì)及增加土壤肥力上發(fā)揮巨大作用。通過探討林分關鍵因子變化情況及相互間的聯(lián)系，闡述撫育間伐對林木生長及生態(tài)環(huán)境的影響。

1 研究現(xiàn)狀及方向

人們對撫育間伐的重視程度越來越高，針對撫育間伐的研究廣泛而深入，在撫育間伐實施上也更加注重林分的生長效應。國外研究主要是針對森林長期經(jīng)營提出了規(guī)劃綱要和行動措施，旨在通過合理的森林撫育改善林分結(jié)構，提高森林質(zhì)量，實現(xiàn)森林可持續(xù)經(jīng)營的目的。我國各地針對當?shù)貙嶋H樹種展開了撫育間伐研究，也取得了一些實質(zhì)性進展，其中北方地區(qū)主要對落葉松、山楊、樺樹等樹種進行了大量研究，南方地區(qū)則對馬尾松、杉木、桉樹等樹種進行了相關撫育間伐研究。國內(nèi)外學者對撫育間伐的研究，主要集中在間伐對林木生長、林分結(jié)構、林分更新、林下生物多樣性和森林土壤等方面的影響和調(diào)控。

森林系統(tǒng)是一個多要素相互聯(lián)系、相互影響的整體，間伐對林分的影響是全方面的。撫育間伐主要研究方向是通過設置不同間伐強度，對間伐后林木生長表現(xiàn)和林分結(jié)構變化進行研究，分析間伐后林分小氣候、林下植物多樣性、土壤理化性質(zhì)、土壤微生物及林分凋落物分解的變化規(guī)律及其之間的關系，利用主成分分析確定林木結(jié)構調(diào)控和凋落物分解的最佳間伐強度，為人工林高效經(jīng)營和改善土壤肥力提供理論依據(jù)。

2 對林木生長的影響

撫育間伐可以降低林分密度，增加保留木的生長空間和透光率，改善林分小氣候和營養(yǎng)空間，增強空氣流動，保證林木養(yǎng)分的集中供應，從而促進林木生長。

撫育間伐去除徑級較小的活立木，增加林內(nèi)空間通透性，減少種內(nèi)競爭的個體，對保留木的徑級結(jié)構分布影響顯著。研究結(jié)果表明，隨著間伐強度和林齡的增加，徑級峰值向大徑級偏移，徑級分布范圍明顯向大徑級偏向。由不同間伐強度林分徑級分布范圍看，經(jīng)過間伐的林分，伐后4～21 年，徑級分布峰值比對照區(qū)提高1～2 徑級[1]。伐除干擾樹可以為目標樹提供有利的生長空間，進而在一定程度上促進目標樹的生長。對干擾樹間伐的林分，林木總體分布格局趨于隨機分布，符合林木分布格局隨生長變化的一般性規(guī)律，有利于目標樹的持續(xù)快速生長和較大徑級林木的生產(chǎn)[2]。由于林木處于連續(xù)生長的動態(tài)狀況，不同樹種及立地條件存在一定的差異性，因此撫育間伐后需要對林木生長進行長期監(jiān)測。

不同的間伐強度對林木生長的影響主要體現(xiàn)在平均胸徑上，由于間伐林分為中齡林及以上林，林木生長已到達峰值，間伐后可給保留木提供橫向生長空間，樹枝橫向生長、樹葉增多，從而增加林木的胸徑及單株材積。低強度的間伐只采伐弱勢木，即枯死木和分化木，對保留木蓄積量的增長并不明顯；中高強度的間伐則以促進目標樹生長為目的，為目標樹的生長創(chuàng)造了有利的空間優(yōu)勢，故間伐強度越大，單株材積的增長越明顯。

3 對生態(tài)環(huán)境的影響

3.1 林分環(huán)境因子

林分環(huán)境因子主要包含光照、溫度、水分等。撫育間伐后光照強度的變化取決于時間和空間因素的相互影響。在時間上，間伐后的林分結(jié)構在短期內(nèi)發(fā)生改變，郁閉度迅速降低，透光度明顯增大，相對光照強度明顯提高；在空間上，林木生長量增加，林分逐漸郁閉，加上林下植被的生長，光照強度相對減弱，故隨著撫育間伐間隔期的延長，對相對光照強度的影響會逐漸減小[3]。撫育間伐后光照的增強致使林分溫度上升，溫度的上升有利于提高林地微生物的活性，微生物活性的增強加速林地掉落物的分解，同時微生物自身繁殖相應加快。在一定的降水量下，林分內(nèi)的濕度由降水后林分的蒸騰作用和樹冠的截流量決定，經(jīng)過撫育間伐，林分的密度下降，樹枝、葉片相應減少，樹冠的截流量在短期內(nèi)處于下降狀態(tài)，林分內(nèi)的濕度降低；加上林分氣溫的升高、蒸騰作用的增加使林分內(nèi)的濕度隨之降低。綜合光照強度、蒸騰量及樹冠的截流量等多方面的影響，加上間伐后林內(nèi)降雨量的增加，撫育間伐可以為林分創(chuàng)造適宜的光熱及水分 條件。

3.2 生物多樣性

生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定取決于林分生物多樣性，進行撫育間伐屬于人為干擾林分的生態(tài)系統(tǒng)，此時林下灌木、草本的種類和數(shù)量發(fā)生相應的變化，為測定其變化程度，可以通過測定相關指數(shù)來進行研究；林下物種的均勻度、豐富度及變化程度可以通過測定物種多樣性指數(shù)來反映。研究表明，間伐后林內(nèi)植物種數(shù)、屬數(shù)和科數(shù)增多，喬木、灌木和草本種數(shù)增加；間伐林內(nèi)植物物種豐富度指數(shù)和Shannon-Wiener 指數(shù)顯著提高，Pielou 指數(shù)和Simpson 指數(shù)變化不明顯[4]。間伐林分使得豐富度指數(shù)、多樣性指數(shù)均會隨著強度的增加而提高，但林下陰生植物會隨著光照的增加而減少。

森林生物多樣性隨著間伐后時間的長短也會不斷發(fā)生變化，一般間伐初期生物多樣性顯著提高，隨后林木不斷生長，郁閉度增大，導致生物多樣性逐步降低。對于相同強度間伐的林分，Simpson 多樣性指數(shù)和Shannon-Wiener 多樣性指數(shù)在間伐后第2 年最高，第1 年次之，第6 年最低[5]。林下植被在間伐后得到一定的營養(yǎng)生長空間，不同物種間也存在競爭關系，此時速生植物在其中表現(xiàn)突出，處于優(yōu)勢地位。

不同的間伐強度對林分物種多樣性也存在不同的影響，其主要影響植被的結(jié)構。高強度的間伐影響最大，速生植物在此時占據(jù)主導地位，林分植被分化最明顯；低強度的間伐擾動太少，少數(shù)較優(yōu)勢的植物仍然占據(jù)主導地位，林分植被結(jié)構分化不明顯，其他植被生長受抑制；中等強度的間伐則是出現(xiàn)均衡的條件，此時林分群落的多樣性最高，且植被結(jié)構垂直分化，更易于形成復層林分。

3.3 土壤性質(zhì)及肥力

土壤是林木生長所必需的物質(zhì)基礎及營養(yǎng)來源，是森林蓄積量提升的基本保障。目前，關于間伐撫育對土壤理化性質(zhì)的影響，國內(nèi)外學者做了大量的研究，需要從不同的立地條件和間伐強度研究間伐撫育對土壤理化性質(zhì)及微生物分解力的影響，同時要根據(jù)林分類型及樹種結(jié)構等多方面進行研究，才能得出影響土壤理化性質(zhì)的關鍵因素。

土壤物理性質(zhì)的研究主要從土壤的含水量、持水量、土壤容重及土壤空隙度等方面進行；化學性質(zhì)的研究主要從土壤中的氮磷鉀含量隨間伐強度變化方面進行。在土壤物理性質(zhì)上，土壤供水性和持水性是反映土壤含水量和持水量的重要指標。研究表明，間伐能增加林地供水性和持水性，其效果隨撫育強度的增加而增加[6]。供水性和持水性的增加，促使酶活性增加和植物根系生長，酶活性的增加加速有機物的分解、加劇林下根系腐爛，林地內(nèi)土壤容重及土壤空隙度也隨之增加。間伐對土壤化學性質(zhì)沒有直接的影響，且對pH 值的影響不大。影響土壤化學性質(zhì)最大的因素是煉山，但對于采取撫育間伐的林分來說，化學性質(zhì)的改變主要來源于凋落物的分解，氮磷鉀的含量隨凋落物分解速度的增加而增加，而凋落物分解速度因不同強度的間伐而有所不同。

土壤的營養(yǎng)除了與林地本身的立地條件有關外，還與林分內(nèi)枯落物分解的有機質(zhì)含量有關。撫育間伐后林分郁閉度降低，光照隨之增強，林分內(nèi)枯落物的分解加劇，土壤中有機質(zhì)含量增加，促使土壤結(jié)構改善、營養(yǎng)成分增加。間伐強度越大，光照強度越大，微生物活躍度越強，枯落物分解越快速，土壤中營養(yǎng)元素含量越高，土壤肥力提升越快。相比較而言，樹種結(jié)構越復雜，土壤理化性質(zhì)及土壤肥力越好，如復層林土壤理化性質(zhì)及土壤肥力比純林好。

3.4 凋落物分解及土壤微生物

凋落物在森林生態(tài)系統(tǒng)中占具重要地位，是生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分生物循環(huán)的基礎[7]。生態(tài)系統(tǒng)中養(yǎng)分循環(huán)需要凋落物的分解，其循環(huán)快慢取決于凋落物的分解速度。凋落物的分解與凋落物性質(zhì)、林分環(huán)境因子及分解者存在一定的關系。凋落物分解后所產(chǎn)生的氮、磷及礦質(zhì)元素成為可被植物吸收的養(yǎng)分。凋落物的分解速度與分解者的種群和數(shù)量關系密切，分解者主要是細菌、放線菌、真菌群落，它們協(xié)同參與凋落物分解過程，分解者數(shù)量越多，分解速度越快。

間伐主要通過改變林分密度和結(jié)構影響凋落物的分解，從而改變林分水熱及光照條件，為分解者創(chuàng)造有利條件。間伐后，凋落物的組成和數(shù)量及對凋落物分解起主導作用的微生物種類和數(shù)量也會發(fā)生變化，從而間接影響凋落物的分解[8]。

撫育間伐后林分密度降低，林木株樹減少，使得短期內(nèi)森林凋落物減少，間伐強度越大凋落物總量越小。林地表層腐殖質(zhì)具有保持土壤溫度及濕度作用，調(diào)落物總量的減少，使林下溫度和濕度均下降，進而導致微生物的分解速度下降。凋落物的分解主要是由土壤微生物進行，分解速度主要與凋落物養(yǎng)分含量密切相關，主要養(yǎng)分除C、N、P 元素外，木質(zhì)素、纖維素也是影響分解速度的關鍵。撫育間伐后森林植被群落發(fā)生變化，土壤微生物更加活躍，分解力也更強，從而加快了凋落物的分解速度。

4 結(jié)語

撫育間伐后林分密度的改變，使林分結(jié)構和林分內(nèi)環(huán)境因子全部發(fā)生改變，進而對林木生長、物種多樣性、土壤理化性質(zhì)及微生物群落造成影響，凋落物的組分和數(shù)量也相應發(fā)生變化，從而影響林木的生長及生態(tài)環(huán)境。通過篩選出適宜的間伐強度，并針對影響林木生長和生態(tài)環(huán)境的林分因子制定高效的培育模式，對大徑材培育、復層林經(jīng)營具有現(xiàn)實指導意義，從而實現(xiàn)森林經(jīng)營綜合效益的提升。