塞罕壩地區(qū)樟子松生長過程研究

趙 娛,張 菲,許中旗,張 巖,程 順,崔同祥

(1.河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)院,河北 保定 071000；2.河北省塞罕壩機(jī)械林場,河北 圍場 068450)

塞罕壩地區(qū)樟子松生長過程研究

趙 娛1,張 菲2,許中旗1,張 巖2,程 順2,崔同祥2

(1.河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)院,河北 保定 071000；2.河北省塞罕壩機(jī)械林場,河北 圍場 068450)

為了了解塞罕壩地區(qū)樟子松(Pinussylvesris.var.mongolica)人工林的生長規(guī)律,對不同地位級條件下樟子松的胸徑和樹高的生長規(guī)律進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明:1)樟子松胸徑的連年生長量在最初的10年內(nèi)呈逐年增加的趨勢,在9～10a生左右達(dá)到最大值,約為0.90～1.20cm/a,之后逐漸下降,到20a生之后趨于穩(wěn)定,年生長量約為0.4～0.5cm/a。應(yīng)對10～20a生的樟子松人工林適時進(jìn)行撫育間伐,以促進(jìn)胸徑的生長。2)與胸徑相似,樟子松樹高的連年生長量也在12～13a生之前呈逐年增加的趨勢,12～13a生左右達(dá)到最高,年生長量可達(dá)69.99cm/a,之后略有下降,然后趨于穩(wěn)定,在40cm/a上下波動。3)I地位級條件下樟子松的胸徑及樹高生長量明顯高于II地位級。4)塞罕壩地區(qū)樟子松的年生長量高于年齡相近的大部分其他地區(qū),包括黑龍江和內(nèi)蒙古地區(qū)。

塞罕壩；樟子松人工林；樹高；胸徑

了解林木的生長規(guī)律是實(shí)現(xiàn)林分合理經(jīng)營的基礎(chǔ)[1]。樟子松(Pinvussylestrisvar.mongolica)是歐洲赤松(Pinussylvestris)的一個地理變種,天然分布于我國大興安嶺山地和呼倫貝爾沙地一帶[2]。目前,在遼寧章古臺、河北北部山區(qū)和壩上高原、山西雁北地區(qū)、內(nèi)蒙的伊盟和大青山、山東泰山及昆侖山均有分布[3-4]。樟子松樹干通直,材質(zhì)較好,是優(yōu)良的用材樹種[5-8]。同時,樟子松根系發(fā)達(dá),具有耐旱、耐寒、抗風(fēng)等特性,也是優(yōu)良的防護(hù)林樹種[6,9-11]。

樟子松在河北省塞罕壩地區(qū)具有廣泛的分布[1]。目前,多數(shù)樟子松林已進(jìn)入中齡或近成熟林階段,如何對其進(jìn)行合理的經(jīng)營,實(shí)現(xiàn)樟子松森林資源的可持續(xù)發(fā)展,是該地區(qū)亟待解決的重要問題。本研究以塞罕壩機(jī)械林場樟子松人工林為研究對象,研究不同地位級下樟子松胸徑和樹高的生長規(guī)律,以期為該地區(qū)樟子松人工林的合理經(jīng)營提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究地概況

塞罕壩機(jī)械林場位于河北省承德市圍場滿族蒙古族自治縣最北部,地處河北、內(nèi)蒙古交界處。地理坐標(biāo)為北緯42°02′～42°36′,東經(jīng)116°51′～117°39′。塞罕壩機(jī)械林場分為壩上、壩下兩部分:壩上地區(qū)地處內(nèi)蒙古高原南緣,主要為丘陵、曼甸,海拔1 500～1 940m；壩下地區(qū)地處陰山山脈與大興安嶺余脈交匯處,主要為山地,海拔1 010～1 500m。

塞罕壩機(jī)械林場氣候寒冷,冬季氣溫低而漫長,春秋兩季短暫而干燥,夏季不明顯,屬于寒溫帶大陸性半干旱、半濕潤季風(fēng)氣候。年均氣溫-1.20℃,極端最高、最低氣溫分別為33.4℃和-43.2℃。年均降水量438mm,多集中在6—9月,占全年降水量的68%左右。該地區(qū)大風(fēng)、沙暴、干旱、霜凍等災(zāi)害性天氣比較多,年均無霜期60d,年均日照時數(shù)為2 368h。

塞罕壩地區(qū)處于山地森林向內(nèi)蒙古草原的過渡地帶。該林場有林地面積9.5萬hm2,森林類型主要有華北落葉松(Larixprincipis-rupprechtii)人工林、樟子松人工林和云杉(Piceaasperata)人工林,以及白樺(Betulaplatyphylla)天然次生林等。

2 研究方法

在塞罕壩的大喚起林場、千層板林場、陰河林場和三道河口林場,選擇具有不同代表性的樟子松人工林設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)地。共設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)地27塊,11塊位于壩下地區(qū)的大喚起林場,16塊位于壩上地區(qū)的其他3個林場,標(biāo)準(zhǔn)地面積為600m2。標(biāo)準(zhǔn)地涵蓋了不同林分密度、不同土層厚度、不同海拔條件以及不同林齡。在每塊標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)調(diào)查樟子松的胸徑、樹高、冠幅、林齡等因子。根據(jù)每木檢尺的結(jié)果,在每塊標(biāo)準(zhǔn)地中選擇1株標(biāo)準(zhǔn)木和1株優(yōu)勢木進(jìn)行樹干解析,計算標(biāo)準(zhǔn)木、優(yōu)勢木的胸徑及樹高的生長速率。另外,根據(jù)各標(biāo)準(zhǔn)地優(yōu)勢木25a生時的樹高,將該地區(qū)樟子松林劃分為兩種地位級[12],高于9m為I地位級,低于9m為II地位級。

3 結(jié)果與分析

3.1不同地位級樟子松胸徑生長過程

不同地位級樟子松標(biāo)準(zhǔn)木胸徑的連年生長量呈現(xiàn)出一致的規(guī)律性(圖1(a))。其連年生長量在10a生之前呈逐年增加的趨勢,在9～10a生左右達(dá)到高峰,之后逐年下降,到20a生時,年生長量降到最低水平,之后雖有波動,但維持在一個相對穩(wěn)定的水平。I地位級樟子松標(biāo)準(zhǔn)木胸徑的連年生長量在第9a生時達(dá)到最高值,約為1.1cm/a；II地位級在第10a生時達(dá)到了最高值,約為0.96cm/a。樟子松胸徑連年生長量的這種變化主要與林木之間競爭強(qiáng)度的變化有關(guān)。10a生之前,樟子松樹冠相對較小,林木之間的競爭相對較弱,胸徑連年生長量呈逐漸增加的趨勢;10a生之后,隨著樟子松樹冠的增大,林木之間的競爭逐漸加劇,胸徑連年生長量呈逐年下降的趨勢。因此,樟子松在10a生之后,應(yīng)適時進(jìn)行撫育間伐,以促進(jìn)樟子松胸徑的生長。

另外,由圖1(b)可以看出,I地位級的樟子松標(biāo)準(zhǔn)木胸徑平均生長量在第18a生時達(dá)到了最高值,約為0.62cm/a;II地位級胸徑平均生長量在第20a生時達(dá)到了最高值,約為0.47cm。無論是連年生長量還是平均生長量,I地位級條件下的樟子松標(biāo)準(zhǔn)木都明顯高于II地位級。

另外,從圖2可以看出,在兩種不同地位級下,樟子松標(biāo)準(zhǔn)木胸徑總生長量都是在生長初期(約20a生之前)快速上升,之后隨著年齡的增加,生長趨勢變緩。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)木胸徑的連年生長量和平均生長量

樟子松優(yōu)勢木的生長過程與標(biāo)準(zhǔn)木類似(圖3(a))。在10～15a生之前,胸徑連年生長量呈快速增加的趨勢,在10～15a之間達(dá)到峰值,約為1.20cm/a,之后呈現(xiàn)出明顯的下降趨勢,在樹齡20a生之后,胸徑連年生長量趨于相對平穩(wěn)。I地位級條件下樟子松優(yōu)勢木胸徑連年生長量平均值要高于II地位級,最大高出約0.20cm。

優(yōu)勢木胸徑平均生長量在不同地位級條件下表現(xiàn)出相似的規(guī)律(圖3(b))。I地位級條件下,樟子松優(yōu)勢木胸徑平均生長量在第16a生達(dá)到了最高值(0.79cm/a)；II地位級條件下,樟子松優(yōu)勢木胸徑的連年生長量在第19a生達(dá)到了最高值(0.60cm/a)。I地位級條件下的樟子松優(yōu)勢木胸徑平均生長量比II地位級要高,最大高出0.20cm。

圖2 標(biāo)準(zhǔn)木胸徑總生長量

圖3 優(yōu)勢木胸徑的連年生長量和平均生長量

由圖4可以分析出,兩種不同地位級的優(yōu)勢木的胸徑總生長量都是在生長初期快速上升,之后隨著年齡的增加逐漸趨緩,在20a生之前為樟子松胸徑速生期。同時,I地位級條件下,樟子松優(yōu)勢木胸徑的總生長量明顯高于II地位級,且生長速率也相對較快,I地位級條件下的樟子松優(yōu)勢木胸徑總生長量比II地位級條件下平均要高5cm左右,可見地位級對樟子松優(yōu)勢木胸徑的生長速率和總生長量有明顯影響。

圖4 優(yōu)勢木胸徑總生長量

3.2不同地位級樟子松樹高生長過程

由圖5(a)可以看出,不同地位級標(biāo)準(zhǔn)木樹高的連年生長量的變化雖有差異,但變化規(guī)律一致。樟子松標(biāo)準(zhǔn)木樹高的連年生長量與胸徑有所不同。樟子松樹高的連年生長量在12～13a生之前呈逐年增加的趨勢,12～13a生左右達(dá)到最高值,之后有所下降,但下降幅度較小,最后維持在一個相對穩(wěn)定的水平。對于I地位級下的標(biāo)準(zhǔn)木來說,在前8～15a生是樟子松高生長的旺盛期,在這個生長階段,樹高連年生長量均在0.48m以上,并在第12a生時達(dá)到了最高值0.58m/a。而II地位級條件下樟子松標(biāo)準(zhǔn)木樹高連年生長量在20a生時達(dá)到了最高值,約為0.65m/a,之后逐漸下降并趨于穩(wěn)定。

對于樟子松標(biāo)準(zhǔn)木樹高平均生長量(圖5(b)),在兩種地位級條件下生長趨勢都呈現(xiàn)出先快速增加而后趨于平緩的趨勢。前5年,樹木生長速率增加較快,之后增加速率逐漸趨緩,到20年左右趨于穩(wěn)定。I地位級條件下樟子松標(biāo)準(zhǔn)木樹高平均生長量約為40cm/a,II地位級約為0.35cm/a。

圖5 樟子松標(biāo)準(zhǔn)木樹高的連年生長量和平均生長量

由圖6可以看出,在不同地位級條件下,樟子松標(biāo)準(zhǔn)木樹高總生長量的生長規(guī)律相似。在5a生之前,樹高總生長量增加緩慢,之后,高生長量增長速度加快。樟子松生長曲線在5～8a生之后趨近于直線,說明在該年齡之后,樟子松的高生長速率較為穩(wěn)定。25a生樟子松標(biāo)準(zhǔn)木,I地位級下的樹高總生長量約為10.53m,II地位級下樹高生長總量約為8.63m,二者相差約1.9m。

另由圖7可以看出,樟子松優(yōu)勢木樹高連年生長量的呈波動,I地位級下樟子松樹高連年生長量在前11年呈逐漸增加的趨勢。在11a生左右,樹高連年生長量達(dá)到最大值,約為0.70m/a,而后趨于穩(wěn)定；II地位級下樟子松樹高連年生長量的變化也有相似的規(guī)律,在12年之前呈逐漸增加的趨勢,在12a生左右達(dá)到最大值,約為0.57m/a,而后略有下降個,趨于穩(wěn)定。

圖6 標(biāo)準(zhǔn)木樹高總生長量

圖7 優(yōu)勢木樹高的連年生長量和平均生長量

樟子松優(yōu)勢木樹高平均生長量變化規(guī)律和標(biāo)準(zhǔn)木相似,都呈現(xiàn)出先快速增大再趨于平緩的趨勢。在樹木生長的前5年,樹木生長速率增加較快,之后生長速率變緩,到20a生左右趨于穩(wěn)定。I地位級條件下樟子松標(biāo)準(zhǔn)木趨于穩(wěn)定后樹高平均生長量約為0.45m/a,II地位級約為0.38m/a。

由圖8可以看出,樟子松優(yōu)勢木樹高總生長量在兩種不同地位級條件下呈現(xiàn)出相似的變化規(guī)律,在樹木生長的前5年,高生長較為緩慢,5年之后,總生長量呈直線上升趨勢。在I地位級條件下,樟子松優(yōu)勢木樹高的總生長量明顯高于II地位級。如35a生樟子松優(yōu)勢木,I地位級下樹高總生長量平均值為15.49m,II地位級下樹高總生長量約為14.35m。

圖8 優(yōu)勢木樹高總生長量

3.3塞罕壩地區(qū)與其他地區(qū)樟子松的生長狀況比較

由表1可見,塞罕壩地區(qū)樟子松的胸徑及樹高的總生長量及生長速率高于同年齡的其他多數(shù)地區(qū),僅低于東北林業(yè)大學(xué)帽兒山試驗(yàn)林場。塞罕壩地區(qū)32a生樟子松的高生長量為13.2m,為紅花爾基的1.59倍；37a生樟子松的高生長量則為章古臺地區(qū)的2.03倍。以上結(jié)果說明:塞罕壩地區(qū)的樟子松人工林的生長狀況明顯優(yōu)于其他大多數(shù)地區(qū),該地區(qū)的氣候及立地條件適宜營造樟子松林,樟子松可以作為該地區(qū)大力發(fā)展的一個樹種。

表1 不同地區(qū)樟子松生長狀況比較

4 結(jié)語

塞罕壩地區(qū)樟子松胸徑和樹高的連年生長量都呈現(xiàn)出先增加后下降的趨勢。胸徑連年生長量在10a生左右達(dá)到最大值,而后呈明顯下降的趨勢,在10～20a生之間應(yīng)適時對樟子松人工林進(jìn)行撫育間伐,以促進(jìn)胸徑的生長。樟子松樹高生長的高峰出現(xiàn)時間比胸徑稍晚,約出現(xiàn)在12～13a生左右,而后有所下降,但下降幅度較小。無論是樟子松胸徑還是樹高,I地位級都明顯高于II地位級。塞罕壩地區(qū)樟子松的生長狀況明顯優(yōu)于其他大部分有樟子松分布的地區(qū),所以該地區(qū)適宜營造樟子松林。

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StudyontheGrowthofScotchPineinSaihanbaArea

ZHAO Yu1,ZHANG Fei2,XU Zhongqi1,ZHANG Yan2,CHENG Shun2,CUI Tongxiang2

(1.CollegeofForestry,AgriculturalUniversityofHebei，Baoding，Hebei071000，China;2.SanhanbaMechanicalForestFarm,Weichang,Hebei068450,China)

In order to understand the growth pattern of Scotch pine(Pinussylvesris.var.mongolica) plantation in Saihanba,Hebei province,the growth of DBH and height of Scotch pine planted in different sites of the Saihanba were investigated.The results showed that the annual increment of DBH of Scotch pine increased until 10 years,and reached a peak of 0.90～1.20cm/a at about 10 years,then decreased and reached a relatively stable level after 20 years,with an annual increment of about 0.4～0.5cm/a.Thinning should be carried out for Scotch pine plantation to promote the growth of DBH.The annual increment of tree height of Scotch pine increased till 12～13 years,and reached the peak of about 69.99cm/a at about 12～13 years,then decreased slightly to a stable level,about 40cm/a.The growth of Scotch pine in Class I sites was higher than that of Class II sites.The growth of Scotch pine in Saihanba was higher than that of most of other areas,including Heilongjiang province and Inner Mongolia.

Saihanba,Scotch pine,tree height,DBH

S791.253

A

1002-6622(2017)05-0039-06

10.13466/j.cnki.lyzygl.2017.05.008

2017-06-16；

2017-09-26

河北省科技計劃項(xiàng)目“燕山退化石質(zhì)山地植被恢復(fù)關(guān)鍵技術(shù)研究與示范”(17236801D)；河北省林業(yè)科學(xué)技術(shù)研究應(yīng)用研究類指導(dǎo)性計劃項(xiàng)目(1416464)

趙娛(1992-),男,河北晉州人,在讀碩士,主要從事森林生態(tài)學(xué)研究。Email:417280567@qq.com

許中旗(1971-),男,河北饒陽人,教授,主要從事森林生態(tài)學(xué)研究。Email:xzq7110@163.com