沙地樟子松人工林的生長與成熟

張日升

(遼寧省固沙造林研究所，遼寧 阜新 123000)

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沙地樟子松人工林的生長與成熟

張日升

(遼寧省固沙造林研究所，遼寧 阜新 123000)

通過對遼寧省章固臺地區(qū)現(xiàn)有沙地樟子松人工林生長與成熟期的分析研究，結(jié)果表明：與原產(chǎn)地紅花爾基比較，章古臺樟子松人工林的生長進(jìn)入速生期的時(shí)間略有提前，速生期維持的時(shí)間短；確定沙地樟子松人工林的數(shù)量成熟為45年，更新齡為55～60年，工藝成熟齡為25年左右和40年生以上兩個(gè)階段。

樟子松人工林；生長；成熟

樟子松(Pinussylvestrisvar.mongolicaL.)是歐洲赤松(PinussylvestrisL.)在中國的一個(gè)地理變種。主要分布于46°36′—53°29′ N，118°21′—128°30′ E的大興安嶺和呼倫貝爾沙地，具有耐旱、耐寒、耐瘠薄、生長快的特點(diǎn)。1955年，樟子松在遼寧省固沙造林研究所(以下簡稱固沙所)章古臺實(shí)驗(yàn)基地引種成功后，吉林、陜西、山西、寧夏、河北等13個(gè)省(區(qū))300多個(gè)縣開始引種。目前，全國樟子松造林面積已超過4.0×105hm2。以往專家對遼寧的超過40年生以上的樟子松人工林生長規(guī)律和成熟期研究多通過數(shù)學(xué)模型和推測[1,2]，為了更好地了解樟子松在遼寧省沙地的生長狀況，本文對1955年栽植，目前生長良好的林分進(jìn)行研究，分析了沙地樟子松人工林的生長和成熟，以期為沙地樟子松的經(jīng)營提供依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于科爾沁沙地南緣的章古臺地區(qū)，該區(qū)42°43′—42°51′ N，121°53′—122°22′ E，屬暖溫帶亞濕潤干旱氣候區(qū)。主要?dú)夂蛱攸c(diǎn)是干旱多風(fēng)，年降水量500 mm左右，且多集中于6—8月份，年蒸發(fā)量約為降水量的3倍，空氣相對濕度60.4%。年均氣溫6.1 ℃，平均無霜期154 d。年均風(fēng)速3.0～3.7 ms-1。土壤類型以風(fēng)沙土為主，占89.4%[3]，土壤有機(jī)質(zhì)及其他養(yǎng)分含量都比較低。

2 研究方法

2005年10月8日在固沙所實(shí)驗(yàn)林場后坨子實(shí)驗(yàn)區(qū)1955年秋栽植的林分進(jìn)行研究分析，選擇平均木4株、優(yōu)勢木5株做解析木，按1 m區(qū)分段截取圓盤，按4年一個(gè)齡級進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，測算解析木的胸徑、樹高、材積生長過程及各種生長量。通過分析發(fā)現(xiàn)優(yōu)勢木與平均木在生長量的大小上有一定的區(qū)別，但生長規(guī)律基本一致；查閱現(xiàn)有固沙所沙地樟子松解析木研究成果，與50年生平均木對照，生長規(guī)律基本相同，本文以優(yōu)勢木的解析木為例進(jìn)行生長規(guī)律分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 現(xiàn)有樟子松人工林基本情況

1955年栽植的樟子松人工林，目前，單位保存株數(shù)750 株·hm-2，平均胸徑18.6 cm，平均樹高12.3 m，平均單株材積0.151 m3，單位蓄積113.33 m3·hm-2，單位蓄積總收獲量149.12 m3·hm-2(含初次間伐蓄積35.79 m3·hm-2)。

3.2 生長規(guī)律

3.2.1 胸徑生長 從圖1的胸徑曲線分析看，樟子松一般在6～8 a達(dá)到1.3 m高度出現(xiàn)胸徑生長，此時(shí)胸徑生長快，到12年時(shí)最高年生長量可達(dá)1.4 cm以上，連年生長與平均生長曲線相交在20～24 a，24年后連年生長開始低于平均生長，連年生長在8～36年都可維持在0.3 cm以上。到44年生時(shí)連年生長量不到0.2 cm。

3.2.2 樹高生長 樟子松人工林5年以前生長緩慢，6～8年以后高生長速度明顯加快，8～12年，連年生長量達(dá)到了76 cm，年高生長40 cm以上的維持到20年生。20年生時(shí)總平均生長量與連年生長量曲線相交，因此胸徑、樹高速生期結(jié)束時(shí)間基本一致。以后連年生長緩慢，40年左右高生長量保持在20 cm左右，40年生以后下降為10 cm左右。詳見圖2。

3.2.3 材積生長 材積生長受高生長和胸徑生長的雙重制約。由圖3可知，平均生長量和連年生長量從12年生開始進(jìn)入速生期，速生期維持30年左右，45年生時(shí)總平均生長量與連年生長量曲線相交，速生期結(jié)束，以后連年生長緩慢，連年生長量低于平均生長量。特別需要指出的是48～50年胸徑和材積的連年生長量都有恢復(fù)，主要原因是48年生時(shí)針對林分衰弱情況進(jìn)行了間伐和人工翻地的撫育措施，促進(jìn)了樹勢的恢復(fù)。這也說明，必要的經(jīng)營措施可能對50年左右的林分生長仍然有促進(jìn)作用。

3.2.4 與紅花爾基樟子松生長規(guī)律的比較 在紅花爾基沙地條件下的天然樟子松林，最初10年內(nèi)生長緩慢。從9～33年生，樹木生長迅速，胸徑和樹高生長最旺盛；大約34年生時(shí)，樹高、胸徑生長緩慢下降，而材積生長速度增加，一直持續(xù)到80年生左右；約在81～110年生時(shí)，樹高生長明顯下降，樹木生理機(jī)能減弱，逐漸衰老[4]。由此可以看出章古臺樟子松與紅花爾基天然林比較，生長旺盛期前者早于后者，持續(xù)時(shí)間短于后者，因此北樹南移的沙地樟子松人工林存在提前成熟。

3.3 遼西北樟子松人工林成熟期的分析

3.3.1 數(shù)量成熟林分 數(shù)量成熟是林分生長的數(shù)量指標(biāo)，決定林分收獲量的大小。理論上把林木或林分材積的平均生長達(dá)到最大值時(shí)的林齡，定為數(shù)量成熟齡。從生長量曲線看，表現(xiàn)為連年生長量和平均生長量兩條曲線相交。從50年生樟子松解析木材積生長曲線看，在45年時(shí)，連年生長曲線與平均生長曲線相交，標(biāo)志著沙地樟子松人工林的數(shù)量成熟。另外，在樟子松衰退病研究過程中，通過感病樹木與健康樹木之間的比較，發(fā)現(xiàn)它們在生長規(guī)律和數(shù)量成熟上存在差別。根據(jù)宋曉東等人的研究結(jié)果，感病的樟子松樹木的數(shù)量成熟表現(xiàn)不同，通常感病的樹木在24年生以前長勢與健康樹木相仿，自25年生起長勢漸弱，31年生后趨于平緩，38年生時(shí)達(dá)到數(shù)量成熟。同時(shí)宋曉東等預(yù)測的感病樹木和健康樹木的平均數(shù)量成熟齡為46年，與實(shí)測的45年相符。

3.3.2 防護(hù)成熟 沙地樟子松固沙林的主要經(jīng)營方向是防風(fēng)固沙。因此，沙地樟子松防護(hù)成熟可簡述為：當(dāng)固沙林的生長發(fā)育達(dá)到全面控制沙地風(fēng)蝕時(shí)的狀態(tài)，其所對應(yīng)期間的兩個(gè)端點(diǎn)，分別稱為初始防護(hù)成熟齡和終止防護(hù)成熟齡[4]。沙地樟子松固沙林的初始防護(hù)成熟齡是從進(jìn)入旺盛生長期開始，即8～12年時(shí)，此時(shí)林分生態(tài)系統(tǒng)的組成基本完善，生態(tài)效益比較顯著，防護(hù)作用開始發(fā)揮。到45年達(dá)到材積數(shù)量成熟時(shí)，林分生長量顯著降低，還沒有達(dá)到終止防護(hù)成熟齡。沙地樟子松固沙林超過數(shù)量成熟齡后，平均生長量開始下降，但生長尚未停止，林分仍然發(fā)揮著的防風(fēng)固沙作用，因此沙地樟子松固沙林的終止防護(hù)齡要超過數(shù)量成熟齡。

在數(shù)量成熟過后一定時(shí)間內(nèi)，如果病蟲害不嚴(yán)重，超過數(shù)量成熟10～15年時(shí)間，確定防護(hù)成熟終止時(shí)期是合理的；這是因?yàn)槟壳肮躺乘鶎?shí)驗(yàn)林場55年生的樟子松固沙林仍然存在，雖然生長緩慢，但林分的健康狀況良好，生態(tài)效益還在發(fā)揮，預(yù)計(jì)這一林分到60年時(shí)仍能發(fā)揮生態(tài)效益，因此將終止防護(hù)成熟齡的上限定在60年；此外遼寧省地方標(biāo)準(zhǔn)《森林經(jīng)營技術(shù)規(guī)程》規(guī)定樟子松生態(tài)公益林的主伐年齡要大于51年[5]，60年生以上達(dá)到過熟林，防風(fēng)固沙等生態(tài)功能下降。因此終止防護(hù)成熟定為55～60年是比較合適的，此時(shí)林分進(jìn)入過熟狀態(tài)。姜鳳岐等研究認(rèn)為，固沙林的終止防護(hù)成熟齡也是自然成熟齡[6]。根據(jù)以上對沙地樟子松防護(hù)成熟的論述，沙地樟子松固沙林的更新齡也應(yīng)在55～60年，考慮到現(xiàn)有經(jīng)營水平，更新齡可以適當(dāng)提前一段時(shí)間，但不能低于45年。

3.3.3 工藝成熟 沙地樟子松人工林多以生態(tài)公益林為培育目的，作為用材林的較少，市場需求材種很多，不同材種有不同的工藝成熟齡。目前，從市場需求看樟子松中、小徑材尚屬暢銷，如蔬菜保護(hù)地生產(chǎn)用的大棚桿市場需求也很大。大徑材從市場范圍看走俏。從市場需求的旺銷材種和沙地環(huán)境的生產(chǎn)力條件考慮，以市場需求為導(dǎo)向，確定工藝成熟。

表1中的工藝成熟齡規(guī)格材按部、省標(biāo)準(zhǔn)材種要求達(dá)到的林分年齡，非規(guī)格材按目前民用銷售的規(guī)格達(dá)到的林分年齡。主伐利用率占林分株數(shù)的90%以上。

表1 沙地樟子松主要材種工藝成熟齡

從表1可以看出，樟子松人工林的工藝成熟分2個(gè)時(shí)期，第1個(gè)時(shí)期是25年生左右時(shí)，達(dá)到了樟子松的小徑材和建筑桿的規(guī)格，這時(shí)對密度較大的林分進(jìn)行間伐，即可以得到一定的經(jīng)濟(jì)效益，又降低了林分的密度，有利于后期培育大徑材；第2個(gè)時(shí)期是40年生以上，這一時(shí)期的樟子松可以達(dá)到大、中徑材規(guī)格，市場需求量大，價(jià)格較高。

4 結(jié)論與討論

4.1 沙地樟子松的生長在幼齡林階段就進(jìn)入了速生期。胸徑生長和高生長開始于6～8年，速生期到20年左右結(jié)束；材積生長12年左右開始，到40年左右結(jié)束，與原產(chǎn)地紅花爾基比較，章古臺樟子松人工林高生長、直徑生長和材積生長進(jìn)入速生期的時(shí)間略有提前，速生期維持的時(shí)間短，說明章古臺的樟子松提前成熟。

4.2 樟子松的數(shù)量成熟齡為45 a，感病的樟子松數(shù)量成熟齡提前，終止防護(hù)成熟齡在數(shù)量成熟的基礎(chǔ)上延長10～15 a，因此沙地樟子松固沙林的終止防護(hù)成熟齡應(yīng)在55～60 a，更新齡確定為55～60 a，考慮到現(xiàn)有生產(chǎn)的經(jīng)營水平，更新齡可以適當(dāng)提前，但不能低于45 a。

4.3 工藝成熟齡為25年左右、40年生以上兩個(gè)時(shí)期，經(jīng)濟(jì)成熟齡比工藝成熟多10～15 a。根據(jù)樟子松的生長曲線、工藝成熟、經(jīng)濟(jì)成熟分析，樟子松人工林應(yīng)在10～15年和25～30年時(shí)要進(jìn)行定株撫育，這樣即可以降低林分的密度，促進(jìn)樹木的生長，又可以產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益。

[1] 宋曉東,劉桂榮,陳江燕,等.樟子松枯死原因與防治技術(shù)研究[J].北華大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版, 2003,4(2):166-177

[2] 姜鳳歧,等, 沙地樟子松生長發(fā)育規(guī)律的研究,姜鳳歧主編,現(xiàn)有防護(hù)林合理經(jīng)營與改造技術(shù)研究,北京：中國林業(yè)出版社，1996：96～103

[3] 白雪峰.章古臺沙地樟子松人工固沙林水分動態(tài)研究[D].沈陽:沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué), 2005

[4] 吳祥云,焦樹仁,高樹軍. 章古臺樟子松防風(fēng)固沙林防護(hù)成熟的研究[M]// 姜鳳岐.現(xiàn)有防護(hù)林合理經(jīng)營與改造技術(shù)研究,北京:中國林業(yè)出版社，1996:34-137

[5] 森林經(jīng)營技術(shù)規(guī)程[S].遼寧省地方標(biāo)準(zhǔn),2009

[6] 姜鳳岐,朱教軍.防護(hù)林階段定向經(jīng)營研究Ⅰ.理論基礎(chǔ)[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào),2002,13(10):1352-1355

Growth and Maturity ofPinussylvestrisvar.mongolicaPlantation on Sandy Land

Zhang Risheng

(Liaoning Institute of Sand Fixation and Afforestation, Fuxin 123000, China)

Through the analysis of growth and maturity ofPinussylvestrisvar.mongolicaplantation in the sand land of Zhanggutai Area of Liaoning Province, result shows that the growth ofPinussylvestrisvar.mongolicaplantation in Zhanggutai area was in rapid growth stage compared with that of Honghuaerji in the original place. The maturity time ofPinussylvestrisvar.mongolicaplantation is 45 years, the age is from 55 years to 60 years, the technical maturity of age is the two stages (25 years or so and more than 40 years).

Pinussylvestrisvar.mongolicaplantation; growth;maturity

1005-5215(2016)11-0045-03

2016-10-24

國家林業(yè)公益性行業(yè)科研專項(xiàng)(201004063) 作者簡介：張日升(1976-)，男(滿族)，碩士研究生，從事森林經(jīng)營與沙漠化治理研究.

S791.253

A

10.13601/j.issn.1005-5215.2016.11.018