大興安嶺樟子松人工幼齡林生長(zhǎng)規(guī)律研究

朱萬(wàn)才　魏勝利

摘要 以黑龍江省大興安嶺地區(qū)松嶺區(qū)樟子松人工幼齡林為研究對(duì)象，基于在不同樣地中測(cè)定的8株樟子松解析木數(shù)據(jù)，研究了樟子松人工幼齡林的生長(zhǎng)規(guī)律。結(jié)果表明：樟子松的樹(shù)高和胸徑生長(zhǎng)快速期都出現(xiàn)在早期，均在15年前達(dá)到最快生長(zhǎng)；樹(shù)高連年生長(zhǎng)量與平均生長(zhǎng)量曲線(xiàn)在18～20年時(shí)相交，而胸徑和材積在0～20年一直處于速生期；直徑和樹(shù)高的連年增長(zhǎng)量均表現(xiàn)出明顯的波動(dòng)性，而胸徑、樹(shù)高和材積的平均生長(zhǎng)量一直表現(xiàn)為平穩(wěn)的增長(zhǎng)趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞 樟子松人工林；幼齡林；生長(zhǎng)規(guī)律

中圖分類(lèi)號(hào) S791.253 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611（2015）20-218-03

Abstract Taking young growth forest of Pinussylvestris plantation of Greater Khingan Mountainsin Heilongjiang Province as research object， the research studied the growth regularity of young growth forest of Pinussylvestris plantation based on the 8 analysis tree within the different sample plots. The results showed that the rapid growth period of tree height and diameter at the breast height （DBH） occurred in the earlier period and reached the fast ratio before 15 a. The annual growth increment and average growth increment of tree height was across in 18-20 a， whereas DBH and volume grown with the fast ratio within the 0-20 a. Both of annual increment of DBH and tree height showed significant variation. While the average growth increment of DBH， tree height and volume showed the characteristic of stability.

Key words Pinussylvestris plantation； Young growth forest； Growth regularity

樟子松（Pinussylvestris）主要分布在我國(guó)黑龍江省，為常綠喬木，主要集中在海拔400～900 m的山地及海拉爾以西、以南一帶砂丘地區(qū)[1-2]。樟子松在環(huán)境保護(hù)、木材生產(chǎn)等方面具有獨(dú)特的作用。由于其非常顯著的生態(tài)和經(jīng)濟(jì)效益，樟子松逐漸成為我國(guó)造林綠化首選樹(shù)種之一。目前，許多學(xué)者分別從其分布[3]、生長(zhǎng)規(guī)律[4-6]、生物量與生產(chǎn)力[7-8]、人工林枝條分布及樹(shù)冠結(jié)構(gòu)[9-11]等方面進(jìn)行了研究，取得了大量的研究結(jié)果。但對(duì)于大興安嶺樟子松人工幼齡林生長(zhǎng)規(guī)律的研究報(bào)道相對(duì)較少。研究樟子松人工幼齡林生長(zhǎng)過(guò)程，對(duì)掌握樟子松人工林的生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)、制定有效的經(jīng)營(yíng)措施和提高森林資源質(zhì)量有著重要的意義。該研究以大興安嶺樟子松人工幼齡林為研究對(duì)象，詳細(xì)分析其生長(zhǎng)規(guī)律，為揭示樟子松人工幼齡林早期生長(zhǎng)特性提供基礎(chǔ)資料。

1 材料與方法

1.1 研究地區(qū)概況

研究地區(qū)位于大興安嶺松嶺區(qū)，地理坐標(biāo)為123°29′23″～125°50′07″ E，50°09′16″～51°23′48″ N。松嶺區(qū)冬季寒冷，時(shí)間較長(zhǎng)，夏季溫度高但時(shí)間較短，春季受氣候的影響時(shí)間來(lái)得比較晚，秋季溫度降低速度比較快，是典型的寒溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)。該地區(qū)年平均氣溫為-3 ℃，其中全年的極端最高氣溫達(dá)到30 ℃，極端最低氣溫-48 ℃，溫差非常大。年平均降水量600 mm，多集中在7、8月份，占全年降水量的48.9%，年無(wú)霜期為100～110 d，植物生長(zhǎng)期為90～100 d。松嶺林業(yè)局土壤為寒溫帶森林土。該局境內(nèi)基巖是以花崗巖為主，其次有片麻巖、砂巖和安巖等，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的自然變化，形成土壤母質(zhì)，進(jìn)而形成棕色針葉林土、棕色森林土、草甸沼澤土、腐殖質(zhì)沼澤土。

1.2 研究方法

1.2.1

樣地設(shè)置。2014年，在松嶺區(qū)樟子松人工幼齡林內(nèi)按坡向（陰坡、陽(yáng)坡）和密度級(jí)（疏、密）選擇具有代表性地段設(shè)置8塊0.06 hm2的樟子松人工林標(biāo)準(zhǔn)地，且樣地內(nèi)部不能有河流，道路或者其他空地。為了確保標(biāo)準(zhǔn)地的位置和面積的準(zhǔn)確，通常用羅盤(pán)儀和皮尺等工具對(duì)標(biāo)準(zhǔn)地的邊界進(jìn)行測(cè)量并且嚴(yán)格控制誤差，要求樣地周長(zhǎng)的閉合差不能超過(guò)1/200。

每塊標(biāo)準(zhǔn)地均采用GPS定位，并進(jìn)行每木檢尺，分別實(shí)測(cè)所有樹(shù)種的胸徑、樹(shù)高等指標(biāo)，必要時(shí)進(jìn)行復(fù)測(cè)，避免出現(xiàn)不必要的誤差。其中胸徑用測(cè)徑尺測(cè)量，精確到0.1 cm；樹(shù)高通過(guò)超聲波測(cè)高器測(cè)量，精確到0.1 m。具體樣地信息見(jiàn)表1。

1.2.2

解析木測(cè)定。對(duì)于所設(shè)定的樣地都要進(jìn)行每木檢尺，所有樣木均測(cè)量胸徑、樹(shù)高等林木因子。根據(jù)每木檢尺的結(jié)果，將樣地內(nèi)所有樣木依據(jù)胸徑按照2 cm為1個(gè)徑階進(jìn)行分組。采用等斷面積徑級(jí)標(biāo)準(zhǔn)木法選出1株能夠代表該林分條件平均水平的樣木，在所設(shè)置的樣地周?chē)M(jìn)行解析木的選取工作，從而進(jìn)行解析木的測(cè)定。

對(duì)于解析木的處理在林學(xué)上主要分為伐前處理和伐后處理。在伐倒前，首先要記錄林分的基本狀況、與解析木相鄰的樹(shù)木生長(zhǎng)情況，同時(shí)測(cè)量相鄰木的胸徑、樹(shù)高等林木因子。在解析木的樹(shù)干上標(biāo)明“北向”，從而為確定樹(shù)枝的方位角奠定基礎(chǔ)。在伐倒后，要對(duì)解析木進(jìn)行分段，對(duì)于樹(shù)冠部分要平均分為3層，每一層都要進(jìn)行枝條解析。具體解析木信息見(jiàn)表2。

1.2.3

截取圓盤(pán)。在樹(shù)干的每一個(gè)區(qū)分段都要截取圓盤(pán)，同時(shí)在胸徑處截取。所有圓盤(pán)都要進(jìn)行刨光處理，使得表面容易識(shí)別。對(duì)于刨光后的圓盤(pán)用掃描儀掃描，掃描儀的分辨率一般設(shè)定在300 dpi左右。對(duì)于掃描后的圓盤(pán)，使用年輪分析系統(tǒng)（WinDENDROTM V6.5）進(jìn)行查數(shù)年輪。

1.2.4

各齡階單木材積計(jì)算。

參照以往的研究，單木材積采用區(qū)分求積法計(jì)算?；谏衔牡淖龇ǎ瑢文镜臉?shù)干按照1 m段進(jìn)行劃分，不足1 m的部分劃定為梢頭部分。每段采用中央斷面積求積法計(jì)算。各齡階單木材積計(jì)算過(guò)程如下：

2 結(jié)果與分析

2.1 樹(shù)高生長(zhǎng)規(guī)律

由圖1可知，樟子松人工幼齡林的樹(shù)高在其生長(zhǎng)過(guò)程中具有一定差異，也就是說(shuō)樹(shù)高的連年生長(zhǎng)量總體上的波動(dòng)范圍非常大，最大峰值出現(xiàn)在13～15年階段，并且最大峰值為0.5 m。在達(dá)到一個(gè)峰值后，樟子松總體呈現(xiàn)波動(dòng)下降趨勢(shì)。樹(shù)高連年生長(zhǎng)量與平均生長(zhǎng)量曲線(xiàn)相交于18～20年之間。18年之前樟子松人工幼齡林樹(shù)高隨林齡的增長(zhǎng)而增加，連年生長(zhǎng)量大于平均生長(zhǎng)量，此階段為樟子松高速生長(zhǎng)期。15年之后樟子松樹(shù)高的連年生長(zhǎng)量下降，而平均生長(zhǎng)量趨于平穩(wěn)，在0.30 cm左右。20年樟子松人工幼齡林樹(shù)高生長(zhǎng)過(guò)程見(jiàn)圖2，其符合冪函數(shù)曲線(xiàn)，樹(shù)高（H）與年齡（t）的關(guān)系式為H=0.027 3t1.838 1（R2=0.93，RMSE=0.52）。

2.2 胸徑生長(zhǎng)規(guī)律

由圖3可以看出，從大興安嶺地區(qū)樟子松人工幼齡林總體上看，該樹(shù)種的去皮胸徑連年生長(zhǎng)量與其他樹(shù)種不相同，其形狀總體上呈現(xiàn)雙峰曲線(xiàn)，連年生長(zhǎng)量2個(gè)峰值出現(xiàn)在11年和13年，分別為0.68 cm和0.69 cm，之后總體呈現(xiàn)波動(dòng)下降趨勢(shì)。從第14年之后胸徑平均生長(zhǎng)量則保持在0.28～0.35 cm這一相對(duì)穩(wěn)定的生長(zhǎng)水平。連年生長(zhǎng)量與平均生長(zhǎng)量曲線(xiàn)在20年間都沒(méi)有相交，這說(shuō)明20年間樟子松人工林胸徑處于高速生長(zhǎng)階段。20年樟子松人工幼齡林胸徑生長(zhǎng)過(guò)程見(jiàn)圖4，其符合冪函數(shù)曲線(xiàn)，去皮胸徑（D）與年齡（t）的關(guān)系式為D=0.007 3t2.330 6（R2=0.88，RMSE=0.83）。

2.3 材積生長(zhǎng)規(guī)律

樟子松在0～20年期間單木材積（指帶皮材積）連年生長(zhǎng)量和平均生長(zhǎng)量隨年齡的增長(zhǎng)而增加，并表現(xiàn)出繼續(xù)增長(zhǎng)的趨勢(shì)。0～20年期間樟子松單木材積平均生長(zhǎng)量緩慢增長(zhǎng)，到20年達(dá)到0.000 6 m3。由圖1可知樟子松單木材積平均生長(zhǎng)量與連年生長(zhǎng)量曲線(xiàn)未相交，說(shuō)明樟子松在20年時(shí)還未達(dá)到數(shù)量成熟。0～20年樟子松人工幼齡林單木材積生長(zhǎng)過(guò)程見(jiàn)圖6，其符合冪函數(shù)曲線(xiàn)，材積（V）與年齡（t）的關(guān)系式為V=2.7E-08t4.357 0（R2=0.78，RMSE=0.001 6）。

2.4 胸高形數(shù)變化規(guī)律

胸高形數(shù)表示樹(shù)干形狀的參數(shù)，它說(shuō)明樹(shù)干的完滿(mǎn)度，形數(shù)越大說(shuō)明樹(shù)干越完滿(mǎn)，胸高形數(shù)對(duì)于單木材積的研究具有重要意義。由圖7可知，隨著年齡的增大，樟子松胸高形數(shù)呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)： 14～20年樟子松胸高形數(shù)保持在0.5左右?？偟膩?lái)看，0～14年生長(zhǎng)迅速，形數(shù)變化大，14～20年生長(zhǎng)減慢，形數(shù)變化小。

3 結(jié)論

（1）該研究利用我國(guó)大興安嶺地區(qū)樟子松人工幼齡林的解析木調(diào)查數(shù)據(jù)，對(duì)所有的解析木均進(jìn)行截取圓盤(pán)處理，掃描所有圓盤(pán)從而進(jìn)行生長(zhǎng)規(guī)律的研究。結(jié)果表明，僅樹(shù)高連年生長(zhǎng)量與平均生長(zhǎng)量曲線(xiàn)相交，而胸徑和材積在0～20年一直處于速生期。王鶴智[12]對(duì)樟子松人工林生長(zhǎng)與收獲模型系統(tǒng)的研究表明：隨著樹(shù)齡的增加，樟子松的斷面積和樹(shù)高逐漸增大，最后趨于穩(wěn)定。由于該研究數(shù)據(jù)來(lái)源于樟子松人工幼齡林，林木胸徑和材積還處于速生期，還未達(dá)到生長(zhǎng)穩(wěn)定，該樹(shù)種的數(shù)量成熟齡還有待進(jìn)一步研究。

（2）總的來(lái)說(shuō)，樟子松材質(zhì)具有非常重要的應(yīng)用價(jià)值。為了進(jìn)一步提高樟子松人工林的質(zhì)量，對(duì)其幼齡林生長(zhǎng)進(jìn)行研究具有重要的意義。該研究能夠?yàn)榛鶎訂挝坏臓I(yíng)林活動(dòng)奠定基礎(chǔ)，從而進(jìn)一步發(fā)揮樟子松林的生態(tài)效益、社會(huì)效益及經(jīng)濟(jì)效益。

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