抚育间伐对川西高海拔地区柳杉人工林生态效益的影响

doi:10.13466/j.cnki.lyzygl.2022.04.011

林业资源管理 ›› 2022, Vol. 0 ›› Issue (4): 80-88.doi: 10.13466/j.cnki.lyzygl.2022.04.011

抚育间伐对川西高海拔地区柳杉人工林生态效益的影响

胡佳怡¹^,²(), 王瑞辉¹^,²(), 刘凯利¹^,², 张斌¹^,², 周钰淮¹^,², 李雪惠¹^,², 龚映匀¹^,²

1.中南林业科技大学林学院,长沙 410004
2.中南林业科技大学中亚热带林学国家长期科研基地,长沙 410004

收稿日期:2022-05-05 修回日期:2022-05-24 出版日期:2022-08-28 发布日期:2022-10-13
通讯作者: 王瑞辉
作者简介:胡佳怡(1998-),女,湖南耒阳人,在读硕士,主要从事森林培育方面的研究工作。Email: 453797384@qq.com
基金资助:
国家林业局森林抚育成效监测国家级样地及监测体系建设项目(2018-28-11);湖南省研究生科研创新项目(CX20200706);中南林业科技大学研究生科研创新项目(CX202202062)

Effects of Thinning on Ecological Benefits of Cryptomeria fortunei Plantations in High Altitude Area of Western Sichuan

HU Jiayi¹^,²(), WANG Ruihui¹^,²(), LIU Kaili¹^,², ZHANG Bin¹^,², ZHOU Yuhuai¹^,², LI Xuehui¹^,², GONG Yingyun¹^,²

1. College of Forestry,Central South University of Forestry and Technology,Changsha 410004,China
2. National Long-term Scientific Research Base for Forestry in Mid-subtropics China,Central South University of Forestry and Technology,Changsha 410004,China

Received:2022-05-05 Revised:2022-05-24 Online:2022-08-28 Published:2022-10-13
Contact: WANG Ruihui

摘要/Abstract

摘要：

以川西高海拔地区9a生柳杉人工林为研究对象,按株数间伐强度设置对照样地(0%,CK)、轻度间伐(20%,T1)、中度间伐(35%,T2)和重度间伐(50%,T3)4个梯度处理,观测林分特征因子、林下植被多样性、土壤理化性质、地表径流因子相关指标,分析不同间伐强度对柳杉人工林生态效益的影响。在此基础上,运用层次分析法和熵权法进行权重赋值,得到各指标对生态效益的重要值,与观测数据结合计算各指标的评价得分,综合计算获得各处理的生态效益评价得分。结果表明:生态效益的重要值排序为林分特征因子(0.384 4)>土壤理化性质(0.254 6)>林下植被多样性(0.242 8)>地表径流因子(0.118 2);生态效益综合评价得分为T3(71.6分)>T2(70.4分)>T1(58.9分)>CK(28.8分)。研究表明,9a生柳杉人工林采取50%的重度间伐或35%的中度间伐能够取得较好的生态效益,考虑到川西高海拔地区环境的特殊性,推荐中度间伐为该地区柳杉人工林适宜的间伐强度。

关键词: 柳杉, 抚育间伐, 生态效益, 层次分析法, 林分生长

Abstract:

The thinning experiment was carried out in 9-year-old C.fortunei plantation in high altitude area of Western Sichuan,according to the tree number,four thinning intensities were set up:control group (0%,CK),mild thinning (20%,T1),moderate thinning (35%,T2)and severe thinning (50%,T3),and the differences in stand characteristic factors,soil physicochemical properties,understory species diversity and surface runoff were observed and analyzed among these thinning treatments.On this foundation,analytic hierarchy process and entropy weight method were used to assign weight to get the important value of each index of ecological benefit,and the evaluation score of each index was calculated by combining with the observed data.Ecological benefit evaluation score of each treatment was obtained by comprehensive calculation.The results showed that:from the important value of ecological benefits,the order was stand characteristic factor (0.384 4),soil physicochemical properties (0.254 6),understory vegetation diversity (0.242 8)and surface runoff index (0.118 2).The comprehensive evaluation of ecological benefits found that T3 (71.6)performed the best and then followed by T2 (70.4),T1 (58.9)and CK (28.8).In conclusion,thinning intensities of 50% or 35% could achieve good ecological benefits for 9-year-old C.fortunei plantation,and considering the particularity environment in high altitude areas of western Sichuan,the thinning intensity of 30% was suitable for management of C.fortunea plantations.

Key words: Cryptomeria fortunei, tending thinning, ecological benefit, analytic hierarchy process, stand growth

中图分类号:

753.7

胡佳怡, 王瑞辉, 刘凯利, 张斌, 周钰淮, 李雪惠, 龚映匀. 抚育间伐对川西高海拔地区柳杉人工林生态效益的影响[J]. 林业资源管理, 2022, 0(4): 80-88.

HU Jiayi, WANG Ruihui, LIU Kaili, ZHANG Bin, ZHOU Yuhuai, LI Xuehui, GONG Yingyun. Effects of Thinning on Ecological Benefits of Cryptomeria fortunei Plantations in High Altitude Area of Western Sichuan[J]. FOREST RESOURCES WANAGEMENT, 2022, 0(4): 80-88.

图/表 16

表1

表2

表3

表4

表5

表6

表7

表8

表9

表10

表11

表12

表13

表14

表15

表16

参考文献 27

[1]	李明鲁, 吴兆飞, 邱华, 等. 采伐对吉林蛟河阔叶红松林生态功能的短期影响[J]. 北京林业大学学报, 2019, 41(9):40-49.
[2]	祝汉收, 翟俊, 高智杰, 等. 基于长时间序列的川西重点生态功能区生态系统状况及变化研究[J]. 环境生态学, 2019, 1(7):53-58.
[3]	黄麟. 森林管理的生态效应研究进展[J]. 生态学报, 2021, 41(10):4226-4239.
[4]	马瑞婷, 常陈豪, 贺文, 等. 抚育间伐对栓皮栎人工林直径和树高分布的影响[J]. 中南林业科技大学学报, 2021, 41(2):80-88.
[5]	张利利, 谭新建, 姚甲宝, 等. 间伐强度对萌芽杉木-木荷混交林空间结构的影响[J]. 东北林业大学学报, 2022, 50(1):1-6.
[6]	Aun K, Kukumgi M, Varik M, et al. Short-term effect of thinning on the carbon budget of young and middle-aged Scots pine (Pinus sylvestris L.)stands[J]. Forest Ecology and Management, 2021, 492:119241. doi: 10.1016/j.foreco.2021.119241
[7]	刘思泽, 尹海锋, 沈逸, 等. 间伐强度对马尾松人工林间伐初期林下植被群落物种组成和多样性的影响[J]. 应用生态学报, 2020, 31(9):2866-2874. doi: 10.13287/j.1001-9332.202009.009
[8]	赵衍征, 李耀翔, 李春旭, 等. 间伐作业对天然次生林林分结构特征的影响[J]. 中南林业科技大学学报, 2021, 41(3):83-95.
[9]	龚映匀, 王瑞辉, 张斌, 等. 抚育间伐对川西柳杉人工林生长和土壤有机碳的影响[J]. 林业资源管理, 2020(6):96-104.
[10]	潘秉林, 王振宇, 杨梅, 等. 间伐对光皮桦人工林生长及土壤化学性质的影响[J]. 北华大学学报:自然科学版, 2020, 21(3):398-404.
[11]	董凯丽, 张国湘, 王瑞辉, 等. 抚育间伐对湿地松人工林生长及林下植被多样性的影响[J]. 林业资源管理, 2019(4):59-68.
[12]	邓雪, 李家铭, 曾浩健, 等. 层次分析法权重计算方法分析及其应用研究[J]. 数学的实践与认识, 2012, 42(7):93-100.
[13]	程启月. 评测指标权重确定的结构熵权法[J]. 系统工程理论与实践, 2010, 30(7):1225-1228. doi: 10.12011/1000-6788(2010)7-1225
[14]	费智聪. 熵权-层次分析法与灰色-层次分析法研究[D]. 天津: 天津大学, 2009.
[15]	蒋维杨, 赵嵩正, 刘丹, 等. 大样本评价的定量指标无量纲化方法[J]. 统计与决策, 2012(17):4-9.
[16]	麻秀新, 吴初平, 田苏奎, 等. 间伐对柳杉人工林生长的影响[J]. 浙江林业科技, 2016, 36(3):31-35.
[17]	刘仁东, 鲜伟, 张文, 等. 抚育间伐强度对柳杉人工林林分生长的影响[J]. 四川林业科技, 2015, 36(5):116-117.
[18]	王有良, 宋重升, 彭丽鸿, 等. 间伐对杉木人工林土壤碳氮及其组分特征的影响[J]. 水土保持学报, 2021, 35(5):204-212.
[19]	张丹丹. 间伐对杉木人工林分生长和土壤质量的影响[D]. 合肥: 安徽农业大学, 2019.
[20]	赵苏亚, 王瑞辉, 刘凯利, 等. 抚育间伐对不同年龄杉木人工林生长及林下植被多样性的影响[J]. 中南林业科技大学学报, 2020, 40(12):34-43.
[21]	徐占勇, 卢峰, 罗蔚生, 等. 杉木人工林抚育间伐成效分析[J]. 湖南林业科技, 2020, 47(5):14-19.
[22]	张甜. 抚育间伐对小兴安岭天然针阔混交林生态功能的影响[D]. 哈尔滨: 东北林业大学, 2019.
[23]	周晓光. 抚育间伐强度对马尾松公益林群落结构和生态服务功能的影响[D]. 长沙: 中南林业科技大学, 2014.
[24]	李春明, 杜纪山, 张会儒. 抚育间伐对人工落叶松断面积和蓄积生长的影响[J]. 林业资源管理, 2007(3):90-93.
[25]	张景普, 于立忠, 刘利芳, 等. 不同作业方式对落叶松人工林土壤养分及酶活性的影响[J]. 生态学杂志, 2016, 35(6):1403-1410.
[26]	柳思勉, 田大伦, 项文化, 等. 间伐强度对人工杉木林地表径流的影响[J]. 生态学报, 2015, 35(17):5769-5775.
[27]	邵秋芳. 川西北林草交错区生态环境遥感监测与生态脆弱性时空变化驱动机制研究[D]. 成都: 成都理工大学, 2019.

处理	样地号	间伐强度/%	海拔/m	坡度/(°)	坡向	平均胸径/cm	平均树高/m	保留密度/(株/hm²)
CK	CK-1	0	1501	18	东偏南	12.8	7.8	2709
	CK-2		1490	19	东偏南	12.5	7.6	2783
	CK-3		1500	16	东偏南	13.0	7.9	2707
T1	T1-1	20	1569	15	东	13.5	8.5	2153
	T1-2		1550	17	东	13.5	8.2	2118
	T1-3		1548	13	东	14.4	7.8	2197
T2	T2-1	35	1556	15	东	14.6	8.1	1732
	T2-2		1552	12	东	14.4	8.5	1699
	T2-3		1542	15	东	13.9	8.2	1734
T3	T3-1	50	1549	17	东	15.3	8.2	1400
	T3-2		1560	16	东	15.3	8.3	1426
	T3-3		1545	17	东	14.9	8.4	1359

生态效益指标	林分特征因子	林下植被多样性	土壤理化性质	地表径流因子	CR
林分特征	1	5	3	7	0.01051
林下植被多样性	1/5	1	1/2	2
土壤理化性质	1/3	2	1	4
地表径流	1/7	1/2	1/4	1

林分特征	胸径	树高	单株材积	蓄积量
胸径	1	2	5	4	0.01600
树高	1/2	1	4	3
单株材积	1/5	1/4	1	1/2
蓄积量	1/4	1/3	2	1

林下植被多样性	物种丰富度指数	Shannon- Wiener 多样性指数	Simpson 生态优势度指数	Pielou 均匀度指数	CR
物种丰富度指数	1	1/2	2	3	0.01150
Shannon-Wiener 多样性指数	2	1	3	4
Simpson生态优势度指数	1/2	1/3	1	2
Pielou 均匀度指数	1/3	1/4	1/2	1

土壤理化性质	水解氮含量	有效磷含量	速效钾含量	容重	最大持水率	总孔隙度	CR
水解氮含量	1	1/3	1/3	1/5	1/2	1/4	0.04076
有效磷含量	3	1	2	1/3	1	1/2
速效钾含量	3	1/2	1	1/4	1/2	1/3
容重	5	3	4	1	2	1
最大持水率	2	1	2	1/2	1	1/2
总孔隙度	4	2	3	1	2	1

抚育间伐对川西高海拔地区柳杉人工林生态效益的影响

Effects of Thinning on Ecological Benefits of Cryptomeria fortunei Plantations in High Altitude Area of Western Sichuan

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处理	胸径/cm	树高/m	单株材积/m³	蓄积量/(m³/hm²)
CK	2.28±0.28d	3.64±0.60d	0.0526±0.0153d	8.6±0.23b
T1	5.13±0.90c	4.80±2.13c	0.1346±0.0843c	17.3±1.08a
T2	6.90±0.29b	5.60±1.66a	0.1768±0.0600b	18.1±1.35a
T3	7.52±0.72a	5.12±1.11b	0.2015±0.0785a	16.9±0.40a

指标	W₁	W₂	W₃
胸径	0.4896	0.2577	0.3736
树高	0.3054	0.2517	0.2786
单株材积	0.0786	0.2561	0.1674
蓄积量	0.1264	0.2345	0.1804

处理	物种丰富度指数	Shannon-Wiener多样性指数	Simpson生态优势度指数	Pielou均匀度指数
CK	1.33±0.58c	0.49±0.20b	0.10±0.02c	0.23±0.09b
T1	4.33±0.58b	0.86±0.15ab	0.23±0.05b	0.29±0.10ab
T2	5.67±1.53ab	0.97±0.25a	0.21±0.06bc	0.26±0.10b
T3	6.33±0.58a	1.27±0.22a	0.39±0.10a	0.48±0.13a

指标	W₁	W₂	W₃
物种丰富度指数	0.2771	0.1689	0.2230
Shannon-Wiener 多样性指数	0.4658	0.1719	0.3189
Simpson 生态优势度指数	0.1611	0.2424	0.2018
Pielou 均匀度指数	0.0960	0.4167	0.2564

处理	水解氮含量/(g/kg)	有效磷含量/(g/kg)	速效钾含量/(mg/kg)	容重/(g/cm³)	最大持水率/%	总孔隙度/%
CK	0.03±0.05c	0.15±0.04a	2.5±1.1bc	-0.14±0.04a	1.70±2.61b	3.91±0.76b
T1	0.23±0.03a	-0.12±0.02b	31.3±7.1a	-0.39±0.12b	9.36±2.5a	11.96±4.05a
T2	0.08±0.01c	-0.08±0.04b	10.6±9.7b	-0.38±0.07b	9.34±4.23a	13.81±3.29a
T3	0.16±0.03b	-0.20±0.06c	-4.3±0.36c	-0.41±0.06b	10.41±2.29a	8.58±0.83ab

指标	W₁	W₂	W₃
水解氮	0.0602	0.1397	0.1000
有效磷	0.1392	0.2167	0.1779
速效钾	0.0915	0.2058	0.1486
容重	0.3073	0.1237	0.2155
最大持水率	0.1384	0.1908	0.1646
总孔隙度	0.2634	0.1233	0.1934

处理	冲刷量/(t/hm²)	径流系数	径流量/mm
CK	52.8±0.8a	0.1467±0.01069a	1429±104a
T1	47.15±9.4a	0.0940±0.00656b	916±64b
T2	16.8±2.35b	0.0767±0.00802c	747±102.5c
T3	21.7±5.4b	0.1093±0.0105b	1039±273.5b

指标	W₁	W₂	W₃
冲刷量	0.5486	0.4257	0.4871
径流量	0.2106	0.2898	0.2502
径流系数	0.2409	0.2846	0.2627

指标	差(20分)	较差(40分)	中(60分)	较好(80分)	好(100分)
胸径	[1.80,3.18)	[3.18,4.56)	[4.56,5.94)	[5.94,7.32)	[7.32,8.7)
树高	[2.21,3.85)	[3.85,6.06)	[6.06,8.26)	[8.26,10.47)	[10.47,12.68)
单株材积	[0.1045,0.1146)	[0.1146,0.219)	[0.219,0.3235)	[0.3235,0.4279)	[0.4279,0.5324)
蓄积量	[8.4,10.6)	[10.6,12.9)	[12.9,15.1)	[15.1,17.4)	[17.4,19.6)
物种丰富度指数	[1.0,2.2)	[2.2,3.4)	[3.4,4.6)	[4.6,5.8)	[5.8,7.0)
Shannon-Wiener 多样性指数	[0.34,0.56)	[0.56,0.79)	[0.79,1.01)	[1.01,1.24)	[1.24,1.46)
Simpson 生态优势度指数	[0.09,0.17)	[0.17,0.24)	[0.24,0.32)	[0.32,0.39)	[0.39,0.47)
Pielou 均匀度指数	[0.15,0.23)	[0.23,0.32)	[0.32,0.4)	[0.4,0.49)	[0.49,0.57)
土壤水解氮含量	[-0.02,0.03)	[0.03,0.09)	[0.09,0.14)	[0.14,0.2)	[0.2,0.25)
土壤有效磷含量	[-0.26,-0.17)	[-0.17,-0.08)	[-0.08,0.01)	[0.01,0.1)	[0.1,0.19)
土壤速效钾含量	[-4.6,4.2)	[4.2,13)	[13,21.8)	[21.8,30.6)	[30.6,39.4)
土壤容重	[-0.18,-0.10)	[-0.26,-0.18)	[-0.34,-0.26)	[-0.42,-0.34)	[-0.50,-0.42)
土壤持水率	[3.1,6)	[6,8.9)	[8.9,11.79)	[11.79,14.69)	[14.69,17.59)
土壤总孔隙度	[-1,1.97)	[1.97,4.95)	[4.95,7.92)	[7.92,10.9)	[10.9,13.87)
冲刷量	[48.6,57.0)	[40.2,48.6)	[31.8,40.2)	[23.4,31.8)	[15.0,23.4)
径流系数	[0.14,0.16)	[0.12,0.14)	[0.11,0.12)	[0.09,0.11)	[0.07,0.09)
径流量	[1350,1520)	[1180.1350)	[1011,1180)	[842,1011)	[672,842)

生态效益指标	权重			评价得分
生态效益指标	W₁	W₂	W₃	CK	T1	T2	T3
林分特征因子	0.5791	0.1897	0.3844	25.6	54.7	65.8	69.6
林下植被多样性	0.1213	0.3643	0.2428	25.1	48.5	58.1	94.9
土壤理化性质	0.2326	0.2766	0.2546	41.1	74.3	75.5	48.5
地表径流因子	0.0670	0.1694	0.1182	20	60.5	100	79.5
综合得分	—			28.8	58.9	70.4	71.6

[1]	李新建, 杨子铎, 何海梅, 邱子阳, 朱光玉. 湖南栎类天然林林分结构对林分生长的影响研究[J]. 林业资源管理, 2022, 0(4): 164-171.
[2]	张纪元. 森林抚育采伐成效监测与分析——以东方红林业局为例[J]. 林业资源管理, 2021, 0(6): 59-64.
[3]	张妍妍, 王群星, 骆雨生, 吕康婷, 马瑞婷, 闫东锋. 抚育间伐对栓皮栎人工林及其目标树光环境的影响[J]. 林业资源管理, 2021, 0(4): 79-85.
[4]	董莉莉, 刘红民, 汪成成, 殷方升, 高英旭, 丁磊, 陆爱君. 采伐对蒙古栎次生林林分生长和林分结构的影响[J]. 林业资源管理, 2021, 0(2): 83-91.
[5]	龚映匀, 王瑞辉, 张斌, 刘凯利, 董凯丽, 刘俊涛, 赵苏亚, 周钰淮. 抚育间伐对川西柳杉人工林生长和土壤有机碳的影响[J]. 林业资源管理, 2020, 0(6): 96-104.
[6]	胡文杰, 庞宏东, 唐万鹏, 付甜, 胡兴宜, 穆俊明, 彭晓宏, 孟莹. 长江中游平原湖区人工林生态效益评价[J]. 林业资源管理, 2020, 0(4): 95-101.
[7]	肖志鹏, 刘破浪, 刘晔, 胡芳文, 彭怀贞, 张子妍, 高萍. 基于GIS和模糊层次分析法的观景点分布区评筛——以株洲九郎山山地公园为例[J]. 林业资源管理, 2020, 0(1): 158-165.
[8]	张江平, 丁贵杰. 贵州人工柳杉单株二元立木材积模型研究[J]. 林业资源管理, 2019, 0(6): 62-68.
[9]	彭楚才, 佃袁勇, 周志翔, 程维金, 肖之炎, 董炼, 李新玉. 武汉环城林带质量评价及影响因素分析[J]. 林业资源管理, 2019, 0(6): 75-83.
[10]	吕尧. 基于“湿地公园群”规划的城市区域生态基底优化——北京市朝阳区北部城市湿地公园群规划案例分析[J]. 林业资源管理, 2019, 0(6): 127-131.
[11]	董凯丽, 张国湘, 王瑞辉, 刘凯丽, 赵苏亚, 龚映匀. 抚育间伐对湿地松人工林生长及林下植被多样性的影响[J]. 林业资源管理, 2019, 0(4): 59-68.
[12]	梦梦, 马建章, 纪建伟, 周小睿, 胡昕欣. 中国野生动物之乡运行综合评价分析[J]. 林业资源管理, 2019, 0(3): 30-35.
[13]	蒋丽伟, 卢泽洋, 宫殷婷, 颜世伟. 内蒙古伊金霍洛旗植被恢复生态效益研究[J]. 林业资源管理, 2019, 0(1): 38-43.
[14]	邱林, 张建设, 郑天才, 王晓云, 周传涛, 董卉卉, 李凤英, 柳勇. 间伐对不同龄级黄山松人工林生长的影响[J]. 林业资源管理, 2019, 0(1): 44-51.
[15]	孙宇, 李际平, 曹小玉, 徐占勇. 不同龄组杉木生态公益林土壤肥力综合评价[J]. 林业资源管理, 2019, 0(1): 57-62.