姚立海

(遼寧省森林經(jīng)營(yíng)研究所，遼寧丹東 118002)

紅松(Pinuskreansis)是遼寧東部山區(qū)主要造林樹種之一。人工紅松林在遼寧東部山區(qū)面積大，分布廣，是重要的后備森林資源。這些人工林主要是解放后營(yíng)造的用材林，現(xiàn)已成林，面積達(dá)到2萬(wàn)多公頃。如何經(jīng)營(yíng)、管理好現(xiàn)有這些人工紅松林，促進(jìn)其迅速生長(zhǎng)，是當(dāng)前林業(yè)生產(chǎn)中急待解決的問(wèn)題。作者對(duì)草河口地區(qū)未經(jīng)人為干擾自然生長(zhǎng)的紅松人工林進(jìn)行了調(diào)查，以探明紅松人工林的自然生長(zhǎng)規(guī)律和自然稀疏規(guī)律，掌握其自然生長(zhǎng)及枯死狀況，為合理經(jīng)營(yíng)人工紅松林提供科學(xué)依據(jù)。

1 試驗(yàn)地自然概況及研究方法

1.1 試驗(yàn)地自然概況

試驗(yàn)地設(shè)置在遼寧省本溪縣草河口鎮(zhèn)獐木草溝“解放林”內(nèi)，地理坐標(biāo):123°55'E，40°50'N。年平均氣溫6.1℃，年降水量900 mm，年蒸發(fā)量1 056 mm，無(wú)霜期150 d，土壤為山地棕色森林土，厚度50 cm。

1.2 研究方法

試驗(yàn)林是1949年春人工營(yíng)造，造林苗齡6 a，造林密度為 4 400株·hm－2(株行距為1.5 m ×2.0 m)，造林后連續(xù)幼林撫育 5 a7 次(2，2，1，1，1)，全面割草除灌，幼林 9 a 生已郁閉成林。設(shè)立固定標(biāo)準(zhǔn)地進(jìn)行調(diào)查，標(biāo)準(zhǔn)地面積0.1 hm2。在標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)逐株編號(hào)，每木檢尺，另外機(jī)械地每隔5株抽取樣木一株，實(shí)測(cè)樹高，并量測(cè)冠幅，死、活枝下高，每2年復(fù)測(cè)一次。在復(fù)測(cè)同時(shí)記錄林木分杈及枯死植株情況，并及時(shí)清除枯死木，其它未進(jìn)行任何作業(yè)及人工干擾，保持林分自然生長(zhǎng)狀態(tài)。林木徑級(jí)統(tǒng)計(jì)按1 cm整化，林分蓄積量均從一元立木材積表查得。

2 結(jié)果及分析

2.1 人工紅松林自然生長(zhǎng)規(guī)律

在草河口地區(qū)人工紅松林造林后9 a生時(shí)已郁閉成林，開始調(diào)查并計(jì)算林分有關(guān)因子，至54 a生時(shí)結(jié)束，其林分自然生長(zhǎng)狀況見(jiàn)表1。依據(jù)表1數(shù)據(jù)進(jìn)行自然生長(zhǎng)規(guī)律分析。

表1 紅松人工林不同生長(zhǎng)階段的林分因子

2.1.1 林分直徑生長(zhǎng)

林分平均直徑生長(zhǎng)9 a生時(shí)可達(dá)4.6 cm，9～13 a時(shí)平均直徑生長(zhǎng)量為0.87 cm，年生長(zhǎng)率為13.4%，達(dá)到直徑生長(zhǎng)最高峰;以后隨著林齡增大而緩慢下降，到54 a生時(shí)，平均直徑年生長(zhǎng)量?jī)H為0.12 cm，生長(zhǎng)率為0.7%。如以9～18 a生的平均胸徑年生長(zhǎng)量、生長(zhǎng)率為100%，則45～54 a生時(shí)胸徑年生長(zhǎng)量、生長(zhǎng)率僅分別為 13.8%、5.2%(見(jiàn)圖 1)。

圖1 紅松人工林直徑年生長(zhǎng)量及生長(zhǎng)率

2.1.2 林分樹高生長(zhǎng)

林分樹高生長(zhǎng)速生期與直徑生長(zhǎng)速生期同時(shí)到來(lái)，但是速生期延續(xù)時(shí)間比直徑較長(zhǎng)，9～28 a生時(shí)年平均高生長(zhǎng)量達(dá)40 cm，年生長(zhǎng)率為3.3% ～4.5%，達(dá)到生長(zhǎng)高峰;以后隨著林齡增大而高生長(zhǎng)緩慢下降，到54 a生時(shí)，樹高年生長(zhǎng)量?jī)H為27 cm，生長(zhǎng)率為2.2%。如以9～28 a生的樹高年生長(zhǎng)量、生長(zhǎng)率為100%，則45～54 a生時(shí)樹高年生長(zhǎng)量、生長(zhǎng)率僅分別為65.0%、49.0%(見(jiàn)圖 2)。

圖2 紅松人工林樹高年生長(zhǎng)量及生長(zhǎng)率

2.1.3 林分蓄積量生長(zhǎng)

圖3 54 a生紅松人工林蓄積年生長(zhǎng)量及生長(zhǎng)率

林分蓄積量的生長(zhǎng)速生期到來(lái)時(shí)間較遲，但延續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)。林分蓄積量生長(zhǎng)速生期從18～28 a時(shí)開始進(jìn)入速生期，一直延續(xù)到54 a生;而生長(zhǎng)率在8～28 a之間達(dá)到最大，之后開始下降。

2.2 人工紅松林樹冠生長(zhǎng)規(guī)律

林分樹冠大小是林木生長(zhǎng)快慢的重要標(biāo)志(王忠利，2000)，林木的冠幅生長(zhǎng)，隨著林齡增大而增大(馬欽彥，2000)。試驗(yàn)林分9 a生時(shí)林分內(nèi)樹木平均冠幅為1.0 m，到13 a生時(shí)迅速生長(zhǎng)到2.2 m，平均每年增加0.30 m。13 a生以后，由于單株體量增大，空間相對(duì)變小，林木間自然競(jìng)爭(zhēng)激烈，樹冠相互擠壓，冠幅的生長(zhǎng)速度明顯下降，到54 a生時(shí)林內(nèi)樹木冠幅平均為2.8 m，年平均增長(zhǎng)僅為0.01 m(見(jiàn)表2)。

表2 自然生長(zhǎng)的人工紅松林分各年齡階段的樹冠生長(zhǎng)情況

從表2中還可以看出:自然生長(zhǎng)的人工紅松林13 a生時(shí)，林內(nèi)開始出現(xiàn)1～2輪死枝，說(shuō)明該林分密度較大，林內(nèi)光線不足，已出現(xiàn)自然整枝現(xiàn)象，但是冠高比、徑高比例適中，林分生長(zhǎng)正常。到54 a生時(shí)，由于林分密度相對(duì)偏大，樹冠偏小，冠高比下降到1.0∶4.1，徑高比為1∶102，樹木生長(zhǎng)細(xì)高、不良。

上述得到的40組數(shù)據(jù)，明確了在特定的電動(dòng)機(jī)負(fù)載率下的油井合理的抽油機(jī)懸點(diǎn)載荷利用率，但是現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，由于諸多原因，電動(dòng)機(jī)的負(fù)載率各不相同，因此為了針對(duì)所有油井確定一個(gè)可供參考的抽油機(jī)最優(yōu)先點(diǎn)載荷利用率，意義顯得尤為重要。故而以上述得到的40組第一抽油機(jī)懸點(diǎn)載荷利用率為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，繪制了正態(tài)分布圖[6]，如圖2所示。

2.3 自然生長(zhǎng)的人工紅松林樹干分杈規(guī)律

紅松人工林林木分杈現(xiàn)象是紅松林生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中的必然現(xiàn)象(劉英杰，1998)。從表3可見(jiàn)，自然生長(zhǎng)的人工紅松林分，從9 a生開始林內(nèi)個(gè)別植株就出現(xiàn)分杈現(xiàn)象，分杈植株占林分總株數(shù)的0.03%，以后隨林齡增大，分杈株數(shù)越來(lái)越多，到37 a生時(shí)分杈植株占林分總株數(shù)的12.10%，到54 a生時(shí)高達(dá)30.00%。在草河口地區(qū)造成人工紅松林分杈的主要原因是機(jī)械損傷，其次是凍害、蟲害所致(劉繼國(guó)，1990)。

表3 自然生長(zhǎng)的人工紅松林樹干分權(quán)情況 單位:cm、m、%

2.4 自然生長(zhǎng)的人工紅松林自然稀疏規(guī)律

人工紅松林自然稀疏現(xiàn)象是人工紅松林自然生長(zhǎng)的必然規(guī)律，也是林分密度調(diào)整的結(jié)果。自然生長(zhǎng)的人工紅松從幼林郁閉以后，林木間自然競(jìng)爭(zhēng)現(xiàn)象隨之出現(xiàn)，隨著林齡增大林木間自然競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，林木枯死株數(shù)也逐年增加(唐守正，1990;王忠利，2000)。

將自然生長(zhǎng)的人工紅松林不同年齡階段調(diào)查的林木自然死亡株樹記入表4。

表4 自然生長(zhǎng)的人工紅松林林木死亡情況

從表4中可以看出，9～13 a間林木死亡株數(shù)平均每年為100株·hm－2`，占林分總株數(shù)的2.8%;到13～18 a間，林木死亡株數(shù)最高，平均每年死亡株數(shù)為208株·hm－2，占林分總株數(shù)的7.2%，這時(shí)林分本身自然調(diào)整到最適密度，林木競(jìng)爭(zhēng)趨于暫時(shí)穩(wěn)定狀態(tài);18～28 a間，林木平均每年死亡株數(shù)為7株·hm－2，占林分總株數(shù)的0.3%，此時(shí)最低;以后隨著林齡增加，所需營(yíng)養(yǎng)空間也不斷增加，林木間自然競(jìng)爭(zhēng)又開始變得激烈，死亡率不斷上升，到33～45 a間，林木每年平均死亡株數(shù)為45株·hm－2，占林分總株數(shù)的2.3%，出現(xiàn)第二次死亡高峰，林分又自身調(diào)整到最適密度，處于暫時(shí)穩(wěn)定狀態(tài);到45～54 a間，林木死亡率最低，平均每年死亡株數(shù)僅為3株·hm－2，占林分總株數(shù)的0.2%。

調(diào)查數(shù)據(jù)充分說(shuō)明，人工紅松林郁閉后，由于林木間自然競(jìng)爭(zhēng)的結(jié)果，每隔10～15 a就會(huì)出現(xiàn)一次林木自然死亡高峰，自身調(diào)整一次林分密度，以適應(yīng)自然生長(zhǎng)的需要。人工紅松林自然稀疏規(guī)律為撫育間伐時(shí)期、間伐強(qiáng)度提供了科學(xué)依據(jù)。

圖4 紅松人工林不同林齡林木徑級(jí)分配圖

2.5 人工紅松林徑級(jí)分配規(guī)律及徑級(jí)離散度

2.5.1 徑級(jí)分配

2.5.2 徑級(jí)離散度

54 a生自然生長(zhǎng)的人工紅松林不同年齡階段的徑級(jí)離散度存在明顯差別。從圖5中可見(jiàn)，9～13 a生林分的徑級(jí)離散度高達(dá)1.52～1.19，以后隨林齡增大而緩慢下降，到54 a生時(shí)，徑級(jí)離散度僅為1.03。說(shuō)明人工紅松林9～18 a間林木個(gè)體生長(zhǎng)迅速，是自然競(jìng)爭(zhēng)最激烈的時(shí)期，以后隨林齡增大，林木間自然競(jìng)爭(zhēng)趨于平緩穩(wěn)定。

圖5 不同年齡階段紅松人工林徑級(jí)離散度

3 小結(jié)

3.1 自然生長(zhǎng)規(guī)律

造林密度為4 400株·hm－2的人工紅松林9 a生時(shí)已郁閉成林，林分平均直徑可達(dá)4.6 cm，9～13 a生時(shí)林分平均直徑年生長(zhǎng)量達(dá)到最高峰，以后緩慢下降;林分平均樹高年生長(zhǎng)量9～28 a生時(shí)達(dá)到最高峰，以后以緩慢下降;林分蓄積量從18～28 a生開始進(jìn)入速生期，一直延續(xù)到54 a生時(shí)仍保持平穩(wěn)狀態(tài)。

3.2 自然稀疏與分杈現(xiàn)象

人工紅松林自然稀疏與分杈現(xiàn)象是紅松人工林生長(zhǎng)過(guò)程中的必然現(xiàn)象。人工紅松林自郁閉后，每隔10～15 a間就會(huì)出現(xiàn)1次自然枯死的高峰期;林木分杈從9 a生開始，隨著林齡增大，分杈植株越來(lái)越多，9 a生林分中，分杈植株僅占林分總株數(shù)的0.03%，到54 a生時(shí)高達(dá)30.00%。自然生長(zhǎng)的人工紅松林自然整枝能力不強(qiáng)，要培育無(wú)節(jié)良材，必須進(jìn)行人工整枝。

3.3 徑級(jí)分配與離散度

自然生長(zhǎng)的人工紅松林，在28 a生以前，其徑級(jí)分配呈威布爾分布，30 a生以后分布無(wú)規(guī)律性。9～13 a生林分的徑級(jí)離散度高達(dá)1.52～1.19，隨林齡增大，離散度逐漸降低，到54 a生時(shí)僅為 1.03。

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