塞罕壩華北落葉松人工林初植密度對生產(chǎn)力的影響研究

姚丹陽

（河北省塞罕壩機械林場，河北 圍場 068466）

塞罕壩華北落葉松人工林初植密度對生產(chǎn)力的影響研究

姚丹陽

（河北省塞罕壩機械林場，河北 圍場 068466）

該文以塞罕壩機械林場陰河分場前曼甸營林區(qū)華北落葉松人工林為研究對象，分析初植密度為3330株/hm2與初植密度為4995株/hm2的人工林生產(chǎn)力。結(jié)果表明：初植密度為3330株/hm2的林分總生物量以及各組分生物量相比初植密度為4995株/hm2的大，初植密度為3330株/hm2的林分5～10a總生物量變動于7.10～14.35t/hm2之間，其中地上生物量為5.89～12.11t/hm2，地下生物量為1.21～2.24t/hm2；初植密度為4995株/hm2的林分總生物量變動于5.66～12.37t/hm2之間，其中地上生物量為4.77～10.44t/hm2，地下生物量為0.89～1.93t/hm2；林分總生物量和各組分生物量隨年齡的增加而增大。由于林分為幼齡林，林分生物量及生產(chǎn)力較低。

華北落葉松；人工林；初植密度；生產(chǎn)力；塞罕壩機械林場

林分密度對林木生長指標影響較大，其影響貫穿于整個林木生長培育過程中，它最適宜于人工調(diào)控[1]。華北落葉松的生長發(fā)育規(guī)律與林分的初植密度有很大的關(guān)系，分析不同初植密度對林木生長進程的影響，對其進行營林生產(chǎn)的密度控制具有指導(dǎo)意義。

1　材料與方法

1.1試驗地概況

塞罕壩機械林場位于河北省圍場滿族蒙古族自治縣北部，地處河北省最北端，屬內(nèi)蒙古高原的南緣山地，整個地勢分壩上和壩下兩大類，是河北省的一個大面積人工用材林基地。東西65.6km，南北58.6km，海拔1010～1939.6m。地理坐標為東經(jīng)116°51′～117°39′，北緯42°02′～42°36′。塞罕壩機械林場屬寒溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年均氣溫-1℃，極端最高溫33.4℃，極端最低溫-43.2℃。無霜期短，不穩(wěn)定，年均67d。年均日照2367.8h，高于 10℃的年積溫 1663.5℃。年均降水量530.9mm，6～8月份降水量占年降水量的67.6%。年均蒸發(fā)量1388mm，是降水量的2.6倍。土壤以灰色森林土為主，土層厚度50cm左右，腐殖質(zhì)層厚3cm左右。

試驗地、對照地選擇在塞罕壩機械林場陰河分場的前曼甸營林區(qū)，海拔1650～1830m，年均氣溫-1.5℃，年均降水量433mm。晝夜溫差大，降水少，蒸發(fā)量大，無霜期60d，土壤為暗灰色森林土。這些林分全部為人工落葉松純林，在地理上具有顯著的塞罕壩地形特點和人工林分布特點，林相整齊，易于作業(yè)，便于管理。

1.2試驗方法

1.2.1常規(guī)測定

在塞罕壩機械林場陰河分場前曼甸營林區(qū)，選擇坡度平緩、生長在灰色森林土上有代表性的華北落葉松人工林（林齡10a），在具有代表性、生長正常林分中，2種初植密度分別為3330株/ hm2、4995株/hm2，每種密度設(shè)置3個重復(fù)，計6塊樣地。

在標準地內(nèi)對所有喬木進行每木檢尺，詳細記錄每株樹的胸徑、樹高、冠幅等生長因子以及坡度、坡向、海拔等立地因子（見表1），然后根據(jù)實際情況在樣地內(nèi)總共選取33株生長正常、無病蟲害、不斷梢的平均木作為解析木，伐倒后測帶皮胸徑、去皮胸徑、皮厚，用1m為截取段測帶皮材積和去皮材積，利用所測解析木資料，分別按年齡統(tǒng)計，計算胸徑的連年生長量，對其進行生長過程分析[2-3]。

表1　標準地調(diào)查因子概況

1.2.2喬木層生物量的估測

本研究根據(jù)劉志剛[4]（1992）探討的壩上華北落葉松生物量方程進行預(yù)估陰河林場華北落葉松人工林喬木層生物量（見表2）。

表2　華北落葉松單木生物量方程參數(shù)（劉志剛，1992）kg，m2

1.2.3喬木層碳儲量的計算

本文采用馬欽彥[5]（2002）通過干燒法研究的華北落葉松各組分的含碳率（見表3），通過生物量進行換算得到各組分的碳貯量。

表3　華北落葉松各組分的含碳率/%

1.2.4喬木層生產(chǎn)力的計算

采用年平均凈生產(chǎn)量作為生產(chǎn)力的估測指標（葉鏡中[6]，1983），公式如下：NPP=W/a

式中：NPP為年平均凈生產(chǎn)量，W為林分或器官生物量，a為林分或器官年齡。文中樹干、樹皮、樹根的年齡取林分年齡。

2　結(jié)果與分析

2.1不同初植密度條件下林木生長動態(tài)分析

根據(jù)陰河林場的實際營林生產(chǎn)情況，初植密度有兩種3330株/hm2和4995株/hm2，對這兩種初植密度以及年齡都為10a的林分進行每木檢尺，并對平均木樹干解析，得出華北落葉松人工林10a生胸徑、樹高、材積的總生長量、連年及平均生長量（見表4、表5）。

表4　華北落葉松樹干生長過程（初植密度3330株/hm2、林齡10a）

表5　華北落葉松樹干生長過程（初植密度4995株/hm2、林齡10a）

通過表4可看出，初植密度為3330株/hm2，林齡為10a的華北落葉松人工林胸徑為6cm，樹高為6.4m，在第5年時，胸徑的平均生長量及連年生長量都為0.24cm，第10年時胸徑的平均生長量為0.54cm，連年生長量為0.84cm，與第5年相比，有顯著增大；樹高的平均生長量及連年生長量在第5、10年時變化較小；由于林分處于幼齡階段，隨著年齡的增大，胸徑、樹高、材積有增大的趨勢。初植密度為4995株/hm2，林齡為10a的華北落葉松人工林胸徑為5.3cm，樹高為5m（表5），與初植密度為3330株/hm2相比，胸徑、樹高有所降低，胸徑以及樹高的平均生長量、連年生長量也有所降低；通過比較分析，初植密度影響林木的生長，通過合理密植以及適當?shù)恼{(diào)節(jié)林分密度，保持良好的經(jīng)營密度，能夠使林分得到充分的生長發(fā)育。

2.2不同初植密度對林分生物量的影響

兩種密度相比，3330株/hm2林分總生物量以及各組分生物量比初植密度為4995株/hm2的大，初植密度為3330株/hm2的林分5～10a總生物量變動于7.10～14.35t/hm2之間，其中地上生物量為5.89～12.11t/hm2，地下生物量為1.21～2.24t/hm2；初植密度為4995株/hm2的林分總生物量變動于5.66～12.37t/hm2之間，其中地上生物量為4.77～10.44t/hm2，地下生物量為0.89～1.93t/hm2；林分總生物量和各組分生物量隨年齡的增加而增大（表6）。

林分各組分生物量所占的比例：樹干生物量所占比例在50%左右，樹皮、樹根所占比例在15%左右，樹葉所占的比例最小，樹干生物量所占的比例最大（表7）。

表6　不同年齡華北落葉松人工林的生物量

表7　各組分生物量與總生物量之比

3.3不同初植密度對林分碳儲量的影響

林分密度是影響林木生長的主要因素，初植密度不同，林木的生長發(fā)育不同，對有限的營養(yǎng)空間的競爭隨之不同，林木進行光合作用、呼吸作用的能力也因初植密度的不同而發(fā)生變化。通過表8可看出，初植密度為3330株/hm2，林齡為10a，還處于幼齡期的華北落葉松人工林，樹干的含碳量為3.75t/hm2，其次是樹根1.20t/hm2；初植密度3330株/hm2的林分各組分含碳量均大于初植密度為4995株/hm2的含碳量。

表8　華北落葉松各組分的含碳量/t·hm-2

3.4不同初植密度對林木生長的影響

初植密度對林木生長指標影響很大，影響林木生物量的積累，從而影響林分的生產(chǎn)力。初植密度3330株/hm2，林齡10a的華北落葉松人工林平均生產(chǎn)力為1.44t/hm2·a，其中樹干生產(chǎn)力為0.75t/hm2·a，樹皮生產(chǎn)力為0.21t/hm2·a，樹根生產(chǎn)力為0.22t/hm2·a。

初植密度4995株/hm2的華北落葉松人工林平均生產(chǎn)力為1.24t/hm2·a，其中樹干生產(chǎn)力為0.68t/hm2·a，樹皮生產(chǎn)力為0.18t/hm2·a，樹根生產(chǎn)力為0.19t/hm2·a。

通過分析得出，前者的林分生產(chǎn)力高于后者，因而適當?shù)牧址殖踔裁芏扔欣诹帜镜纳L以及生物量的積累，從而提高林分的生產(chǎn)力。

3　結(jié)論

通過分析塞罕壩機械林場陰河分場前曼甸營林區(qū)華北落葉松人工林初植密度對華北落葉松人工林生產(chǎn)力影響，初植密度為3330株/hm2的林分總生物量以及各組分生物量相比初植密度為4995株/hm2的大，初植密度為3330株/hm2的林分總生物量變動于7.10～14.35t/hm2之間，其中地上生物量為5.89～12.11t/hm2，地下生物量為1.21～2.24t/hm2；初植密度為4995株/hm2的林分總生物量變動于5.66～12.37t/hm2，其中地上生物量為4.77～10.44t/hm2，地下生物量為0.89～1.93t/hm2之間；林分總生物量和各組分生物量隨年齡的增加而增大。由于林分為幼齡林，林分生物量及生產(chǎn)力較低。

［1］刁淑清，沈海龍，潘建中，等.樟子松人工幼林密度與個體生長指標的關(guān)系［J］.東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報，2005，33 （6）：4-7，13.

［2］黃文彬，鄭小賢.黑龍江青山林場落葉松人工復(fù)層林生長過程研究［J］.現(xiàn)代林業(yè)研究，2007，1（2）：49-52.

［3］杜紀山.林分斷面積生長模型研究評述［J］.林業(yè)科學(xué)研究，1997，10（6）：599-600.

［4］劉志剛，馬欽彥.華北落葉松人工林生物量估測方法的探討［J］.北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報，1992，14（S1）：105-113.

［5］馬欽彥，陳遐林，王娟，等.華北主要森林類型建群種含碳率的分析［J］.北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報，2002，24（5）：96-100.

［6］葉鏡中，姜志林.蘇南丘陵杉木人工林的生物量結(jié)構(gòu)［J］.生態(tài)學(xué)報，1983，3（1）：4-13.

S791.22

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2014-10-10