朱萬才　魏勝利

摘要 以黑龍江省大興安嶺地區(qū)松嶺區(qū)樟子松人工幼齡林為研究對象，基于在不同樣地中測定的8株樟子松解析木數(shù)據(jù)，研究了樟子松人工幼齡林的生長規(guī)律。結(jié)果表明：樟子松的樹高和胸徑生長快速期都出現(xiàn)在早期，均在15年前達(dá)到最快生長；樹高連年生長量與平均生長量曲線在18～20年時相交，而胸徑和材積在0～20年一直處于速生期；直徑和樹高的連年增長量均表現(xiàn)出明顯的波動性，而胸徑、樹高和材積的平均生長量一直表現(xiàn)為平穩(wěn)的增長趨勢。

關(guān)鍵詞 樟子松人工林；幼齡林；生長規(guī)律

中圖分類號 S791.253 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 0517-6611（2015）20-218-03

Abstract Taking young growth forest of Pinussylvestris plantation of Greater Khingan Mountainsin Heilongjiang Province as research object， the research studied the growth regularity of young growth forest of Pinussylvestris plantation based on the 8 analysis tree within the different sample plots. The results showed that the rapid growth period of tree height and diameter at the breast height （DBH） occurred in the earlier period and reached the fast ratio before 15 a. The annual growth increment and average growth increment of tree height was across in 18-20 a， whereas DBH and volume grown with the fast ratio within the 0-20 a. Both of annual increment of DBH and tree height showed significant variation. While the average growth increment of DBH， tree height and volume showed the characteristic of stability.

Key words Pinussylvestris plantation； Young growth forest； Growth regularity

樟子松（Pinussylvestris）主要分布在我國黑龍江省，為常綠喬木，主要集中在海拔400～900 m的山地及海拉爾以西、以南一帶砂丘地區(qū)[1-2]。樟子松在環(huán)境保護(hù)、木材生產(chǎn)等方面具有獨(dú)特的作用。由于其非常顯著的生態(tài)和經(jīng)濟(jì)效益，樟子松逐漸成為我國造林綠化首選樹種之一。目前，許多學(xué)者分別從其分布[3]、生長規(guī)律[4-6]、生物量與生產(chǎn)力[7-8]、人工林枝條分布及樹冠結(jié)構(gòu)[9-11]等方面進(jìn)行了研究，取得了大量的研究結(jié)果。但對于大興安嶺樟子松人工幼齡林生長規(guī)律的研究報道相對較少。研究樟子松人工幼齡林生長過程，對掌握樟子松人工林的生長動態(tài)、制定有效的經(jīng)營措施和提高森林資源質(zhì)量有著重要的意義。該研究以大興安嶺樟子松人工幼齡林為研究對象，詳細(xì)分析其生長規(guī)律，為揭示樟子松人工幼齡林早期生長特性提供基礎(chǔ)資料。

1 材料與方法

1.1 研究地區(qū)概況

研究地區(qū)位于大興安嶺松嶺區(qū)，地理坐標(biāo)為123°29′23″～125°50′07″ E，50°09′16″～51°23′48″ N。松嶺區(qū)冬季寒冷，時間較長，夏季溫度高但時間較短，春季受氣候的影響時間來得比較晚，秋季溫度降低速度比較快，是典型的寒溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)。該地區(qū)年平均氣溫為-3 ℃，其中全年的極端最高氣溫達(dá)到30 ℃，極端最低氣溫-48 ℃，溫差非常大。年平均降水量600 mm，多集中在7、8月份，占全年降水量的48.9%，年無霜期為100～110 d，植物生長期為90～100 d。松嶺林業(yè)局土壤為寒溫帶森林土。該局境內(nèi)基巖是以花崗巖為主，其次有片麻巖、砂巖和安巖等，經(jīng)過長期的自然變化，形成土壤母質(zhì)，進(jìn)而形成棕色針葉林土、棕色森林土、草甸沼澤土、腐殖質(zhì)沼澤土。

1.2 研究方法

1.2.1

樣地設(shè)置。2014年，在松嶺區(qū)樟子松人工幼齡林內(nèi)按坡向（陰坡、陽坡）和密度級（疏、密）選擇具有代表性地段設(shè)置8塊0.06 hm2的樟子松人工林標(biāo)準(zhǔn)地，且樣地內(nèi)部不能有河流，道路或者其他空地。為了確保標(biāo)準(zhǔn)地的位置和面積的準(zhǔn)確，通常用羅盤儀和皮尺等工具對標(biāo)準(zhǔn)地的邊界進(jìn)行測量并且嚴(yán)格控制誤差，要求樣地周長的閉合差不能超過1/200。

每塊標(biāo)準(zhǔn)地均采用GPS定位，并進(jìn)行每木檢尺，分別實(shí)測所有樹種的胸徑、樹高等指標(biāo)，必要時進(jìn)行復(fù)測，避免出現(xiàn)不必要的誤差。其中胸徑用測徑尺測量，精確到0.1 cm；樹高通過超聲波測高器測量，精確到0.1 m。具體樣地信息見表1。

1.2.2

解析木測定。對于所設(shè)定的樣地都要進(jìn)行每木檢尺，所有樣木均測量胸徑、樹高等林木因子。根據(jù)每木檢尺的結(jié)果，將樣地內(nèi)所有樣木依據(jù)胸徑按照2 cm為1個徑階進(jìn)行分組。采用等斷面積徑級標(biāo)準(zhǔn)木法選出1株能夠代表該林分條件平均水平的樣木，在所設(shè)置的樣地周圍進(jìn)行解析木的選取工作，從而進(jìn)行解析木的測定。

對于解析木的處理在林學(xué)上主要分為伐前處理和伐后處理。在伐倒前，首先要記錄林分的基本狀況、與解析木相鄰的樹木生長情況，同時測量相鄰木的胸徑、樹高等林木因子。在解析木的樹干上標(biāo)明“北向”，從而為確定樹枝的方位角奠定基礎(chǔ)。在伐倒后，要對解析木進(jìn)行分段，對于樹冠部分要平均分為3層，每一層都要進(jìn)行枝條解析。具體解析木信息見表2。

1.2.3

截取圓盤。在樹干的每一個區(qū)分段都要截取圓盤，同時在胸徑處截取。所有圓盤都要進(jìn)行刨光處理，使得表面容易識別。對于刨光后的圓盤用掃描儀掃描，掃描儀的分辨率一般設(shè)定在300 dpi左右。對于掃描后的圓盤，使用年輪分析系統(tǒng)（WinDENDROTM V6.5）進(jìn)行查數(shù)年輪。

1.2.4

各齡階單木材積計算。

參照以往的研究，單木材積采用區(qū)分求積法計算。基于上文的做法，將單木的樹干按照1 m段進(jìn)行劃分，不足1 m的部分劃定為梢頭部分。每段采用中央斷面積求積法計算。各齡階單木材積計算過程如下：

2 結(jié)果與分析

2.1 樹高生長規(guī)律

由圖1可知，樟子松人工幼齡林的樹高在其生長過程中具有一定差異，也就是說樹高的連年生長量總體上的波動范圍非常大，最大峰值出現(xiàn)在13～15年階段，并且最大峰值為0.5 m。在達(dá)到一個峰值后，樟子松總體呈現(xiàn)波動下降趨勢。樹高連年生長量與平均生長量曲線相交于18～20年之間。18年之前樟子松人工幼齡林樹高隨林齡的增長而增加，連年生長量大于平均生長量，此階段為樟子松高速生長期。15年之后樟子松樹高的連年生長量下降，而平均生長量趨于平穩(wěn)，在0.30 cm左右。20年樟子松人工幼齡林樹高生長過程見圖2，其符合冪函數(shù)曲線，樹高（H）與年齡（t）的關(guān)系式為H=0.027 3t1.838 1（R2=0.93，RMSE=0.52）。

2.2 胸徑生長規(guī)律

由圖3可以看出，從大興安嶺地區(qū)樟子松人工幼齡林總體上看，該樹種的去皮胸徑連年生長量與其他樹種不相同，其形狀總體上呈現(xiàn)雙峰曲線，連年生長量2個峰值出現(xiàn)在11年和13年，分別為0.68 cm和0.69 cm，之后總體呈現(xiàn)波動下降趨勢。從第14年之后胸徑平均生長量則保持在0.28～0.35 cm這一相對穩(wěn)定的生長水平。連年生長量與平均生長量曲線在20年間都沒有相交，這說明20年間樟子松人工林胸徑處于高速生長階段。20年樟子松人工幼齡林胸徑生長過程見圖4，其符合冪函數(shù)曲線，去皮胸徑（D）與年齡（t）的關(guān)系式為D=0.007 3t2.330 6（R2=0.88，RMSE=0.83）。

2.3 材積生長規(guī)律

樟子松在0～20年期間單木材積（指帶皮材積）連年生長量和平均生長量隨年齡的增長而增加，并表現(xiàn)出繼續(xù)增長的趨勢。0～20年期間樟子松單木材積平均生長量緩慢增長，到20年達(dá)到0.000 6 m3。由圖1可知樟子松單木材積平均生長量與連年生長量曲線未相交，說明樟子松在20年時還未達(dá)到數(shù)量成熟。0～20年樟子松人工幼齡林單木材積生長過程見圖6，其符合冪函數(shù)曲線，材積（V）與年齡（t）的關(guān)系式為V=2.7E-08t4.357 0（R2=0.78，RMSE=0.001 6）。

2.4 胸高形數(shù)變化規(guī)律

胸高形數(shù)表示樹干形狀的參數(shù)，它說明樹干的完滿度，形數(shù)越大說明樹干越完滿，胸高形數(shù)對于單木材積的研究具有重要意義。由圖7可知，隨著年齡的增大，樟子松胸高形數(shù)呈現(xiàn)下降的趨勢： 14～20年樟子松胸高形數(shù)保持在0.5左右?？偟膩砜?，0～14年生長迅速，形數(shù)變化大，14～20年生長減慢，形數(shù)變化小。

3 結(jié)論

（1）該研究利用我國大興安嶺地區(qū)樟子松人工幼齡林的解析木調(diào)查數(shù)據(jù)，對所有的解析木均進(jìn)行截取圓盤處理，掃描所有圓盤從而進(jìn)行生長規(guī)律的研究。結(jié)果表明，僅樹高連年生長量與平均生長量曲線相交，而胸徑和材積在0～20年一直處于速生期。王鶴智[12]對樟子松人工林生長與收獲模型系統(tǒng)的研究表明：隨著樹齡的增加，樟子松的斷面積和樹高逐漸增大，最后趨于穩(wěn)定。由于該研究數(shù)據(jù)來源于樟子松人工幼齡林，林木胸徑和材積還處于速生期，還未達(dá)到生長穩(wěn)定，該樹種的數(shù)量成熟齡還有待進(jìn)一步研究。

（2）總的來說，樟子松材質(zhì)具有非常重要的應(yīng)用價值。為了進(jìn)一步提高樟子松人工林的質(zhì)量，對其幼齡林生長進(jìn)行研究具有重要的意義。該研究能夠?yàn)榛鶎訂挝坏臓I林活動奠定基礎(chǔ)，從而進(jìn)一步發(fā)揮樟子松林的生態(tài)效益、社會效益及經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1] 康博文，劉建軍，李文華，等.樟子松苗木生長規(guī)律研究[J].西北林學(xué)院學(xué)報，2009，24（1）：74-77.

[2] 劉平.樟子松生長規(guī)律及影響因子的研究[D].保定：河北農(nóng)業(yè)大學(xué)，2009.

[3] 康宏樟，朱教君，李智輝，等.沙地樟子松天然分布與引種栽培[J].生態(tài)學(xué)雜志，2004，23（5）：134-139.

[4] 雷澤勇，張學(xué)麗，周鳳艷，等.沙地樟子松抗旱性的研究[J].林業(yè)科技通訊，1996（1）：6-8.

[5] 李勝功.樟子松沙地適應(yīng)性的初步研究[J].中國沙漠，1994，14（1）：60-67.

[6] 格日勒，斯琴畢力格，金榮，等.毛烏素沙漠引種樟子松生長特性的研究[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境，2004，9（5）：159-162.

[7] 賈煒瑋，李鳳日，董利虎，等.基于相容性生物量模型的樟子松林碳密度與碳儲量研究[J].北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報，2012，34（1）：6-13.

[8] 范增武，丁先山，李成烈，等.樟子松人工林生物生產(chǎn)力與密度的關(guān)系[J].東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報，2000，28（1）：21-24.

[9] 劉兆剛，劉繼明，李鳳日，等.樟子松人工林樹冠結(jié)構(gòu)的分形分析[J].植物研究，2005，25（4）：465-470.

[10] 肖銳，李鳳日，劉兆剛.樟子松人工林分枝結(jié)構(gòu)的分析[J].植物研究，2006，26（4）：490-496.

[11] 劉兆剛，李鳳日.樟子松人工林樹冠內(nèi)一級枝條空間的分布規(guī)律[J].林業(yè)科學(xué)，2007，43（10）：20-27.

[12] 王鶴智.東北林區(qū)林分生長動態(tài)模擬系統(tǒng)的研究[D].哈爾濱：東北林業(yè)大學(xué)，2012.