半干旱石質(zhì)山區(qū)不同類型側(cè)柏人工林生長(zhǎng)模擬分析

崔秋芳，程倩，楊喜田

(1.河南牧業(yè)經(jīng)濟(jì)學(xué)院，河南 鄭州 450046; 2河南農(nóng)業(yè)大學(xué)，河南 鄭州 450046)

側(cè)柏(PlatycladusorientalisL.)是我國(guó)重要的荒山綠化樹(shù)種之一，但用幼苗營(yíng)造純林存活率較低。選擇針闊樹(shù)種混交，對(duì)提高側(cè)柏成活率，改善生態(tài)功能具有重要的意義。我省小浪底庫(kù)區(qū)位于南太行石質(zhì)山區(qū)，植被稀少，雖經(jīng)幾次側(cè)柏造林，但其成活率均較低。為解決這一問(wèn)題，采取和當(dāng)?shù)剜l(xiāng)土樹(shù)種山毛桃(Prunusdavidiana)混交造林，極大提高了成活率。目前，張子強(qiáng)[1]研究了北京落葉松人工林全林分的生長(zhǎng)模型，段劼[2]等依據(jù)3種因子(林木生長(zhǎng)、立地條件和林木競(jìng)爭(zhēng))建立了胸徑生長(zhǎng)模型；陳英等[3]通過(guò)建立北京地區(qū)側(cè)柏的胸徑和樹(shù)高生長(zhǎng)模型，分析其生長(zhǎng)過(guò)程；闕小黎[4]研究得出坡位對(duì)閩楠人工林的樹(shù)高、胸徑和材積具有顯著影響；廖美振[5]通過(guò)對(duì)杉木的胸徑和樹(shù)高生長(zhǎng)模擬，認(rèn)為紅心杉是前期速生樹(shù)種。而關(guān)于半干旱石質(zhì)山區(qū)針闊混交林中針葉樹(shù)種的樹(shù)高和胸徑生長(zhǎng)模擬的研究還少有報(bào)道。本文開(kāi)展了以側(cè)柏純林為對(duì)照，側(cè)柏+山毛桃人工混交林為研究對(duì)象，采用標(biāo)準(zhǔn)木法，根據(jù)建立的側(cè)柏樹(shù)高和胸徑的生長(zhǎng)模型，進(jìn)一步探討針闊混交對(duì)側(cè)柏生長(zhǎng)的影響，為半干旱石質(zhì)山區(qū)荒山綠化提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

研究區(qū)位于河南省濟(jì)源市附近的南太行山區(qū)，地理坐標(biāo)為34′57″ N，112′20″E，海拔350～700 m[6]。屬于暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，春冬干燥，雨水少，夏秋降雨量大；土壤瘠薄，有大量石礫，主要為山地褐土，土壤結(jié)構(gòu)不良[7]。

1.2 試驗(yàn)方法

以2003—2004年?duì)I造的側(cè)柏+山毛桃實(shí)生苗人工混交林為研究對(duì)象，以同年栽植的側(cè)柏純林為對(duì)照。于2014年7月，在2種林分中分別選取3個(gè)6 m×6 m標(biāo)準(zhǔn)樣地，在每塊標(biāo)準(zhǔn)樣地中按照九宮格模式設(shè)置9個(gè)2 m×2 m的小樣方[6]。在每個(gè)小樣方中分別選取1株側(cè)柏作為標(biāo)準(zhǔn)木，測(cè)定其樹(shù)高(H)及胸徑(D1.3)；其余年份數(shù)據(jù)主要依據(jù)2004—2012年近9年來(lái)測(cè)定的數(shù)據(jù)；側(cè)柏純林樹(shù)高范圍為0.25～1.42 m，胸徑范圍為0.08～0.93 cm；側(cè)柏混交林樹(shù)高范圍為0.25～3.93 m，胸徑范圍為0.08～3.96 cm。采用Richards模型對(duì)樹(shù)高(H)和Gompertz模型對(duì)側(cè)柏胸徑(D1.3)與樹(shù)齡(t)之間建立模型，并篩選出適合本試驗(yàn)的純林側(cè)柏樹(shù)高生長(zhǎng)模型：

H=9.422(1-0.997×e-0.014 t)0.925，(R2=0.984)

胸徑生長(zhǎng)模型D1.3=2.039×e-3.536 e-0.277 t(R2=0.984 6)；

混交林側(cè)柏樹(shù)高生長(zhǎng)模型：H=10.639(1-1.038×e-0.053 t)0.964(R2=0.991)，

胸徑生長(zhǎng)模型D=12.930×e-3.546e-0.113 t(R2=0.995)[6]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS19. 0軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，用Origin7.5繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 側(cè)柏樹(shù)高生長(zhǎng)過(guò)程

圖1 側(cè)柏樹(shù)高總生長(zhǎng)量的變化

從圖1可以看出,樹(shù)高總生長(zhǎng)量隨著樹(shù)齡的增加而增大。純林中的側(cè)柏樹(shù)高總生長(zhǎng)量整體偏小；混交林中側(cè)柏的樹(shù)高總生長(zhǎng)量明顯大于純林，在預(yù)估的40年內(nèi)都保持較高的生長(zhǎng)量。

幼齡林期，側(cè)柏樹(shù)高平均生長(zhǎng)量均隨林齡的增加，呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢(shì)，兩種林分在前10年的平均生長(zhǎng)量增長(zhǎng)速度快，在第10年時(shí)達(dá)到生長(zhǎng)高峰；10年后，混交林的高年均生長(zhǎng)量呈明顯下降趨勢(shì)，純林則相對(duì)緩和(見(jiàn)圖2)。

圖2 側(cè)柏樹(shù)高平均生長(zhǎng)量的變化

2.2 側(cè)柏胸徑生長(zhǎng)過(guò)程

圖3中，在造林前15年，純林的側(cè)柏胸徑增長(zhǎng)速度較快，之后幾乎保持不變；在預(yù)測(cè)的40年內(nèi)，混交林中側(cè)柏的胸徑每年都會(huì)增加，最大直徑可達(dá)12.44 cm。

圖3 側(cè)柏胸徑總生長(zhǎng)量的變化

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圖4顯示，在2種林分中，純林的平均生長(zhǎng)量在第6年時(shí)達(dá)最大值(0.174 cm)；混交林的側(cè)柏胸徑平均增長(zhǎng)速度均隨著樹(shù)齡的增加呈近拋物線分布，在第15年時(shí)達(dá)最大值(值為0.449 cm)。

3 結(jié)論與討論

根據(jù)側(cè)柏標(biāo)準(zhǔn)木的樹(shù)高和胸徑生長(zhǎng)模型模擬分析，混交林中側(cè)柏的株高和胸徑均大于側(cè)柏純林。在前40年內(nèi)，純林和混交林林分中側(cè)柏的樹(shù)高總生長(zhǎng)量以及混交林的胸徑總生長(zhǎng)量均保持增長(zhǎng)，而純林中側(cè)柏胸徑總生長(zhǎng)量在15年后趨于穩(wěn)定；純林和混交林側(cè)柏樹(shù)高平均生長(zhǎng)在10年后都趨于緩慢，混交林的胸徑平均生長(zhǎng)在15年后趨于緩慢，純林則在6年后生長(zhǎng)趨緩。可能原因，一是本試驗(yàn)區(qū)域土層淺薄，石質(zhì)土壤缺乏養(yǎng)分，環(huán)境惡劣不利于側(cè)柏生長(zhǎng)；二是混交的山毛桃是速生樹(shù)種，生長(zhǎng)迅速，枝葉繁茂，增加林分郁閉度，另外山毛桃根系發(fā)達(dá)，和側(cè)柏競(jìng)爭(zhēng)激烈進(jìn)而抑制其生長(zhǎng)。

綜上所述，造林初期，山毛桃和側(cè)柏混交能夠促進(jìn)側(cè)柏的生長(zhǎng)；在混交林中，隨著林齡的增長(zhǎng)，結(jié)合林分冠層結(jié)構(gòu)、根系等因子，考慮抑制側(cè)柏生長(zhǎng)的主要因素是空間競(jìng)爭(zhēng)和養(yǎng)分競(jìng)爭(zhēng)，此時(shí)，采取適當(dāng)?shù)娜斯嵊g伐，更利于側(cè)柏的生長(zhǎng)發(fā)育。