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人工马尾松和杉木林目标树经营理论与实践

王懿祥  
【摘要】:我国人工林面积世界第一,在全球森林生态系统中占据了重要的地位。针对我国森林质量较为低下,并有较大潜力提升的现状,探讨一种改进森林经营的方法,对实现森林可持续经营具有重要的意义。本研究旨在通过对广西凭祥中国林科院热带林业实验中心主要森林类型马尾松林和杉木林目标树的经营理论进行分析和试验研究,初步构建人工林目标树经营体系框架,为实现森林可持续经营提供理论依据、技术支持和经典案例。 1)研究了杉木目标树在26年生杉木人工林中的价值。研究得知,每公顷最有价值占总林分10%株数的林木,其断面积、材积和立木价值分别占总林分的26.8%、31.3%和50.1%。如果仅对目标树展开重点经营,只需要用10%的精力和时间就能获得50%的价值。对林分内目标树、平均木和被压木分别抽样进行树干解析。利用多总体平均向量差异性检验这3个总体的生长过程,发现存在显著差异。并将两两进行配对样本T检验,结果表明,目标树与平均木和被压木的生长过程存在显著差异,属于3个不同的总体。杉木目标树的胸径、树高和材积连年生长量出现最高峰的时间(9a、9a、34a)与平均木不一致(9a、8a、25a)。从目标树生长过程的特异性论证了目标树经营所需要的参数依据是目标树,而不是传统森林经营上的林分平均参数。 2)研究采用标准差、变动系数、偏度、库兹涅茨指数、洛伦茨曲线、基尼系数和洛伦茨不对称系数等7种方法对林分林木大小差异进行测度,评述了这7种方法的优缺点和适用性。以不间伐为对照,探讨了不同间伐方式(干扰树间伐、下层疏伐、上层疏伐、机械疏伐)对马尾松林分和杉木林分林木大小不一致性的影响。结果表明,洛伦茨曲线、基尼系数和洛伦茨不对称系数能较好的测度林木大小不一致性对间伐前后的动态响应,具有生物学意义。探讨了林分平均竞争强度间伐前后的变动性和林分平均竞争强度与林木材积不一致性及林木材积连年生长量不一致性的关系。结果表明,干扰树间伐降低了林分平均竞争强度,加大了林木材积的不一致性和林木材积连年生长量的不一致性。 3)通过探讨林木分类标准,设计目标树和干扰树判断流程和方法,改进冠幅模拟算法,开发插件式目标树作业辅助系统(TMSS),建立了基于近自然森林经营思想的目标树单株经营作业法。结果表明,作业法提高了目标树经营的可行性,降低了目标树经营作业的难度,采用GIS技术有助于改善单株水平的目标树作业。TMSS是目标树经营的有效工具。 4)研究了干扰树间伐对马尾松、杉木两种人工林单株林木生长的影响。结果表明,无论干扰树间伐前后,目标树的生长都明显快于非目标树的生长。干扰树间伐后目标树的胸径生长和材积生长显著高于对照林分的目标树,树高生长则差异不大。随着目标树自由生长方向数(FTG)的增加,目标树的胸径、冠幅直径、材积生长增加,FTG与树高生长和枝下高生长关系不大。目标树并非一直能保持树冠层次的优势,这与目标树的判断准确性与间伐措施是否得当有关。 5)从林分层面探讨了目标树经营对林分特征的影响。结果表明,与对照林分相比,林分密度由大变小,直径分布由左偏变为右偏,更接近于正态分布,林下套种树苗时直径分布则呈现2个顶峰的山状曲线;胸径生长量、蓄积生长率和林地生产力明显大于对照林分;天然更新的乔木树种、灌木层和草本层物种明显增加;林下木本植物和草本植物物种丰富度、Marglaef指数、Simpson指数、Shannon-Wiener指数均显著提高,均匀度指数略有下降;土壤养分没有显著流失,土壤pH值有不同程度的提高,土壤肥力大致呈现出改善趋势;林下套种的阔叶树种中大叶栎表现最好。通过干扰树间伐,异龄混交阔叶树种改善了林分的结构和生长,提高了林分的稳定性。


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