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我国南方人工林由于树种结构单一,长期连栽杉木、马尾松等纯林,导致土壤退化、林木质量差、低质低效、多样性低下及林分结构不稳定等问题出现。近自然经多功能经营是改变森林质量低下和珍贵树种培育大径材的可行办法和重要途径。2013年闽楠已被列入了国家林业局重点发展的南方集体林区珍贵用材树种和国家战略储备林的树种之一,如何提升的不同林分类型中的闽楠生长质量促进林分正向演替是当前急需解决的问题。大量的研究表明从近自然森林经营理论中的目标树经营出发,构建目标树经营体系可以使林分得到合理的经营,提高森林质量和多功能的实现。 本研究以湖南省金洞林场杉木-闽楠混交林为研究对象,利用杉木-闽楠混交林7块样地的林分因子和土壤调查数据,在分析林分竞争和多功能的基础上,构建以目标树单株经营为核心的目标树选择模型,确定现阶段目标树密度,并提出三种不同干扰树采伐和补植方案(无作业A0,采伐1-2株干扰树A1,采伐3-4株干扰树A2)。通过目标树经营后,对比分析三种作业方式后的林分生长效果和多功能效益,林分生长中林分蓄积、单木生长量、幼树及更新、径阶分布等指标;林分多功能中的涵养水源、保育土壤、物种多样性、固碳四个方面,并确定最优经营采伐方案,根据经营效果进行发展类型设计,包括近自然经营各阶段经营措施及杉木-闽楠混交林目标树单株经营,为下一步森林经营计划提供基础。研究方法包括GIS技术应用、胸径加权Voronoi图、竞争分析、logistic回归分析、ANOVA方差分析、LSD(最小显著差数法)多重比较法。主要研究内容和结论分述如下: (1)构建了杉木-闽楠混交林目标树选择模型。与目标树选择模型关联显著的因子包括胸径、树高、W.V.Heygi竞争指数、树木分级(Class)以及干材质量(Trunk),利用选择目标树的数据建立目标树选择模型,通过对比各个模型拟合效果并进行检验。得到杉木和闽楠目标树选择模型为:杉木:logit(P)=lnz(z/1-2)=1.732-0.217DBH+2.162Class+0.755WVH闽楠:logit(P)=ln(z/1-z)=-6.699+0.971WVH+4.085Class+2.594Trunk (2)提出了杉木-闽楠混交林目标树经营方案。现阶段因为闽楠整体年龄偏小处于幼龄时期,所以以培育杉木目标树为中期任务。胸径加权Voronoi图确定目标树结构单元,围绕目标树周围干扰树单元数量,根据保留目标树密度,设置三种不同的干扰树采伐方案对杉木-闽楠混交林进行作业,设置采伐A0(保留250-350株/公顷)、A1(保留150-200株/公顷)、A2(保留50-100株/公顷)三种作业方式。通过一定强度的间伐结合目标树单株择伐,并在间伐后选择培育目标闽楠作为补植树种,提出补植位置方案。通过调整现阶段杉木目标树密度,降低了林木竞争,提升了林分质量,促进了闽楠生长。林分水平分布格局趋于合理化。 (3)杉木-闽楠混交林林分生长效果分析。分析三种作业方式后的林分生长效果,包括林分蓄积、单木生长量、幼树及更新、径阶分布等指标。结果表明:采伐1-2株干扰树的蓄积和单木生长量均高于其他方式,林分蓄积年生长量和单木材积增长量由大到小的顺序是采伐1-2株干扰树,无作业和采伐3-4株干扰树,采伐1-2株干扰树的样地的蓄积生长量PAI相对于无作业,采伐1-2株干扰树的样地平均增加2.08,2.53倍。采伐1-2株干扰树中闽楠幼树株数为410株/hm2明显高于照组中的210株/hm2。采伐1-2株干扰树的作业样地中进界木(胸径5cm)每公顷为246株,树种为闽楠、杉木、木荷、香樟,其中木荷、香樟属于天然更新树种占进界木总株数的24.4%。在近自然经营的三个采伐强度中采伐1-2株干扰树(23%,杉木目标树150-200株/hm2)作业方式最有利于杉木和闽楠生长。确定采伐1-2株干扰树作业后的主林层中杉木、闽楠株数比例为1∶1,蓄积比2∶1的最优比例。杉木、闽楠混交比由3∶2变为1∶2,树种组成由由80%杉木和20%闽楠变化为60%闽楠和40%杉木,逐渐向目标林相转变,从而确定近自然经营中的目标树作业合理性与可行性。 (4)杉木-闽楠混交林多功能效益分析。比较三种不同作业类型后的功能效益。涵养水源功能:从各层土壤平均贮水能力、各林分灌草最大持水量和各林分枯落物最大持水量三个方面来分析林分水源涵养总能力。结果表明为(23%强度,37.81mm)>(无作业,31.69mm)>(44%强度,25.17mm);保育土壤功能变化:通过模糊评判原理对各指标赋权重,计算可得金洞林场中无作业、23%强度和44%强度三种作业方式下的保育土壤功能的综合得分依次是:23%强度(0.42)>44%强度(0.39)>无作业(0.32),不同作业类型下保育土壤功能变化存在差异;物种多样性功能:23%强度的作业样地对于林下灌草物种多样性促进作用大于无作业、44%强度作业样地,44%强度作业强度更适合使林下分布表现更为均匀;固碳方面:23%强度相比无作业,44%强度经营样地的碳储量多了5.7t/hm2和13.38t/hm2,通过23%强度作业后林分固碳能力增强,适量强度的抚育间伐,虽然降低了林分密度,但是使单木生长环境得到提升,消弱了干扰木的影响,目标树生长速度得到提升。 (5)金洞林场杉木-闽楠混交林发展类型设计。通过对金洞林场杉木-闽楠混交林的经营效果分析,从森林发展的角度设计未来30-50年的森林发展类型,并对林场现阶段林分状况及目标状态提出了相应的森林经营的建议。