沙地樟子松人工林不同林齡林木高生長的研究

周鳳艷

（遼寧省固沙造林研究所，遼寧 阜新 123000）

樟子松(Pinus sylvestris var.Mongolica)于20世紀(jì)50年代在科爾沁沙地引種，現(xiàn)已成為三北地區(qū)主要喬木造林樹種，其人工林主要分布在我國北部的遼寧、陜西、內(nèi)蒙古、新疆和甘肅等13個?。ㄊ?、自治區(qū)）300多個縣[1]。樟子松適應(yīng)性強，能適應(yīng)土壤水分較少的山脊及向陽山坡，以及較干旱的沙地和石礫沙地[2]。樟子松生長快、樹形美、材質(zhì)好、抗風(fēng)沙，經(jīng)過近些年的人工引種栽培和造林，成為一個有前途的造林樹種[3-4]。尤其是在干旱、半干旱風(fēng)沙地區(qū)，已經(jīng)成為營造防風(fēng)固沙林、農(nóng)田草場防護林、水土保持林和用材林的主要樹種，并能夠取得很好的社會、生態(tài)、經(jīng)濟效益[1]。但自20世紀(jì)90年代以來卻出現(xiàn)了枝葉變黃、生長勢衰弱、病蟲害，繼而全株死亡的大面積衰退現(xiàn)象[5]。樟子松人工林經(jīng)過60多年的生長，已經(jīng)到了生長末期，因此，有必要對第1代沙地樟子松人工固沙林的生長狀況進行分析總結(jié)，為樟子松人工林的培育提供理論依據(jù)。本文通過對不同林齡沙地樟子松人工林的樹高生長狀況進行調(diào)查分析，總結(jié)沙地樟子松人工林樹高隨林齡變化規(guī)律，為全面提高我國樟子松人工林營林水平提供堅實的理論基礎(chǔ)。

1 試驗地概況

實驗地位于遼寧省彰武縣北部的章古臺鎮(zhèn)，42°43′-42°50′N、122°11 ′-122°37′E， 是典型的大陸性氣候，屬溫帶亞濕潤干旱氣候區(qū)，主要氣候特點是干旱多風(fēng)，年平均氣溫6.1℃，最高35.2℃，最低－29.5℃，近10年年降水量285.9～720.1 mm，且多集中于6-8月份，年蒸發(fā)量1600mm，約為降水量的3倍，空氣相對濕度60.4%。年均風(fēng)速3.0～3.7 m·s-1，每年大于5 m·s-1的起風(fēng)沙達240次之多。≥10℃有效積溫2 800～3200℃。早霜在9月底或10月初，晚霜在4月中下旬，無霜期約150d[6-7]。平均海拔226.5m。最大地貌特征就是沙丘相間相壘，洼地縱橫。該區(qū)土壤以風(fēng)沙土為主，主要為生草風(fēng)沙土和流動風(fēng)沙土，由河流沖積物形成，沙層厚30 m左右，PH值6.8～7.0。本文研究地為生草風(fēng)沙土[7-8]。研究區(qū)內(nèi)植被類型主要是以樟子松、油松（Pinus tabuliformis）為主的固沙針葉林，林下有少量伴生植物[9]。

2 試驗方法

2.1 樣地的設(shè)置

通過大量的現(xiàn)場踏查及造林檔案查對，以10林齡為一個齡階，選擇10～60a林齡、立地條件盡量做到大致相似的樟子松人工林標(biāo)準(zhǔn)地36塊。標(biāo)準(zhǔn)地基本情況參見表1。

2.2 林木樹高測定

在選擇的標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)進行樹高每木調(diào)查，使用美國Laser Technology公司生產(chǎn)的CRITERION RD1000紅外線測樹儀逐株測定立木2008年到2015年的樹高，計算得到2008年到2015年的樹高連年生長量。

表1 標(biāo)準(zhǔn)地基本情況表

3 結(jié)果與分析

3.1 林齡與樹高生長量之間相關(guān)性分析

利用SPSS 20軟件(在0.05水平下)對不同林齡下的樹高生長量進行相關(guān)性及顯著性方差分析，見表2、表3；將不同林齡樹高平均值和標(biāo)準(zhǔn)差值即差異性進行列表分析，見表4。

表2 樟子松林齡與樹高的相關(guān)性

表3 不同林齡樹高方差分析表

表4 不同林齡樹高差異性表

由表2～表4可以看出沙地樟子松的樹高和林齡相關(guān)性極顯著。隨著林齡的增加，樟子松的樹高生長量增加。10a生沙地樟子松樹高生長量最小，為3.33m，60a最大，為12.95m，10-60a之間樹高皆有顯著性差異，10a和60a之間差異性最大，均值差為9.62m；40a和60a之間差異最小，均值差為0.64m。

3.2 沙地樟子松人工林生長模型的建立

由沙地樟子松高生長的相關(guān)性分析表看出林齡與樹高相關(guān)性極顯著，因此可以建立一個數(shù)學(xué)模型來分析和預(yù)測樟子松的生長規(guī)律。運用SPSS 20進行線性函數(shù)、冪函數(shù)、指數(shù)函數(shù)、對數(shù)函數(shù)、二次拋物線、三次拋物線、S曲線、雙曲線、復(fù)合方程、生長方程以及l(fā)ogistic等多方程擬合，選擇回歸系數(shù)R2最大且均值差最小的作為該曲線方程。擬合的結(jié)果如表5。下2008年至2015年的樹高連年生長量進行方差分析和多重比較，結(jié)果見表6、表7，同時繪制沙地樟子松人工林連年生長量曲線，見圖1。

表5 林齡與樹高的回歸分析結(jié)果

由表6、表7、圖1可知:不同年份各林齡間樹高生長量有顯著性差異。2008-2015a樹高60a最小。2008-2010a樹高30a最大；2011-2013a樹高20a最大；2014-2015a樹高10a最大。由差異性檢驗分析得出:2008-2010a間30a與60a顯著性差異性最大，2011-2013a時20a與60a顯著性差異性最大，2014-2015a時10a與60a顯著性差異性最大。2008a 時 10、50、60a 之間無顯著性差異，20、30、40a之間無顯著性差異；10、50、60a 與 20、30、40a 有顯著性差異。 2009a 時 10、50、60、20a 與 30、40a 無顯著性差異，其余林齡間均有顯著性差異。2010a時10a與 50a、40a與 20、30a無顯著性差異，其余林齡間均有顯著性差異。2011a時40a與10、30a無顯著性差異；30a與20、40a之間無顯著性差異，其余林齡間均有顯著性差異。2012a時10、30、40a間無顯著性差異，其余林齡間均有顯著性差異。2013a時10a 與 20a、10a 與 40a、30a 與 40a、50a 與 60a 無

利用SPSS 20軟件(在0.05水平下)對不同林齡顯著性差異，其余林齡間均有顯著性差異。2014a時10a與20a、50a與60a無顯著性差異，其余林齡間均有顯著性差異。2015a時10a與20a、30a與40a、50a與60a無顯著性差異，其余林齡間均有顯著性差異。2008a與2009a的顯著差異性這6個林齡基本一致，2010-2012a的顯著差異性這6個林齡基本一致，2013-2015a的顯著差異性這6個林齡基本一致。

表6 單因素方差分析表

圖1 連年生長量曲線

表7 樟子松樹高連年生長量差異性分析結(jié)果

分析各個林齡樟子松樹高生長量的大小，發(fā)現(xiàn)10a樟子松人工林2008a的當(dāng)年生長量最小，且2008-2015a該林齡的樟子松連年生長量一直在增加，到2012a以后生長量顯著增加，且在2012a以前同20a樟子松生長量有顯著性差異，2012a之后無顯著性差異。通過查詢氣象資料發(fā)現(xiàn)這個階段沒有極端自然災(zāi)害天氣發(fā)生，表明10a樟子松到2012a后進入到下一個生長發(fā)育階段。20a樟子松生長量在所選四個林齡中一直很大，而且從2008—2015a沒有發(fā)生明顯的變化，表明該階段的樟子松處于一個穩(wěn)定的高生長階段。30a林齡沙地人工林樟子松2008-2015a的連年生長量表現(xiàn)為隨著年齡增長，樟子松的連年生長量先增長，到2013年開始持續(xù)下降。由此可見，樟子松在這一生長過程中，生長速度已經(jīng)開始減弱，進入了下一個生長發(fā)育時期。同時發(fā)現(xiàn)20a樟子松與30a樟子松幾乎無顯著性差異，說明這段時期兩林齡可能處于同一階段。30a與40a在2012a前有顯著性差異，說明這段時期兩林齡可能處于不同的生長發(fā)育階段，2012a之后兩者無顯著性差異，說明這段時期兩林齡可能處于同一階段。40a樟子松連年生長量波動不大，40a各年份生長量無顯著性差異，說明處于同一個生長發(fā)育階段。50a各年份生長量無顯著性差異，說明處于同一個生長階段，且40a與50a差異性顯著，說明這段時期兩林齡可能處于不同的生長發(fā)育階段。60a整體無顯著性差異。與50a無顯著性差異，這段時期兩林齡處于同一階段，高生長速度相近。

4 結(jié)論

綜上所述，沙地樟子松人工林的樹高隨著林齡的增加而增大，且各林齡之間皆有顯著性差異；造成樹高連年生長量不同的主要原因是由于處于不同的生長發(fā)育階段。在整個生長發(fā)育階段，樹高與林齡有極顯著相關(guān)性，隨著林齡的增大而增加，而樊曉英等[10]、格日勒等（2004）對毛烏素沙地東南部部分林齡的樟子松生長狀況調(diào)查分析得出樹高和樹齡有較大的相關(guān)性，隨著樹齡的增大而增加。同時由于立地條件的差異（受標(biāo)準(zhǔn)地條件的限制），本研究中40a的各林分因子生長量高于50a和60a，同樣的結(jié)論也出現(xiàn)在羅玲[11]對毛烏素沙地不同立地條件下樟子松人工林的研究中，在毛烏素沙地，樟子松人工林的樹高及其相應(yīng)的平均生長量和峰值時的連年生長量以丘間低地最大，沙丘上部最小，平坦沙地、沙丘下部以及沙丘中部依次介于二者之間。因此，沙地樟子松人工林在整個生長發(fā)育期間，其樹高隨著林齡的增加而增加，立地條件的差異可能會延長或縮短這種進程，但不會改變這種趨勢。

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