劉 菊

(山西省林業(yè)科學(xué)研究院，山西 太原 030012)

華北落葉松(Larixprincipis-rupprechtii)是中國特有樹種，主要分布于山西省關(guān)帝山、管涔山、五臺山、恒山、太岳山等山地，目前已引種到陜西、寧夏、內(nèi)蒙古和北京各地。其天然地理分布主要在111°22′～117°00′E，36°39′～44°30′N，海拔1 600 m～2 800 m范圍內(nèi)，常和樺木(Betula)、云杉(PiceaasperataMast.)、山楊(Populusdavidiana)等混交，或成小面積單純林，是我國華北暖溫帶濕潤半濕潤氣候區(qū)山地林區(qū)的主要造林樹種，尤其對山西黃土高原地區(qū)涵養(yǎng)水源、防風固沙有不可替代的作用。

在同一地區(qū)，氣候條件和栽培管理措施基本一致的情況下，同一樹種在不同的林分密度下，林分的生長狀況必然存在著一定的差異。山西省華北落葉松人工林，大多數(shù)由于林分密度偏大，得不到適時的撫育間伐，而影響了林內(nèi)太陽輻射，導(dǎo)致側(cè)枝大量干枯，甚至整株死亡。如何確定華北落葉松人工林的合理密度，已有大量學(xué)者進行了研究，而大多數(shù)研究僅從林木生長、多樣性功能、水保效益等中選擇某一要素作為指標，而且在樣地布設(shè)與選擇過程中，沒有充分考慮立地條件的差異性。為此，筆者在試驗樣地選擇時，選擇關(guān)帝山國營林場30年生、立地條件相同的華北落葉松人工林為調(diào)查對象，消除了立地差異對林分密度的影響，對林分密度與華北落葉松中齡林生長特征的相關(guān)性進行了研究，探索其中存在的變化規(guī)律，以期為山西省華北落葉松人工林向著可持續(xù)方向發(fā)展，獲得更大的生態(tài)和經(jīng)濟效益提供理論依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

該研究在山西省關(guān)帝山國有林場進行。關(guān)帝山地處呂梁山系中段，地理坐標111°30′～111°40′E，37°28′～37°35′N.屬暖溫帶大陸性山地氣候區(qū)，年平均氣溫3.0 ℃～4.0 ℃，年平均降水量550 mm，年均日照2 800 h，無霜期110 d左右，土壤以棕壤居多。

2 研究方法

2.1 標準地設(shè)置

選用全面踏查-典型樣方抽查的方法。選擇具有代表性、立地條件較一致、同一等高線上的陰坡中部地段，林齡為30年生的華北落葉松不同密度的標準地(100 m×100 m)1個，將其內(nèi)劃分成25個小樣地(20 m×20 m)。在25個小樣方中，其中1個樣方落葉松株數(shù)較少、混交其它樹種較多，故排除。因而有效樣方數(shù)為24個。標準地內(nèi)，灌木種類較少，草本植物主要有小紅菊(Dendranthemachanetii)、龍牙草(AgrimoniapilosaLedeb.)等；內(nèi)無明顯病蟲害，人為活動和破壞基本沒有，能確保研究結(jié)果的科學(xué)性和準確性。

2.2 調(diào)查內(nèi)容

2016年7月初至9月底進行樣地調(diào)查，記錄樣地林木胸徑、樹高、冠幅、枝下高、相對位置等；記錄樣地基本信息，對胸徑大于起測經(jīng)級(4 cm)的喬木進行每木檢尺，計算胸徑和樹高，及各樣方胸徑(D)、樹高(H)、冠幅(Cw)、枝下高(Hc)等平均值。

2.3 數(shù)據(jù)處理

所有數(shù)據(jù)用Microsoft Excel 2010進行整理，通過ForStat2.0(統(tǒng)計之林)數(shù)據(jù)處理軟件對林分密度與生長因子進行Pearson相關(guān)分析。通過胸徑、樹高、枝下高、冠幅與林分密度的相關(guān)關(guān)系找出其中的變化規(guī)律，并分析其成因。

華北落葉松人工林樣地調(diào)查統(tǒng)計結(jié)果見表1.

表1 華北落葉松人工林樣地調(diào)查統(tǒng)計

3 結(jié)果分析

3.1 林分密度與林分生長因子的相關(guān)性

在24個樣地中，選擇密度最大、最小和接近平均值的3個樣方數(shù)據(jù)，對林分生長因子樹高、冠幅、枝下高和胸徑之間的相關(guān)關(guān)系進行分析，相關(guān)性系數(shù)見表2.

表2 不同密度林分因子間的相關(guān)性

從表2可以看出，密度為725株/hm2時，樹高、胸徑、枝下高和冠幅間均不存在顯著的相關(guān)關(guān)系。密度為200株/hm2時，胸徑與樹高、冠幅顯著相關(guān)，胸徑、冠幅與枝下高，樹高與冠幅、枝下高不存在顯著相關(guān)關(guān)系。當林分密度為1 400株/hm2時，胸徑與樹高極顯著相關(guān)，胸徑與冠幅、枝下高，樹高與冠幅、枝下高以及冠幅與枝下高之間均不存在顯著的相關(guān)關(guān)系。

3.2 林分密度對林分生長因子的影響

3.2.1 林分密度對冠幅的影響

林分密度對冠幅的影響見圖1.

圖1 林分密度與冠幅的關(guān)系

從圖1可以看出，密度與冠幅呈顯著的負相關(guān)關(guān)系。即，密度越大，平均冠幅越?。环粗?，平均冠幅越大。其回歸方程為：y=-0.011 3x+28.926,R2=0.764 6,P<0.01.隨著密度增大，冠幅相應(yīng)減小，這主要是由于營養(yǎng)生長空間的差異造成的。營養(yǎng)空間的大小首先影響到樹冠的發(fā)育，密度大時，林木間相互擠壓抑制了冠幅生長，造成冠幅窄小。反之，密度小時，林木的營養(yǎng)面積大，因而林木冠幅會隨之增大。

3.2.2 林分密度對枝下高的影響

林分密度對枝下高的影響見圖2.

圖2 林分密度與枝下高的關(guān)系

如圖2所示，枝下高與林分密度間呈顯著的正相關(guān)關(guān)系，即隨著林分密度的增大，枝下高有遞增的趨勢。其回歸方程為：y=0.005 7x+1.665 3,R2=0.666 9,P<0.01.根據(jù)人工林林分生長過程特征，其大致可分為3個時期，即自由生長期、競爭期和自然稀疏期。該區(qū)標準地華北落葉松人工林林齡平均為30年，林分密度從200株/hm～1 400株/hm之間均勻分布，林分基本已經(jīng)進入競爭期，甚至到了自然稀疏期。而枝下高反映了林木營養(yǎng)空間的動態(tài)變化。所以，這一時期隨著林分密度的增大枝下高而遞增的現(xiàn)象是符合正常規(guī)律的。

3.2.3 林分密度對樹高的影響

林分密度對樹高的影響見圖3.

圖3 林分密度與樹高的關(guān)系

從圖3可以看出，林分密度對林木平均樹高并無顯著影響。這主要是因為樹木的高生長是由多個因子綜合影響決定的，如樹木的遺傳特性、林分所處的立地條件等，但其與立地條件的關(guān)系最為密切，對其反映也最靈敏。在立地條件一致的情況下，樹高幾乎不受林分密度的影響，或者說密度對樹高生長的作用，比對其它生長因子的作用要弱。

3.2.4 林分密度對胸徑的影響

林分密度對胸徑的影響見圖4.

圖4 林分密度和胸徑的關(guān)系

多數(shù)研究表明，胸徑的生長與林分密度密切相關(guān)，且多呈負相關(guān)關(guān)系，即林分密度越大，平均胸徑越小。從圖4可以看出，胸徑隨著林分密度的增大而逐漸減小，其回歸方程為：y=-0.003 9x+22.939,R2=0.587 6,P<0.01.這是由于林分密度小時，林木的枝干可以獲得足夠的伸展空間和光照條件，所以胸徑生長比較快。而隨著林分密度增大，林地水分和光照條件受到影響，林木對林地營養(yǎng)物質(zhì)存在激烈競爭，從而導(dǎo)致林木生長受到限制，故胸徑生長變慢。

4 結(jié)論與討論

1) 研究區(qū)30年生華北落葉松人工林，林分密度與樹高無顯著相關(guān)關(guān)系，與枝下高呈顯著正相關(guān)關(guān)系，與冠幅和胸徑呈負相關(guān)關(guān)系。

2) 密度為725株/hm2時，胸徑、冠幅、樹高和枝下高之間均不存在顯著的相關(guān)關(guān)系。密度為200株/hm2時，胸徑與樹高、胸徑與冠幅顯著相關(guān)，胸徑與枝下高、樹高與冠幅、樹高與枝下高、冠幅與枝下高不相關(guān)。密度為1 400株/hm2時，胸徑與樹高極顯著相關(guān)，胸徑與枝下高、胸徑與冠幅、樹高與冠幅、樹高與枝下高、冠幅與枝下高不相關(guān)。

3) 林分密度是營林工作中能夠有效控制的因子，是形成合理空間結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，也是林木個體生長發(fā)育空間大小的決定性因子。故而，本研究在大量樣地調(diào)查的基礎(chǔ)上，對林分密度、平均樹高、胸徑、冠幅、枝下高等進行相關(guān)關(guān)系分析，可以為指定研究區(qū)華北落葉松人工林合理經(jīng)營密度的具體措施提供理論依據(jù)。

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