馬尾松人工林生物量與生產力研究進展

張林林, 劉效東, 蘇艷, 夏文杰, 梁京威, 李吉躍

華南農業(yè)大學林學與風景園林學院, 廣州 510642

1 前言

人工林系統(tǒng)在保障人類木材產品供給以及維護全球碳平衡等方面發(fā)揮著重要作用。我國人工林面積居世界第一, 但當前人工林存在的結構簡單、穩(wěn)定性差、生產力低、整體功能差的問題依舊十分突出。此外, 現(xiàn)有人工林占據(jù)著立地條件比較好的地段, 精準提升森林質量成為新時期林業(yè)發(fā)展所重點關注的課題[1-3]。此背景下, 尋求我國主要人工林類型生產力調控的科學途徑, 提升人工林的生產力及綜合效益成為我國林業(yè)面臨的核心問題, 也是世界各國林業(yè)共同追逐的目標。

林分生物量和生產力特征作為森林結構和功能的最基本特征, 國外有關林分生物量、生產力的研究開展較早, 可追溯到19世紀末。20世紀50年代初, 世界上逐步興起對森林生物量與生產力的研究,此后在IBP和MAB等計劃的推動下, 國外有關林分生物量與生產力問題的研究在生物產量形成的生理生態(tài)學基礎[4-6]、不同林型生物量與生產力及其分配[7-8]、生物量與生產力的區(qū)域分布規(guī)律[9]、經營管理措施對生物量與生產力的影響[10-12]以及相關監(jiān)測技術的改進與模型模擬研究[13-14]等方面均取得了巨大的發(fā)展。總體上, 從培育的技術來看主要集中在如何通過適地適樹、密度控制、施肥技術、種植技術、整地技術、雜草控制及萌芽處理等技術來提高各類人工林的生物生產力。研究對象涉及火炬松(PinustaedaL.)、輻射松(PinusradiataD. Don)、馬占相思(Acacia mangium)、榿木(AlnusnepalensisD. Don)以及楊樹類(Populus)、桉樹類(Eucalyptus)等多種人工林類型。

馬尾松(Pinus massoniana)是我國本土特有樹種,同時也是當前我國人工林經營的少數(shù)幾個代表性樹種之一。其具有耐貧瘠以及適應性強等優(yōu)點, 是我國東部亞熱帶濕潤地區(qū)分布較為廣泛的造林樹種。主要分布在秦嶺淮河以南的區(qū)域, 分布北部邊界與北亞熱帶的北部邊緣相吻合。馬尾松木質優(yōu)良, 且具有速生、豐產等特點, 被視為荒山綠化的早期先鋒樹種, 具有極大的經濟與生態(tài)效益[15-16]。開展對馬尾松人工林生物量與生產力的研究很有實際意義。近30年來, 圍繞馬尾松人工林生產力相關問題,我國學者在不同區(qū)域開展了大量的研究, 從研究內容上可概述為以下幾個方面： 1)不同立地、不同種源、不同造林密度以及不同齡組等情境下馬尾松人工林生物量、生產力特征以及立木生物量模型研建[17-20]。2)施肥、接種菌根、撫育間伐以及火燒等經營或干擾措施對馬尾松人工林個體生長、產物分配及林分生產力的影響[21-24]。3)基于控制實驗的馬尾松個體水平對干旱、氮沉降、酸雨、低磷脅迫、高錳脅迫等逆境條件的生理生化響應及適應[25-29]。4)基于樹木年輪學方法的馬尾松徑向生長、凈生產力對生長季氣溫及長期氣溫波動、降雨等氣候因子以及大氣 CO2濃度升高、酸沉降等環(huán)境變化的響應[30-35]。5)基于微氣象學理論的渦度相關通量觀測技術對馬尾松人工林生產力、能量平衡以及碳、水耦合過程、機制與模擬研究等[36-37]。

本文通過對近年來國內外相關文獻的調研, 基于對馬尾松人工林生物量與生產力形成的“生理生態(tài)基礎——經營措施——環(huán)境機制”的系統(tǒng)考量,從不同林齡馬尾松人工林生物量及其分配特征, 不同經營措施對馬尾松人工林生產力的影響以及基于樹木年輪學方法對生產力形成過程的機制探究等方面進行系統(tǒng)梳理、說明, 以期為我國馬尾松人工林生產經營和馬尾松人工林生產力的精準提升等提供理論參考。

2 不同生長階段馬尾松人工林生物量與生產力分配特征

人工林從幼齡林階段到成熟林階段其生物量是一個累積的過程, 本質是光合作用固定太陽能。林分生物量與其林齡密切相關, 對不同林齡馬尾松人工林生物量及生產力的研究, 分析林分各組分生物量與生產力分配同林齡的關系, 對認知馬尾松人工林生長規(guī)律以及指導馬尾松人工林的有效經營具有十分重要的意義。

我國學者對不同地區(qū)馬尾松人工林的生物量及凈初級生產力等開展大量的研究工作, 研究對象都是基于正常經營狀況下的馬尾松人工林, 并分析了馬尾松人工林生物量與生產力隨林齡變化的分配規(guī)律。以個體水平馬尾松生物量及分配特征來看, 馬尾松生物量其各組分的分配特征隨林齡呈現(xiàn)明顯的規(guī)律性。黃云奉等[38]和丁貴杰[39]分別調查了渝東地區(qū)和黔中地區(qū)不同林齡馬尾松人工林個體生物量以及生物量在干、枝、葉和根等器官的分配特征, 發(fā)現(xiàn)在馬尾松人工林的幼齡林到近熟林階段, 樹干生物量占單株總生物量比重逐年增加, 枝與葉所占單株總生物量的比例逐年遞減。樹根生物量所占比例隨林齡增加呈現(xiàn)“V形”變化, 在近熟林初期最低。通過比較不同林齡各器官生物量所占比例以及同一器官不同林齡階段所占個體總生物量比例可以一定程度上反映個體水平上馬尾松光合積累有機物質的主要器官。在近熟林階段, 樹干生物量比值最大, 最有生產上的應用價值。到達成熟林階段之后, 積累的有機物質會向其他器官分配, 這也解釋了劉茜[17]對桂中丘陵地區(qū)38a生馬尾松人工林進行調查出現(xiàn)的單株枝葉生物量所占比例增大的原因。林分尺度上, 從不同林齡馬尾松林地上生物量的分配規(guī)律來看, 黃云奉等[38]調查了渝東地區(qū)馬尾松人工林地上各組分的生物量發(fā)現(xiàn)： 馬尾松林地上總生物量與喬木層的生物量均隨林齡增加而增加, 并且喬木層生物量所占馬尾松林地上總生物量的比例逐漸增大,灌木層生物量逐年降低, 枯落物生物量會在近熟林階段達到一個峰值并逐漸下降。灌木層、草本層與枯落物雖會浮動變化但是所占馬尾松林地上總生物量的比例卻逐漸下降; 林分到達成熟林階段, 其不同組分間生物量分配均表現(xiàn)為： 喬木層＞枯落物＞草本層＞灌木層。這也與杜虎[40]和許豐偉[41]分別在廣西東部與黔南地區(qū)對馬尾松人工林生物量研究的結果相一致。

整體來看, 馬尾松人工林作為先鋒群落, 對馬尾松人工林生產力隨林齡變化的相關研究都趨于近似一致的結論, 即在幼齡林與中齡林階段林分凈初級生產力是一個上升的過程, 中齡林末期與近熟林初期林分的凈初級生產力達到最高, 之后林分的凈初級生產力逐漸降低, 因此建議對馬尾松人工林進行適時、及時地輪伐以提升林分的生產力及生態(tài)效益[17,38-39,41-43], 然而也有研究表明在馬尾松人工林近熟林之后生產力依舊不斷提升[44]。整體上, 目前國內對于林齡較大的馬尾松人工林生產力動態(tài)的研究還比較缺乏, 此外, 對于用材性質的人工林研究較多而對生態(tài)效益為主的人工林的研究較少。

3 不同經營措施對馬尾松人工林生物量及生產力的影響

森林的生物量與生產力是衡量森林質量的重要指標, 也是當前研究森林生態(tài)系統(tǒng)結構與功能的最基本的數(shù)據(jù)。我國人工林生產力低下, 林木質量參差不齊, 如何提升我國人工林的生物量與生產力是一個十分重要的課題。我國學者從實際出發(fā), 從經營方式對人工林生物量與生產力水平的提升進行了細致、深入的研究, 取得了重要進展。

3.1 立地條件與馬尾松人工林生產力

立地條件是特定區(qū)域決定森林生產力的所有生物因子與非生物因子的結合, 它是一個綜合體, 不僅包括空間位置, 還包含伴隨著空間位置的各種有效的環(huán)境因子[45]。林木生長的優(yōu)劣取決于立地條件的綜合作用, 立地條件愈優(yōu)越, 林木生長愈好。目前,國內外多用立地指數(shù)來表示森林生產力的高低, 也就是林分在基準年齡高峰時的優(yōu)勢木高。研究馬尾松在不同立地條件下的生產力水平, 對該地區(qū)森林經營具有指導意義[46-47]。上世紀九十年代末, 丁貴杰[48]對不同立地生物量與生產力變化進行了比較分析。研究結果表明, 隨立地指數(shù)的增加, 個體及林分水分總生物量以及各器官、組分生物量均隨立地指數(shù)的增加而增加, 但林分及其各組分生物量的增加速率比單株生物量增加的速率小。不同立地指數(shù)的林分凈生產力差異十分明顯, 其中立地指數(shù)為19的樹干凈生產力比立地指數(shù)12的高105.8%。在相同立地條件下, 馬尾松近熟林的凈生產力大于成熟林。多數(shù)研究表明樹高對立地條件的響應比較敏感,且不同立地條件下的樹高存在一定的差異性, 在立地條件好的地段其生產力會較早達到峰值[18,49]。人工林的病害也是影響人工林生產力的一個誘因, 也有研究表明立地條件會影響馬尾松的長勢和抗病性[50]。我國現(xiàn)有人工林已經占據(jù)大多宜林造林的優(yōu)越地段, 但生產力依舊不高, 這與早期造林密度以及物種單一性有關, 因此開展間伐試驗、林下套種、混交及施肥實驗等都是探討林分生產力提升的有效途徑。

3.2 造林密度與馬尾松人工林生物量

造林密度是影響人工林生物量與生產力的重要因素, 在相同的立地條件下最適的種植密度能有效的改善生物量與生產力形成的環(huán)境條件, 從而提高林木經營的經濟與生態(tài)效益。陳兆先等[51]對湘東丘陵地區(qū)內林分立地指數(shù)約為14的16a生不同密度馬尾松飛播林的生物量動態(tài)進行了研究, 結果表明馬尾松飛播林林分單株生物量與密度呈負相關, 單株各組分生物量同樣因林分密度的增大而減小, 林分各組分生物量同單株各組分生物量變化規(guī)律一致。造林密度不會影響馬尾松飛播林的林分與單株組份的生物量分配, 各組分生物量均表現(xiàn)為： 樹干＞樹根＞樹枝＞樹葉。研究發(fā)現(xiàn)平均密度為2250 株·hm-2的林分, 總生物量較高, 這表明該密度為此立地條件下最適密度, 林分結構協(xié)調合理, 其生產潛力大,也是該地區(qū)馬尾松飛播林的一種經營模式。溫佐吾等[52]在黔中地區(qū)林分立地指數(shù)為 16左右的區(qū)域進行了持續(xù)15 a的馬尾松人工林造林密度實驗, 研究表明造林密度對平均樹高無明顯影響而與平均胸徑呈極顯著關系, 平均胸徑隨密度增加而明顯減小。初植密度在10000 株·hm-2以內, 單株各組分的生物量隨密度增加而減少, 整體生物量受材積與密度雙重制約, 兩者之間具有互補作用。受該立地條件影響, 初植密度在 2500 株·hm-2適用于培育建筑材, 密度為4444 株·hm-2更適用于培育紙漿材。詹旋常[53]在閩中地區(qū)也進行了造林密度試驗, 研究表明立地條件及撫育措施一致的情況下, 造林密度在 825 株·hm-2時, 馬尾松當年生長量達到最大, 即在此密度下馬尾松人工林當年生產力達到最大, 至于還有更為合理的密度還需要進一步的研究。初植造林密度一般要比采伐期最適密度要高, 應該充分考慮林分自然更新與人工培育中必要的間伐措施,建立不同地區(qū)立地生長條件和馬尾松林生物量與造林密度的關系模型, 對減少不必要的撫育間伐成本和其他人工成本以及開展馬尾松人工林生產力水平的精準提升工作具有重要指導價值。

3.3 混交措施與馬尾松人工林生物量

單一純林在涵養(yǎng)水源和養(yǎng)分利用方面的效率都十分低下, 在連續(xù)的幾代經營種植后都會出現(xiàn)土壤肥力下降的情況。馬尾松是一種深根系針葉樹種,其林冠稀疏, 郁閉度較低。在林下套種合適的樹種可以充分利用剩余光照與養(yǎng)分, 一方面有利于林分生物量的積累, 另一方面增加森林生態(tài)系統(tǒng)中生物類群的多樣性和層次性[54]?；旖涣謽浞N之間的存在相互作用與影響, 并隨著林木的林齡、造林密度、混交模式和立地條件的不同而發(fā)生變化[55]。馮隨起等[56]開展了閩粵栲與馬尾松不同混交比例造林試驗,研究表明閩粵栲與馬尾松的混交對兩個樹種材積生長及單位面積蓄積量都有極其顯著影響, 閩粵栲與馬尾松混交, 可以提高林分的穩(wěn)定性和林地生產能力。其中以7栲3馬造林模式下林分單位面積蓄積量最高。樊后保等[57]在25a生的馬尾松林下套種了1a生火力楠、閩粵栲、苦櫧、格氏栲、青栲和拉氏栲幼苗并培育16 a年形成郁閉針闊混交林, 并在3a間對上述6種混交林和馬尾松純林的生物量與生產力進行了研究。6 種混交林中除了馬—拉混交林林木總生物量低于馬尾松純林, 其他混交林林木總生物量皆大于馬尾松純林?；旖涣址值膬舫跫壣a力皆大于馬尾松純林的生產力?；旖涣种旭R尾松和闊葉樹的生產力存在一定差異, 除馬—閩林分中闊葉樹的生產力稍大于馬尾松外, 其它林分的生產力均表現(xiàn)為馬尾松大于闊葉樹, 這也說明了馬尾松是一種高生產力樹種。許由才等[58]測量了同一地區(qū)不同坡位9a生馬尾松－苦櫧混交林和馬尾松純林中的喬木層各器官的生物量。在上坡位, 混交林的喬木層總生物量低于馬尾松純林; 在中坡位, 混交林的喬木層總生物量略高于馬尾松純林; 在下坡位, 混交林的喬木層總生物量比馬尾松純林的高。在不同坡位上, 混交林中馬尾松生物量變化幅度不大, 而苦櫧生物量浮動明顯。因此, 生產上, 混交措施并不一定會提高林分的生物量與生產力, 這也與立地條件、混交樹種的選擇等因素有關。

3.4 撫育間伐措施與馬尾松人工林生產力

撫育間伐是森林培育的重要營林措施, 通過適當合理的間伐措施, 可以有效的降低林分密度、改善林分組成、改善土壤條件及提高林分質量等。間伐雖然降低了林分的整體的生物量, 使林分密度降低, 但是增加了林分內光照, 擴大了單株的營養(yǎng)空間, 提升了林木質量從而提升了林木的生產力。李志輝等[59]在湘南地區(qū)對密度為 2500 株·hm-2的 10a生馬尾松人工林進行間伐實驗, 探究了間伐后6a間生物量及生產力與間伐強度的關系, 研究發(fā)現(xiàn)單株林木生物量增長速度均大于對照樣地, 單株馬尾松生物量會隨著間伐強度的增大而提高。林分生產力因間伐強度的減小而增大, 林分生物量隨著間伐強度的增大而減小。間伐能延長馬尾松的生長旺盛期, 而且這種延長效果隨間伐強度的提高而加大。羅韌[60]在川東地區(qū)在對密度為 4500 株·hm-2的 20a生馬尾松人工林進行間伐強度分別為 15%、25%、35%的處理時發(fā)現(xiàn), 間伐過后的平均單株林木生產力要高于未間伐的對照林分的生產力。明安剛等[61]在廣西大青山對密度為3700 株·hm-2的25a生馬尾松人工林進行撫育間伐得出上述相同的結論, 研究還發(fā)現(xiàn)撫育間伐對各器官生物量分配無顯著影響。施向東[62]在福建山區(qū)對密度為 4200—4800 株·hm-2的13a生馬尾松純林進行不同強度的間伐強度實驗,發(fā)現(xiàn)不同間伐強度對馬尾松林單株胸徑的影響存在顯著性差異, 對馬尾松樹高生長影響沒有顯著差異,間伐提高了單株的生物量, 間伐后密度為 2730—3120 株·hm-2的林分生產力最高。丁波等[63]在黔東南地區(qū)對密度為 2016 株·hm-2伐 4a間保留株數(shù)1800 株·hm-2時生產力最高。陳國富等[64]在浙江南部地區(qū)對平均株數(shù)為6480 株·hm-2的馬尾松飛播林進行不同程度間伐, 表明在立地條件較好的地區(qū),飛播馬尾松幼林撫育間伐保存密度以 3000—3750株·hm-2為宜, 適當?shù)拿芏扔欣陲w播馬尾松林木的生長發(fā)育。整體上, 不同區(qū)域的研究所得出的間伐后生產力最高時的密度不同, 主要原因是不同地區(qū)立地條件不同, 其地區(qū)氣候環(huán)境也有很大差異。因此, 提升林地生產力, 還應該因地制宜, 適度撫育間伐。

3.5 施肥措施與馬尾松人工林生產力

林木施肥是培育速生豐產林的基礎技術措施。我國從20世紀70年代末開始對馬尾松等主要速生用材樹種進行林木施肥試驗, 這些研究成果為生產上制定合理施肥措施提供了科學依據(jù)。梁宏溫等[65]在廣西南部對馬尾松幼齡林進行連續(xù)四年施肥實驗,所設置的幾種施肥處理對馬尾松幼齡林生長的影響均達到了顯著水平。施氮磷鉀肥和磷鉀肥對于馬尾松幼齡林生長的促進作用相一致的。這主要是因為當?shù)赝寥烙行юB(yǎng)分中缺乏有效磷和速效鉀, 通過施肥直接增加了林地土壤的有效養(yǎng)分含量, 并促進了植株對養(yǎng)分元素的吸收, 加速了林木的生長。施友文[66]在福建三明進行了馬尾松幼林整地和施肥試驗,施肥與不施肥的4a生林分在生長量上沒有顯著差異,不同施肥措施的林分其生長也沒有明顯差異, 其原因主要在于該研究區(qū)立地足夠提供馬尾松早期生長所需的養(yǎng)分。周運超等[67]對貴州山區(qū)馬尾松幼齡林進行了施肥實驗, 發(fā)現(xiàn)單施尿素對林木生長初期有一定作用, 隨時間延長會產生負效應。舒文波[68]和湛紅輝[69]等的研究也得到類似的結論。楊石清等[70]在閩東北地區(qū)的研究表明在有磷素底肥的基礎上,充足的氮磷配合追肥比單一元素追肥更能顯著提高馬尾松的生物量, 提高林木生產力。若追施單一氮肥, 苗木的生物量和質量仍較高, 其主要原因是當?shù)赝寥乐械?、磷養(yǎng)分不平衡, 有機質與氮養(yǎng)分缺乏。此外胡炳堂等[71]同在閩北地區(qū)進行的馬尾松幼林持續(xù)多年的施肥研究也證明了這點, 發(fā)現(xiàn)施肥的生長效應具有時效性, 追肥施肥都應該充分考慮立地條件的影響。這些研究都說明了營林造林除了要講究適地適樹原則, 林地施肥也應遵循缺素施肥的原則。我國南方馬尾松人工林土質一般為紅壤或紫色土, 常缺乏磷素, 而以氮磷比為 1; 2的施肥處理更能提高幼林的徑向生長。基于生長特性的考量, 建議施肥時期最好選在馬尾松幼樹的生長期旺季, 施肥后易被林木根系吸收。

4 樹木年輪學方法在馬尾松人工林生產力問題研究中的應用

當前對森林生物量的測算方法可分為實測法、材積法和遙感法。實測法是當前國際上普遍采用的方法, 其精度高, 適用于小面積林分測算。目前最基本的實測法有皆伐法、標準木法與標準枝法。皆伐法適用于林下植物, 是對每株樹木進行伐倒后測量其生物量。林分的選擇具有代表性及擁有足夠的標準木株數(shù)就可以采用標準木法, 是通過建立經驗方程估算人工林生產力。標準枝法是不能采伐的情況下所選用的實測方法, 僅適用于樹木枝葉生物量的測定, 這些方法都是由點到面來推算森林生物量[73],如寧小波[73]與劉茜等[17]對湖南和廣西兩省馬尾松幼齡林生物量及生產力的測定。材積法從時間尺度上對森林生物量進行動態(tài)變化的研究成為可能, 其最顯注的特點是結合森林資源清查材料, 利用材積與生物量的相關性估測森林生物量與生產力, 方精云等[74]就利用了材積法對我國森林植被的生物生產力進行了系統(tǒng)的研究, 但具體的某類林分的相應估算模型還需要進一步的驗證[75]。遙感法在估算生物量空間分布格局上具有明顯的優(yōu)勢, 它是根據(jù)生物的一些物理參數(shù)(主要是歸一化植被指數(shù) NDVI)來建立定量關系, 然后根據(jù)這些定量關系來估算植被生物量和生產力。如柯金虎等[76]對長江流域植被的凈第一性生產力及其時空分布格局所進行的研究,但受遙感數(shù)據(jù)本身的誤差及遙感模型中關鍵參數(shù)的不確定性等因素的制約, 單純的遙感方法誤差較大[77]。目前國內多數(shù)對地區(qū)生物量與生產力的研究都采用實測法, 選取標準木測量樹高與胸徑, 從而建立生物量的維量方程。但是其在實測的時間年限上具有不連續(xù)性, 不能分析具體年份中林分及單株的生物量與生產力波動情況。

樹輪年代學是一門比較綜合性的學科, 被廣泛應用于諸多領域的研究[78]。利用樹輪年代學方法研究氣象因子對樹木徑向生長特性的影響是當今國際上比較重要的技術手段, 年輪資料有效地記載林木徑向生長的變化規(guī)律, 這種變化規(guī)律與某些氣象因素的存在著極高的相關性。樹木年輪學方法是一種創(chuàng)新型的研究方法有助于分析我國不同區(qū)域內馬尾松人工林的生產力[75,79-81]。國內雖然對于樹輪研究起步較晚, 但近幾年來被越來越多科研學者們所關注[82]。成澤虎等[83]利用樹木年輪數(shù)據(jù)建立了冀北地區(qū)油松天然林與人工林的生產力與當?shù)貧夂蛞蜃拥幕貧w方程。徐寧等[84]研究了青藏高原東部的半濕潤區(qū)岷江冷杉徑向生長與氣候變化的響應關系, 郭明明等[85]也隨后分析了該地區(qū)其他樹種的生長對氣候變化的響應。

樹木的生長是受到環(huán)境和遺傳等因素的影響,目前對林木生產力影響的研究主要集中于氣候條件,尤其是單個的氣象因子以及多個氣象因子綜合作用下的氣候環(huán)境[86-89]。封曉輝等[90]在馬尾松分布地區(qū)西緣的研究表明, 馬尾松林生物量的積累主要在春季溫度高于6 ℃與秋季溫度高于10 ℃的生長期內。候愛敏等[91]等在馬尾松分布南緣的研究表明, 不同月份的相對濕度的變化以及氣溫是影響該區(qū)馬尾松林徑向生長的重要因素, 而降雨量沒有表現(xiàn)出明顯的相應關系。蘭濤等[92]等在馬尾松分布北緣的研究表明, 4—7月和9—11月降水量有利于馬尾松直徑生長。喬磊等[93]等在馬尾松分布中心區(qū)的研究發(fā)現(xiàn),馬尾松徑向生長與生長期 7—9月降水量呈顯著地負相關。一些研究也試圖采用土壤干旱程度指數(shù)與氣候濕潤度指數(shù)來解釋馬尾松人工林生產力的氣候響應機理。土壤干旱程度的指數(shù)一般選用帕爾默干旱度指數(shù)(Palmer Drought Severity Index, PDSI), 它綜合了空氣溫度、空氣濕度、地表蒸發(fā)、徑流等因子對土壤的影響, 也反映了土壤中可利用的那部分水分, 是目前使用最為廣泛的干旱指標。程瑞梅等[94]的研究表明當年2—9月的PDSI對馬尾松生長表現(xiàn)正相關, 且相關系數(shù)不斷增加, 其中4—8月表現(xiàn)出了顯著性。Ram等[95]的研究表明喜馬拉雅西部地區(qū)2—5月份的PDSI對雪松和西藏長葉松的生長表現(xiàn)為正相關, 其相關系數(shù)為 0.37。氣候濕潤度指數(shù)(Climate Moisture Index, CMI)指的是年降水量與年潛在蒸散量的比值, 能夠表示當?shù)氐臍夂驖駶櫠惹闆r。雷靜品等[96]在海拔較高的三峽涪陵地區(qū)的研究表明, 在該地區(qū)海拔600 m的馬尾松生長5、6月份濕潤度指數(shù)影響, 海拔900 m處的馬尾松生長受前一年11月份的影響。張麗云等[97]對湖南省的馬尾松林的研究表明, 馬尾松幼齡林與近熟林對年氣候濕潤度狀況較為敏感, 中齡林受到5月和7月濕潤狀況的影響。

綜上所述, 利用樹木年輪學方法測算馬尾松林的生產力的長期動態(tài)變化, 探索馬尾松林自然分布區(qū)生物量和生產力的時間格局, 探究不同區(qū)域內馬尾松林生產力對氣候變化響應的差異, 可以更好的理解氣候變化對馬尾松生長的影響, 為預測未來氣候條件下馬尾松林的生產力提供了理論依據(jù)及現(xiàn)實參考。

5 研究展望

基于對馬尾松人工林生物量及生產力的研究,開展我國馬尾松人工林主要分布區(qū)域長期立地條件下馬尾松人工林生產力對氣象因子響應機制的研究,為提高我國馬尾松人工林的生產力, 夯實林業(yè)產業(yè)基礎。為此提出以下幾點建議。

1)加強我國馬尾松人工林長期立地生產力的監(jiān)測與不同區(qū)域之間氣候生產力的對比性研究。要充分認識到提升我國人工林生產力水平的任務不是一蹴而就的, 是一個需要長期堅持的任務。尤其是較長的時間尺度下的綜合立地條件對人工林生產力的研究, 以及人工林的幾代經營所引起的地力衰退問題的研究。目前對馬尾松過熟林生物量分配特征以及馬尾松人工林主要地理分布區(qū)長期監(jiān)測性的氣候生產力響應機制的研究還比較少, 引入樹木年輪學等新方法有助于彌補此方面的空白。開展我國不同區(qū)域馬尾松人工林氣候生產力的對比研究, 構建馬尾松人工林的生產力與氣候因素的響應關系, 尋求高效生產力的生態(tài)學基礎, 從而為精準提升我國人工林的生產力水平奠定基礎。

2) 加強馬尾松人工林的多項性、目的性研究。以生態(tài)效益性質來看, 近年因二氧化碳等溫室氣體排放增加所導致全球氣候變暖的趨勢日益嚴重, 如何減少大氣中二氧化碳的濃度也受到科學界的普遍關注。森林是陸地生態(tài)系統(tǒng)生物圈的主體, 能夠減緩大氣二氧化碳濃度、調節(jié)全球生態(tài)系統(tǒng)的碳平衡。掌握不同林分生產力情況, 能夠評價不同森林生態(tài)系統(tǒng)在減緩全球氣候變暖的作用。以經濟效益來看,要根據(jù)經營措施及馬尾松林的生物量與生產力隨林齡的分配規(guī)侓合理地規(guī)劃林木的用材途徑, 明確造林用途。在經營過程中也要講究適量原則, 既要精準提升也要防止過度的人為干預。

3) 積極促進科研成果轉化為實際生產力。我國基于人工林生產力研究向來已久, 科研的本質目的是提升我國林分的生產力, 將科研成果用于實踐,落實到位, 保障人工林的可持續(xù)經營也是當前森林經營與培育的重要任務。要強化應用意識, 使基礎研究與應用研究相協(xié)調, 捉高科研成果的利用率、轉化率, 為我國的林業(yè)資源優(yōu)勢盡快地轉變成經濟優(yōu)勢服務。

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