黃土高原中部主要引進樹種生長過程分析

劉廣全，孫 克，何正祥，王鴻喆

（1.中國水利水電科學研究院，北京 100048；2.西北農(nóng)林科技大學，陜西，楊凌 712100；3.國際泥沙研究培訓中心，北京 100048；4.北京水保生態(tài)工程咨詢有限公司，北京 100032）

光合器官的生長，是植物干物質(zhì)積累的基礎(chǔ)，直接決定現(xiàn)實林分的生產(chǎn)力。植物的生長是植物在體積、重量、數(shù)目等形態(tài)指標方面量的變化。植物的生長過程包括細胞的分裂和擴大，可以用細胞數(shù)目、體積、干重和鮮重等指標進行測定，還可以用生長軌跡曲線、生長速率曲線以及相對生長速率曲線來進行植物的生長分析。植物生長是植物遺傳特性與環(huán)境因素綜合作用的結(jié)果，也是植物本身生長潛能發(fā)揮與其與環(huán)境相適應(yīng)性的全面體現(xiàn)。全面測定黃土高原中部延安市區(qū)鄉(xiāng)土樹種生長發(fā)育狀況，對于深刻探討區(qū)域植被建設(shè)植物材料的引進、繁殖、推廣，挖掘植物和土地的生產(chǎn)潛力，具有重要的現(xiàn)實意義和長遠的理論意義。

1 自然概況

研究地點位于陜西省延安市西北農(nóng)林科技大學延安樹木園內(nèi)，該地屬黃土丘陵溝壑區(qū)暖溫帶大陸性季風氣候森林草原過渡地帶，年平均氣溫9.4℃，極端最高氣溫39.9℃，極端最低氣溫－28.5℃，≥10℃有效積溫3268.4℃，1月平均氣溫－6.7℃，7月平均氣溫22.9℃。年均降水量550.0mm，年蒸發(fā)量1585.0mm，年均相對濕度62%，無霜期180d，年日照時數(shù)2445h，最大凍土深76cm。土壤以黃綿土為主，母質(zhì)為黃土，pH值為8.4，土層達100cm以上。人工植被一般發(fā)育良好。

2 測定方法

測定油松、側(cè)柏、刺槐等人工林生物量的現(xiàn)存量和生產(chǎn)力，用標準地—標準木—分層切割法。在黃土高原南部和中部，按照林分和樹種組成、林分類型、林齡、密度、海拔、坡向、坡位、坡度和土壤因子及人為干擾程度等，設(shè)置0.04hm2標準地，測定其立地因子和林分因子。對每塊標準地進行每木檢尺，確定平均標準木和徑階標準木，將標準木伐倒，采用分層切割法測定林木生物量的現(xiàn)存量。地上部分凡是樹高大于11.0m的，樹干采用2.0m一個區(qū)分段，樹高小于11.0m者采用1.0m一個區(qū)分段，葉片和樹干按區(qū)分段取樣；枝條按其粗度≤0.5cm、≤2.0cm、≤4.0cm、＞4.0cm 劃分為四個等級分別測定。地下部分，將土壤層次劃分為0～20cm、20～40cm、40～60cm及60cm以下四個層次，根系采用全挖法，各土壤層次的根系根據(jù)根徑大 小 ≤0.5cm、≤2.0cm、≤4.0cm、＞4.0cm劃分四級和根樁分別測定。選取的樣品現(xiàn)場密封于塑料袋中，帶回室內(nèi)稱量鮮重，并測定樹干、樹皮、枝條、根系樣品的體積，然后置于105℃下烘至恒重，稱量各個樣品的干重，求出各自的含水率和容積重。

3 結(jié)果分析

利用標準地－標準木－生長錐法，對黃土高原中部延安市區(qū)外來樹種生長發(fā)育狀況進行了較為全面的測定 （表1）?？梢钥闯觯瑹o論是從國外，還是從國內(nèi)其他地方引進到黃土高原中部延安的樹種，大部分表現(xiàn)良好，部分已經(jīng)開花結(jié)實，完成了自身的生命更新，在黃土高原具有一定的推廣價值。

表1 黃土高原中部引進樹種生長基本參數(shù)

3.1 樹高生長分析

由圖1～圖16可以看出，黃土高原中部延安樹木園引進的奧地利黑松、白皮松、北美喬松、大粒赤松、美國黑松、華山松、金錢松、美國黃松、美人松、紐葉松、歐洲赤松、歐洲黑松、青扦、鐵杉、小粒赤松、樟子松等16個樹種，林分個體樹高平均生長量曲線分兩種類型，以白皮松和歐洲黑松為代表的第一種類型，苗期生長較快，隨著年齡的增加，樹高平均生長量趨于減慢，而且逐漸穩(wěn)定，另外一種類型滿足正常的“慢—快—緩慢—穩(wěn)中有降”的生長規(guī)律。

奧地利黑松、白皮松、北美喬松、大粒赤松、美國黑松、華山松、金錢松、美國黃松、美人松、紐葉松、歐洲赤松、歐洲黑松、青扦、鐵杉、小粒赤松和樟子松林個體樹高平均生長量分別為：0.439±0.091、0.279±0.046、0.278±0.022、0.396±0.078、0.403±0.074、0.260±0.052、0.409±0.044、0.535±0.052、0.305±0.021、0.286±0.060、0.447±0.082、0.535±0.072、0.255±0.018、0.251±0.044、0.422±0.017和0.403±0.050m，樹高平均生長量以美國黃松和歐洲黑松的最高 （0.535±0.052m），以鐵杉的最低 （0.251±0.044m），高者是低者的2.1倍，而外地鄉(xiāng)土樹種白皮松和青扦的樹高平均生長量分別為：0.279±0.046和0.255±0.018m，僅大于最低者。

16個樹種樹高連年生長量平均值分別：0.428±0.204、0.290±0.134、0.278±0.122、0.465±0.201、0.431±0.146、0.220±0.118、0.374±0.180、0.560±0.090、0.332±0.116、0.343±0.167、0.444±0.185、0.578±0.171、0.286±0.132、0.277±0.089、0.433±0.105和0.446±0.143m，樹高連年生長量平均值也是以歐洲黑松的最高，華山松的最低，前者是后者的2.63倍；所測定樹種樹高連年生長量的變化比較大，有一個峰值、兩個峰值、多個峰值或峰值不明顯等多種類型，一般第一次出現(xiàn)在3～5年或4～7年之間，第二次出現(xiàn)在10～13年或14～17年之間，樹高的生長主要受遺傳因素和立地條件的影響。

3.2 胸徑生長分析

圖1 奧地利黑松林個體樹高生長量

圖2 白皮松林個體樹高生長量

圖3 北美喬松林個體樹高生長量

圖4 大粒赤松林個體樹高生長量

所測定的16種樹種胸徑平均生長量維持在一個相對穩(wěn)定的狀態(tài)，奧地利黑松、白皮松、北美喬松、大粒赤松、美國黑松、華山松、金錢松、美國黃松、美人松、紐葉松、歐洲赤松、歐洲黑松、青扦、鐵杉、小粒赤松、樟子松等16個樹種胸徑平均生長量的平均值分別：1.045±0.008、0.387±0.065、0.387±0.065、0.719±0.106、0.902±0.151、0.493±0.077、0.942±0.183、1.595±0.192、0.821±0.058、0.698±0.097、0.879±0.093、1.071±0.094、0.363±0.088、0.387±0.051、0.371±0.040和1.057±0.124cm，胸徑平均生長量在林木整個生長過程中變化幅度較小，以美國黃松的最高，其值達到1.595±0.192cm，青扦的最低，其值只有0.363±0.088cm，二者相差近4倍，就鄉(xiāng)土樹種白皮松、華山松、金錢松、青扦、鐵杉、樟子松 （0.6048cm）與外來引進樹種 （0.8488cm）相比，國外引進樹種的生長量遠遠高于國內(nèi)引進樹種。

圖5 美國黑松林個體樹高生長量

圖6 華山松林個體樹高生長量

圖7 金錢松林個體樹高生長量

圖8 美國黃松林個體樹高生長量

圖9 美人松林個體樹高生長量

圖10 紐葉松林個體樹高生長量

圖11 歐洲赤松林個體樹高生長量

圖12 歐洲黑松林個體樹高生長量

圖13 青扦林個體樹高生長量

圖14 鐵杉林個體樹高生長量

圖15 小粒赤松林個體樹高生長量

圖16 樟子松林個體樹高生長量

奧地利黑松、白皮松、北美喬松、大粒赤松、美國黑松、華山松、金錢松、美國黃松、美人松、紐葉松、歐洲赤松、歐洲黑松、青扦、鐵杉、小粒赤松、樟子松等16個樹種胸徑連年生長量平均值分別為：0.953±0.297、0.461±0.263、0.499±0.130、0.842±0.268、0.737±0.378、0.422±0.167、0.684±0.374、1.249±0.350、0.760±0.358、0.896±0.328、0.823±0.406、0.930±0.194、0.376±0.241、0.407±0.176、0.383±0.197和0.868±0.355cm，胸徑連年生長量平均值及其變幅均以美國黃松的為最大，值為1.249±0.350cm，青扦的為最小，僅為0.376±0.241cm，前后二者相差3倍以上；白皮松、華山松、金錢松、青扦、鐵杉、樟子松鄉(xiāng)土樹種胸徑連年生長量平均值為0.5452cm，美國黃松、奧地利黑松、北美喬松、大粒赤松、美國黑松、美人松、紐葉松、歐洲赤松、歐洲黑松、小粒赤松等10個樹種外國引進樹種胸徑連年生長量平均值為0.8019cm，高出鄉(xiāng)土樹種50.0%以上。

在整個生長進程中，針葉樹胸徑連年生長量變化比平均生長量的變化起伏較大，部分樹種有多個峰值出現(xiàn)，部分樹種出現(xiàn)逐漸上升趨勢，部分樹種出現(xiàn)逐漸下降趨勢，而且胸徑生長與氣候條件有密切的關(guān)系，如近幾年延安地區(qū)的大氣降水條件較好，胸徑生長明顯加快 （圖17～圖32），樹木的其他生長指標也表現(xiàn)良好的態(tài)勢。

圖17 奧地利黑松林個體胸徑生長量

圖18 白皮松林個體胸徑生長量

圖19 北美喬松林個體胸徑生長量

圖20 大粒赤松林個體胸徑生長量

圖21 美國黑松林個體胸徑生長量

圖22 華山松林個體胸徑生長量

圖23 金錢松林個體胸徑生長量

圖24 美國黃松林個體胸徑生長量

圖25 美人松林個體胸徑生長量

圖26 紐葉松林個體胸徑生長量

圖27 歐洲赤松林個體胸徑生長量

圖28 歐洲黑松林個體胸徑生長量

圖29 青扦林個體胸徑生長量

圖30 鐵杉林個體胸徑生長量

圖31 小粒赤松林個體胸徑生長量

圖32 樟子松林個體胸徑生長量

4 結(jié)論

（1）黃土高原中部引進的奧地利黑松、美國黃松、美人松、歐洲赤松、歐洲黑松等16個樹種，林分個體樹高平均生長量曲線分兩種類型，以歐洲黑松為代表的第一種類型，苗期生長較快，隨著年齡的增加，樹高平均生長量趨于減慢且逐漸穩(wěn)定，另外一種類型滿足正常的“慢—快—緩慢—穩(wěn)中有降”的生長規(guī)律。

（2）引進的16個樹種樹高平均生長量為0.369±0.097m，以美國黃松和歐洲黑松的最高（0.535±0.052m），以鐵杉的最低 （0.251±0.044m）；樹高連年生長量平均值為0.387±0.104m，歐洲黑松的最高，華山松的最低，前者是后者的2.63倍；

（3）引進的16樹種胸徑平均生長量在林木整個生長過程中變化幅度較小，以美國黃松的最高 （1.595±0.192cm），青扦的最低 （0.363±0.088cm），二者相差近4倍，就鄉(xiāng)土樹種白皮松、華山松、金錢松、青扦、鐵杉、樟子松（0.6048cm）與外來引進樹種 （0.8488cm）相比，國外引進樹種的生長量遠遠高于國內(nèi)引進樹種。16樹種胸徑連年生長量平均值為0.7056±0.2570cm，美國黃松的最大（1.249 ±0.350cm），青扦的最小 （0.376±0.241cm），外國引進樹種高出鄉(xiāng)土樹種50.0%以上。

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