按树人工林采伐迹地更新模式对比及其生态效应评价

0 引言

桉树原产于澳大利亚，是世界著名的速生材树种。桉树在我国已有130多年的种植历史。国家林业和草原局的统计数据显示，目前我国桉树人工林种植面积已达480万 ，占速生丰产用材林总面积的 35% 。选择合适的按树采伐迹地更新模式对林分生产力的持续发挥和生态系统的稳定至关重要[1。国际林业研究机构研究表明，不同的采伐方式会对更新苗的根系发育和生长速率产生显著的影响。长期监测结果显示，不同采伐方式下土壤质量变化存在显著差异，国内相关研究证实，采伐作业对水土保持效应具有重要影响。这些研究成果为按树人工林采伐更新技术的改进提供了重要的理论基础和技术支持。研究选择广西壮族自治区国有三门江林场作为试验基地，通过建立采伐更新试验示范区，探索适合当地生态环境的按树人工林采伐更新模式。

1研究区概况与研究方法

1.1 研究区概况

研究区属于中亚热带季风气候区，年平均气温为 ，极端最高温度为 ，极端最低温度为 。年降水量为 ，年日照时数为1650h ，无霜期长达 325d 。该地区的地形以低山丘陵为主，海拔在 。土壤类型以红壤和黄壤为主，其 $＼mathrm{＼DeltapH}$ 值介于 4.8～6.2 ，王层厚度 40～ 120cm 。研究区桉树林分为2008年种植的尾叶桉，这些树木平均胸径为 22.3cm ，平均树高为 18.5m ，郁闭度为0.85，林分蓄积量为 。林下植被种类多样，主要包括芒萁、蕨类、野古草等。

1.2 研究方法

1.2.1 样地设置

2020年12月，在三门江林场125林班采用随机区组设计，设置机械化采伐和人工采伐2种处理，每个处理设置5个重复，每个样地面积为 30m×30m 。样地之间设置 10m 宽的隔离带。所选样地地形坡度控制在 ，确保各样地立地条件一致。样地四角采用混凝土管桩进行标记，并用GPS记录具体坐标位置。

1.2.2 调查指标

更新苗生长指标包括存活率、苗高、地径、生物量、根冠比等多个方面。存活率调查采用全面调查方法，每个样地选择100株更新苗进行标记和跟踪观察。苗高和地径每3个月测量一次。生物量调查采用收获法进行，每个样地随机选择10株更新苗并对其进行全株收获和称量。根冠比则是通过称量根系和地上部分的质量计算获得。

林地环境监测指标包括土壤理化性质、水分状况、凋落物现存量等。土壤取样的采集采用多点混合取样法，每个样地设置5个采样点，并按照 0～10cm 、10～20cm？20～40cm 三个不同层次取样[3。土壤理化指标包括容重、孔隙度、pH值、有机质质量分数、全氮质量分数、全磷质量分数、全钾质量分数、速效养分含量等。土壤水分采用时域反射仪进行动态监测。调落物调查采用 样框收集法。

1.2.3 生物多样性调查

研究采用样方法调查林下植物群落组成和物种多样性。在样地内分别设置 5m×5m 的乔木幼树样方 的灌木样方、 的草本样方，每个处理重复5次。记录物种名称、数量、高度、盖度等指标。计算Shannon-Wiener多样性指数、Simpson优势度指数和Pielou均匀度指数。

1.3采伐作业方式

1.3.1 机械化采伐

机械化采伐采用卡特彼勒320D2GC型液压挖掘机改装的采伐机进行作业。采伐机配备 旋转抓木器、液压锯切装置和自动集材装置。在作业时，采用定向伐倒技术，确保伐倒方向能够得到有效控制，以免对保留木和更新苗造成损伤[4]。采伐作业从上坡到下坡方向进行，集材道间距控制在 25m 。伐桩高度控制在 15cm 以下，采伐现场及时清理集材。采伐作业严格按照《森林采伐作业规程》（LY/T1646—2005）的技术要求执行。

1.3.2 人工采伐

人工采伐采用油锯伐倒，人工集材。作业人员经过专门培训，持证上岗。采用定向伐倒技术，设置安全防护区域。伐桩高度控制在 20cm 以下。人工集材采用人力搬运和滑木道运输相结合的方式，全程注意保护更新苗和林地植被。

1.4 统计方法

试验数据采用SPSS26.0软件进行统计分析。样地间差异显著性采用单因素方差分析（One-wayANOVA）检验，多重比较采用LSD法。相关性分析采用Pearson相关系数。在计算物种多样性指数时，采用R软件vegan程序包。所有数据以平均值 ± 标准差表示，显著性水平设定为0.05。

2 研究结果分析

2.1不同采伐作业方式下更新苗生长状况

2.1.1 更新苗存活情况

机械化采伐区更新苗存活率始终高于人工采伐区，见表1。2种采伐方式下更新苗存活率均随时间的推移呈逐渐下降的趋势。机械化采伐区存活率下降幅度小于人工采伐区。机械化采伐区24个月存活率（ 87.6% 明显高于人工采伐区（ 76.3% ）。统计分析表明，采伐方式对更新苗存活率的影响在各个时期均具有显著性差异 （P<0.05） 。

2.1.2 更新苗生长量

机械化采伐区更新苗各项生长指标均优于人工采伐区，见表2。机械化采伐区更新苗平均苗高比人工采伐区高出 14.4% 。此外，机械化采伐区地径也显著大于人工采伐区。机械化采伐区更新苗单株生物量平均达到了 456.8g ，高出人工采伐区18.6% 。根冠比数据表明，机械化采伐区更新苗根系发育较好。

2.2 不同采伐作业方式对林地环境的影响

2.2.1 土壤理化性质变化

机械化采伐对土壤理化性质的影响程度大于人工采伐，见表3。机械化采伐区土壤容重增加较为明显，表层土壤增幅达到 16.8% 。此外，机械化采伐区土壤孔隙度也出现较大幅度下降。在有机质质量分数方面，2种采伐方式均有所下降，但机械化采伐区下降幅度更为显著，全氮质量分数变化趋势与有机质质量分数相似。

2.2.2 水分状况变化

机械化采伐区土壤含水量普遍低于人工采伐区，见表4。土壤含水量表现出明显的季节性变化特征。夏季是降水集中时期，土壤含水量最高。2种采伐方式的土壤含水量差异在表层土壤中更为显著。

2.2.3林下植物群落特征

人工采伐区林下植物群落多样性指数高于机械化采伐区，见表5。植物群落物种组成调查记录显示，维管束植物有52科86属125种，群落优势种包括芒萁、野古草、细叶芒等。人工采伐区植物种类数量和分布均匀度均优于机械化采伐区。

2.3 更新模式的经济效益分析

2.3.1 作业成本构成

机械化采伐和人工采伐在成本方面具有显著性差异。机械化采伐前期采伐设备投人成本较高，但后期工作效率较高。相反，人工采伐前期设备投入较小，但后期需要大量人力，因此，后期人工成本较高。由此可见，机械化采伐综合成本低于人工采伐成本，见表6。

2.3.2 木材产出效益

机械化采伐木材产出效益明显高于人工采伐， 见表7。机械化采伐量和木材价格均高于人工采 伐，且机械化采伐损耗率和材质贬值率均低于人工 采伐。

2.3.3 综合经济效益