草河口地區(qū)人工紅松林自然生長及自然稀疏規(guī)律的研究

姚立海

(遼寧省森林經(jīng)營研究所，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造的用材林，現(xiàn)已成林，面積達到2萬多公頃。如何經(jīng)營、管理好現(xiàn)有這些人工紅松林，促進其迅速生長，是當(dāng)前林業(yè)生產(chǎn)中急待解決的問題。作者對草河口地區(qū)未經(jīng)人為干擾自然生長的紅松人工林進行了調(diào)查，以探明紅松人工林的自然生長規(guī)律和自然稀疏規(guī)律，掌握其自然生長及枯死狀況，為合理經(jīng)營人工紅松林提供科學(xué)依據(jù)。

1 試驗地自然概況及研究方法

1.1 試驗地自然概況

試驗地設(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

試驗林是1949年春人工營造，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，每木檢尺，另外機械地每隔5株抽取樣木一株，實測樹高，并量測冠幅，死、活枝下高，每2年復(fù)測一次。在復(fù)測同時記錄林木分杈及枯死植株情況，并及時清除枯死木，其它未進行任何作業(yè)及人工干擾，保持林分自然生長狀態(tài)。林木徑級統(tǒng)計按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規(guī)律

在草河口地區(qū)人工紅松林造林后9 a生時已郁閉成林，開始調(diào)查并計算林分有關(guān)因子，至54 a生時結(jié)束，其林分自然生長狀況見表1。依據(jù)表1數(shù)據(jù)進行自然生長規(guī)律分析。

表1 紅松人工林不同生長階段的林分因子

2.1.1 林分直徑生長

林分平均直徑生長9 a生時可達4.6 cm，9～13 a時平均直徑生長量為0.87 cm，年生長率為13.4%，達到直徑生長最高峰;以后隨著林齡增大而緩慢下降，到54 a生時，平均直徑年生長量僅為0.12 cm，生長率為0.7%。如以9～18 a生的平均胸徑年生長量、生長率為100%，則45～54 a生時胸徑年生長量、生長率僅分別為 13.8%、5.2%(見圖 1)。

圖1 紅松人工林直徑年生長量及生長率

2.1.2 林分樹高生長

林分樹高生長速生期與直徑生長速生期同時到來，但是速生期延續(xù)時間比直徑較長，9～28 a生時年平均高生長量達40 cm，年生長率為3.3% ～4.5%，達到生長高峰;以后隨著林齡增大而高生長緩慢下降，到54 a生時，樹高年生長量僅為27 cm，生長率為2.2%。如以9～28 a生的樹高年生長量、生長率為100%，則45～54 a生時樹高年生長量、生長率僅分別為65.0%、49.0%(見圖 2)。

圖2 紅松人工林樹高年生長量及生長率

2.1.3 林分蓄積量生長

圖3 54 a生紅松人工林蓄積年生長量及生長率

林分蓄積量的生長速生期到來時間較遲，但延續(xù)時間較長。林分蓄積量生長速生期從18～28 a時開始進入速生期，一直延續(xù)到54 a生;而生長率在8～28 a之間達到最大，之后開始下降。

2.2 人工紅松林樹冠生長規(guī)律

林分樹冠大小是林木生長快慢的重要標(biāo)志(王忠利，2000)，林木的冠幅生長，隨著林齡增大而增大(馬欽彥，2000)。試驗林分9 a生時林分內(nèi)樹木平均冠幅為1.0 m，到13 a生時迅速生長到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，空間相對變小，林木間自然競爭激烈，樹冠相互擠壓，冠幅的生長速度明顯下降，到54 a生時林內(nèi)樹木冠幅平均為2.8 m，年平均增長僅為0.01 m(見表2)。

表2 自然生長的人工紅松林分各年齡階段的樹冠生長情況

從表2中還可以看出:自然生長的人工紅松林13 a生時，林內(nèi)開始出現(xiàn)1～2輪死枝，說明該林分密度較大，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，林分生長正常。到54 a生時，由于林分密度相對偏大，樹冠偏小，冠高比下降到1.0∶4.1，徑高比為1∶102，樹木生長細高、不良。

上述得到的40組數(shù)據(jù)，明確了在特定的電動機負載率下的油井合理的抽油機懸點載荷利用率，但是現(xiàn)場實際生產(chǎn)過程中，由于諸多原因，電動機的負載率各不相同，因此為了針對所有油井確定一個可供參考的抽油機最優(yōu)先點載荷利用率，意義顯得尤為重要。故而以上述得到的40組第一抽油機懸點載荷利用率為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，進行了統(tǒng)計分析，繪制了正態(tài)分布圖[6]，如圖2所示。

2.3 自然生長的人工紅松林樹干分杈規(guī)律

紅松人工林林木分杈現(xiàn)象是紅松林生長發(fā)育過程中的必然現(xiàn)象(劉英杰，1998)。從表3可見，自然生長的人工紅松林分，從9 a生開始林內(nèi)個別植株就出現(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)越來越多，到37 a生時分杈植株占林分總株數(shù)的12.10%，到54 a生時高達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械損傷，其次是凍害、蟲害所致(劉繼國，1990)。

表3 自然生長的人工紅松林樹干分權(quán)情況 單位:cm、m、%

2.4 自然生長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的必然規(guī)律，也是林分密度調(diào)整的結(jié)果。自然生長的人工紅松從幼林郁閉以后，林木間自然競爭現(xiàn)象隨之出現(xiàn)，隨著林齡增大林木間自然競爭越來越激烈，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%，這時林分本身自然調(diào)整到最適密度，林木競爭趨于暫時穩(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%，此時最低;以后隨著林齡增加，所需營養(yǎng)空間也不斷增加，林木間自然競爭又開始變得激烈，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)充分說明，人工紅松林郁閉后，由于林木間自然競爭的結(jié)果，每隔10～15 a就會出現(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)自然生長的需要。人工紅松林自然稀疏規(guī)律為撫育間伐時期、間伐強度提供了科學(xué)依據(jù)。

圖4 紅松人工林不同林齡林木徑級分配圖

2.5 人工紅松林徑級分配規(guī)律及徑級離散度

2.5.1 徑級分配

2.5.2 徑級離散度

54 a生自然生長的人工紅松林不同年齡階段的徑級離散度存在明顯差別。從圖5中可見，9～13 a生林分的徑級離散度高達1.52～1.19，以后隨林齡增大而緩慢下降，到54 a生時，徑級離散度僅為1.03。說明人工紅松林9～18 a間林木個體生長迅速，是自然競爭最激烈的時期，以后隨林齡增大，林木間自然競爭趨于平緩穩(wěn)定。

圖5 不同年齡階段紅松人工林徑級離散度

3 小結(jié)

3.1 自然生長規(guī)律

造林密度為4 400株·hm－2的人工紅松林9 a生時已郁閉成林，林分平均直徑可達4.6 cm，9～13 a生時林分平均直徑年生長量達到最高峰，以后緩慢下降;林分平均樹高年生長量9～28 a生時達到最高峰，以后以緩慢下降;林分蓄積量從18～28 a生開始進入速生期，一直延續(xù)到54 a生時仍保持平穩(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過程中的必然現(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生時高達30.00%。自然生長的人工紅松林自然整枝能力不強，要培育無節(jié)良材，必須進行人工整枝。

3.3 徑級分配與離散度

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

［1］齊鴻儒.紅松人工林［M］.北京:中國林業(yè)出版社，1991.

［2］王忠利.紅松人工林自然生長規(guī)律的研究［J］.林業(yè)科技通訊，2000，(7):18－19.

［3］馬欽彥，劉志剛，潘向麗，等.華北落葉松人工林生長季內(nèi)的林冠結(jié)構(gòu)和光分布［J］.北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報，2000，22(4)，18 －21.

［4］王忠利，張放，譚學(xué)仁，等.紅松人工林林冠結(jié)構(gòu)動態(tài)規(guī)律的研究［J］.遼寧林業(yè)科技，2000，(3):9－11.

［5］劉英杰，陳立新，張兆榮.紅松人工林木分杈原因的初步研究［J］.東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報，1998，26(2):11 －14.

［6］劉繼國，宿占仁，張佳貴.紅松人工林開花結(jié)實的研究［M］.哈爾濱:東北林業(yè)大學(xué)出版社，1990.

［7］唐守正.同齡純林自然稀疏規(guī)律的研究［J］.林業(yè)科學(xué)，1993，29(3):234 －241.