造林配置對楊樹人工林生長和地上生物量的影響1)

董玉峰 匡星星 秦乃花 王衛(wèi)東 秦光華 姜岳忠

(山東省林業(yè)科學(xué)研究院，濟南，250014) (嶗山區(qū)農(nóng)林局) (山東省林業(yè)監(jiān)測規(guī)劃院) (山東省林業(yè)科學(xué)研究院)

造林配置對楊樹人工林生長和地上生物量的影響1)

董玉峰 匡星星 秦乃花 王衛(wèi)東 秦光華 姜岳忠

(山東省林業(yè)科學(xué)研究院，濟南，250014) (嶗山區(qū)農(nóng)林局) (山東省林業(yè)監(jiān)測規(guī)劃院) (山東省林業(yè)科學(xué)研究院)

采用標準木調(diào)查法，對魯西平原4種造林配置(株行距2 m×3 m、2 m×4 m、2 m×5 m和2 m×6 m)5年生楊樹試驗林的生長和地上生物量進行分析。結(jié)果表明：造林配置對5 年生楊樹單株胸徑和地上生物量有顯著影響(P<0.05)，對單株樹高影響不顯著；單株胸徑、樹高、冠幅和單株地上生物量總體隨造林株行距減小而減??；胸徑、樹高與樹干、枝、葉生物量間均為正相關(guān)關(guān)系；利用方程y=-0.400 6x2+16.671x-104.12可較好擬合單株地上生物量與單株胸徑的關(guān)系。以獲取單位面積最大地上生物量為目標，株行距2 m×3 m適用于魯西平原楊樹人工林造林。

楊樹；造林密度；生長；生物量

A plot survey was conducted in a 5-year-oldPopulousplantation with four planting spacing (spacing of 2 m×3 m, 2 m×4 m, 2 m×5 m, and 2 m×6 m) to study the influence of initial spacing on the growth and biomass accumulation. Initial planting spacing had significant effects on diameter at breast height (DBH) and single tree volume (P<0.05), but had no significant effects on single tree height and stand biomass. With the increase of planting density, single tree DBH, tree volume, crown and individual above-ground biomass were decreased, but stand biomass was increased. DBH and tree height were positively correlated to stem, branch and leaf biomass. The equation ofy=-0.400 6x2+16.671x-104.12 was applicable to the relationship between individual above-ground biomass and DBH. In terms of a combination of stand level biomass accumulation, we suggested a planting density of 2 m×3 m for plantation in western plain area of Shangdong Province.

造林配置方式通過影響單株林木生長空間，對林分的個體和群體生長、干材形質(zhì)和生物量分配等產(chǎn)生影響，是林木生長發(fā)育、最終產(chǎn)量和質(zhì)量的重要影響因子，適宜的造林配置方式可促進林分生產(chǎn)力的提高和優(yōu)質(zhì)干材的形成[1]。國內(nèi)外許多學(xué)者就人工林的造林配置與林木和林分生長的關(guān)系進行了系統(tǒng)的探討，研究對象包括楊樹、云杉、油松、落葉松、杉木、馬尾松等，大量研究表明，造林配置方式對不同樹種的生長影響不同，并且配置方式對同一樹種在不同立地條件和氣候條件下各生長因子的作用也不盡一致。因此，針對不同樹種或品種在特定立地條件和氣候條件下開展造林配置試驗十分必要[2-6]。

楊樹(Populus)是我國人工林主要造林樹種，木材產(chǎn)量約占全國木材總產(chǎn)量的1/3，不僅是我國平原木材加工產(chǎn)業(yè)的主要資源，而且在保障國家木材安全戰(zhàn)略中占有著重要的地位[8]。山東省楊樹人工林面積達40余萬hm2，年產(chǎn)木材60萬m3，是我國楊樹木材主要產(chǎn)區(qū)之一，但關(guān)于造林配置對山東楊樹林木及林分生長和生物量影響的研究較少[9]。文中以魯西平原楊樹人工林為對象，研究其造林配置與林分生長的關(guān)系，以確定合理的造林配置方式為楊樹人工林豐產(chǎn)栽培提供科學(xué)依據(jù)。

1 試驗地概況

試驗地位于山東菏澤鄄城縣第一國有林場。地理位置35°27′N，115°35′E，海拔51.0 m，屬大陸性暖溫帶季風(fēng)氣候。年平均氣溫13.5 ℃，極端最高氣溫38.1 ℃，極端最低氣溫-7.4 ℃，無霜期211 d。年均降水量589.2 mm，年蒸發(fā)量1 154.2 mm，降水多集中于7—8月份，年均相對濕度65%。土壤為河潮土，輕壤，地下水位2～4 m。

2 材料與方法

試驗材料為楊樹無性系‘京2楊’(Populus‘Jing2’)，是由中國林業(yè)科學(xué)研究院以山海關(guān)楊(P.×canadensis‘Shanhaiguannensis’)×I-63楊(P.×euramericana‘Harvard’)為母本，以I-72楊(P.×euramericana‘San martino’)×山海關(guān)楊為父本的人工控制授粉雜交種。

造林配置設(shè)4個處理，株行距為2 m×3 m(1 665株·hm-2)，2 m×4 m(1 665株·hm-2)，2 m×5 m(999株·hm-2)和2 m×6 m(833株·hm-2)，分別用A、B、C、D來表示。2007年3月份進行2根1干苗造林，隨機區(qū)組設(shè)計，126株小區(qū)(每小區(qū)7行，每行18株)，3次重復(fù)。根據(jù)試驗林造林圖，標出各密度試驗林中間的3～5行，每年12月底進行生長量調(diào)查，確定不同密度林分中的標準木各3株，進行標準木解析，調(diào)查地上生物量。

數(shù)據(jù)相關(guān)性分析和顯著性檢驗采用Excel 2007和SPSS10.0軟件，文中數(shù)據(jù)均為平均值。

3 結(jié)果與分析

3.1 造林配置對胸徑生長的影響

由表1可看出，造林第1年，參試試驗林中單株胸徑差異性不顯著，造林配置對單株胸徑生長尚未有影響。隨林齡增長，從第2年林分開始，不同配置試驗林分中單株胸徑的差異性達顯著水平，至第4年時，差異達極顯著水平(P<0.01)。第5年時林分以處理C的林木單株胸徑生長量最大，其他由大到小的順序為處理D、處理B、處理A。進一步分析連年胸徑生長量可以得出(表2)，4個造林配置林分中胸徑連年生長量隨林齡增大呈減少趨勢，到第5年時，胸徑連年生長量為0.45～1.22 cm，呈現(xiàn)出造林配置越大胸徑連年生長量越小的趨勢，說明在第1～第5年參試林分中單株的有效營養(yǎng)空間隨著林齡的增長競爭越來越激烈。

表1 造林配置對單株胸徑生長的影響

表2 造林配置對胸徑連年生長量的影響

3.2 造林配置對樹高生長的影響

分析造林配置對單株樹高生長的影響可得出(表3)，造林后第1年4個參試配置林分中單株平均樹高存在顯著差異，第2年差異達到極顯著水平，但第3年、第4年和第5年時差異無顯著性。說明隨著林齡增長，不同造林配置試驗林的樹高差異性趨于變小。對單株樹高的連年生長量分析得出(表4)，造林配置對樹高連年生長量無明顯影響規(guī)律，總體上表現(xiàn)為隨林齡增大先減小后增大的趨勢，造林配置A、B、C從第1年～第4年生林分的樹高連年生長量逐漸減低，到第5年時又增大，造林配置D第1～第3年生林分的樹高連年生長量逐漸減低之后，第3～第5年又逐漸增大。

表3 造林配置對單株樹高生長的影響

表4 造林配置對樹高連年生長量的影響

3.3 造林配置對冠幅生長的影響

造林第3年起對不同造林配置林分中單株冠幅進行觀測(表5)，在5年生林分中，單株東西平均冠幅存在顯著性差異，呈現(xiàn)為隨造林配置密度的增大而減小，南北冠幅造林配置D與其余3個處理間存在顯著性差異，但總體無明顯規(guī)律性。對第3年生和第4年生林分單株冠幅連年生長量進行分析得出(表6)，不同配置林分的冠幅連年生長量不同，東西和南北冠幅連年生長量無明顯規(guī)律性。第4年生時，處理D林分的冠幅連年生長量基本沒變化(0.03 m)，其余林分的冠幅連年增長量為負值，說明此時不同株行距配置林分中單株各生長器官對營養(yǎng)空間已開始競爭，部分單株樹冠下部出現(xiàn)自然整枝，尤其是南北冠幅自然整枝率較高，造成連年冠幅增長量為負值，而到第5年生時，不同密度林分中單株的南北方向枝條自然整枝基本完成，而東西方向的冠幅繼續(xù)增長，所以第5年時冠幅連年生長量為正值。

表5 造林配置對冠幅生長的影響

表6 造林配置對冠幅連年生長量的影響

3.4 造林配置對單株生物量的影響

對5年生試驗林進行標準木解析，調(diào)查其單株地上生物量在樹干、枝和葉中的分配比例，結(jié)果見表7，從表7中可以看出，地上生物量、樹干生物量和枝生物量均隨密度的增大而減小，而葉生物量在不同密度配置中無明顯規(guī)律性。單株地上及枝條生物量在不同造林配置間存在顯著性差異，而樹干和葉生物量差異不顯著。

表7 造林配置對單株生物量的影響

kg

3.5 造林配置對地上生物量分配結(jié)構(gòu)的影響

對5年生試驗林進行標準木解析，從表8中可以看出，不同造林配置林分中單株地上生物量在樹干、枝和葉器官中的分配比例基本一致，即樹干生物量所占百分比最大，其次為枝生物量，葉生物量所占百分比最少，但不同處理間生物量所占百分比無顯著性差異。單株樹干生物量所占百分比隨造林密度減小而減小，枝生物量所占百分比隨造林配置密度減小而增大，在造林配置A、B、C中葉生物量所占百分比值隨密度減小而減小。

表8 造林配置對單株地上生物量分配結(jié)構(gòu)的影響

3.6 生長性狀與地上生物量間的關(guān)系

對生長性狀與地上生物量進行相關(guān)分析得出(表9)，生長性狀胸徑和樹高與地上生物量及樹干、枝和葉生物量間均為正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)均值為0.608，分布為0.166～0.918。其中胸徑與地上生物量的相關(guān)系數(shù)為0.893，樹高與地上生物量的相關(guān)系數(shù)為0.650，說明其對地上生物量的正影響性較大。樹干和枝生物量與地上生物量的相關(guān)系數(shù)分別為0.985、0.934，呈極顯著正相關(guān)。葉生物量與地上生物量呈弱正相關(guān)性(0.321)。枝和葉生物量與樹干生物量均為正相關(guān)(相關(guān)系數(shù)分別為0.858、0.381)，說明較大的枝生物量對樹干生物量具有正面影響。

表9 生物量與生長指標間的相關(guān)分析

為進一步量化生長性狀與地上生物量等生物量指標的關(guān)系，選取胸徑(cm)為自變量，分別以葉、枝、主干和地上生物量(kg)作為因變量，通過回歸分析方法擬合其與胸徑的關(guān)系，擇其最優(yōu)方程列入表10，從表10中可以看出，方程y=-0.400 6x2+16.671x-104.12和方程y=-0.161 1x2+8.6124x-51.713可較好擬合地上生物量、樹干生物量與胸徑的關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別為0.810 3和0.847 3，達顯著正相關(guān)水平。

表10 各器官生物量(y)與胸徑(x)回歸分析

4 結(jié)束語

不同造林配置方式對單株胸徑、樹高和冠幅生長的影響不同。5年生林分以處理C的林木單株胸徑生長量最大，其他由大到小的順序為處理D、處理B、處理A。4個造林配置林分中胸徑連年生長量隨林齡增大呈減少趨勢，到第5年時胸徑連年生長量為0.45～1.22 cm，呈現(xiàn)出造林配置株行距越大胸徑連年生長量越小的趨勢。造林后第1年4個參試配置林分中單株平均樹高生長量存在顯著差異，第2年的差異達到極顯著水平，但第3年、第4年和第5年時差異無顯著性。造林配置對樹高連年生長量無明顯影響規(guī)律，總體上表現(xiàn)為隨林齡增大先減小后增大。

以往研究認為[10-12]，在一定的營養(yǎng)空間內(nèi)，當(dāng)參試林木生長達到一定林齡時，隨造林配置株行距的減小，林木單株對生長所需的光照、養(yǎng)分等資源的競爭也趨于激烈，林木自然整枝的強度會增大，從而造成枝和葉生物量所占比例減小，樹干所占比例增大。適當(dāng)減小造林株行距在一定采伐林齡內(nèi)可增加樹干生物量在地上生物量中的百分比值。本研究得出，不同造林密度林分中單株地上生物量在樹干、枝和葉器官中的分配比例基本一致，即樹干生物量的比例相對最大，其次為枝生物量的，葉生物量所占百分比最少，不同參試造林配置對生物量分配結(jié)構(gòu)無顯著性差異。

沈國舫[12]認為，由于林木平均單株生物量和株數(shù)密度互為消長，林分生物量取決于特定時期起主導(dǎo)作用的因素，到達一定林齡階段時，林分生物量與密度無關(guān)。以往有研究表明[2-7]，林木單株的生物量隨初植密度的減小而增大，林分的生物量隨密度的減小而減小，這與本研究結(jié)論基本一致。本試驗中單株地上生物量和枝生物量在不同造林配置間存在顯著性差異，單株地上生物量、樹干生物量和枝生物量均隨造林密度增大而減小，葉生物量在不同密度配置中無明顯規(guī)律性。

生長性狀與地上生物量進行相關(guān)分析得出，生長性狀胸徑和樹高與地上生物量及樹干、枝和葉生物量間均為正相關(guān)關(guān)系，葉生物量與地上生物量呈弱正相關(guān)性，枝和葉生物量與樹干生物量均呈正相關(guān)。

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Effects of Initial Planting Spacing on Growth and Above-ground Biomass ofPopulousPlantation//

Dong Yufeng

(Shandong Academy of Forestry, Jinan 250014. P. R. China); Kuang Xingxing(Laoshan Department of Agriculture); Qin Naihua(Shandong Forestry Survey and Planning Institute); Wang Weidong, Qin Guanghua, Jiang Yuezhong(Shandong Academy of Forestry)//Journal of Northeast Forestry University，2015,43(9)：30-33.

Populous; Initial planting density; Growth; Biomass

董玉峰，男，1981年7月生，山東省林業(yè)科學(xué)研究院，工程師。E-mail:dongyf719@163.com。

姜岳忠，山東省林業(yè)科學(xué)研究院，研究員。E-mail:jyz3169@sina.com。

2015年4月14日。

S725.6

1)山東省優(yōu)秀中青年科學(xué)家科研獎勵基金(2015BSB22003)、國家林業(yè)公益性行業(yè)科研專項 (201004004)。

責(zé)任編輯：任 俐。