肖 銳,楊 凱,張文達(dá),周志軍

(黑龍江省林業(yè)科學(xué)研究所，黑龍江 哈爾濱 150081)

紅皮云杉(PiceaKoraiensisNakai)是我國(guó)東北林區(qū)珍貴的鄉(xiāng)土樹(shù)種之一，在東北林區(qū)針葉樹(shù)種(紅松、落葉松、樟子松、云杉、冷杉)用材林資源中占據(jù)較大比例。為了加速后備森林資源培育，做到森林資源的永續(xù)利用，黑龍江省綏棱林業(yè)局等單位早在1956年起就開(kāi)始了紅皮云杉人工林的營(yíng)造林工作，從紅皮云杉自身的生物學(xué)特性來(lái)看，它在耐低溫、耐水濕、耐干旱、耐瘠薄環(huán)境條件方面明顯優(yōu)于紅松或楊樹(shù)，表現(xiàn)為在造林后其成活率和保存率高于其它樹(shù)種。隨著國(guó)家林業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)“紅皮云杉速生豐產(chǎn)林技術(shù)”的頒布與實(shí)施，在適于紅皮云杉生長(zhǎng)的遼寧、吉林、黑龍江和內(nèi)蒙東部林區(qū)都對(duì)發(fā)展紅皮云杉人工林給予高度重視，將營(yíng)造紅皮云杉做為重點(diǎn)發(fā)展的速生用材樹(shù)種。因此，依據(jù)紅皮云杉培育技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容，按照實(shí)施細(xì)則，科學(xué)地培育高質(zhì)量紅皮云杉用材林，從立地選擇、良種選擇、栽植、幼林撫育、密度控制、間伐撫育、優(yōu)化經(jīng)營(yíng)模式入手，采取科學(xué)合理的經(jīng)營(yíng)措施，發(fā)揮林地最大生產(chǎn)潛力，使森林資源培育做到科學(xué)規(guī)劃，有序發(fā)展。

1 資料來(lái)源與研究方法

1.1 資料的來(lái)源

項(xiàng)目研究的原始材料來(lái)源于國(guó)家“十五”科技攻關(guān)項(xiàng)目“紅皮云杉良種選育與培育技術(shù)研究”、黑龍江省自然科學(xué)基金項(xiàng)目“紅皮云杉人工林生長(zhǎng)規(guī)律研究”和中央財(cái)政推廣項(xiàng)目“紅皮云杉人工林定向培育技術(shù)推廣示范”，項(xiàng)目在黑龍江省綏棱、通北、美溪、南岔、帶嶺、樺南、東京城等紅皮云杉人工林分布區(qū)，按不同立地類型分別設(shè)置樣地，包含臨時(shí)樣地和固定樣地160塊，每個(gè)臨時(shí)樣地面積0.06hm2，固定樣地0.1hm2。

1.2 研究方法

1)按不同立地類型設(shè)置樣地，按立地類型調(diào)查立地因子、測(cè)樹(shù)因子、植被，土壤和水分動(dòng)態(tài)。

2)采用理查德模型與數(shù)量化等方法，建立紅皮云杉生長(zhǎng)模型和篩選主導(dǎo)立地因子進(jìn)行立地分類，編制主要立地類型表及立地類型生長(zhǎng)曲線。

2 結(jié)果與分析

2.1 紅皮云杉人工林的生長(zhǎng)過(guò)程

2.1.1 樹(shù)高生長(zhǎng)

紅皮云杉苗期和造林初期生長(zhǎng)緩慢，但后期生長(zhǎng)加速。造林后樹(shù)高生長(zhǎng)加速的時(shí)間與立地質(zhì)量密切相關(guān)。紅皮云杉幼苗期，樹(shù)高生長(zhǎng)緩慢，植苗后5年(加苗齡為9年)，平均高70～80cm，這個(gè)階段是與雜草混生階段，為幼林撫育的關(guān)鍵時(shí)期；更新造林后10年(加苗齡為14年)平均樹(shù)高為2.4m左右，是與灌木混生階段，為透光撫育的最佳時(shí)機(jī)，更新造林后15年(加苗齡為19年)平均樹(shù)高達(dá)4m左右，超過(guò)了灌木層而與闊葉樹(shù)混生，這個(gè)時(shí)期應(yīng)該陸續(xù)開(kāi)始生長(zhǎng)撫育，促進(jìn)幼林加速生長(zhǎng)。

2.1.2 胸高直徑生長(zhǎng)

紅皮云杉人工林達(dá)到胸高直徑的年齡因立地條件、經(jīng)營(yíng)措施而異。在正常撫育條件下，平均標(biāo)準(zhǔn)木達(dá)到胸高直徑的年齡：Ⅰ立地級(jí)為10年；Ⅱ立地級(jí)為12年；Ⅲ立地級(jí)為15年。26年生紅皮云杉人工林平均標(biāo)準(zhǔn)木的胸高直徑：Ⅰ立地級(jí)為9.05cm；Ⅱ立地級(jí)為7.9cm；Ⅲ立地級(jí)為6.6cm。26年生紅皮云杉人工林平均胸高直徑連年生長(zhǎng)量在0.5～0.6cm。

2.1.3 材積生長(zhǎng)

通過(guò)分析不同樹(shù)齡解析木可以看出，每株中的各個(gè)齡階分開(kāi)來(lái)看，得出不同齡階的胸徑、樹(shù)高和材積生長(zhǎng)量平均值，對(duì)樹(shù)齡31年的生長(zhǎng)過(guò)程分析，在幼苗期云杉生長(zhǎng)十分緩慢，1-5年為慢生期，但在6-8年后，其生長(zhǎng)加速。一般樹(shù)齡10年以后為速生期，樹(shù)高生長(zhǎng)迅速增加，連年生長(zhǎng)量可達(dá)40～50cm，紅皮云杉人工林幼年在樹(shù)齡10年左右才出現(xiàn)胸徑，材積生長(zhǎng)量10年前較緩慢，15-20年開(kāi)始漸增，其后生長(zhǎng)速度增快。

2.2 人工林生長(zhǎng)與立地環(huán)境因子

紅皮云杉人工林的樹(shù)木生長(zhǎng)與立地環(huán)境密切相關(guān)，在不同的立地條件下紅皮云杉的樹(shù)木生長(zhǎng)有顯著差異。綜合分析來(lái)看，光照、溫度與立地條件關(guān)系十分密切，因?yàn)槠露群推孪虻牟顒e，導(dǎo)致溫度、光照和土壤的水分的不同。土壤能夠綜合反映各個(gè)因子的影響作用。

利用立地因子與紅皮云杉林分優(yōu)勢(shì)高的數(shù)量化分析，確定坡位、坡向、坡度、土層厚、土類5個(gè)因子作為立地劃分依據(jù)(表1)。

表1 立地因子等級(jí)與級(jí)距Tab.1 Site Factor Grade and Grade Distance

各因子的偏相關(guān)系數(shù)，根據(jù)數(shù)量化理論Ⅰ計(jì)算結(jié)果：偏相關(guān)系數(shù)，X(坡向)=0.4562326, X(坡度)=0.1532119,X(土層厚)=0.6036323,X(坡位)=0.5653483,X(土類)=0.3234732。綜合來(lái)看：影響主要因子依次為土層厚度>坡度>坡向>坡位 ，從中可以看出紅皮云杉在土層深厚的暗棕壤，陽(yáng)坡最為適宜。

2.3 立地類型劃分

通過(guò)立地類型劃分，進(jìn)行分類經(jīng)營(yíng)可以有效發(fā)揮和利用林地的潛力，是一種集約度較高的森林經(jīng)營(yíng)方式，經(jīng)營(yíng)方式順序：培育目標(biāo)-立地類型-培育-林種-徑級(jí)-主伐。

對(duì)紅皮云杉分布區(qū)劃分的基礎(chǔ)上，按立地類型組和立地類型進(jìn)行立地類型的兩級(jí)劃分：其分類系統(tǒng)如下：

1)山頂立地類型組。立地類型：山薄層土、山頂中層土。

2)陡坡立地類型組。立地類型：陡坡薄層土、陡坡薄層土。

3)斜坡立地類型組。立地類型：陰向斜坡厚層土、陰向斜坡中層土、陰向斜坡薄層土、陽(yáng)向斜坡中層土、陽(yáng)向斜坡薄層土。

4)平緩坡立地類型組。立地類型、平緩坡厚層土、平緩坡中層土、平緩坡薄層土。

5)谷地立地類型組。立地類型、谷地草甸土、谷地沼澤土、谷地沖積土、谷地白漿土。

2.4 立地質(zhì)量評(píng)價(jià)

紅皮云杉生長(zhǎng)好壞主要與立地環(huán)境密切相關(guān)。通過(guò)立地質(zhì)量評(píng)價(jià)直接明確林木生長(zhǎng)與立地質(zhì)量的關(guān)系，為預(yù)測(cè)紅皮云杉生長(zhǎng)和收獲，采取合理經(jīng)營(yíng)措施提供依據(jù)。

2.4.1 評(píng)價(jià)的方法

1)環(huán)境因子和土壤因子。建立立地因子與生產(chǎn)力相關(guān)的模型，定量的不同立地類型。

2)林分優(yōu)勢(shì)高。方便操作，簡(jiǎn)單易行，與林分密度無(wú)關(guān)，能夠精準(zhǔn)評(píng)價(jià)不同立地類型。

2.4.2 立地類型生長(zhǎng)分析

本項(xiàng)研究采用林分優(yōu)勢(shì)高方法對(duì)不同立地類型進(jìn)行質(zhì)量評(píng)價(jià)。

1)立地類型地位指數(shù)表。立地類型地位指數(shù)的編制是以30年樹(shù)齡為標(biāo)準(zhǔn)年，在各產(chǎn)區(qū)內(nèi)將主要立地類型優(yōu)勢(shì)高生長(zhǎng)用理查德方程進(jìn)行擬合，選擇對(duì)紅皮云杉優(yōu)勢(shì)平均高生長(zhǎng)擬合精度高，其相關(guān)系數(shù)均達(dá)到0.9以上(表2)。

表2 紅皮云杉產(chǎn)區(qū)主要立地類型模型參數(shù)Tab.2 Model Parameters of Main Site Types in Picea Koraiensis Nakai Producing Areas

2)立地類型生長(zhǎng)過(guò)程表

林分生長(zhǎng)過(guò)程表按立地類型編制。將擬合的立地類型生長(zhǎng)參數(shù)代入理查德方程，它能夠準(zhǔn)確反映出在不受環(huán)境干擾的生長(zhǎng)條件下，主要測(cè)樹(shù)因子(樹(shù)高、胸徑、材積等)隨著年齡的變化而隨之變化的數(shù)值。林分生長(zhǎng)過(guò)程表按立地類型編制。林分優(yōu)勢(shì)高生長(zhǎng)過(guò)程則是依據(jù)各立地類型地位指數(shù)而定?？梢跃幹瞥霾煌⒌仡愋驮诓煌挲g的樹(shù)高生長(zhǎng)過(guò)程，編制各產(chǎn)區(qū)主要立地類型生長(zhǎng)過(guò)程表。

2.5 生長(zhǎng)與林分密度的關(guān)系

紅皮云杉人工林生長(zhǎng)與林分密度有一定的關(guān)系，林分密度調(diào)整需要通過(guò)多次修枝、生長(zhǎng)撫育、疏伐及其它經(jīng)營(yíng)管理措施逐步達(dá)到。

2.5.1 密度與樹(shù)高生長(zhǎng)

疏伐試驗(yàn)結(jié)果表明，密度對(duì)樹(shù)高生長(zhǎng)的影響不顯著。

2.5.2 胸高直徑生長(zhǎng)

疏伐試驗(yàn)結(jié)果表明， 密度對(duì)胸高直徑生長(zhǎng)的影響顯著。胸高直徑生長(zhǎng)量隨林分密度的減小而增加。

2.5.3 人工林經(jīng)營(yíng)密度

紅皮云杉冠幅較大，耐蔭性又較強(qiáng)，樹(shù)冠間雖有較大重疊對(duì)生長(zhǎng)影響不大，這為保持較大密度創(chuàng)造條件。在理論密度時(shí)樹(shù)冠互相密接，基本不重迭，隨著樹(shù)木生長(zhǎng)，重迭度逐漸增加，既充分利用林地，又不影響林木生長(zhǎng)。但是立地條件、管理水平不同其適宜密度也不同。為此各徑階應(yīng)有個(gè)變動(dòng)區(qū)間。表3是根據(jù)胸高直徑-冠幅的相關(guān)規(guī)律為依據(jù)，編制的紅皮云杉人工林經(jīng)營(yíng)密度表(表3)。

表3 紅皮云杉人工林經(jīng)營(yíng)密度Tab.3 Management Density of Picea Koraiensis Nakai Plantation 株/hm2

密度表中區(qū)間內(nèi)具體數(shù)字可根據(jù)立地條件和經(jīng)營(yíng)條件確定。土壤肥沃，水分適宜，溫度適當(dāng)，光照充足，即立地條件好的，生長(zhǎng)旺盛的林分可取下限，而立地條件差，生長(zhǎng)環(huán)境不利，經(jīng)營(yíng)能力較強(qiáng)的可取上限。

3 結(jié)論

1)樹(shù)高生長(zhǎng)在1-5年為慢生長(zhǎng)期，6-10年為漸快期，10年以后為速生期，連年生長(zhǎng)量可達(dá)40～50cm，15年以后連年生長(zhǎng)量明顯增加，10年前材積生長(zhǎng)緩慢，10-15年開(kāi)始漸增，其后生長(zhǎng)速度加快。

2)數(shù)量化分析表明，偏相關(guān)系數(shù)依次為腐殖質(zhì)層厚>土層厚>坡度>坡向>坡位。立地分類劃分為5個(gè)立地類型組和15個(gè)立地類型。

3)立地質(zhì)量評(píng)價(jià)，依據(jù)紅皮云杉人工林在主要地理區(qū)域內(nèi)建立不同立地類型立地指數(shù)開(kāi)展科學(xué)評(píng)價(jià)，按照其生產(chǎn)力，確定其培育目標(biāo)和經(jīng)營(yíng)方向。

4)用理查德方程對(duì)紅皮云杉優(yōu)勢(shì)平均高生長(zhǎng)擬合精度高，其相關(guān)系數(shù)均達(dá)到0.9以上。

5)紅皮云杉人工林生長(zhǎng)與林分密度有一定的關(guān)系，按林分密度的需要，通過(guò)多次修枝、生長(zhǎng)撫育、疏伐及其它經(jīng)營(yíng)管理措施逐步達(dá)到。林分密度在一定范圍內(nèi)對(duì)樹(shù)高的影響不太大，而對(duì)胸徑的影響較大，在密度很低的林分中，林木之間的競(jìng)爭(zhēng)影響直徑生長(zhǎng)。

6)紅皮云杉冠幅較大，耐蔭性又較強(qiáng)，樹(shù)冠間雖有較大重疊對(duì)生長(zhǎng)影響不大，這為保持較大密度創(chuàng)造條件。在理論密度時(shí)樹(shù)冠互相密接，基本不重迭，隨著樹(shù)木生長(zhǎng)，重迭度逐漸增加，既充分利用林地，又不影響林木生長(zhǎng)。但是立地條件、管理水平不同其適宜密度也不同。