西加云杉向连续覆盖林业转化的疏伐试验：一项疏伐试验结果

《Forest Ecology and Management》：Transformation of Sitka spruce to continuous cover forestry: Results of a thinning trial

　　

长期试验在爱尔兰将杆材阶段西加云杉(Picea sitchensis)林分转化为连续覆盖林业(CCF)。研究人员比较了低度疏伐(low thinning)与冠层疏伐(crown thinning)及分级密度疏伐(graduated density thinning, GDT)三种处理。结果表明，冠层疏伐与GDT处理提高了林分树木大小多样性；冠层疏伐与GDT处理林分更早收获到高价值产品；尽管经历了4次疏伐干预，所有处理林分仍维持约40?m2?ha?1的高断面积。

研究背景与立题依据：西加云杉占爱尔兰有林地面积50.6%，当前多以皆伐轮伐林业(RF)管理，林分同龄、结构均质。为应对气候挑战并提升森林韧性，连续覆盖林业(CCF)在爱尔兰受关注。CCF涵盖择伐、群状择伐等保持连续林冠的系统，其核心是将同龄均质林转化为结构多样林。转化常分四阶段：分化、促进更新、结构发育、结构达成。疏伐是加速转化的主要措施。爱尔兰常用低度疏伐，而CCF转化中多采用冠层疏伐与GDT。冠层疏伐选留优树(Q?trees)并移除竞争木；GDT首次疏伐按距机道远近分比例移除，二次疏伐另开机道，其后同冠层疏伐。关于不同疏伐能否有效启动转化（尤其第一阶段分化）缺乏长期实证。该研究据此在爱尔兰两处西加云杉未疏伐杆材林建立长期试验，回答林分生长量、原木等级、结构多样性与稳定性三方面问题。

主要技术方法：2010年在Wicklow郡Ballycullen（私有农用林）与Laois郡Fossy Hill（Coillte国有林）两处1992/1994年植2×2?m西加云杉林设试验。每处分3块区组，每区组3个0.25?ha样方随机分配低度、冠层、GDT三处理，共18样方，缓冲带10–20?m。按英国林业委员会产量模型首两次达边际疏伐强度，后按断面积(BA)削减目标（2010、2013、2018、2023共4次）。所有林木1.3?m处胸径(DBH)实测，部分树高实测后以lnDBH线性估测全林高；单株材积用爱尔兰Tree Volume and Carbon Calculator估算后以DBH二次多项式推至未测树。计算BA、细长度(h:d)、Gini系数、Hegyi竞争指数；采伐原木等级比例由联合机记录。ANOVA与Tukey HSD在α=0.05检验处理效应，R及Gini/siplab包运算。

研究结果

3.1 林分材积：首次疏伐各处理移除材积相近；后期冠层与GDT移除材积低于低度疏伐，但低度疏伐保留林分总材积更高。

3.2 单株大小：2011年起残留木平均DBH低度疏伐最大，冠层与GDT较小；低度疏伐残留木平均高、单株材积显著更大，采伐木平均尺寸前期较低，第四次趋近。

3.3 原木等级比例：2018与2023年冠层与GDT虽总材积少，但托盘材与锯材等大等级比例高于低度疏伐。

3.4 林分稳定性：首次疏伐后低度疏伐细长度最低（最稳），冠层最高；2023年后某冠层样方均值细长度达85，超80不稳定阈值。

3.5 断面积动态：初疏前BA>45?m²?ha^?1，疏后34–38，随后快速回升近55；GDT样方BA显著低于其余。

3.6 大小不均与结构多样性：首次疏伐后低度疏伐Gini与Hegyi最低，冠层与GDT随次数增高，DBH与树高分布范围在冠层/GDT中扩大，低度疏伐收窄。

讨论浓缩：转化期CCF疏伐可维持木材收入流，冠层/GDT更早出高值材，但总材积低于低度疏伐（Ballycullen的GDT累计少13%）。结构指数证实冠层/GDT推动分化，但Gini仍低于成熟CCF的0.4–0.5，属早期转化。细长度显示冠层疏伐去大木留细高木致稳定性降，低度疏伐去小木反增稳。14年未现天然更新，因BA始终未降至30–35?m²?ha^?1阈值且可能有鹿啃食；后续需更短周期（如3年）更强疏伐。资金中断致疏伐延迟是局限。

结论翻译：尽管经14年CCF管理，该研究中林分显然仍处于转化早期，印证Schütz(2001)所述转化长期性。这些林分不会被皆伐，转化将持续。未来十余年的再生与补植涌现至关重要，持续监测将提供西加云杉向多结构CCF转化的宝贵长期数据。该研究发表于《Forest Ecology and Management》。