塞罕坝地区樟子松生长过程研究

赵 娱,张 菲,许中旗,张 岩,程 顺,崔同祥

(1.河北农业大学 林学院,河北 保定 071000；2.河北省塞罕坝机械林场,河北 围场 068450)

塞罕坝地区樟子松生长过程研究

赵 娱1,张 菲2,许中旗1,张 岩2,程 顺2,崔同祥2

(1.河北农业大学 林学院,河北 保定 071000；2.河北省塞罕坝机械林场,河北 围场 068450)

为了了解塞罕坝地区樟子松(Pinussylvesris.var.mongolica)人工林的生长规律,对不同地位级条件下樟子松的胸径和树高的生长规律进行了研究。研究结果表明:1)樟子松胸径的连年生长量在最初的10年内呈逐年增加的趋势,在9～10a生左右达到最大值,约为0.90～1.20cm/a,之后逐渐下降,到20a生之后趋于稳定,年生长量约为0.4～0.5cm/a。应对10～20a生的樟子松人工林适时进行抚育间伐,以促进胸径的生长。2)与胸径相似,樟子松树高的连年生长量也在12～13a生之前呈逐年增加的趋势,12～13a生左右达到最高,年生长量可达69.99cm/a,之后略有下降,然后趋于稳定,在40cm/a上下波动。3)I地位级条件下樟子松的胸径及树高生长量明显高于II地位级。4)塞罕坝地区樟子松的年生长量高于年龄相近的大部分其他地区,包括黑龙江和内蒙古地区。

塞罕坝；樟子松人工林；树高；胸径

了解林木的生长规律是实现林分合理经营的基础[1]。樟子松(Pinvussylestrisvar.mongolica)是欧洲赤松(Pinussylvestris)的一个地理变种,天然分布于我国大兴安岭山地和呼伦贝尔沙地一带[2]。目前,在辽宁章古台、河北北部山区和坝上高原、山西雁北地区、内蒙的伊盟和大青山、山东泰山及昆仑山均有分布[3-4]。樟子松树干通直,材质较好,是优良的用材树种[5-8]。同时,樟子松根系发达,具有耐旱、耐寒、抗风等特性,也是优良的防护林树种[6,9-11]。

樟子松在河北省塞罕坝地区具有广泛的分布[1]。目前,多数樟子松林已进入中龄或近成熟林阶段,如何对其进行合理的经营,实现樟子松森林资源的可持续发展,是该地区亟待解决的重要问题。本研究以塞罕坝机械林场樟子松人工林为研究对象,研究不同地位级下樟子松胸径和树高的生长规律,以期为该地区樟子松人工林的合理经营提供科学依据。

1 研究地概况

塞罕坝机械林场位于河北省承德市围场满族蒙古族自治县最北部,地处河北、内蒙古交界处。地理坐标为北纬42°02′～42°36′,东经116°51′～117°39′。塞罕坝机械林场分为坝上、坝下两部分:坝上地区地处内蒙古高原南缘,主要为丘陵、曼甸,海拔1 500～1 940m；坝下地区地处阴山山脉与大兴安岭余脉交汇处,主要为山地,海拔1 010～1 500m。

塞罕坝机械林场气候寒冷,冬季气温低而漫长,春秋两季短暂而干燥,夏季不明显,属于寒温带大陆性半干旱、半湿润季风气候。年均气温-1.20℃,极端最高、最低气温分别为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。该地区大风、沙暴、干旱、霜冻等灾害性天气比较多,年均无霜期60d,年均日照时数为2 368h。

塞罕坝地区处于山地森林向内蒙古草原的过渡地带。该林场有林地面积9.5万hm2,森林类型主要有华北落叶松(Larixprincipis-rupprechtii)人工林、樟子松人工林和云杉(Piceaasperata)人工林,以及白桦(Betulaplatyphylla)天然次生林等。

2 研究方法

在塞罕坝的大唤起林场、千层板林场、阴河林场和三道河口林场,选择具有不同代表性的樟子松人工林设置标准地。共设置标准地27块,11块位于坝下地区的大唤起林场,16块位于坝上地区的其他3个林场,标准地面积为600m2。标准地涵盖了不同林分密度、不同土层厚度、不同海拔条件以及不同林龄。在每块标准地内调查樟子松的胸径、树高、冠幅、林龄等因子。根据每木检尺的结果,在每块标准地中选择1株标准木和1株优势木进行树干解析,计算标准木、优势木的胸径及树高的生长速率。另外,根据各标准地优势木25a生时的树高,将该地区樟子松林划分为两种地位级[12],高于9m为I地位级,低于9m为II地位级。

3 结果与分析

3.1不同地位级樟子松胸径生长过程

不同地位级樟子松标准木胸径的连年生长量呈现出一致的规律性(图1(a))。其连年生长量在10a生之前呈逐年增加的趋势,在9～10a生左右达到高峰,之后逐年下降,到20a生时,年生长量降到最低水平,之后虽有波动,但维持在一个相对稳定的水平。I地位级樟子松标准木胸径的连年生长量在第9a生时达到最高值,约为1.1cm/a；II地位级在第10a生时达到了最高值,约为0.96cm/a。樟子松胸径连年生长量的这种变化主要与林木之间竞争强度的变化有关。10a生之前,樟子松树冠相对较小,林木之间的竞争相对较弱,胸径连年生长量呈逐渐增加的趋势;10a生之后,随着樟子松树冠的增大,林木之间的竞争逐渐加剧,胸径连年生长量呈逐年下降的趋势。因此,樟子松在10a生之后,应适时进行抚育间伐,以促进樟子松胸径的生长。

另外,由图1(b)可以看出,I地位级的樟子松标准木胸径平均生长量在第18a生时达到了最高值,约为0.62cm/a;II地位级胸径平均生长量在第20a生时达到了最高值,约为0.47cm。无论是连年生长量还是平均生长量,I地位级条件下的樟子松标准木都明显高于II地位级。

另外,从图2可以看出,在两种不同地位级下,樟子松标准木胸径总生长量都是在生长初期(约20a生之前)快速上升,之后随着年龄的增加,生长趋势变缓。

图1 标准木胸径的连年生长量和平均生长量

樟子松优势木的生长过程与标准木类似(图3(a))。在10～15a生之前,胸径连年生长量呈快速增加的趋势,在10～15a之间达到峰值,约为1.20cm/a,之后呈现出明显的下降趋势,在树龄20a生之后,胸径连年生长量趋于相对平稳。I地位级条件下樟子松优势木胸径连年生长量平均值要高于II地位级,最大高出约0.20cm。

优势木胸径平均生长量在不同地位级条件下表现出相似的规律(图3(b))。I地位级条件下,樟子松优势木胸径平均生长量在第16a生达到了最高值(0.79cm/a)；II地位级条件下,樟子松优势木胸径的连年生长量在第19a生达到了最高值(0.60cm/a)。I地位级条件下的樟子松优势木胸径平均生长量比II地位级要高,最大高出0.20cm。

图2 标准木胸径总生长量

图3 优势木胸径的连年生长量和平均生长量

由图4可以分析出,两种不同地位级的优势木的胸径总生长量都是在生长初期快速上升,之后随着年龄的增加逐渐趋缓,在20a生之前为樟子松胸径速生期。同时,I地位级条件下,樟子松优势木胸径的总生长量明显高于II地位级,且生长速率也相对较快,I地位级条件下的樟子松优势木胸径总生长量比II地位级条件下平均要高5cm左右,可见地位级对樟子松优势木胸径的生长速率和总生长量有明显影响。

图4 优势木胸径总生长量

3.2不同地位级樟子松树高生长过程

由图5(a)可以看出,不同地位级标准木树高的连年生长量的变化虽有差异,但变化规律一致。樟子松标准木树高的连年生长量与胸径有所不同。樟子松树高的连年生长量在12～13a生之前呈逐年增加的趋势,12～13a生左右达到最高值,之后有所下降,但下降幅度较小,最后维持在一个相对稳定的水平。对于I地位级下的标准木来说,在前8～15a生是樟子松高生长的旺盛期,在这个生长阶段,树高连年生长量均在0.48m以上,并在第12a生时达到了最高值0.58m/a。而II地位级条件下樟子松标准木树高连年生长量在20a生时达到了最高值,约为0.65m/a,之后逐渐下降并趋于稳定。

对于樟子松标准木树高平均生长量(图5(b)),在两种地位级条件下生长趋势都呈现出先快速增加而后趋于平缓的趋势。前5年,树木生长速率增加较快,之后增加速率逐渐趋缓,到20年左右趋于稳定。I地位级条件下樟子松标准木树高平均生长量约为40cm/a,II地位级约为0.35cm/a。

图5 樟子松标准木树高的连年生长量和平均生长量

由图6可以看出,在不同地位级条件下,樟子松标准木树高总生长量的生长规律相似。在5a生之前,树高总生长量增加缓慢,之后,高生长量增长速度加快。樟子松生长曲线在5～8a生之后趋近于直线,说明在该年龄之后,樟子松的高生长速率较为稳定。25a生樟子松标准木,I地位级下的树高总生长量约为10.53m,II地位级下树高生长总量约为8.63m,二者相差约1.9m。

另由图7可以看出,樟子松优势木树高连年生长量的呈波动,I地位级下樟子松树高连年生长量在前11年呈逐渐增加的趋势。在11a生左右,树高连年生长量达到最大值,约为0.70m/a,而后趋于稳定；II地位级下樟子松树高连年生长量的变化也有相似的规律,在12年之前呈逐渐增加的趋势,在12a生左右达到最大值,约为0.57m/a,而后略有下降个,趋于稳定。

图6 标准木树高总生长量

图7 优势木树高的连年生长量和平均生长量

樟子松优势木树高平均生长量变化规律和标准木相似,都呈现出先快速增大再趋于平缓的趋势。在树木生长的前5年,树木生长速率增加较快,之后生长速率变缓,到20a生左右趋于稳定。I地位级条件下樟子松标准木趋于稳定后树高平均生长量约为0.45m/a,II地位级约为0.38m/a。

由图8可以看出,樟子松优势木树高总生长量在两种不同地位级条件下呈现出相似的变化规律,在树木生长的前5年,高生长较为缓慢,5年之后,总生长量呈直线上升趋势。在I地位级条件下,樟子松优势木树高的总生长量明显高于II地位级。如35a生樟子松优势木,I地位级下树高总生长量平均值为15.49m,II地位级下树高总生长量约为14.35m。

图8 优势木树高总生长量

3.3塞罕坝地区与其他地区樟子松的生长状况比较

由表1可见,塞罕坝地区樟子松的胸径及树高的总生长量及生长速率高于同年龄的其他多数地区,仅低于东北林业大学帽儿山试验林场。塞罕坝地区32a生樟子松的高生长量为13.2m,为红花尔基的1.59倍；37a生樟子松的高生长量则为章古台地区的2.03倍。以上结果说明:塞罕坝地区的樟子松人工林的生长状况明显优于其他大多数地区,该地区的气候及立地条件适宜营造樟子松林,樟子松可以作为该地区大力发展的一个树种。

表1 不同地区樟子松生长状况比较

4 结语

塞罕坝地区樟子松胸径和树高的连年生长量都呈现出先增加后下降的趋势。胸径连年生长量在10a生左右达到最大值,而后呈明显下降的趋势,在10～20a生之间应适时对樟子松人工林进行抚育间伐,以促进胸径的生长。樟子松树高生长的高峰出现时间比胸径稍晚,约出现在12～13a生左右,而后有所下降,但下降幅度较小。无论是樟子松胸径还是树高,I地位级都明显高于II地位级。塞罕坝地区樟子松的生长状况明显优于其他大部分有樟子松分布的地区,所以该地区适宜营造樟子松林。

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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

河北省科技计划项目“燕山退化石质山地植被恢复关键技术研究与示范”(17236801D)；河北省林业科学技术研究应用研究类指导性计划项目(1416464)

赵娱(1992-),男,河北晋州人,在读硕士,主要从事森林生态学研究。Email:417280567@qq.com

许中旗(1971-),男,河北饶阳人,教授,主要从事森林生态学研究。Email:xzq7110@163.com