沙地樟子松人工林林木胸徑、冠幅等生長指標(biāo)與林齡相關(guān)性研究

周鳳艷

(遼寧省固沙造林研究所，遼寧 阜新 123000)

沙地樟子松人工林林木胸徑、冠幅等生長指標(biāo)與林齡相關(guān)性研究

周鳳艷

(遼寧省固沙造林研究所，遼寧 阜新 123000)

通過對章古臺地區(qū)的10～60 a林齡樟子松人工林的樣地進(jìn)行樹齡、胸徑、冠幅、枝下高等指標(biāo)調(diào)查、觀測，并使用SPSS進(jìn)行分析。結(jié)果顯示：沙地樟子松人工林的胸徑生長量、枝下高高度與林齡有極顯著相關(guān)性；冠幅大小與林齡有顯著相關(guān)性；各生長量兩兩之間有極顯著相關(guān)關(guān)系，且隨樹齡的增加而增長，立地條件的差異可能會延長或縮短這種進(jìn)程，但不會改變這種趨勢。胸徑生長量、冠幅大小、枝下高高度隨林齡變化的模型分別為y=e0.75+3.212/x、y=-0.085+0.344x-0.008x2、y=e2.942-57.681/x；冠幅和胸徑比隨林齡變化的模型為y=0.382 73e-0.012 55 x。該研究揭示了沙地樟子松人工林胸徑及冠幅等指標(biāo)的生長隨林齡變化的規(guī)律。

沙地樟子松；人工林；林齡；胸徑；冠幅；枝下高

Abstract The stand age,DBH, crown diameter & branch height of 10-60-year-oldPinussylvestrisvar.mongolicaplantation were investigated, observed and measured with SPSS in Horqin sandy land. Result shows that DBH growth and height of branches underPinussylvestrisvar.mongolicaplantation have a significant correlation with stand age. The crown width have significant correlation with stand age, and there is a significant correlation between growth increment , And the increase with age, site conditions, differences may extend or shorten the process, but will not change this trend.The model of DBH, crown size & branch height under different stand age is;y=e0.75 + 3.212 / x,y= -0.085 + 0.344x-0.008x2,y=e2.942-57.681 / x, respectively. ; the model of ratio of crown width and diameter under different stand age isy= 0.382 73e-0.012 55 x. It revealed the law of growth of indices (DBH and crown width) changed with the stand age.

Key wordsPinussylvestrisvar.mongolicaon sandy land; plantation; stand age; DBH;crown width;branch height

樟子松(Pinussylvestrisvar.mongolicaLitv.)于20世紀(jì)50年代被成功引種到遼寧省阜新市章古臺沙地。與中國主要森林樹種相比，雖然樟子松的天然林面積和蓄積量較小，但樟子松具有較強(qiáng)的耐寒、耐旱、耐貧瘠能力，較速生、樹干通直、材質(zhì)良好等特性，適合沙地生長，在中國北方，尤其是干旱、半干旱風(fēng)沙地區(qū)已成為營造防風(fēng)固沙林、農(nóng)田草牧場防護(hù)林、水土保持林和用材林的主要樹種。[1]自20世紀(jì)90年代初以來，最早營造的樟子松人工固沙林出現(xiàn)了枝葉變黃、生長勢衰弱、病蟲害，繼而全株死亡的大面積衰退現(xiàn)象[2]，因此有必要對第一代沙地樟子松人工固沙林的林木生長狀況進(jìn)行分析總結(jié)，本文通過對不同林齡沙地樟子松人工林的胸徑及冠幅等生長狀況進(jìn)行調(diào)查分析，總結(jié)沙地樟子松人工林胸徑及冠幅、枝下高隨林齡變化的規(guī)律，為樟子松人工林的培育提供堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。

1 研究地概況

研究地位于遼寧省彰武縣北部的章古臺鎮(zhèn)，地理坐標(biāo)42°43′—42°50′ N、122°11 ′—122°37′ E，是典型的大陸性氣候，屬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)，年平均氣溫6.1 ℃，最高35.2 ℃，最低-29.5 ℃，近10年年降水量285.9～720.1 mm，且多集中于6—8月，年蒸發(fā)量1 600 mm，約為降水量的3倍，空氣相對濕度60.4%。年均風(fēng)速3.0～3.7 ms-1，每年大于5 ms-1的起沙風(fēng)達(dá)240次之多?！?0 ℃有效積溫2 800～3 200 ℃。早霜在9月底或10月初，晚霜在4月中下旬，無霜期約150 d[3，4]。平均海拔226.5 m。本文研究地為生草風(fēng)沙土[4，5]，由河流沖積物形成，沙層厚30 m左右，pH值6.8～7.0。研究區(qū)內(nèi)植被類型主要是以樟子松、油松(PinustabulaeformisCarr.)為主的固沙針葉林，林下有少量伴生植物[6]。沙丘相間相壘，洼地縱橫為其最大地貌特征。

2 研究方法

2.1 樣地的設(shè)置

通過大量的現(xiàn)場踏查及造林檔案查對，以10 a為一個(gè)齡階，選擇10～60 a林齡、立地條件盡量做到大致相似的樟子松人工林標(biāo)準(zhǔn)地36塊。標(biāo)準(zhǔn)地基本情況參見表1。

表1 標(biāo)準(zhǔn)地基本情況表

2.2 林木生長量測定

在選定的標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)進(jìn)行每木調(diào)查，調(diào)查指標(biāo)包括胸徑、冠幅、枝下高等。

2.2.1 胸徑 使用皮尺測量樟子松胸高直徑，讀數(shù)精確到0.1 cm。

2.2.2 冠幅 使用皮尺測量樟子松的南北和東西方向?qū)挾龋礀|西冠幅和南北冠幅，求得平均值即為冠幅大小。

2.2.3 枝下高 使用美國Laser Technology公司生產(chǎn)的CRITERION RD1000紅外線測樹儀逐株測定活枝下高。

3 結(jié)果與分析

3.1 沙地樟子松胸徑等生長指標(biāo)與林齡的相關(guān)性分析

對調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析，總結(jié)樟子松胸徑、冠幅與枝下高各項(xiàng)生長指標(biāo)隨林齡變化規(guī)律及各指標(biāo)之間的關(guān)系，結(jié)果見表2～表5。

表2 胸徑等各項(xiàng)指標(biāo)的相關(guān)性

注：*：顯著相關(guān)(P<0.05)；**：極顯著相關(guān)(P<0.01)

表2結(jié)果表明：章古臺沙地樟子松的胸徑、枝下高和林齡均呈現(xiàn)極顯著相關(guān)性，冠幅與林齡顯著相關(guān)。隨著林齡的增加，樟子松的胸徑、冠幅及枝下高生長量同時(shí)增加；根據(jù)相關(guān)顯著性由大至小進(jìn)行排序，其順序?yàn)橹ο赂遹3>胸徑y(tǒng)1>冠幅y2；各測樹因子之間也極顯著相關(guān)，冠幅與胸徑之間為極顯著正相關(guān)，即隨著冠幅的增大，積累的有機(jī)物質(zhì)量不斷增多，胸徑生長量大；冠幅與枝下高呈極顯著負(fù)相關(guān)，隨著冠幅的增加并逐漸達(dá)到郁閉，下部枝條由于缺乏光照而逐漸枯死。

林木胸徑、冠幅、枝下高與林齡的相關(guān)性極顯著，因此可以建立一個(gè)數(shù)學(xué)模型來較準(zhǔn)確地分析和預(yù)測樟子松的生長規(guī)律。運(yùn)用SPSS 20.0進(jìn)行線性函數(shù)、冪函數(shù)、指數(shù)函數(shù)、對數(shù)函數(shù)、二次拋物線、三次拋物線、S曲線、雙曲線、復(fù)合方程、生長方程以及l(fā)ogistic等多方程擬合，選擇回歸系數(shù)R2最大且均值差最小的作為該曲線方程。擬合結(jié)果見表3。

表3 林齡與林分各生長因子的回歸分析結(jié)果

利用SPSS 20.0軟件(在0.05水平下)對不同林齡林分胸徑生長量、冠幅生長量以及枝下高進(jìn)行方差分析和多重比較，結(jié)果見表4、表5。

表4 單因素方差分析表

注：*顯著性水平為 0.05。

表5 樟子松林各調(diào)查指標(biāo)差異性分析結(jié)果

注：表中數(shù)值為“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”

由表3～表4可見：胸徑生長方面，10年生樟子松胸徑生長量最小，為7.43 cm；40年最大，為20.19 cm；30年與50年及40年與60年胸徑無顯著差異，其余年份有顯著性差異。10年和40年之間胸徑差異性最大，均值差為12.76 cm。40年和60年之間胸徑差異最小，均值差為0.59 cm。冠幅大小方面，10年生樟子松冠幅生長量最小，為2.51 m；40年最大，為4.49 m；10年、60年與其余年份冠幅有顯著性差異，其余年份均無顯著差異；10年與40年差異性最大，均值差為1.98 m；30年與50年差異性最小，均值差為0.04 m。枝下高方面，20～60年枝下高皆有顯著性差異，20年和60年之間枝下高差異性最大，均值差為6.05 m；40年、50年之間枝下高差異最小，均值差為0.86 m。

3.2 林齡與冠徑比的關(guān)系

冠幅與胸徑的比值簡稱冠徑比，它反映了林木營養(yǎng)面積的大小及長勢情況，可用來判定該立地條件是適合單一林種還是混交林種的指標(biāo)。利用SPSS 20.0軟件(在0.05水平下)對林齡與冠徑比進(jìn)行方差分析和多重比較，結(jié)果見表6、表7。林齡與冠徑比的回歸分析結(jié)果見圖1。

表6 單因素方差分析

注：*-顯著相關(guān)(P<0.05)；**-極顯著相關(guān)(P<0.01)

表7 差異性分析結(jié)果

注：表中數(shù)值為“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”，同列不同字母表示不同林齡間0.05水平差異顯著

圖1 林齡與冠徑比的回歸分析

差異性分析和回歸分析結(jié)果表明：沙地樟子松的冠幅與胸徑比值隨林齡增大而降低，相關(guān)性分析表明：林齡和冠徑比在 0.01水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.789，且各林齡之間差異性顯著。冠徑比作為分析樹種品種差異和特征的指標(biāo)可揭示樹種單株土地養(yǎng)分利用的情況，為提高土地利用率及經(jīng)濟(jì)效益和合理確定造林密度及經(jīng)營密度提供理論依據(jù)[7]。

4 結(jié)論與討論

在樟子松整個(gè)生長發(fā)育階段，科爾沁沙地樟子松人工林的胸徑、枝下高皆與林齡存在極顯著相關(guān)性，立地條件的差異可能會延長或縮短這種進(jìn)程，但不會改變這種趨勢。冠幅與林齡也存在著相關(guān)性，隨著林齡的增加，冠幅也會有一定程度的增加。當(dāng)冠層逐漸郁閉以后，林木個(gè)體間的競爭加大，冠幅的生長與林齡的相關(guān)性越來越小，冠幅對林齡的反應(yīng)發(fā)生了鈍化。通過數(shù)據(jù)分析，沙地樟子松人工林的冠幅到20年以后增長逐漸緩慢，達(dá)到建成階段，到50年、60年以后甚至出現(xiàn)下降。沙地樟子松人工林如此，我國南方的馬尾松生長也具有這種特性，諶紅輝等人[8]研究表明，馬尾松的冠幅隨密度增大而減小，但隨著林齡增長，各密度的冠幅增加均有逐步變小并趨于穩(wěn)定的趨勢相一致，因此，在林分密度一致的情況下，人工林生長發(fā)育所處時(shí)期對冠幅有更大的影響。沙地樟子松人工林的胸徑、冠幅、枝下高之間都有較大的相關(guān)性，各樣地的冠徑比相差不大。

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[5]張?jiān)佇? 章古臺沙地土壤水分狀況及其與樟子松生長關(guān)系的研究[D]. 沈陽：沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)，2002

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[8]諶紅輝，丁貴杰，許基煌，等.馬尾松造林密度對林分生長與效益的影響研究[C].中國林業(yè)青年學(xué)術(shù)年會，2010

Relationships among DBH, Crown Width & Stand Age ofPinussylvestrisvar.mongolicaPlantation in Sand Land

Zhou Fengyan

(Liaoning Provincial Dune-Fixation and Afforestation Institute, Fuxin 123000, China)

1005-5215(2017)02-0019-03

2016-12-15

周鳳艷(1969-)，女，大學(xué)，高級工程師，主要從事沙地造林研究，Email:fengyanzhou@sohu.com

S791.253

A

10.13601/j.issn.1005-5215.2017.02.007