太岳林區(qū)華北落葉松生長過程研究

賀義才

(山西省林業(yè)科學研究院，山西 太原 030012)

林木生長發(fā)育隨著林分年齡的變化會表現(xiàn)出相應的規(guī)律，即林木生長規(guī)律，胸徑、樹高和材積等指標的生長量能夠直觀地反映出林木的生長規(guī)律。通過樹干解析，測定林木每年的生長量，可以建立起林木胸徑、樹高和材積生長模型。建立生長模型有利于林業(yè)生產(chǎn)者了解林木的生長過程，掌握其各生長階段的特點，合理安排生產(chǎn)經(jīng)營措施，并采用最佳的培育技術(shù)，實現(xiàn)對林分的科學經(jīng)營、管理和規(guī)劃，使林木達到速生、豐產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)的目的。

華北落葉松(Larixprincipis-rupprechtiiMayr)是華北地區(qū)的主要針葉樹種之一，是寒溫帶針葉林和其它高海拔地區(qū)森林的重要組成樹種。華北落葉松具有速生、材質(zhì)好、用途廣、耐腐蝕、涵養(yǎng)水源作用顯著等優(yōu)點，是速生豐產(chǎn)林和水源涵養(yǎng)林常用的優(yōu)良樹種。

筆者對太岳林區(qū)華北落葉松胸徑、樹高和材積的生長模型進行擬合，研究其生長規(guī)律，旨在為太岳地區(qū)華北落葉松人工林的科學經(jīng)營及管理提供技術(shù)參考和理論依據(jù)。

1 研究地概況

研究地為山西省太岳山國有林管理局七里峪林場，位于太岳林區(qū)中部，行政區(qū)劃隸屬于山西省臨汾市霍州市，地理坐標為36°21′～36°45′N，111°40′～112°20′E.屬暖溫帶大陸性半濕潤山區(qū)季風氣候，四季分明，年平均氣溫9.3 ℃，極端最低溫-25 ℃，極端最高溫37 ℃.無霜期120 d～155 d，年平均降水量550 mm～600 mm.研究區(qū)土壤為石灰?guī)r母巖發(fā)育而成的山地褐土、山地淋溶褐土和山地棕壤。

2 研究方法

2.1 樣地調(diào)查

在研究區(qū)華北落葉松人工林林分中，設置7塊標準樣地，樣地大小為20 m×20 m，調(diào)查各樣地的立地條件和林木的生長因子，見表1.

2.2 樹干解析

在每塊樣地選擇1株平均標準木，采用孟憲宇樹干解析方法對其進行樹干解析內(nèi)業(yè)工作，齡階為3 a.整理出華北落葉松單木直徑、樹高生長過程表，并計算出各解析木在每個齡階的胸徑、樹高、材積生長量和材積生長率、形數(shù)生長變化情況。將各樣地樹干解析結(jié)果統(tǒng)一匯總后，繪制出七里峪林場華北落葉松平均生長過程表，見表2.

2.3 生長模型建立

根據(jù)華北落葉松林木平均生長過程數(shù)據(jù)，利用ForStat軟件對生長數(shù)據(jù)進行回歸分析。筆者主要采用測樹學常用的Mitscherlich，Richards，Logistic，Korf，Gompertz 5種生長模型進行建模，依據(jù)決定系數(shù)的大小確定華北落葉松的最優(yōu)生長模型，并提出華北落葉松胸徑、樹高、材積的生長方程。

表1 七里峪華北落葉松樣地基本概況

表2 七里峪華北落葉松平均生長過程

3 結(jié)果與分析

3.1 生長模型的建立

3.1.1 胸徑生長模型

華北落葉松胸徑生長模型的擬合結(jié)果見表3.

由表3可知，5個生長模型的擬合效果都較好，相關性均較強，決定系數(shù)均在0.9以上。其中，Korf模型的擬合效果最好，決定系數(shù)達到0.999 94.所以，選擇Korf模型作為七里峪林場華北落葉松的胸徑生長模型：

3.1.2 樹高生長模型

華北落葉松樹高生長模型的擬合結(jié)果見表4.

由表4可知，5個生長模型的擬合效果都較好，相關性均較強，決定系數(shù)均在0.9以上。其中，Richards模型的擬合效果最好，決定系數(shù)達0.999 96.所以，選擇Richards模型作為七里峪林場華北落葉松的樹高生長模型：

H=33.082(1-e-0.028x)1.199.

3.1.3 材積生長模型

華北落葉松材積生長模型的擬合結(jié)果見表5.

表3 胸徑生長模型擬合結(jié)果

表4 樹高生長模型擬合結(jié)果

表5 材積生長模型擬合結(jié)果

由表5可知，Mitscherlich，Richards，Korf和Gompertz生長模型的擬合效果均較好，相關性均較強，決定系數(shù)均在0.9以上。其中，Richards模型的擬合效果最好，決定系數(shù)達到0.999 44.所以，選擇Richards模型作為七里峪林場華北落葉松的材積生長模型：

V=0.5(1-e-0.057x)5.142.

3.2 華北落葉松生長過程分析

3.2.1 胸徑生長過程

華北落葉松胸徑生長量見圖1.

圖1 華北落葉松胸徑生長量

從圖1中可以看出，七里峪林場的華北落葉松前6 a胸徑生長不明顯，6 a～9 a生長加速并進入高峰期，連年生長量在第9 a達到最大值0.95 cm.9 a以后連年生長量逐步減小，在第17 a處連年生長量曲線與平均生長量曲線相交。在17 a后連年生長量均低于平均生長量。到第27 a，連年生長量為0.2 cm.由此可見，七里峪林場的華北落葉松在9 a以后，由于林分過密，且缺乏撫育間伐措施，抑制了林木胸徑的生長。因此，連年生長量出現(xiàn)了下降趨勢。

3.2.2 樹高生長過程

華北落葉松樹高生長量見圖2.

圖2 華北落葉松樹高生長量

從圖2中可以看出，七里峪林場華北落葉松樹高的連年生長量曲線呈正態(tài)分布，在1 a～2 a逐漸加速生長并進入高峰期，在第9 a連年生長量達到最大值0.63 m，且9 a～12 a連年高生長量保持在0.63 m.此后生長量逐步減小，在第16 a連年生長量曲線與平均生長量曲線相交，并在16 a后連年生長量均低于平均生長量，到第27 a連年生長量為0.43 m.許多研究證明，樹高對立地環(huán)境因子的反應最為敏感。由此可見，華北落葉松在12 a以后，因為林木立地條件的影響，加上林分管理措施較差，樹高生長受到抑制。因此，連年生長量出現(xiàn)了下降趨勢。

3.2.3 材積生長過程

華北落葉松材積生長量見圖3.

圖3 華北落葉松材積生長量

從圖3中可以看出，七里峪林場華北落葉松材積的連年生長量曲線呈正態(tài)分布，隨著年齡增長連年生長量逐漸增大。在9 a～15 a時連年生長量快速增大，15 a～21 a時連年生長量逐漸減小，連年生長量在21 a時達到0.007 90 m3.此后在21 a～27 a時，連年生長量又呈現(xiàn)快速增長趨勢，第27 a時連年生長量達到0.012 05 m3.華北落葉松材積的連年生長量曲線與平均生長量曲線沒有相交，說明七里峪林場的華北落葉松林分還沒有達到成熟期，正處于生長時期。

4 結(jié)論

1)筆者選擇測樹學上常用的生長模型對華北落葉松的生長過程進行擬合，選擇出適合胸徑生長過程的最優(yōu)模型為Korf方程，適合樹高、材積生長過程的最優(yōu)模型為Richards方程，決定系數(shù)R2值均大于0.99.

2)通過對華北落葉松的生長過程進行分析可知，胸徑在6 a～9 a時生長加速并進入高峰期，連年生長量在第9 a達到最大值0.95 cm，9 a以后生長量逐步減小。連年生長量曲線與平均生長量相交在第17 a.由此可見，在9 a以后，應加強對七里峪林場華北落葉松人工林的撫育間伐，減小林木間的競爭，改善林內(nèi)小氣候，促進胸徑生長。

3)樹高連年生長量在1 a～2 a時逐漸加速生長并進入高峰期，連年生長量在第9 a時達到了最大值，9 a～12 a連年高生長量相同，此后生長量逐步減小。連年生長量曲線與平均生長量曲線在第16 a相交。由此可見，在12 a以后，應加強對華北落葉松人工林林地的管理，包括除草、施肥、灌溉等。

4)材積在9 a～15 a時連年生長量快速增大，15 a～21 a時連年生長量逐漸減小。此后在21 a～27 a時，連年生長量又呈現(xiàn)快速增長的趨勢。直到第27 a，華北落葉松材積的連年生長曲線與平均生長曲線沒有相交，說明七里峪林場的華北落葉松林分還沒有達到成熟期，正處于生長時期。因此，在27 a后，應適時對林分進行人工撫育間伐，合理控制密度及養(yǎng)分，延長速生期，提高林分質(zhì)量和出材量。

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