林分結(jié)構(gòu)對紅松幼樹生長的影響

呂躍東，姚 穎，劉忠玲，朱萬才

(黑龍江省林業(yè)科學(xué)研究所，哈爾濱 150081)

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林分結(jié)構(gòu)對紅松幼樹生長的影響

呂躍東，姚 穎，劉忠玲，朱萬才*

(黑龍江省林業(yè)科學(xué)研究所，哈爾濱 150081)

通過林分結(jié)構(gòu)調(diào)查，分析了不同林分結(jié)構(gòu)對紅松幼樹生長的影響。結(jié)果表明：林下紅松幼樹的生長受到上層林冠結(jié)構(gòu)的制約，影響紅松幼樹生長的主要林分結(jié)構(gòu)因子有紅松幼樹周圍林木的樹種種類、樹高、冠幅及其相對于紅松幼樹的距離，以及草本和灌木的蓋度；喬木與灌木對紅松幼樹生長影響較大，其中灌木平均高度與喬木株數(shù)兩個因子對紅松幼樹生長影響顯著，其他因子對紅松幼樹生長影響不顯著；當(dāng)灌木高度為2.6 m時，對紅松幼樹生長量影響最明顯；當(dāng)紅松幼樹周圍3 m范圍內(nèi)的喬木株數(shù)大于4株時對紅松幼樹的高生長影響較大。

紅松；林分結(jié)構(gòu)；幼樹

0 引 言

紅松(Pinuskoraiensis)是我國東北林區(qū)特有的珍貴用材和經(jīng)濟樹種，其根、葉、花、果、木材都具有較高的經(jīng)濟用途[1]。紅松雖然主要以用材為主[2-6]，但同時它又是果樹，除松仁外，其果鱗、花粉、松脂都具有廣泛的用途，經(jīng)濟價值較高，種仁是營養(yǎng)豐富的保健食品[7-10]。近年來，隨著原始林的不斷減少，次生林的經(jīng)營改造已成為科研、生產(chǎn)關(guān)注的焦點。目前黑龍江林區(qū)次生林下大面積栽植紅松，本文以次生林下栽植的紅松幼樹為調(diào)查對象，通過林分結(jié)構(gòu)的調(diào)查和分析，了解不同林分結(jié)構(gòu)對紅松幼樹生長的影響，目的在于掌握紅松幼樹生長規(guī)律，為紅松闊葉混交林合理經(jīng)營提供理論依據(jù)[11-20]。

1 研究地概況

試驗林地位于黑龍江省尚志市境內(nèi)的東北林業(yè)大學(xué)帽兒山實驗林場尖砬溝森林培育試驗站。地理坐標(biāo)為東經(jīng)127°18′0″～127°41′6″，北緯45°2′20″～45°18′16″；地處張廣才嶺西坡，境內(nèi)以山區(qū)丘陵地貌為主，年平均氣溫2.4 ℃，年≥10℃以上積溫2 300℃左右，無霜期125 d左右，年平均降水量700 mm。

2 研究方法

林地內(nèi)紅松栽植于1987年。試驗林分是在次生闊葉林采伐1a，采用“見縫插針”的方法在林下人工栽植紅松所形成的紅松闊葉混交林，栽植密度為2 000株/hm2。在林分內(nèi)選擇三塊有代表性的標(biāo)準(zhǔn)地，大小設(shè)置為30 m×30 m。對樣地內(nèi)對包括樹種組成、株數(shù)、林分密度、樹高、胸徑和郁閉度等指標(biāo)進行調(diào)查。

通過SPSS作曲線估計顯示，二次方程y=a+bx+cx2、三次方程y=a+bx+cx2+dx3這兩個模型對灌木平均高與紅松幼樹近五年高生長量之間的關(guān)系模擬效果比較好，相關(guān)指數(shù)分別為0.37和0.38，方程分別為：y=-56.332x2+296.49x-332.97，y=-89.537x3+597.35x2-1 274.7x+910.39。

通過SPSS作曲線估計顯示，二次方程y=a+bx+cx2、三次方程y=a+bx+cx2+dx3這兩個模型對灌木平均高與紅松幼樹近五年高生長量之間的關(guān)系模擬效果比較好，相關(guān)指數(shù)分別為0.42和0.44，模型分別為：y=86.40-12.13x-0.72x2，y=100.03-20.09x+2.20x2-0.069x3。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同林分結(jié)構(gòu)紅松幼樹生長狀況

通過調(diào)查所得，樣地內(nèi)林分基本狀況見表1和表2，林下紅松幼樹的生長受到上層林冠結(jié)構(gòu)的制約，也是紅松自身生長的生物學(xué)特性所決定的。適宜的林隙環(huán)境是紅松幼樹生長的重要保證，影響紅松幼樹生長的主要林分結(jié)構(gòu)因子為：紅松幼樹周圍林木的樹種種類、樹高、冠幅及其相對于紅松幼樹的方位，以及草本和灌木的蓋度等。

3.2 林冠下紅松生長與生境因子相關(guān)分析

從表3可以看出，灌木平均高、喬木株數(shù)分別在可靠性為99%、95%下與紅松幼樹的生長有顯著的相關(guān)，其中灌木平均高為正相關(guān)，喬木株數(shù)為負(fù)相關(guān)。其它因子在可靠性為95%下不顯著相關(guān)，其中喬灌木與紅松平均距離與紅松幼樹的生長成不顯著的正相關(guān)，灌木株數(shù)、喬木的平均胸徑與冠幅與紅松的生長成負(fù)相關(guān)。

表1 林分樹種組成、株數(shù)及生長狀況Table 1 Stand species constitutes，number of trees and growth conditions

表2 次生林林分特征Tab.2 Characteristics of secondary forest stand

注：榆指春榆(Ulmusdavidianavar.japonic)、白指白樺(Betulaplatyphylla)、楊指山楊(Populusdavidiana)、紅為紅松(Pinuskoraiensis)、水指水曲柳(FraxinusmandshuricaRupr.)、黃指黃波羅(PhellodendronamurenseRupr.)、柳指蒿柳(S.viminalisL.)、山指山梨(Pyrusussuriensisvar.sinensis)。

表3 林冠下紅松生長與各生境因子的偏相關(guān)系數(shù)Tab.3 Partial correlation coefficients of the relationship between red pine growing under the canopy and the various habitat factors

續(xù)表3 林冠下紅松生長與各生境因子的偏相關(guān)系數(shù)Tab.3 Partial correlation coefficients of the relationship between red pine growing under the canopy and the various habitat factors

檢驗為雙尾檢驗，**表示為水平99%下顯著，*表示在水平95%下顯著。

3.3 灌木平均高對紅松幼樹生長的影響

灌木平均高對紅松幼樹生長成顯著的正相關(guān)(可靠性為99%)，證明灌木的平均高對紅松幼樹的生長有比較明顯的影響。當(dāng)灌木平均高在2.6 m左右時，對紅松幼樹生長影響較大：當(dāng)灌木平均高小于2.6 m時，紅松幼樹近五年高生長量隨著灌木平均高的增加而增加，當(dāng)灌木平均高大于2.6 m時，紅松幼樹近五年高生長量隨著灌木平均高的減小而減小。灌木平均高大于2.6 m時的紅松幼樹的近五年高生長為灌木平均高小于2.6 m時的1.3倍，前者的樹高也為后者的1.3倍，前者當(dāng)年高生長量為后者的1.2倍(如圖1所示)。

圖1 灌木平均高與紅松近五年高生長的關(guān)系Fig.1 The average height of shrub in relation to height growth of red pine in recent five years

3.4 喬木株數(shù)對紅松幼樹生長的影響

3 m內(nèi)的喬木株數(shù)對紅松幼樹生長的抑制作用更為明顯。相關(guān)分析結(jié)果說明喬木株數(shù)對紅松幼樹生長有比較明顯的影響。當(dāng)紅松幼樹周圍3 m范圍內(nèi)的喬木株數(shù)大于4株時對紅松幼樹的高生長影響較大(如圖2所示)。從統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看，周圍3 m范圍喬木株數(shù)小于4株的紅松幼樹的第一個、第二個和第三個近五年生長量、樹高和年高生長為喬木株數(shù)大于4株的1.2倍、 1.3倍、1.3倍、1.2倍和1.3倍。

圖2 喬木株數(shù)與紅松近五年高生長的關(guān)系Fig.2 Relationship between the number of trees and height growth of red pine in recent five years

4 結(jié)論與討論

(1)林下紅松幼樹的生長受到上層林冠結(jié)構(gòu)的制約，影響紅松幼樹生長的主要林分結(jié)構(gòu)因子為：紅松幼樹周圍林木的樹種種類、樹高、冠幅及其相對于紅松幼樹的距離，以及草本和灌木的蓋度。

(2)喬木與灌木對紅松幼樹生長影響較大，其中灌木平均高度與喬木株數(shù)兩個因子對紅松幼樹生長影響顯著，其他因子對紅松幼樹生長影響不顯著。從表3可以看出，灌木平均高、喬木株數(shù)分別在可靠性為99%、95%下與紅松幼樹的生長有顯著的相關(guān)，其中灌木平均高為正相關(guān)，喬木株數(shù)為負(fù)相關(guān)。其它因子在可靠性為95%下不顯著相關(guān)，其中喬灌木與紅松平均距離與紅松幼樹的生長成不顯著的正相關(guān)，灌木株數(shù)、喬木的平均胸徑與冠幅與紅松的生長成負(fù)相關(guān)。證明這些因子中對紅松幼樹的生長影響最大的是灌木的平均高與喬木株數(shù)這兩個因子，而其它因子對紅松幼樹的生長的影響不明顯。

(3)當(dāng)灌木高度為2.6 m時，對紅松幼樹生長量影響最為明顯，因此在生產(chǎn)過程中，對紅松幼樹林分進行撫育時，應(yīng)將林分內(nèi)高于2.6 m的灌木進行清理，以確保紅松幼樹正常生長。灌木平均高對紅松幼樹生長的影響主要是當(dāng)紅松幼樹的高度還未超出灌木層時，灌木對紅松生長有明顯的抑制作用，而當(dāng)紅松幼樹的高度超出灌木層時，灌木的高度對紅松幼樹生長的影響就有了明顯的下降。

(4)當(dāng)紅松幼樹周圍3 m范圍內(nèi)的喬木株數(shù)大于4株時對紅松幼樹的高生長影響較大。因此對目標(biāo)紅松闊葉混交林進行撫育間伐時，應(yīng)保證紅松幼樹3 m內(nèi)喬木株數(shù)小于4株，以保證紅松最大生長量。喬木株數(shù)對紅松幼樹生長影響時間較長，從紅松定植開始，就一直伴隨著喬木對紅松幼樹的影響。喬木株數(shù)對紅松幼樹在光照、空間和營養(yǎng)等方面帶來競爭，進而抑制紅松幼樹的生長。

[1]楊惠濱，國慶喜.地形與競爭因子對紅松胸徑與年齡關(guān)系的影響[J].生態(tài)學(xué)報，2016，20(36)：1-9.

[2]陳顯鋒；周建宇；李國強，等.林分結(jié)構(gòu)對紅松分叉的影響[J].內(nèi)蒙古林業(yè)調(diào)查設(shè)計，2014，3(37)：24-26.

[3]張 悅；易雪梅；王遠遐，等.采伐對紅松種群結(jié)構(gòu)與動態(tài)的影響[J].生態(tài)學(xué)報：2015，1(35)：38-45.

[4]葛劍平，李景文，郭海燕.天然紅松樹木生長特征與林分結(jié)構(gòu)的研究[J].東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報，1992，20(2)：9-16.

[5]周以良.中國小興安嶺植被[M].北京：科學(xué)出版社，1994.

[6]李景文.中國森林生態(tài)系統(tǒng)定位研究[M]·哈爾濱：東北林業(yè)大學(xué)出版社，1994.

[7]李景文.保護和研究紅松老齡林的建設(shè)意義：森林環(huán)境持續(xù)發(fā)展學(xué)術(shù)討論會文集[C].北京：中國林業(yè)出版社，1994.

[8]丁寶永，孫繼華.紅松人工林生態(tài)系統(tǒng)生物生產(chǎn)力及養(yǎng)分循環(huán)研究[J].東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報，1989(S2)：23-25.

[9]伍業(yè)綱，韓進軒.闊葉紅松林紅松種群動態(tài)的譜分析[J].生態(tài)學(xué)雜志，1988，7(1)：23-26.

[10]陽含熙，伍業(yè)鋼.長白山自然保護區(qū)闊葉紅松林林木種屬組成、年齡結(jié)構(gòu)和更新策略的研究[J].林業(yè)科學(xué)，1988，24(1)：18-27.

[11]王業(yè)蘧，闊葉紅松林[M].哈爾濱：東北林業(yè)大學(xué)出版社，1995.

[12]李景文，紅松闊葉混交林生態(tài)與經(jīng)營[M].哈爾濱：東北林業(yè)大學(xué)出版社，1997.

[13]王鳳友，紅松研究(Ⅰ)[M].哈爾濱：東北林業(yè)大學(xué)出版社，1994.

[14]李俊清.闊葉紅松林中紅松的分布格局及其動態(tài)[J].東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報，1986，14(1)：33-38.

[15]李景文.天然紅松闊葉混交林恢復(fù)的基本對策[J].林業(yè)月報，1997(4)：3.

[16]張 群，范少輝，沈海龍.紅松混交林中紅松幼樹生長環(huán)境的研究進展及展望[J].林業(yè)科學(xué)研究，2003，16(2)：216-224.

[17]張 群，范少輝，沈海龍.次生林林木空間結(jié)構(gòu)對紅松幼樹生長的影響[J].林業(yè)科學(xué)研究，2004，17(4)：405-412.

[18]惠剛盈，胡艷波.混交林樹種空間隔離程度表達方式的研究[J].林業(yè)科學(xué)研究，2001，14(1)：23-27.

[19]崔智松，吳 瑤.林隙透光撫育對紅松林分徑級結(jié)構(gòu)的影響[J].林業(yè)科技，2014，39(4)：48-49.

[20]劉仁東，鮮 偉，張 文，等.撫育間伐強度對柳杉人工林林分生長的影響[J].四川林業(yè)科技，2015，36(5)：116-117.

Effect of Stand Structure on Growing Rate of Young-growth Trees

Lv Yuedong，Yao Ying，Liu Zhongling，Zhu Wancai*

(Forestry Research Institute of Heilongjiang Province，Harbin 150081)

The effect of different stands on the growing rate of the young-growth trees was analyzed through stand structure survey.The results showed that the growing rate of young-growth red pine was restricted by upper canopy structure.The main factors of stand structure that affects the growth included species，tree height，crown and it’s relative to the distance of red pine saplings as well as the coverage of herbs and shrubs.Trees and shrubs had larger influence on the growing rate of the young-growth trees.The growing rate of the young-growth trees was significantly affected by both factors of the average height of shrubs and the number of trees，while the effect of other factors were not significant.The effect on red pine young-growth tree was most obvious when the shrub was in the height 2.6m.The growing height of red pine was greatly affected when tree number of red pine was greater than 4 within 3 m scope of around the trees.

Red pine；stand structure；young-growth tree

2016-01-04

黑龍江省森工總局基金項目(sgzjq2012004)

呂躍東，碩士，助理研究員。研究方向：森林培育。E-mail：lvyuedong@126.com

*通信作者：朱萬才，碩士，副研究員。研究方向：森林經(jīng)理。E-mail：dongdong192192@126.com。

呂躍東，姚 穎，劉忠玲，等.林分結(jié)構(gòu)對紅松幼樹生長的影響[J].森林工程，2016，32(6)：30-33.

S 791.247

A

1001-005X(2016)06-0030-04